DE19751371A1 - Triebsatzschwinge für ein- oder mehrspurige, elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge - Google Patents
Triebsatzschwinge für ein- oder mehrspurige, elektromotorisch angetriebene FahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Triebsatzschwinge für ein- oder
mehrspurige motorgetriebene Fahrzeuge, insbesondere Motor
roller und leichte Fahrzeuge zur Beförderung von Personen
oder Lasten etc. mit einem im Bereich eines Endes eines
langgestreckten Schwingengehäuses angeordneten Antriebs
motor und einer im Bereich des anderen Endes des Schwingen
gehäuses drehbar gelagerten Nabe zur Halterung eines Fahr
zeug-Antriebsrades, wobei die ins Schwingengehäuse geführte
Abtriebswelle des Antriebsmotors durch eine im Schwingen
gehäuse gekapselte Transmissionseinrichtung zwangsläufig
mit der Rad-Nabe für das Fahrzeug-Antriebsrad gekoppelt ist
und das Schwingengehäuse Einrichtungen zur verschwenkbaren
Lagerung um eine von der Drehachse der Rad-Nabe beabstan
dete und parallel zu ihr verlaufende Achse am oder im Rah
men oder Chassis des motorisch angetriebenen Fahrzeugs auf
weist.
Derartige Triebsatzschwingen, welche eine integrale Bauein
heit aus einem Antriebsmotor, einem eine Transmissionsein
richtung aufnehmenden Schwingengehäuse und einer im Schwin
gengehäuse gelagerten und über die Transmissionseinrichtung
mit dem Abtrieb des Antriebsmotors gekoppelte Nabe zur Hal
terung des Antriebsrades darstellen, finden vor allem bei
leistungsschwächeren zweirädrigen Fahrzeugen, wie z. B.
Motorrollern, aber auch bei drei- oder vierrädrigen Fahr
zeugen, wie Lastkarren, Golfwagen etc. Anwendung. Dabei
werden heute fast ausschließlich Verbrennungskraftmaschinen
als Antriebsmotoren eingesetzt, welche aufgrund der ihnen
eigenen Drehmomentencharakteristik die Zwischenschaltung
eines das Übersetzungsverhältnis zwischen Motorabtrieb und
Antriebsrad stufenlos oder mehrstufig zu verändern erlau
benden Getriebes in der Transmissionseinrichtung erfordern.
Solche stufenlosen oder mehrstufigen Getriebe haben zwangs
läufig ein erhebliches Gewicht und verringern - je nach
Bauart - die durch Übertragungsverluste (Reibung etc.) am
Antriebsrad zur Verfügung stehende Antriebsleistung im
Vergleich zu der vom Antriebsmotor erzeugten Antriebs
leistung. Neben der ungünstigen Leistungs- oder Drehmomen
tencharakteristik haben Verbrennungskraftmaschinen auch
weitere Nachteile, die z. B. in ihrem komplexen Aufbau, so
wie der Abgabe von umweltschädlichen Abgasen und störender
Geräuschbelastung liegen.
Die bei schwereren Personen- und Lastkraftwagen an sich
bereits früher vorgeschlagene Verwendung von Elektromotoren
als Antriebsmotor hat sich in der Vergangenheit nicht
durchsetzen können, obwohl die zur Verfügung stehenden
Elektromotoren bezüglich ihrer Drehmoment-Charakteristik
günstiger als Verbrennungskraftmaschinen waren, jedoch bei
den geforderten Antriebsleistungen eine geringe Gewichts
einsparung erbringen konnten, die durch das Gewicht und die
Raumansprüche der zum Antrieb der Motoren verwendeten
elektrischen Energie erforderlichen Stromspeicher, (d. h.
Akkumulatoren, Batterien etc.) in ein ungünstiges Verhält
nis verkehrt wurde. Elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge
waren im Vergleich zu verbrennungskraftgetriebenen
Fahrzeugen schwer und hatten - infolge der begrenzten
Kapazität der elektrischen Stromspeicher - nur geringe
nutzbare Reichweiten. Auch die Lebensdauer der verwendeten
Stromspeicher befriedigte nicht.
