DE102022202103A1

DE102022202103A1 - Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE102022202103A1
Application number: DE102022202103.7A
Authority: DE
Inventors: Peter Kimmich; Sigmund Braun; Harald Hundt; Julian Binder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-03-01
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-09-07
Also published as: US20230278664A1; CN116691907A; TW202348494A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung (1) eines mit Muskelkraft und/oder Motokraft betreibbaren Fahrzeugs (100), umfassend: eine Antriebseinheit (2), eine Rahmenschnittstelle (3), wobei die Antriebseinheit (2) zumindest teilweise zwischen einer ersten Wand (31) und einer zweiten Wand (32) der Rahmenschnittstelle (3) angeordnet ist, wobei die Antriebseinheit (2) eine Durchgangsbohrung (20) aufweist, zwei Hülsen (41, 42) die beidseitig in die Durchgangsbohrung (20) der Antriebseinheit (2) eingesteckt sind, und einen Durchgangsbolzen (5), der durch die Durchgangsbohrung (20) und die beiden Hülsen (41, 42) durchgesteckt ist und die Antriebseinheit (2) an jeder der beiden Wände (31, 32) hält, wobei der Durchgangsbolzen (5) die beiden Wände (31, 32) gegeneinander verspannt..

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung und ein die Antriebsanordnung umfassendes Fahrzeug.
Bekannt sind Antriebsanordnungen mit zwischen zwei Wänden einer Rahmenschnittstelle gehaltenen Antriebseinheiten. Die Antriebseinheit wird mit den beiden gegenüberliegenden Wänden verschraubt. Üblicherweise ist dabei ein Spalt zwischen der Antriebseinheit und einer der Wände zu überbrücken. Um dies zu ermöglichen kann beispielsweise ein Halteblech an der Antriebseinheit vorgesehen sein, welches zum Überbrücken des Spalts elastisch verformt wird. Dies kann sich jedoch ungünstig auf die mechanische Belastung und die Dichtigkeit der Antriebsanordnung auswirken.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, dass eine belastungstechnisch vorteilhafte Halterung einer Antriebseinheit innerhalb eines Gehäuses ermöglicht wird. Zusätzlich wird eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung und Montage der Antriebsanordnung ermöglicht. Dies wird erreicht durch eine Antriebsanordnung, umfassend eine Antriebseinheit, und eine Rahmenschnittstelle. Die Antriebseinheit ist zumindest teilweise zwischen einer ersten Wand und einer zweiten Wand der Rahmenschnittstelle angeordnet. Vorzugsweise sind die erste Wand und die zweite Wand mittels einer Verbindungswand miteinander verbunden, insbesondere sodass erste Wand, zweite Wand und Verbindungwand gemeinsam einen einstückigen U-förmigen Rahmen bilden. Die Antriebseinheit weist eine Durchgangsbohrung auf. Ferner umfasst die Antriebsanordnung zwei Hülsen, die beidseitig, das heißt an beiden Enden der Durchgangsbohrung, in die Durchgangsbohrung der Antriebseinheit eingesteckt sind, und einen Durchgangsbolzen, der durch die Durchgangsbohrung und die beiden Hülsen durchgesteckt ist. Der Durchgangsbolzen hält dabei, insbesondere indirekt über die beiden Hülsen, die Antriebseinheit an jeder der beiden Wände. Mittels des Durchgangsbolzens sind die beiden Wände gegeneinander verspannt.
Mit anderen Worten wird bei der Antriebsanordnung eine Durchsteckverbindung vorgesehen, welche die Antriebseinheit an der Rahmenschnittstelle hält, indem ein Durchgangsbolzen durch die Antriebseinheit durchgesteckt ist. Dadurch ergeben sich zahlreiche Vorteile. Zum einen kann dadurch eine besonders einfache Montage und Demontage der Antriebsanordnung an bzw. von der Rahmenschnittstelle erfolgen. Beispielsweise kann der Durchgangsbolzen auf der Seite von einer der beiden Wände betätigt werden, das heißt beispielsweise eingesteckt, gedreht, oder herausgezogen werden. Dies ist besonders vorteilhaft aufgrund der in der Anwendung an einem Elektrofahrrad eingeschränkten Zugänglichkeit auf der Seite des Kettenblatts. Die Betätigbarkeit des Durchgangsbolzens kann dementsprechend auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen sein. Weiterhin kann durch die Verwendung von einem Durchgangsbolzen mit relativ großem Durchmesser eine besonders robuste Verbindung, insbesondere hinsichtlich Querbelastungen, erzielt werden. Beispielsweise kann dadurch auch ein Rutschen einer Schraubenverbindung vermieden werden. Durch die Hülsen kann zudem ein gewünschter Belastungszustand der Antriebseinheit optimal eingestellt werden. Beispielsweise kann durch entsprechende Auslegung der Hülsen ein neutraler Einbauzustand der Antriebseinheit bereitgestellt werden, in welchem keine axialen Kräfte, insbesondere bezogen auf eine Längsachse des Durchgangsbolzens, auf die Antriebseinheit wirken. Alternativ können die Hülsen beispielsweise so ausgelegt werden, dass durch die Verspannung mittels des Durchgangsbolzen eine leichte oder starke Druckbeanspruchung der Antriebseinheit in axialer Richtung wirkt, was sich vorteilhaft auf eine Dichtigkeit der Antriebseinheit gegenüber einem Fluideintritt auswirken kann. Die Hülsen erlauben dabei eine besonders einfache Anpassbarkeit beispielsweise an verschiedene Rahmenschnittstellen und/oder an verschiedene Toleranzgrade der Rahmenschnittstelle.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Bevorzugt weist jede Hülse einen Schaft und einen Flansch auf. Der Schaft ist vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet, und bevorzugt ist der Flansch an einem axialen Ende des Schafts angeordnet und weist einen größeren Außendurchmesser als der Schaft auf. Der Schaft ist dabei zumindest teilweise innerhalb der Durchgangsbohrung angeordnet, und der Flansch ist außerhalb der Durchgangsbohrung angeordnet. Insbesondere ist der Flansch an einer die Durchgangsbohrung umgebende Stirnseite der Antriebseinheit anlegbar ausgebildet und kann eine Einstecktiefe des Schafts der Hülse genau definieren. Dadurch kann die gewünschte mechanische Belastung besonders einfach und genau eingestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Flansch der Hülsen mit unterschiedlichen Dicken, insbesondere bezüglich der Axialrichtung der Hülse, bereitstellbar ist. Beispielsweise kann der Flansch einer Hülse einer ersten Ausführungsform eine erste Dicke aufweisen, wobei der Flansch einer Hülse einer zweiten Ausführungsform eine zweite Dicke aufweisen kann, die mindestens das 1,5-fache, bevorzugt mindestens das Doppelte, insbesondere mindestens das dreifache, der ersten Dicke beträgt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Breite der Antriebsanordnung, vorzugsweise gemessen entlang einer Axialrichtung der Durchgangsbohrung, auf besonders einfache und kostengünstige Weise variabel ist. Beispielsweise kann die Breite der Antriebsanordnung dabei durch Variation der Dicke der Flansche der Hülsen an unterschiedlich breite Rahmenschnittstelle angepasst werden, sodass die Antriebsanordnung besonders flexibel und kostengünstig eingesetzt werden kann.
