DE19748201C1 - Nabenantriebsvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Nabenantriebsvorrichtung,
insbesondere für angetriebene Räder eines Rollstuhls oder
anderer Kleinfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Aus der EP 0 528 235 A1 ist eine gattungsgemäße
Nabenantriebsvorrichtung für angetriebene Räder eines
Rollstuhls bekannt, die als abnehmbare Steckräder
ausgebildet sind. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 2
dargestellt. Die bekannte Nabenantriebsvorrichtung weist
einen Elektromotor, ein Planetenradgetriebe und eine
Kupplung auf und ist als Antriebsteil eines großen
Laufrads eines Rollstuhls ausgebildet. Die Vorrichtung
verfügt über einen topfartig ausgebildeten Nabenkörper
110, der über ein einzelnes Kugellager 111 auf einem
stationären Zahnkranzträger 112 eines
Planetenradgetriebes gelagert ist. An dem Nabenkörper 110
sind Ringstege 110.1 mit Bohrungen zur Verankerung von
Speichen des Laufrades ausgebildet.
Der Elektromotor verfügt über einen scheibenförmigen
Läufer 127, der über ein Kugellager 129 in einem
stationär gehaltenen Motortragkörper 124 gelagert ist,
welcher gleichzeitig auch als Tragkörper für den
Zahnkranzträger 112 des Planetenradgetriebes dient. Der
Läufer 127 des Gleichstrommotors ist mit einer Hohlwelle
135 verbunden, die über ein Kugellager in einem
Planetenradträger 137 für eine zweite Planetenradstufe
gelagert ist. Das von dem Läufer 127 des
Gleichstrommotors gelieferte Drehmoment wird über das
zweistufige Planetenradgetriebe auf den kugelgelagerten
Planetenradträger 137 übertragen und von dort aus über
eine Kupplung auf den Nabenkörper 110.
Die bekannte Nabenantriebsvorrichtung weist den Nachteil
auf, daß die Bauteile, insbesondere der Nabenkörper, zur
Bereitstellung der erforderlichen Stabilität der
Nabenantriebsvorrichtung besonders dickwandig und damit
schwer ausgeführt werden müssen. Zudem ist der Aufbau der
bekannten Nabenantriebsvorrichtung relativ kompliziert
und zudem nicht dicht und erfordert vor allem eine hohe
Präzision sowie eine dickwandige und teuere Lagerung.
Aus der DE 43 33 694 A1 ist ein Automobil mit Antrieb
durch Elektromotoren, die in den Radnaben der Räder
montiert sind, bekannt, bei dem ein Stator auf einer
feststehenden Achse montiert und ein Rotor direkt mit
einer Felge verbunden ist. Auf beiden Seiten des
Elektromotors sind Lager angeordnet, die die Felge
drehbar zur Achse lagern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße
Nabenantriebsvorrichtung bereitzustellen, die die
Nachteile des Standes der Technik vermeidet, wobei
insbesondere ein vereinfachter Aufbau erreicht werden
soll, der eine hohe Stabilität, insbesondere des
Nabenkörpers, gewährleistet und gleichzeitig kompakt,
raumsparend und relativ gewichtsarm ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1
angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den
Unteransprüchen definiert.
Dadurch, daß der Nabenkörper der erfindungsgemäßen
Nabenantriebsvorrichtung zwei Lagerstellen aufweist,
wobei eine antriebsmotorseitige Lagerstelle auf dem
Befestigungsflansch vorgesehen ist, über den der
Antriebsmotor drehfest mit der feststehenden Achse
verbunden ist, und die zweite, von dem Antriebsmotor
abgewandte Lagerstelle direkt auf der feststehenden Achse
vorgesehen ist, ergibt sich eine besondere Steifigkeit
und Stabilität der gesamten Anordnung. Die auf den
Außenumfang des Nabenkörpers einwirkenden Kräfte,
beispielsweise die Kräfte der Speichen bei Verwendung der
Nabenantriebsvorrichtung als Radnabenantrieb für einen
Rollstuhl, werden in zwei Lagerstellen mit relativ großem
Abstand eingeleitet. Hierdurch wird die Kippneigung des
Nabenkörpers in Bezug auf die Achse infolge äußerer
Kräfte erheblich reduziert. Die äußeren Kräfte werden
zudem auf einen Bauteilabschnitt eingeleitet, der nicht
auskragend ausgeführt ist, sondern beidseitig abgestützt
wird. Hierdurch kann mit relativ geringer Wandstärke eine
ausreichende Festigkeit erzielt werden, was wiederum zu
Gewichtsvorteilen führt, die insbesondere bei der
Verwendung der Nabenantriebsvorrichtung als
Radnabenantrieb für einen Rollstuhl bedeutsam ist.