Sowohl bei Elektromotoren als auch bei elektrischen Akkumu
latoren hat die Entwicklung in neuerer Zeit zu Verbesserun
gen geführt, welche die bis dahin bestehenden Nachteile
mindern. So wurden Gleichstrommotoren, z. B. in Form der
sog. "Axialfeldmotoren" (WO 95/17779) entwickelt, welche
aufgrund ihres speziellen Aufbaus hohe Antriebsmomente be
reits bei geringen Drehzahlen zur Verfügung stellen und
darüber hinaus über einen größeren Bereich drehzahlsteuer
bar sind. Auf dem Sektor der elektrischen Akkumulatoren
sind die altbekannten Bleiakkumulatoren ebenso wie mit
neuen Elektrodenwerkstoff arbeitenden Akkumulatoren wei
terentwickelt worden, die nicht nur hinsichtlich des Ge
wichts-/Kapazitätsverhältnisses, sondern auch der erfor
derlichen Aufladezeiten günstigere Werte aufweisen. Auch
die Lebensdauer wurde verbessert. Im Versuchsbetrieb sind
Elektrofahrzeuge im Einsatz, die jedoch bisher nicht zu
marktfähigen Produkten geführt haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Triebsatz
schwinge für spezielle leistungsschwache motorgetriebene
Fahrzeuge zu schaffen, bei welcher die Vorteile des Elek
troantriebes zum Tragen kommen und die bisher bestehenden
Nachteile deutlich verringert sind.
Ausgehend von einer Triebsatzschwinge der eingangs erwähn
ten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Antriebsmotor ein elektrischer Motor mit weitgehend
geschlossenem Gehäuse ist, und daß wenigstens eine Frei
laufkupplung vorgesehen ist, welche die zwangsläufige
Kopplung des Antriebsmotors mit dem Fahrzeug-Antriebsrad
aufhebt bzw. aufheben, wenn das vom Antriebsmotor in die
Transmissionseinrichtung eingeleitete Antriebsmoment klei
ner ist, als ein vom Fahrzeugrad über die Rad-Nabe auf die
Transmissionseinrichtung einwirkende Drehmoment. Entgegen
der allgemein verbreiteten Auffassung, daß es bei Elektro
fahrzeugen vorteilhaft ist, wenn der elektrische Antriebs
motor beim Bremsen oder bei Bergabfahrten als elektrischer
Generator wirkt und die dabei entstehende elektrische
Energie zur Aufladung des bzw. der Stromspeicher verwendet
wird, erfolgt beim erfindungsgemäßen Fahrzeug eine Entkopp
lung während des Schiebebetriebs bei Bergabfahrt oder beim
Bremsen. Es hat sich gezeigt, daß diese Betriebsweise für
die heute eingesetzten Stromspeicher von deutlichem Vorteil
ist. Die kurzzeitige Aufladung der Stromspeicher durch den
im Schiebebetrieb als Generator arbeitenden Antriebsmotor
führt zu kurzzeitigen Einwirkungen von hohen Ladeströmen
und damit zu nachteiliger Beeinflussung der Batterie, z. B.
Beschädigungen der Elektroden der Akkumulatoren und Ausga
sung von Elektrolyt führen kann. Demgegenüber wirkt die
Entkopplung des Antriebsmotors vom Antriebsrad im Schiebe
betrieb so, daß die zwischen den Perioden der Entnahme von
elektrischer Energie dann auftretenden Ruhezeiten eine
Erholung des Stromspeichers zur Folge haben, welche die
Nutzenergie und Lebensdauer des Stromspeichers erhöht.
Die bzw. eine der Freilaufkupplung(en) kann im Antriebsmo
tor vor dessen zum Anschluß an die Transmissionseinrichtung
bestimmtem Abtriebsorgan, z. B. zwischen Rotornabe und
Abtriebswelle angeordnet sein. D. h. die Freilaufkupplung
ist dann integraler Teil des Antriebsmotors.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können mehrere
Freilaufkupplungen vorgesehen sein, von denen eine im
Kopplungsbereich zwischen dem Antriebsmotor bzw. - wie vor
erwähnt - im Antriebsmotor und der Transmissionseinrichtung
und die andere im Bereich zwischen der Transmissionsein
richtung und der Radnabe vorgesehen ist.
Alternativ kann die Transmissionseinrichtung mehrere hin
tereinander geschaltete Transmissionszüge aufweisen, wobei
dann ein Freilauf zwischen zwei Transmissionszüge einge
schaltet ist.
Es empfiehlt sich, den elektrischen Motor mit parallel zur
Rad-Nabe für das Fahrzeug-Antriebsrad verlaufender
Drehachse am Schwinggehäuse anzuordnen, wobei dann die
Einrichtung zur verschwenkbaren Lagerung des Schwinggehäu
ses im oder am Rahmen bzw. Chassis des zugehörigen Fahr
zeugs so ausgebildet sind, daß die Drehachse des Antriebs
motors und die Schwenkachse der Triebsatzschwinge im
wesentlichen zusammenfallen bzw. einen nur geringen Abstand
voneinander haben. Bei der Verschwenkung der Trieb
satzschwinge, welche durch ihre Abstützung am Chassis oder
Rahmen über eine Feder oder ein Federbein gleichzeitig die
Funktion der Federung des Antriebsrads des Fahrzeugs über
nimmt, führt der Antriebsmotor nur eine Verschwenkbewegung
aus, d. h. er ändert seine Höhenlage nicht. Dadurch wird
eine Beeinträchtigung der Federwirkung durch das Gewicht
des Antriebsmotors minimiert.