Besonders bevorzugt weist jede Hülse ein Dämpfungselement auf, welches an einer der Antriebseinheit zugewandten Seite des Flansches angeordnet ist. Das Dämpfungselement ist dabei aus einem schwingungsdämpfenden Material gebildet. Bevorzugt ist das Dämpfungselement aus einem Elastomer gebildet. Das Dämpfungselement bildet dabei eine gewisse Dämpfungswirkung durch eine elastische Verformbarkeit zwischen Flansch und Antriebseinheit. Dadurch kann die Antriebsanordnung auf einfache und kostengünstige Weise so ausgelegt werden, dass die Antriebseinheit beispielsweise spielfrei in Axialrichtung der Durchgangsbohrung gehalten wird, indem das Dämpfungselement verformt bzw. auf Druck teilweise verpresst wird. Zusätzlich kann das Dämpfungselement eine Übertragung von Schwingungen und Vibrationen zwischen Antriebseinheit und Rahmenschnittstelle reduzieren. Außerdem bewirkt das Dämpfungselement vorteilhafterweise eine Dichtwirkung zwischen Hülse und Antriebseinheit.
Vorzugsweise umgibt das Dämpfungselement zusätzlich den Schaft zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, in Umfangsrichtung. Insbesondere ist das Dämpfungselement somit als Umspritzung des Schafts und der den Schaft zugewandten Seite des Flansches ausgebildet. Das Dämpfungselement bietet somit den Vorteil einer schwingungsmechanisch optimierten Befestigung der Antriebseinheit an der Rahmenschnittstelle. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft auf eine Haltbarkeit von Verschraubungen aus, da insbesondere durch die schwingungsdämpfende Wirkung eine Übertragung von Schwingungen und Vibrationen sowie wechselnde dynamische Lasten aufgrund der federnden und dämpfenden Eigenschaften des Dämpfungselements verringert werden. Somit wird auch eine wechselnde mechanische Belastung der Schraubverbindung verringert oder verhindert, wodurch eine hohe Haltbarkeit bereitgestellt werden kann. Zudem kann dadurch beispielsweise ein Auftreten ungewollter Geräusche reduziert werden. Ferner erlaubt das Dämpfungselement einen gewissen Toleranzausgleich. Zudem bietet sich der Vorteil eines zusätzlichen Schutzes vor Korrosion, insbesondere galvanischer Korrosion, beispielsweise wenn die Antriebseinheit ein Gehäuse aus Magnesium oder Aluminium aufweist, wobei die Hülsen beispielsweise aus Stahl gebildet sind. Zudem kann eine axiale und radiale Dichtwirkung an der Antriebseinheit bereitgestellt werden.
Weiter bevorzugt sind die beiden Hülsen so ausgelegt, dass diese in einem vollständig in die Durchgangsbohrung eingeschobenen Zustand und gleichzeitig unverspanntem Zustand innerhalb der Durchgangsbohrung in einem vordefinierten Axialabstand zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten ist eine Summe der axialen Längen der Hülsen, wenn diese unverspannt in die Durchgangsbohrung eingesteckt sind, kleiner als eine gesamte axiale Länge der Durchgangsbohrung.
Vorzugsweise ist der vordefinierte Axialabstand so ausgelegt, dass in dem verspannten Zustand der beiden Wände, welcher durch den Durchgangsbolzen bewirkt ist, der Axialabstand aufgrund einer elastischen Verformung des Dämpfungselements kompensiert ist. Das heißt dass die Hülsen sich innerhalb der Durchgangsbohrung berühren. Mit anderen Worten sind die beiden Hülsen derart ausgelegt, dass in dem verspannten Zustand, wenn die beiden Hülsen sich innerhalb der Durchgangsbohrung berühren, das jeweilige Dämpfungselement der beiden Hülsen elastisch verformt ist, insbesondere zwischen Flansch und Antriebseinheit verpresst ist. Dadurch kann besonders einfach ein vorbestimmter Belastungszustand der Antriebseinheit mit geringer vorbestimmter Druckbeanspruchung eingestellt werden. Zudem wird zuverlässig eine Abdichtung mittels des verformten bzw. verpressten Dämpfungselements sichergestellt. Dadurch, dass die Hülsen sich berühren, wird weiterhin eine Aufnahme der axialen mechanischen Kräfte über die Hülsen sichergestellt, sodass beispielsweise eine Verschraubung des Durchgangsbolzens mit hohem Drehmoment ermöglicht werden kann, ohne dass eine zu hohe mechanische Belastung der Antriebseinheit auftritt. Gleichzeitig kann hierdurch eine besonders stabile Verschraubung erfolgen.
Bevorzugt berühren sich die beiden Hülsen innerhalb der Durchgangsbohrung. Die beiden Hülsen sind dabei derart ausgelegt, dass diese durch die Verschraubung der beiden Wände mittels des Durchgangsbolzens in axialer Richtung des Durchgangsbolzens zwischen den beiden Wänden eingespannt sind. Dadurch kann mit wenigen Bauteilen und somit leichtgewichtig und kostengünstig eine besonders robuste Befestigung der Antriebseinheit an der Rahmenschnittstelle bereitgestellt werden. Dadurch, dass die Hülsen sich in der Durchgangsbohrung berühren, können die axialen Kräfte, welche bedingt durch die Befestigung an der Rahmenschnittstelle auftreten können, durch die Hülsen aufgenommen werden, sodass die mechanische Belastung der Antriebseinheit reduziert wird.
Besonders bevorzugt sind die beiden Hülsen und die Antriebseinheit so ausgelegt, dass die Antriebseinheit spannungslos zwischen den beiden Wänden gehalten ist. Im Detail können die beiden Hülsen dabei derart ausgebildet sein, dass diese sich innerhalb der Durchgangsöffnung berühren und axial jeweils über die Durchgangsöffnung hinausragen. Dadurch liegen die beiden Wände im verspanntem Zustand ausschließlich an den Hülsen an und nicht an der Antriebseinheit. Mit anderen Worten bilden die beiden Hülsen einen Abstandhalter zwischen den beiden Wänden. Dadurch kann eine im Wesentlichen belastungsfreie Montage der Antriebseinheit an der Rahmenschnittstelle bereitgestellt werden.
Vorzugsweise weist die erste Wand eine Sollbiegestelle auf. Das heißt, durch die Verspannung der beiden Wände mittels des Durchgangsbolzens wird gezielt nur die erste Wand verformt, insbesondere in Richtung der zweiten Wand hin gebogen. Beispielsweise kann die Sollbiegestelle in Form einer abschnittsweise dünneren Wandstärke der ersten Wand im Vergleich zur zweiten Wand ausgebildet sein. Dadurch kann besonders einfach eine gewünschte und definierte Anordnung der Antriebseinheit relativ zur Rahmenschnittstelle bereitgestellt werden. Ferner wirkt sich dies vorteilhaft auf weitere Bauteile, insbesondere beim Einsatz an einem Elektrofahrrad aus. Beispielsweise kann die zweite Wand Kettenblatt-seitig angeordnet sein. Durch die Sollbiegestelle an der ersten Wand bleibt dabei Kettenblatt-seitig die relative Anordnung sämtlicher Bauteile und Komponenten unabhängig von der Verschraubung von Antriebseinheit und Rahmenschnittstelle und somit genau positioniert.
Weiter bevorzugt weist der Schaft jeder Hülse einen Pressbereich auf. Zwischen dem Pressbereich und der Durchgangsöffnung ist dabei ein Presssitz ausgebildet. Somit wird eine besonders zuverlässige und definierte Halterung und Kraftübertragung zwischen Hülsen und Antriebseinheit ermöglicht.