Die Anordnung des Antriebsmotors und des
Getriebes zwischen den beiden Lagerstellen
des Nabenkörpers ermöglicht darüber hinaus einen
besonders kompakten Aufbau der gesamten Vorrichtung,
deren innere Bauteile zudem nach außen dicht verschlossen
sind.
Die Versorgungs-, Steuer- und/oder Signalleitungen können
durch den Befestigungsflansch hindurchgeführt sein.
Der Antriebsmotor der erfindungsgemäßen
Nabenantriebsvorrichtung ist vorzugsweise ein
Elektromotor, beispielsweise ein Scheibenläufermotor,
Stabankermotor oder elektrisch kommutierter
Gleichstrommotor.
Die Verbindung des Antriebsmotors auf seiner
Abtriebsseite, d. h. im Falle eines Scheibenläufermotors
die Verbindung der Scheibe zum Getriebe
wird vorzugsweise durch eine auf der feststehenden Achse
gelagerte Motorhohlwelle bereitgestellt. Hierdurch wird
sowohl die Lagerung der sich drehenden Teile des
Antriebsmotors als auch die Krafteinleitung in die
Übertragungseinrichtung stabil und kompakt ausgeführt.
Das Getriebe kann je nach Verwendungszweck
der Nabenantriebsvorrichtung ein Über- oder
Untersetzungsgetriebe sein. Bei der Verwendung der
erfindungsgemäßen Nabenantriebsvorrichtung als
Radnabenantrieb für einen Rollstuhl muß bei einem
Scheibenläufermotor beispielsweise eine Drehzahl in der
Größenordnung von 3000 Umdrehungen pro Minute am
Getriebeeingang auf eine Drehzahl von beispielsweise 50
Umdrehungen pro Minute am Getriebeausgang reduziert
werden.
Insbesondere bei dieser Art der Verwendung sind zudem
vorteilhafterweise innerhalb des Nabenkörpers eine
Bremse, eine Kupplung und/oder Steuersensoren angeordnet.
An beiden Lagerstellen des Nabenkörpers können je nach
Einsatzzweck Dichtungen vorgesehen sein, die ein
Eindringen von Schmutz und/oder Wasser verhindern.
Eine Einrichtung zur Drehmomentaufnahme, die dazu dient,
die feststehende Achse gegen Rotation zu sichern, kann
vorteilhafterweise am Befestigungsflansch angeordnet
sein. Diese Einrichtung zur Drehmomentaufnahme kann einen
von der feststehenden Achse beabstandeten und zu der
feststehenden Achse parallelen Zapfen aufweisen. Bei der
Verwendung der Nabenantriebsvorrichtung als
Radnabenantrieb für einen Rollstuhl ergibt sich somit die
Möglichkeit, ein mit diesem Radnabenantrieb ausgerüstetes
Laufrad durch einen einfachen Steckvorgang an dem
Rollstuhl zu befestigen, wobei es bei Bedarf ebenso
einfach durch Abziehen in Axialrichtung der feststehenden
Achse entnommen werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die
Zeichnung erläutert, in der
Fig. 1 einen zentralen Längsschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Nabenantriebsvorrichtung und
Fig. 2 einen zentralen Längsschnitt durch eine
Nabenantriebsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik
zeigt.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Nabenantriebsvorrichtung, das als
Radnabenantrieb für ein Kleinfahrzeug, insbesondere für
einen Rollstuhl ausgelegt ist. Dieser Radnabenantrieb
weist eine feststehende Achse 1, einen Antriebsmotor 2
und einen Nabenkörper 6 auf. Der Nabenkörper 6 weist zwei
Grundelemente auf, ein im wesentlichen topfförmiges
Grundelement 6.1 und ein im wesentlichen scheibenförmiges
Grundelement 6.2. Die beiden Grundelemente 6.1, 6.2 sind
längs des Umfangs miteinander verschraubt.