Der Antriebsmotor der erfindungsgemäßen Triebsatzschwinge
wird vorzugsweise als sog. Axialfeldmotor ausgebildet, wel
cher die früher geschilderten vorteilhaften Eigenschaften
bezüglich des günstigen Drehmomentenverlauf und des Be
reichs der ansteuerbaren Drehzahlen aufweist. Die Verwendung
von Elektromotoren anderer Bauformen kommt ebenfalls in
Frage.
Dadurch ist es möglich, die Transmissionseinrichtung ohne
Zwischenschaltung eines Unter- oder Übersetzungsgetriebes
als einfachen kraft- oder formschlüssigen Übertragungszug,
z. B. als Riemen- oder Kettentrieb auszubilden, wodurch
Übertragungsverluste durch Untersetzungs- oder Getriebestu
fen entfallen.
Das Gehäuse des Elektromotors wird mit Vorteil weitgehend
geschlossen ausgebildet, wobei zur Durchströmung mit Kühl
luft ein Ein- und Auslaß vorgesehen ist. Zumindest dem
Einlaß wird zweckmäßig eine Filtereinrichtung für die
Kühlluft vorgeschaltet, um das Eindringen von Staubteilchen
und anderen Verschmutzungen, insbesondere auch das Eindrin
gen metallischer Partikel in den Motor zu verhindern.
Der Kühlluft-Einlaß bzw. die dort vorgesehene Filterein
richtung werden in mit der erfindungsgemäßen Triebsatz
schwinge ausgerüsteten Fahrzeugen zweckmäßig möglichst hoch
angeordnet, um neben der Ausfilterung von Verunreinigungs
partikeln auch Wasserzutritt bei Wasserdurchfahrten oder
starken Gewitterschauern weitestgehend auszuschließen. Auch
bezüglich der Eintrittstemperatur der Kühlluft ist diese
Anordnung von Vorteil, da in ungünstigen Fällen die Luft
temperatur direkt über durch Sonneneinstrahlung stark
aufgeheizten Asphalt-Straßenoberflächen erheblich über der
eigentlichen Umgebungstemperatur liegen kann. Bei Einsatz
der Triebsatzschwinge in Einspurfahrzeugen, z. B. Motorrol
lern bietet sich der Raum unmittelbar unter der Sitzbank
hierfür an.
Der Freilauf kann alternativ zwischen die Abtriebswelle des
Antriebsmotors und der Transmissionseinrichtung, zwischen
der Transmissionseinrichtung und der Rad-Nabe für das
Fahrzeug-Antriebsrad oder in der Transmissionseinrichtung
angeordnet sein. Je nach Anordnung ist dann im Schieb
betrieb der Motor allein oder der Motor mitsamt der nachge
schalteten Transmissionseinrichtung vom Antriebsrad entkop
pelt.
Der Freilauf selbst kann als an sich bekannter Klemmkörper- oder
Hülsenfreilauf ausgebildet sein, welcher bei geringer
Baugröße und dementsprechend geringem Gewicht sichere Funk
tionen und Lebensdauer aufweist.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Triebsatzschwinge als
Antrieb für einen Motorroller mit einer am vorderen Ende
den Lenkkopf für die Vorderrad-Aufhängung tragenden Rahmen
aus Metallprofilen ist die Ausgestaltung vorzugsweise so
getroffen, daß der Rahmen zwei quer zur Roller-Fahrtrich
tung beabstandete, als geschlossene Rohrprofile ausgebil
dete Metallprofile aufweist, die im Bereich des Lenkkopfs
zusammengeführt und befestigt sind, vom Lenkkopf jeweils
schräg nach außen und in Abwärtsrichtung bis unter das
Niveau der Fußabstell-Plattform des Rollers, dann in paral
lelem Abstand etwa horizontal in den Bereich des in
Fahrtrichtung rückwärtigen Endes der Fußabstell-Plattform
und von dort wieder in Aufwärtsrichtung bis etwa zur Höhe
der Sitze bzw. Sitzbank des Rollers geführt sind. Der Rah
men wird also von zwei voneinander beabstandeten Zügen aus
Profilrohren gebildet, die erforderlichenfalls in ihrem
rückwärtigen Endbereich oder auch in Zwischenposition durch
quer verlaufende Profile zu einem in sich steifen Rahmen
verbunden sein können.