Vorzugsweise ist der Pressbereich, insbesondere unmittelbar, an den Flansch angrenzend angeordnet. Der Schaft jeder Hülse weist dabei zusätzlich einen Verjüngungsbereich auf, der einen kleineren Außendurchmesser als der Pressbereich aufweist, Insbesondere ist der Verjüngungsbereich somit auf einer dem Flansch gegenüberliegenden Seite des Pressbereichs angeordnet. Dadurch wird ermöglicht, dass der Verjüngungsbereich einfach und leichtgängig in die Durchgangsbohrung der Antriebseinheit eingeführt werden kann, um ein einfaches Einstecken der Hülsen in die Durchgangsbohrung zu ermöglichen.
Bevorzugt weist die Durchgangsbohrung einen Zentrierbereich auf, welcher mittig in der Durchgangsbohrung angeordnet ist, und welcher einen kleineren Innendurchmesser als der Rest der Durchgangsbohrung aufweist. Der Zentrierbereich ist vorgesehen zur Zentrierung der beiden Hülsen innerhalb der Durchgangsbohrung, insbesondere mittels der jeweiligen Verjüngungsbereiche der Hülsen. Bevorzugt ist dabei zwischen jedem Verjüngungsbereich und dem Zentrierbereich eine Spielpassung ausgebildet, sodass ein leichtgängiges Einstecken der Hülsen möglich ist, aber die Zentrierbereiche genau mittig in der Durchgangsbohrung ausgerichtet werden, für eine optimale Ausrichtung der beiden Hülsen.
Besonders bevorzugt ist der Durchgangsbolzen als Schraube ausgebildet und in ein Innengewinde der zweiten Wand eingeschraubt. Dadurch kann eine besonders einfache kostengünstige und aufgrund weniger Bauteile leichtgewichtige Antriebsanordnung bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist der Durchgangsbolzen als Schraube ausgebildet und in eine Mutter, welche an der zweiten Wand angeordnet ist, eingeschraubt. Dadurch kann eine besonders robuste Verschraubung bereitgestellt werden, da beispielsweise Durchgangsbolzen und Mutter aus einem härteren Material als die Rahmenschnittstelle ausgebildet werden können. Beispielsweise kann durch Verwendung von Durchgangsbolzen und Mutter aus Stahl ein besonders hohes Drehmoment zum Verschrauben verwendet werden. Zudem kann im Falle einer Beschädigung des Innengewindes ein einfacher Austausch der Mutter erfolgen. Die Verwendung einer Mutter hat zudem den weiteren Vorteil, dass diese durch ein radial vorgegebenes Spiel einen Toleranzausgleich relativ zu der Wandöffnung der ersten Wand darstellt und somit immer exakt fluchtet.
Vorzugsweise ist die Mutter verdrehsicher in einer Ausnehmung der zweiten Wand angeordnet. Beispielsweise können Mutter und Ausnehmung dabei eine unrunde Geometrie aufweisen, beispielsweise in Form von, insbesondere bezüglich einer Achse einer Durchgangsöffnung durch die zweite Wand, tangentialen Abflachungen. Dadurch kann eine besonders einfache Montage der Antriebsanordnung ermöglicht werden.
Bevorzugt weist die Antriebseinheit einen Motor und/oder ein Getriebe auf. Durch die spezielle Anordnung und Halterung zwischen den Wänden der Rahmenschnittstelle kann dabei eine optimale zuverlässige Verbindung mit vorteilhafter mechanischer Kräfteverteilung bereitgestellt werden, um eine lange Lebensdauer der Antriebseinheit zu ermöglichen. Zudem kann auf einfache und kostengünstige Weise ein niedriges Gewicht der Antriebsanordnung ermöglicht werden.
Vorzugsweise ist der Schaft jeder Hülse in die Durchgangsöffnung der Antriebseinheit eingesteckt. Der Flansch weist an einer der entsprechenden Wand zugewandten Seite eine Vielzahl an vorstehenden Formschlusselementen auf. Die Formschlusselemente sind so ausgebildet, um sich durch die Verschraubung der Hülse mit der entsprechenden Wand in diese Wand einzudrücken. Insbesondere bewirken die Formschlusselemente durch das Eindrücken in die Wand eine plastische Verformung der Wand, insbesondere derart, dass die Formschlusselemente und der plastisch verformte Bereich der Wand einen Formschluss in einer zur Schraubenachse senkrechten Ebene bilden. Das heißt, die Hülse weist an der Oberfläche des Flansches die vorstehenden Formschlusselemente auf, die sich beim gegeneinander Verschrauben von Hülse und Wand teilweise in die Wand eingraben, insbesondere um in der Ebene der Wandoberfläche einen Mikro-Formschluss zu erzeugen. Dadurch kann eine besonders feste Verbindung der Antriebseinheit mit der Rahmenschnittstelle bereitgestellt werden, da ein Rutschen zwischen Hülse und Wand verhindert werden kann.
Bevorzugt weist jedes Formschlusselement eine von einer Oberfläche des Flansches der Hülse vorstehende Pyramide auf. Alternativ weist jedes Formschlusselement beispielsweise einen von einer Oberfläche des Flansches der Hülse vorstehenden Kegel auf. Mit anderen Worten sind eine Vielzahl an von der Oberfläche des Flansches vorstehenden Pyramidenspitzen als Formschlusselemente vorgesehen. Besonders bevorzugt sind die Pyramiden dabei spitz ausgebildet, und weisen insbesondere einen Öffnungswinkel von weniger als 60°, bevorzugt weniger als 45°, auf, sodass diese besonders leicht in die Wand eindringen können. Eine derartige Ausgestaltung mit spitzen Pyramiden als Formschlusselementen ist besonders vorteilhaft bei der Verschraubung der Antriebseinheit an Carbonrahmen, das heißt, an Rahmenschnittstellen, welche zumindest teilweise aus einem faserverstärkten, bevorzugt kohlefaserverstärktem, Kunststoff bestehen. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass die spitzen Pyramiden sich in die Netzstruktur des Carbons einprägen können, ohne diese zu schädigen. Insbesondere werden die Fasern beim Eindringen der Pyramiden nicht unterbrochen, sondern können ausweichen und sich um die jeweilige Pyramide herumlegen.
Weiter bevorzugt weist jedes Formschlusselement eine an die Pyramide angrenzende, beispielsweise die Pyramide umgebende, Vertiefung in der Oberfläche des Flansches auf. Vorzugsweise ist die Vertiefung als ringförmige Nut ausgebildet. Besonders bevorzugt ist eine einzelne Vertiefung in der Oberfläche des Flansches ausgebildet sein, an deren radialer Innenseite und/oder Außenseite die Pyramiden angeordnet sind. Alternativ kann pro Pyramide eine separate Vertiefung ausgebildet sein, wobei die die Vertiefung insbesondere unmittelbar an die Pyramide angrenzend angeordnet ist. Durch die Vertiefung kann beispielsweise durch das Eindringen der Pyramide in die Wand verdrängtes Material der Wand aufgenommen werden, um eine zuverlässige und definierte Anlage der Oberfläche des Flansches an der Wand zu ermöglichen.