Der Antriebsmotor 2 ist ein Scheibenläufermotor. Der
Stator 2.1 des Antriebsmotors 2 ist drehfest mit einem
Befestigungsflansch 5 verbunden, der seinerseits drehfest
mit der feststehenden Achse 1 verbunden ist. Der Läufer
2.2 ist drehfest mit einer Motorhohlwelle 20 verbunden,
die durch zwei Kugellager 21, 22 drehbar auf der
feststehenden Achse 1 gelagert ist. Die Motorhohlwelle 20
überträgt die Drehbewegung des Scheibenläufers 2.2 auf
ein als Übertragungseinrichtung der Drehbewegung des
Antriebsmotors 2 auf den Nabenkörper 6 dienendes Getriebe
50. Dieses Getriebe 50 ist in der dargestellten
Ausführungsform ein Taumelscheibengetriebe, dessen
Getriebeeingangsabschnitt 50.1 drehfest mit der
Motorhohlwelle 20 verbunden ist und dessen
Getriebeausgangsabschnitt 50.2 die Drehung über einen
umlaufenden Zahnradeingriff an den Nabenkörper 6 abgibt.
Der Nabenkörper 6 ist an zwei Stellen gelagert. Ein
erstes Kugellager 7 ist zwischen dem im wesentlichen
scheibenförmigen Grundelement 6.2 des Nabenkörpers 6 und
dem Befestigungsflansch 5 angeordnet. Ein zweites
Kugellager 8 ist zwischen dem im wesentlichen
topfförmigen Grundelement 6.1 des Nabenkörpers 6 und der
feststehenden Achse 1 angeordnet. Die Kugellager 7, 8
verfügen über nicht dargestellte Dichtungselemente, die
das Innere des Nabenkörpers 6 frei von Staub, Schmutz
und/oder Wasser halten.
Ein mit dem Befestigungsflansch 5 fest verbundener Zapfen
9, der parallel zu der feststehenden Achse 1 angeordnet
ist, dient als Drehmomentaufnahme, wobei sich der
Hebelarm aus dem Abstand des Zapfens 9 und der
feststehenden Achse 1 ergibt.
Im folgenden werden die Funktion des dargestellten
Ausführungsbeispiels und sich aus den jeweiligen
Anordnungen ergebende Vorteile beschrieben.
Der Antriebsmotor 2 gibt seine Drehenergie über die
Motorwelle 20 an das Getriebe 50 ab. Obwohl in der
dargestellten Ausführungsform ein Taumelscheibengetriebe
dargestellt ist, können auch Exzentergetriebe,
Planetengetriebe oder andere Getriebe als
Übertragungseinrichtung der Drehbewegung des
Antriebsmotors 2 auf den Nabenkörper 6 verwendet werden.
Der Befestigungsflansch 5 dient gleichzeitig zur
Befestigung des Antriebsmotors 2 und als Lagersitz für
den Nabenkörper 6. Der Durchmesser dieses Flansches ist
mindestens so groß, daß durch eingearbeitete Ausnehmungen
die Strom- und Signalleitungen für die Speisung des
Antriebsmotors 2 und möglicher periphärer Aggregate wie
Bremse, Kupplung, Sensoren etc. durchgeführt werden
können. Die Länge des Flansches ist mindestens so groß,
daß er das Kugellager 7 oder ein anderes Wälz- oder
Gleitlager in einer Dimension aufnehmen kann, die den von
der Verwendungsart der Nabenantriebsvorrichtung
bestimmten Bedürfnissen und Belastungen entspricht.