Bevorzugt weist zumindest eine der Hülsen einen Schaft und einen Flansch auf. Insbesondere ist der Schaft dabei in die entsprechende Öffnung der Antriebseinheit eingesteckt. Vorzugsweise ist der Flansch scheibenförmig ausgebildet. Der Flansch weist an einem radial äußeren Ende eine Verjüngung auf. Die Verjüngung ist dabei an der dem Schaft zugewandten Seite des Flansches angeordnet. Als Verjüngung wird insbesondere eine Reduktion der Dicke des Flansches, insbesondere in axialer Richtung der Hülse angesehen. Insbesondere entspricht die Verjüngung einer Differenz der maximalen Dicke und der minimalen Dicke des Flansches, wobei diese Differenz bevorzugt mindestens 50 %, vorzugsweise maximal 150 %, einer Wandstärke des Schafts der Hülse entspricht. Die Verjüngung des Flansches wird dabei durch das Dämpfungselement kompensiert. Mit anderen Worten ist eine Dicke des Dämpfungselements im Bereich der Verjüngung größer als am restlichen Bereich des Flansches. Vorzugsweise ist eine Gesamtdicke der Dämpfungshülse in axialer Richtung im Bereich des Flansches konstant. Alternativ bevorzugt kann das Dämpfungselement an einem radial äußeren Ende auf der dem Schaft zugewandten Seite eine Aufdeckung aufweisen. Durch die Verjüngung des Flansches und das in diesem Bereich dickere Dämpfungselement kann in diesem Bereich eine weichere Zone der Dämpfungshülse bereitgestellt werden, welche eine besonders gute Dichtwirkung zwischen Dämpfungshülse und Antriebseinheit ermöglicht.
Weiter bevorzugt weist die Antriebseinheit zumindest eine vorstehende Ringrippe auf, welche konzentrisch zu einer der beiden Öffnungen angeordnet ist. Vorzugsweise weist die Ringrippe einen konischen oder trapezförmigen Querschnitt auf. Besonders bevorzugt sind die vorstehende Ringrippe und die Verjüngung des Flansches der Hülse auf demselben Radius bezüglich einer Öffnungsachse der Öffnung der Antriebseinheit angeordnet. Mit anderen Worten sind die vorstehende Ringrippe und die Verjüngung des Flansches der Hülse bezogen auf die radiale Richtung der Öffnung der Antriebseinheit auf derselben Höhe angeordnet. Die vorstehende Ringrippe kann somit optimal in den dickeren Bereich des Dämpfungselements eintauchen bei der Montage der Antriebsanordnung, wodurch eine besonders gute Dichtwirkung zwischen Dämpfungshülse und Antriebseinheit bereitgestellt werden kann.
Weiter bevorzugt weist der Flansch von zumindest einer Hülse eine vorbestimmte Dicke, insbesondere in Richtung parallel zu einer Längsrichtung der Hülse, auf, welche im Wesentlichen gleich einer Wandstärke des Schafts, insbesondere in radialer Richtung, ist. Alternativ bevorzugt weist der Flansch von zumindest einer Hülse eine vorbestimmte Dicke, insbesondere in Richtung parallel zu einer Längsrichtung der Hülse, auf, welche mindestens das 1,5-fache, bevorzugt mindesten das Doppelte, einer Wandstärke des Schafts, insbesondere in radialer Richtung, beträgt. Somit kann eine variable Breite der Antriebsanordnung bereitgestellt werden, welche auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine Anpassung an unterschiedlich breite Rahmenschnittstelle ermöglicht.
Weiterhin führt die Erfindung zu einem Fahrzeug, bevorzugt einem mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeug, vorzugsweise einem Elektrofahrrad, welches die beschriebene Antriebsanordnung umfasst. Die Rahmenschnittstelle kann beispielsweise Teil eines Fahrzeugrahmens des Fahrzeugs sein.
Bevorzugt umfasst das Fahrzeug einen Fahrzeugrahmen. Die Rahmenschnittstelle der Antriebsanordnung ist dabei integraler Bestandteil des Fahrzeugrahmens, das heißt der Fahrzeugrahmen ist mit der Rahmenschnittstelle als ein einstückiges Bauteil ausgebildet, wobei die Antriebseinheit bevorzugt direkt, also insbesondere ohne zusätzliche dazwischen liegende Bauteile mit der Rahmenschnittstelle verbunden ist. Alternativ bevorzugt ist die Rahmenschnittstelle der Antriebsanordnung und/oder eine oder beide der Wände der Rahmenschnittstellt als ein separates Bauteil zum Fahrzeugrahmen ausgebildet und mit dem Fahrzeugrahmen verbunden, vorzugsweise verschraubt. Beispielsweise kann somit eine indirekte Befestigung der Antriebseinheit an der Rahmenschnittstelle erfolgen.
Besonders bevorzugt umfasst das Fahrzeug ferner ein Kettenblatt, welches mit einer Abtriebswelle der Antriebseinheit verbunden ist. Die zweite Wand der Antriebsanordnung ist dabei auf der Seite des Kettenblatts angeordnet. Insbesondere wenn an der zweiten Wand eine Befestigung als Festlager und an der ersten Wand eine Befestigung als Loslager ausgebildet ist, kann dadurch eine optimale direkte Kraftübertragung zwischen Antriebseinheit und Kettenblatt erfolgen. Zudem wird eine präzise Positionierung des Kettenblatts, also einer genauen Kettenlinie, sichergestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Antriebsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Schnittansicht der Antriebsanordnung der 1 in vollständig verschraubtem Zustand,
3 eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in unverschraubtem Zustand,
4 eine Schnittansicht der Antriebsanordnung der 3 in teilweise verschraubtem Zustand,
5 eine Schnittansicht der Antriebsanordnung der 3 und 4 in vollständig verschraubtem Zustand,
6 eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in vollständig verschraubtem Zustand,
7 ein Detail einer Antriebsanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 eine Detail-Schnittansicht der 7,
9 eine Detail-Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
10 eine weitere Detail-Schnittansicht der Antriebsanordnung der 9,
11 eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
12 eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs 100, welches eine Antriebsanordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein Elektrofahrrad. Die Antriebsanordnung 1 ist im Bereich eines Tretlagers angeordnet und umfasst eine Antriebseinheit 2. Die Antriebseinheit 2 umfasst einen Elektromotor und ein Getriebe und ist vorgesehen, um mittels eines durch den Elektromotor erzeugten Drehmoments eine mittels Muskelkraft erzeugte Tretkraft des Fahrers zu unterstützen. Die Antriebseinheit 2 wird dabei von einem elektrischen Energiespeicher 109 mit elektrischer Energie versorgt.
Die Antriebsanordnung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist in einer Schnittansicht in 2 dargestellt. Die Antriebsanordnung 1 umfasst eine U-förmige Rahmenschnittstelle 3, innerhalb der die Antriebseinheit 2 teilweise aufgenommen ist. Die Rahmenschnittstelle 3 ist ein integraler Bestandteil eines Fahrzeugrahmens 105 des Fahrzeugs 100 (vgl. 1). Die Rahmenschnittstelle 3 weist dabei eine erste Wand 31 und eine zweite Wand 32 auf, zwischen welchen die Antriebseinheit 2 angeordnet ist. Die erste Wand 31 und die zweite Wand 32 sind über eine Verbindungswand 33 miteinander verbunden und damit als ein gemeinsames einstückiges Bauteil ausgebildet.
Die Antriebseinheit 2 ist mittels einer Durchsteckverschraubung an der Rahmenschnittstelle 3 befestigt, wie nachfolgend näher beschrieben.
Im Detail weist die Antriebseinheit 2 eine Durchgangsbohrung 20 auf, die die Antriebseinheit 2 in Querrichtung vollständig durchdringt. Insbesondere ist die Durchgangsbohrung 20 in einem Gehäuse, welches bevorzugt aus Aluminium oder Magnesium gebildet ist, der Antriebseinheit 2 ausgebildet. Das Gehäuse der Antriebseinheit 2 kann zweiteilig ausgebildet sind, wobei eine Gehäusedichtung 2c zwischen den beiden Gehäusehälften 2a, 2b angeordnet ist.
In die Durchgangsbohrung 20 sind zwei Hülsen 41, 42 eingesteckt. Die beiden Hülsen 41, 42 sind dabei ausgehend von jeweils einer Seite, das heißt an einem axialen Ende der Durchgangsbohrung 20, in die Durchgangsbohrung 20 eingesteckt. Die Hülsen 41, 42 sind bevorzugt aus Aluminium oder Stahl gebildet.
Jede Hülse 41, 42 weist einen Schaft 43, welcher im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist und in die Durchgangsbohrung 20 eingesteckt ist, und einen Flansch 44 auf. Der Flansch 44 ist außerhalb der Durchgangsbohrung 20 angeordnet und weist einen größeren Außendurchmesser als der Schaft 43 auf.
Der Schaft 43 weist dabei einen Pressbereich 43a auf, der unmittelbar an den Flansch 44 angrenzend angeordnet ist. An den Pressbereich 43a angrenzend befindet sich zudem ein Verjüngungsbereich 43b am Schaft 43. Der Pressbereich 43a ist dabei so ausgebildet, dass zwischen dem Pressbereich 43a und der Durchgangsbohrung 20 ein Presssitz, das heißt eine Presspassung, ausgebildet ist. Der Verjüngungsbereich 43b weist einen kleineren Außendurchmesser als der Pressbereich 43a auf, sodass ein leichtes Einstecken der Hülsen 41, 42 in die Durchgangsbohrung 20 ermöglicht wird.
Mittig in der Durchgangsbohrung 20 ist ein Verjüngungsbereich 20a ausgebildet, in welchem ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 20 verjüngt ist. Zwischen dem Verjüngungsbereich 20a und den Verjüngungsbereichen 43b der Hülsen 41, 42 ist vorzugsweise eine Spielpassung ausgebildet. Dadurch bewirkt der Verjüngungsbereich 20a eine Zentrierung der Verjüngungsbereiche 43b und somit eine besonders präzise Anordnung der Hülsen 41, 42.
Bevorzugt sind die beiden Hülsen 41, 42 identisch ausgebildet, für eine einfache und kostengünstige Herstellung.
Axiale Längen der Hülsen 41, 42, insbesondere jeweils des Schafts 43, sind derart ausgelegt, dass sich die Hülsen 41, 42 in eingestecktem Zustand innerhalb der Durchgangsbohrung 20 berühren. Dabei sind axiale Längen der Schäfte 43 so ausgebildet, dass nur einer der Flansche 44 der beiden Hülsen 41, 42 an die Antriebseinheit 2 anlegbar ist, wobei zwischen dem anderen Flansch 44 und der Antriebseinheit 2 ein Spalt 41m vorliegt. Bevorzugt beträgt hierfür eine axiale Länge jedes Schafts 43 geringfügig mehr als die Hälfte der axialen Länge der Durchgangsbohrung 20.
Die Hülsen 41, 42 sind dabei so in die Durchgangsbohrung 20 eingepresst, dass der Flansch 44 der zweiten Hülse 42 auf der Seite der zweiten Wand 32 an der Antriebseinheit 2 anliegt, und dass zwischen dem Flansch 44 der ersten Hülse 41 auf der Seite der ersten Wand 31 der Spalt 41m vorliegt, wenn die beiden Hülsen 41, 42 sich innerhalb der Durchgangsbohrung 20 berühren.
Zudem umfasst die Antriebsanordnung 1 einen Durchgangsbolzen 5, welcher durch die Durchgangsbohrung 20 und die beiden Hülsen 41, 42 durchgesteckt ist. Der Durchgangsbolzen 5 ist als Schraube ausgebildet und weist an einem axialen Ende einen Bolzenkopf 53 und am anderen axialen Ende ein Außengewinde 54 auf, wobei sich das Außengewinde 54 nur über einen Teilbereich des Durchgangsbolzens 5 erstreckt.
Mittels des Außengewindes 54 ist der Durchgangsbolzen 5 in ein Innengewinde 32a der zweiten Wand 32 eingeschraubt. Das Innengewinde 32a ist dabei direkt in einer Durchgangsöffnung der zweiten Wand 32 ausgebildet. Der Bolzenkopf 53 befindet sich dabei auf der Seite der ersten Wand 31, und liegt insbesondere an einer Außenseite der ersten Wand 31 an.
Bevorzugt ist zwischen dem Durchgangsbolzen 5 und einer inneren Durchgangsöffnung der Hülsen 41, 42 jeweils eine Spielpassung ausgebildet, um ein einfaches Durchstecken zu ermöglichen. Vorzugsweise weist der Durchgangsbolzen 5 mittig eine Verjüngung seines Außendurchmessers auf, um ein besonders leichtgängiges Durchstecken zu ermöglichen. An den Bereichen der Spielpassung ist bevorzugt jeweils eine Dichtung, beispielsweise eine O-Ring-Dichtung 56, zwischen Durchgangsbolzen 5 und Hülse 41 bzw. 42 angeordnet, um einen Fluideintritt ins Innere der Hülsen 41, 42 und ins Innere der Durchgangsbohrung 20 zu vermeiden
Der Durchgangsbolzen 5 ist dabei derart eingeschraubt, dass dieser die beiden Wände 31, 32 in axialer Richtung des Durchgangsbolzens 5 gegeneinander verspannt. Die erste Wand 31 weist hierbei eine Sollbiegestelle 31b auf, welche dazu führt, dass die erste Wand 31 durch die Verspannung mittels des Durchgangsbolzens 5 in Richtung der zweiten Wand 32 hin gebogen wird. Vorzugsweise ist die zweite Wand 32 insbesondere steif ausgebildet ist, sodass diese sich nicht verformt. Da zwischen den beiden Wänden 31, 32 die Antriebseinheit 2 mit den aus der Durchgangsöffnung 20 herausragenden Hülsen 41, 42 angeordnet ist, wird die Verformung der ersten Wand 31 durch die beiden Hülsen 41, 42 begrenzt. Somit werden die beiden Hülsen 41, 42 in axialer Richtung durch den Durchgangsbolzen 5 gegeneinander verspannt. Dabei wird aufgrund des Spaltes 41m zwischen dem Flansch 44 der ersten Hülse 31 und der Antriebseinheit 2 sichergestellt, dass diese Verspannung zu keiner Einspannung, das heißt zu keiner Druckbelastung, der Antriebseinheit 2 in axialer Richtung zwischen den beiden Wänden 31, 32 führt. Das heißt, durch die beiden Hülsen 41, 42 wird ein neutraler Einbauzustand ohne Zug- oder Druckbelastung der Antriebseinheit 2 bereitgestellt.