Der Nabenkörper 6 ummantelt den Antriebsmotor 2 und das
Getriebe, wobei er sich einerseits auf das motorseitige
Lager 7 und andererseits auf das Lager 8 abstützt. Der
Antriebsmotor 2 und das Getriebe befinden sich zwischen
den beiden Lagern 7, 8. Von dem Getriebeausgang 50.2 wird
die Drehbewegung auf den Nabenkörper 6 übertragen. Der
Zapfen 9 mit seiner Verbindung zum Befestigungsflansch 5
dient als Einrichtung zur Drehmomentaufnahme und bewirkt,
daß die feststehende Achse 1 gegen Rotation gesichert
ist, wobei der Zapfen 9 in eine entsprechende Ausnehmung
(nicht dargestellt) derjenigen Vorrichtung, an der die
Nabenantriebsvorrichtung verwendet wird, eingreift.
Die in Fig. 1 dargestellte und zuvor beschriebene
Nabenantriebsvorrichtung weist einen extrem
verwindungssteifen Aufbau auf. Belastungen, die von außen
auf den Nabenmotor einwirken, verteilen sich gleichmäßig
auf die beiden Kugellager 7, 8, ohne daß Kräfte ins
Innere des Aufbaus eingeleitet werden. Infolge des großen
axialen Abstands der Lager 7, 8 kann der Nabenkörper 6
trotz relativ geringer Wandstärken seiner Grundkörper
insgesamt eine große Festigkeit und Stabilität aufweisen.
Aufgrund der Tatsache, daß äußere Kräfte nicht in den
inneren Aufbau eingeleitet werden, sind bei diesem keine
Verwindungstoleranzen zu berücksichtigen. Die Lager 7, 8
können zudem sehr klein ausgelegt werden, da keine
Biegekräfte auftreten und die Lastverteilung den
größtmöglichen Abstand aufweist. Die Einordnung der
Lagersitze auf dem Befestigungsflansch 5 einerseits bzw.
der feststehenden Achse 1 andererseits ermöglicht zudem
einen sehr kleinen Lagerdurchmesser.
Claims (9)
1. Nabenantriebsvorrichtung
- - mit einer feststehenden Achse (1),
- - mit einem Antriebsmotor (2), der über einen Befestigungsflansch (5) drehfest mit der feststehenden Achse (1) verbunden ist, und
- - mit einem Getriebe (50) zur über- oder untersetzten Übertragung der Drehbewegung des Antriebsmotors (2) auf einen zu der feststehenden Achse (1) drehbar gelagerten Nabenkörper (6),
- - dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung des Nabenkörpers (6) zwei Lagerstellen (7, 8) vorgesehen sind,
- - der Antriebsmotor (2) und das Getriebe (50) zwischen den zwei Lagerstellen (7, 8) des Nabenkörpers (6) angeordnet sind;
- - eine antriebsmotorseitige Lagerstelle (7) auf dem Befestigungsflansch (5) vorgesehen ist; und
- - die zweite, von dem Antriebsmotor (2) abgewandte Lagerstelle (8) auf der feststehenden Achse (1) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Versorgungs-, Steuer- und/oder Signalleitungen durch
den Befestigungsflansch (5) hindurchgeführt sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (2) ein
Elektromotor, vorzugsweise ein Scheibenläufermotor ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (2) über
eine auf der feststehenden Achse gelagerte Motorhohlwelle
(20) mit dem Getriebe (50) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Nabenkörpers
(6) eine Bremse, eine Kupplung und/oder Steuersensoren
angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Lagerstellen (7, 8)
des Nabenkörpers (6) Dichtungen vorgesehen sind, die ein
Eindringen von Schmutz, Staub und/oder Wasser verhindern.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (5)
eine Einrichtung (9) zur Drehmomentaufnahme aufweist, die
dazu dient, die feststehende Achse (1) gegen Rotation zu
sichern.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (9) zur Drehmomentaufnahme einen von
der feststehenden Achse beabstandeten und zu dieser
parallelen Zapfen (9) aufweist.
9. Rollstuhl mit mindestens einer
Nabenantriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden
Ansprüche.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19748201A DE19748201C1 (de) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Nabenantriebsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19748201A DE19748201C1 (de) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Nabenantriebsvorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19748201C1 true DE19748201C1 (de) | 1999-03-04 |
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ID=7847254
Family Applications (1)
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DE19748201A Expired - Fee Related DE19748201C1 (de) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Nabenantriebsvorrichtung |
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