Die spezielle Durchsteckverschraubung der Antriebsanordnung 1 bietet dabei zahlreiche Vorteile. Beispielsweise erlaubt die Verwendung des Durchgangsbolzens 5 und die Verspannung der beiden Wände 31, 32 mit diesem eine besonders robuste Befestigung der Antriebseinheit 2. Insbesondere kann eine Verschraubung mit hohem Drehmoment erfolgen. Durch die Aufnahme der Druckkräfte mittels der Hülsen 41, 42 wird dabei eine unzulässig hohe mechanische Beanspruchung der Antriebseinheit 2 besonders zuverlässig vermieden. Zudem kann beispielsweise durch Anpassung der Hülsen 41, 42 einfach und kostengünstig eine Toleranzlage der Antriebsanordnung 1 definiert eingestellt werden. Ferner erlaubt die Durchsteckverschraubung eine besonders einfache Montage der Antriebsanordnung 1, da das Einstecken des Durchgangsbolzens 5 und eine Betätigung des Durchgangsbolzens 5 zum Einschrauben nur von einer Seite, nämlich von der Seite der ersten Wand 31, aus durchgeführt werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei eingeschränkter Zugänglichkeit auf der Seite der zweiten Wand 32, beispielsweise, wenn sich auf dieser Seite ein Kettenblatt 106 (vergleiche 1) befindet.
3 zeigt eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist die Antriebsanordnung 1 in der 3 nur teilweise montiert und in unverschraubtem Zustand dargestellt. In 4 ist die Antriebsanordnung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels fertig montiert und in teilweise verschraubtem Zustand dargestellt. In 5 ist die Antriebsanordnung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels in vollständig verschraubtem Zustand dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 2, mit dem Unterschied, einer alternativen Ausgestaltung der Hülsen 41, 42.
Im zweiten Ausführungsbeispiel umfasst jede Hülse 41, 42 zusätzlich ein Dämpfungselement 45, welches aus einem elastischen und schwingungsdämpfenden Material gebildet ist. Insbesondere ist das Dämpfungselement 45 aus einem Elastomer gebildet. Im Detail ist dabei jeweils eine radial äußere Außenseite des Schafts 43, des Flansches 44, sowie diejenige Seite des Flansches 44, welche zur Antriebseinheit 2 gewandt ist, mit dem Dämpfungselement 45 überdeckt bzw. überzogen. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement 45 somit in Form einer Umspritzung der Hülse 41, 42 ausgebildet.
Ferner sind im zweiten Ausführungsbeispiel die axialen Längen der Schäfte 43 der Hülsen 41, 42 unterschiedlich zu denen im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Im Detail sind diese derart ausgebildet, dass im vollständig in die Durchgangsöffnung 20 eingestecktem Zustand (vergleiche 3) ein vordefinierter Axialabstand 27, das heißt ein Spalt, zwischen den beiden Hülsen 41, 42 im Inneren der Durchgangsöffnung 20 vorliegt. Betrachtet wird dabei ein Zustand, in welchem die beiden Hülsen 41, 42 unverspannt sind, jedoch das Dämpfungselement 45 im Bereich jedes Flansches 44 jeder Hülse 41, 42 an der Antriebseinheit 2 anliegt. Insbesondere sind die axialen Längen der beiden Schäfte 43 dabei um eine vorbestimmte Differenz kleiner als die Hälfte der axialen Länge der Durchgangsöffnung 20, wobei die vorbestimmte Differenz kleiner als die doppelte Dicke von einem der Dämpfungselemente 45 im Bereich des Flansches 44 ist.
In dem in 3 gezeigten unverspanntem Zustand liegt zwischen erster Wand 31 und erster Hülse 41 ein vordefinierter Spalt 28 vor.
Durch diese spezielle Abstimmung der Längen der beiden Hülsen 41, 42 und der Durchgangsbohrung 20 wird erreicht, dass jeweils der zwischen Flansch 44 und Antriebseinheit 2 liegende Teil des Dämpfungselements 45 jeder Hülse 41, 42 zwischen Flansch 44 und Antriebseinheit 2 durch die Verspannung mittels des Durchgangsbolzens 5 teilweise verpresst bzw. eingeklemmt und dadurch elastisch verformt wird. Dies wird anhand der 4 und 5 verdeutlicht. 4 zeigt dabei einen Zustand, in welchem der Durchgangsbolzen 5 so weit angezogen ist, dass sich die erste Wand 31 gerade an den Flansch 44 der ersten Hülse 41 anlegt. Durch weiteres Anziehen des Durchgangsbolzens 5 erfolgt eine weitere Verspannung derart, dass sich das elastische Dämpfungselement 45 verformt und damit der Axialabstand 27 zwischen den beiden Hülsen 41, 42 kompensiert wird, das heißt bis die Hülsen 41, 42 sich innerhalb der Durchgangsöffnung 20 berühren. Dieser Zustand ist in der 5 dargestellt.
Die Dämpfungselemente 45 können dabei durch die Verspannung teilweise nach radial außen gedrängt werden.
Die Dämpfungselemente 45 und die entsprechende Auslegung der Hülsen 41, 42 mit Axialabstand 27 in unverspanntem Zustand führt dazu, dass im verspannten Zustand eine geringfügige Druckbelastung auf die Antriebseinheit 2 ausgeübt wird. Dies kann sich vorteilhaft auf eine Dichtigkeit der Antriebseinheit 2 selbst auswirken. Zudem wird durch das elastische Verformen der Dämpfungselemente 45 eine besonders zuverlässige Abdichtung zwischen den Hülsen 41, 42 und der Antriebseinheit 2 ermöglicht.
Die spezielle Verschraubung der Antriebseinheit 2 mit der Rahmenschnittstelle 3 bietet dabei neben der vorteilhaften Zugänglichkeit und vereinfachten Montage der Antriebsanordnung 1 ferner den Vorteil einer direkten Kraftübertragung zwischen Abtriebswelle 108 und Rahmenschnittstelle 3. Die Abtriebswelle 108 ist drehfest mit dem Kettenblatt 106 (vergleiche 1) verbunden. Die Abtriebswelle 108 ist dabei einerseits durch die Muskelkraft des Fahrers und andererseits durch die Motorkraft der Antriebseinheit 2 antreibbar. Das Kettenblatt 106 befindet sich dabei stets auf der Seite der zweiten Wand 32. Die höheren mechanischen Kräfte auf der Kettenblatt-Seite können dabei durch die direkte und robuste Anbindung der Antriebseinheit 2 an die zweite Wand 32 besonders gut aufgenommen werden. Zudem wird dadurch eine definierte Lage des Kettenblatts 106 bezogen auf eine axiale Richtung der Abtriebswelle 108 und relativ zur Rahmenschnittstelle 3 sichergestellt, was den Vorteil einer zuverlässig präzise angeordneten Kettenlinie bringt.
Ferner ergibt sich durch die Verbindung von Antriebseinheit 2 und Rahmenschnittstelle 3 über die Dämpfungselemente 45 der Vorteil einer schwingungsentkoppelten Halterung der Antriebseinheit 2 am Fahrzeug 100. Neben einer Verhinderung oder Reduzierung einer Übertragung von akustischen Schwingungen, was sich vorteilhaft auf eine Reduzierung von Geräuschen beim Betrieb des Fahrzeugs 100 auswirkt, wird auch eine Übertragung mechanischer Schwingungen reduziert oder verhindert. Dadurch kann eine schädigende Wirkung derartiger Schwingungen auf die Verschraubung verhindert oder reduziert werden. Das heißt, ein Lockern oder Aufarbeiten der Verschraubung kann verhindert oder reduziert werden. Zudem kann durch die Elastizität des Dämpfungselements 45 selbst ein gewisser Toleranzausgleich, beispielsweise im Hinblick auf eine Koaxialität der Bohrungen oder Öffnungen oder dergleichen erfolgen.
6 zeigt eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel der 3 bis 5, mit dem Unterschied, dass das Dämpfungselement 45 nur am Flansch 44 der jeweiligen Hülse 41, 42 angeordnet ist. Das heißt, das Dämpfungselement 45 ist jeweils scheibenförmig ausgebildet und ausschließlich zwischen der der Antriebseinheit 2 zugewandten Seite des Flansches 44 und der Antriebseinheit 2 angeordnet. Insbesondere kann das dritte Ausführungsbeispiel als eine Kombination des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten Ausführungsbeispiels angesehen werden.
7 zeigt ein Detail einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 2, mit dem Unterschied alternativer Hülsen 41, 42.
Dargestellt ist in der 7 nur eine der beiden Hülsen 41, 42, wobei die beiden Hülsen 41, 42 bevorzugt identisch ausgebildet sind. Die Hülse 41 ist in perspektivischer Ansicht in der 8 dargestellt.
Die Hülse 41 umfasst einen Schaft 43 und einen Flansch 44. Der Schaft 43 ist in die Durchgangsöffnung 20 der Antriebseinheit 2 eingesteckt. Der Flansch 44 ist vorgesehen zur Anlage an einer Innenseite der jeweiligen Wand 31, 32 der Rahmenschnittstelle 3 (vgl. z.B. 2). Der Flansch 44 der Hülse 41 weist an derjenigen Seite, die der Wand 31, 32 zugeordnet ist, eine Vielzahl an vorstehenden Formschlusselementen 41 c auf. Bevorzugt sind die Formschlusselemente 41c in einem oder mehreren, wie in der 7 bevorzugt zwei, zur Durchgangsöffnung der Hülse 41 konzentrischen Kreisen angeordnet.
Ein einzelnes Formschlusselement 41c der Hülse 41 der 7 ist in einer Detail-Schnittansicht in der 8 dargestellt. Jedes Formschlusselement 41c weist eine von einer Oberfläche 41f des Flansches 44 vorstehende Pyramide 41d auf. Alternativ bevorzugt kann jedes Formschlusselement 41c auch einen vorstehenden Kegel aufweisen. Die Pyramide 41 d ist als gerade Pyramide ausgebildet und weist einen Öffnungswinkel 41k von vorzugsweise weniger als 60° auf.
Die Pyramiden 41d bewirken dabei, dass sich diese beim Verschrauben der Hülse 41 mit der Wand 31, 32 in die Oberfläche der Wand 31, 32 eindrücken, also diese plastisch verformt. Dadurch wird ein Mikro-Formschluss zwischen Hülse 41 und Wand 31, 32 in einer zur Schraubenachse senkrechten Ebene erzeugt, wodurch eine besonders feste Verbindung von Antriebseinheit 2 und Rahmenschnittstelle 3 miteinander ermöglicht werden kann. Ein Rutschen der Antriebseinheit 2 relativ zur Rahmenschnittstelle 3 kann damit zuverlässig verhindert werden.
Jedes Formschlusselement 41c weist dabei zusätzlich zu der Pyramide 41d, jeweils eine Vertiefung 41e auf, die an einem Außenumfang der Pyramide 41d und in der Oberfläche 41f des Flansches 44 ausgebildet ist. Die Vertiefung 41e kann beispielsweise durch das Eindringen der Pyramide 41d in die Wand 31, 32 verdrängtes Material der Wand 31, 32 aufnehmen, sodass Wand 31, 32 und Flansch 44 zuverlässig präzise plan aufeinander aufliegen können. Beispielsweise kann pro Pyramide 41d jeweils eine Vertiefung 41e vorgesehen sein, die die Pyramide 41d teilweise oder vollständig umgibt. Alternativ bevorzugt kann eine einzelne Vertiefung 41e in der Oberfläche 41f des Flansches 44 ausgebildet sein, an deren radialer Innenseite und/oder Außenseite die Pyramiden 41d angeordnet sind
9 zeigt eine Detail-Schnittansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dargestellt ist in der 9 dabei nur eine der Dämpfungshülsen nämlich die Hülse 42 an der Seite der zweiten Wand 32. Bevorzugt ist die erste Hülse 41 an der ersten Wand 31 identisch ausgebildet. Das fünfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel der 3 bis 5, mit dem Unterschied einer alternativen Ausgestaltung der Hülse 42 im Bereich des Flansches 44. Dabei weist die Hülse 42 an einem radial äußeren Ende des Flansches 44 eine Verjüngung 41g auf der dem Schaft 43 zugewandten Seite des Flansches 44 auf. Die Verjüngung 41g ist dabei derart ausgebildet, dass eine Differenz der maximalen Dicke 41h und einer minimalen Dicke 41 i des Flansches 44 mindestens 50 %, bevorzugt maximal 150 %, einer Wandstärke 43h des Schafts 43 der Hülse 42 entspricht. Die Dicken werden dabei entlang einer Richtung parallel zur einer Längsachse der Hülse 42 betrachtet.
Das Dämpfungselement 45 ist dabei derart ausgebildet, dass dieses die Verjüngung 41g des Flansches 44 kompensiert. Zusätzlich weist das Dämpfungselement 45 an einem radial äußersten Ende eine Verdickung 42g auf. Dadurch liegt am radial äußeren Ende des Flansches 44 ein besonders dickes Dämpfungselement 42 vor. Dies wirkt sich vorteilhaft auf eine optimale Abdichtung zwischen Hülse 42 und Antriebseinheit 2 aus.
Weiter unterstützt wird diese Abdichtung durch eine vorstehende Ringrippe 2g der Antriebseinheit 2, welche im fünften Ausführungsbeispiel, wie in der 10 dargestellt, vorgesehen ist. Die vorstehende Ringrippe 2g weist einen trapezförmigen Querschnitt auf und ist konzentrisch zur Durchgangsöffnung 20 der Antriebseinheit 2 angeordnet. Im eingepressten Zustand der Hülse 42 in die Durchgangsöffnung 20 liegen dabei die vorstehende Ringrippe 2g und die Verjüngung 41g der Hülse 42 auf demselben Radius bezüglich der Öffnungsachse 20g der Durchgangsöffnung 20. Dadurch taucht die vorstehende Ringrippe 2g in die weiche Zone des Dämpfungselements 45 im Bereich der Verjüngung 41g ein, wenn Hülse 42 und Antriebseinheit 2 im vollständig verschraubten Zustand gegeneinander gepresst sind. Durch die Elastizität des Dämpfungselements 45 kann somit optimal an der Antriebseinheit 2 abgedichtet werden.
11 zeigt eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das sechste Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 2, mit dem Unterschied, dass die Antriebseinheit 2 indirekt mit der Rahmenschnittstelle 3 verschraubt ist. Im Detail sind hierbei sind hierbei die beiden Wände 31, 32, mit denen die Antriebseinheit 2 verschraubt ist, als separate Bauteile zur Rahmenschnittstelle 3 ausgebildet. Beispielsweise können die Wände 31, 32 als Haltebleche ausgebildet sein. Die Wände 31, 32 können dabei mittels (nicht dargestellter) zusätzlicher Schraubenverbindungen und/oder Schweißverbindungen mit Rahmenwänden 31 e, 32e verbunden sein. Dadurch kann eine besonders hohe Flexibilität der Antriebsanordnung 1 bereitgestellt werden.
12 zeigt eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das siebte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem fünften Ausführungsbeispiel der 9 und 10, mit dem Unterschied, dass alternative Hülsen 41, 42 verwendet werden. Im Detail sind die Flansche 44 der Hülsen 41, 42 im siebten Ausführungsbeispiel der 15 dicker ausgeführt als im fünften Ausführungsbeispiel. Im Detail beträgt die Dicke 41h der Flansche 44 im siebten Ausführungsbeispiel ein Vielfaches, bevorzugt mindestens das dreifache, einer Wandstärke 43h des entsprechenden Schafts 43 der jeweiligen Hülse 41, 42. Dadurch kann eine Gesamtbreite 1h der Antriebsanordnung 1 größer ausgestaltet werden im Vergleich zum fünften Ausführungsbeispiel, in welchem die Dicke 41h des Flansches 44 beispielsweise in etwa gleich der Wandstärke 43h des Schafts 43 ist. Das siebte Ausführungsbeispiel der 12 verdeutlicht somit, dass durch Veränderungen der Hülsen 41, 42 eine Anpassung der Antriebsanordnung 1 an verschiedene Fahrzeuge 100 besonders einfach und kostengünstig möglich ist.

Claims

Antriebsanordnung eines mit Muskelkraft und/oder Motokraft betreibbaren Fahrzeugs (100), umfassend: - eine Antriebseinheit (2), - eine Rahmenschnittstelle (3), - wobei die Antriebseinheit (2) zumindest teilweise zwischen einer ersten Wand (31) und einer zweiten Wand (32) der Rahmenschnittstelle (3) angeordnet ist, - wobei die Antriebseinheit (2) eine Durchgangsbohrung (20) aufweist, - zwei Hülsen (41, 42) die beidseitig in die Durchgangsbohrung (20) der Antriebseinheit (2) eingesteckt sind, und - einen Durchgangsbolzen (5), der durch die Durchgangsbohrung (20) und die beiden Hülsen (41, 42) durchgesteckt ist und die Antriebseinheit (2) an jeder der beiden Wände (31, 32) hält, - wobei der Durchgangsbolzen (5) die beiden Wände (31, 32) gegeneinander verspannt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, - wobei jede Hülse (41, 42) einen Schaft (43) und einen Flansch (44) aufweist, - wobei der Schaft (43) innerhalb der Durchgangsbohrung (20) angeordnet ist, und - wobei der Flansch (44) außerhalb der Durchgangsbohrung (20) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, - wobei jede Hülse (41, 42) ein Dämpfungselement (45) aufweist, welches an einer der Antriebseinheit (2) zugewandten Seite des Flansches (44) angeordnet ist, und - wobei das Dämpfungselement (45) aus einem schwingungsdämpfenden Material gebildet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, wobei das Dämpfungselement (45) zusätzlich den Schaft (43) zumindest teilweise umgibt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden Hülsen (41, 42) so ausgelegt sind, dass in vollständig in die Durchgangsbohrung (20) eingeschobenem Zustand und in unverspanntem Zustand zwischen den beiden Hülsen (41, 42) innerhalb der Durchgangsbohrung (20) ein vordefinierter Axialabstand (27) vorliegt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 5, wobei der vordefinierte Axialabstand (27) so ausgelegt ist, dass im verspannten Zustand der Axialabstand (27) durch die Verspannung mittels des Durchgangsbolzen (5) und durch elastische Verformung des Dämpfungselements (45) kompensiert ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die beiden Hülsen (41, 42) sich innerhalb der Durchgangsbohrung (20) berühren, und - wobei die beiden Hülsen (41, 42) derart ausgelegt sind, dass die beiden Hülsen (41, 42) durch die Verschraubung mittels des Durchgangsbolzens (5) zwischen den beiden Wänden (41, 42) eingespannt sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7, wobei die beiden Hülsen (41, 42) und die Antriebseinheit (2) so ausgelegt sind, dass die Antriebseinheit (2) spannungslos zwischen den beiden Wänden (31, 32) gehalten ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste Wand (31) eine Sollbiegestelle (31b) aufweist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, - wobei der Schaft (43) jeder Hülse (41, 42) einen Pressbereich (43a) aufweist, und - wobei zwischen dem Pressbereich (43a) und der Durchgangsbohrung (20) ein Presssitz ausgebildet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 10, - wobei der Pressbereich (43a) an den Flansch (44) angrenzend angeordnet ist, und - wobei der Schaft (43) jeder Hülse (41, 42) zusätzlich einen Verjüngungsbereich (43b) aufweist, der einen kleineren Außendurchmesser als der Pressbereich (43a) aufweist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchgangsbohrung (20) mittig einen Zentrierbereich (20a) aufweist, der einen kleineren Innendurchmesser als der Rest der Durchgangsbohrung (20) aufweist, zur Zentrierung der beiden Hülsen (41, 42).
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchgangsbolzen (5) als Schraube ausgebildet ist, und wobei der Durchgangsbolzen in ein Innengewinde (32a) der zweiten Wand (32) eingeschraubt ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, - wobei der Durchgangsbolzen (5) als Schraube ausgebildet ist, und - wobei der Durchgangsbolzen (5) in eine Mutter (51), welche an der zweiten Wand (32) angeordnet ist, eingeschraubt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 14, wobei die Mutter (51) verdrehsicher in einer Ausnehmung (32b) der zweiten Wand (32) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, - wobei der Schaft (43) jeder Hülse (41, 42) in die Durchgangsöffnung (20) der Antriebseinheit (2) eingesteckt ist, - wobei der Flansch (44) an einer der entsprechenden Wand (31, 32) zugewandten Seite eine Vielzahl an vorstehenden Formschlusselementen (41c) aufweist, und - wobei die Formschlusselemente (41 c) so ausgebildet sind, um sich durch die Verschraubung mit der entsprechenden Wand (31, 32) in die Wand (31, 32) einzudrücken.
Antriebsanordnung nach Anspruch 16, wobei jedes Formschlusselement (41 c) eine von einer Oberfläche (41f) des Flansches (44) vorstehende Pyramide (41d) oder einen Kegel aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 17, wobei jedes Formschlusselement (41c) eine an die Pyramide (41d) angrenzende Vertiefung (41e) in der Oberfläche (41f) des Flansches (44) aufweist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei zumindest eine Hülse (41) einen Schaft (43) und einen Flansch (44) aufweist, - wobei der Flansch (44) an einem radial äußeren Ende und auf der dem Schaft (43) zugewandten Seite eine Verjüngung (41g) aufweist, und - wobei die Verjüngung (41g) durch das Dämpfungselement (45) kompensiert ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 14, - wobei die Antriebseinheit (2) zumindest eine vorstehende Ringrippe (2g) aufweist, welche konzentrisch zu einer der Öffnungen (20a, 20b) angeordnet ist, - insbesondere wobei die vorstehende Ringrippe (2g) und die Verjüngung (41g) des Flansches (44) der Hülse (41) auf demselben Radius bezüglich einer Bohrungsachse (20g) der Durchgangsbohrung (20) angeordnet sind.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, - wobei der Flansch (44) von zumindest einer Hülse (41, 42) eine Dicke (41h) aufweist, die im Wesentlichen einer Wandstärke (43h) des Schafts (43) der Hülse (41, 42) entspricht, oder - wobei der Flansch (44) von zumindest einer Hülse (41, 42) eine Dicke (41h) aufweist, die mindestens dem 1,5-fachen einer Wandstärke (43h) des Schafts (43) der Hülse (41, 42) entspricht.
Fahrzeug, insbesondere mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug, vorzugsweise Elektrofahrrad, umfassend eine Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug nach Anspruch 22, ferner umfassend ein Kettenblatt (106), welches mit einer Abtriebswelle (108) der Antriebseinheit (2) verbunden ist, und wobei die zweite Wand (32) der Antriebsanordnung (1) auf der Seite des Kettenblatts (106) angeordnet ist.