Zwischen den in Fahrtrichtung beabstandeten Zügen aus
Metallprofilen können Aufnahmen für den bzw. die
Stromspeicher vorgesehen sein. Die äußeren Züge aus
Metallprofilen bilden - zusammen mit eventuell vorgesehenen
Querprofilen - einen Käfig, welcher die aufgenommenen
Stromspeicher auch im Fall von Unfällen oder Stürzen gegen
Beschädigungen schützt.
Aufnahmen für die Stromspeicher sind vorzugsweise im Be
reich der in parallelem Abstand unter dem Niveau der Fußab
stell-Plattform etwa horizontal verlaufende Abschnitte der
Metallprofile vorgesehen, welche die Stromspeicher in
bestimmungsgemäßer Einbaulage unter der Trittfläche der
Fußabstell-Plattform haltern. Diese Anordnung der Strom
speicher führt zu einer vorteilhaften niedrigen Lage des
Gesamtschwerpunkts des Rollers.
Alternativ oder zusätzlich können Aufnahmen für die Strom
speicher auch in den an die in parallelem Abstand etwa
horizontal verlaufenden Abschnitte anschließenden Abschnit
ten vorgesehen sein, welche die Stromspeicher dann in
bestimmungsgemäßer Einbaulage unterhalb der Sitze bzw.
Sitzbank und vor und/oder über der Triebsatzschwinge hal
tern.
Zumindest die im Bereich der parallelem Abstand horizontal
geführten Metallprofil-Abschnitte vorgesehenen Aufnahmen
für die Stromspeicher weisen zweckmäßig an den Metallpro
fil-Abschnitten befestigte Wannenkörper auf, welche die
Stromspeicher nicht nur gegen Nässe, Verschmutzung oder
Steinschlag von der Straßenseite aus abschirmen, sondern
zusätzlich zu einer Versteifung des Rahmens beitragen.
Die Metallprofile sind zweckmäßig als Rechteckrohr- oder
Flachhalbrundrohr-Profile aus Stahl oder Leichtmetall
ausgebildet.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbin
dung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungs
gemäßen Triebsatzschwinge mit montier
tem Antriebsrad in einer etwa die Ein
baulage in einem Fahrzeug veranschau
lichten Darstellung mit einer zur Ab
stützung der Triebsatzschwinge am zu
geordneten Fahrzeug-Chassis vorgese
henen Federbein;
Fig. 2 eine Ansicht der Triebsatzschwinge,
gesehen in Richtung des Pfeils 2 in
Fig. 1;
Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Seiten
ansicht einer abgewandelten Triebsatz
schwinge, bei welcher die Transmissi
onseinrichtung in zwei hintereinander
geschaltete Transmissionszüge unter
teilt und ein Freilauf zwischen die
beiden Transmissionszüge eingeschaltet
ist;
Fig. 4 eine Seitenansicht eines mit der er
findungsgemäßen Triebsatzschwinge aus
gerüsteten Motorrollers;
Fig. 5 eine Seitenansicht des Rahmens des Mo
torrollers gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine Ansicht des Rahmens, gesehen in
Richtung des Pfeils 6 in Fig. 5;
Fig. 7 eine schematische Veranschaulichung
der Lage der Triebsatzschwinge, des
Antriebsrades und des Vorderrades beim
Einsatz der Triebsatzschwinge in einem
Einspur-Fahrzeug, z. B. dem in Fig. 4
gezeigten Motorroller; und
Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende schema
tische Veranschaulichung der Anordnung
und Lage von zwei erfindungsgemäßen
Triebsatzschwingen in einem Mehrspur
fahrzeug, wobei die Lage und Anordnung
des Vorderrades eines dreispurigen
Fahrzeugs, z. B. eines Lastkarrens dar
gestellt und die alternative Anordnung
von zwei parallelen lenkbaren Vorder
rädern bei Ausgestaltung als zweispu
riges Fahrzeug strichpunktiert veran
schaulicht ist.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte, in ihrer Gesamtheit
mit 10 bezeichnete Triebsatzschwinge ist eine zu einer
integralen Einheit zusammengefaßte Antriebsbaugruppe für
elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, welche einen im
einen Endbereich eines langgestreckten Schwingengehäuses 12
angeordneten elektrischen Antriebsmotor 14 und eine im
anderen Endbereich des Schwingengehäuses 12 drehbar gela
gerte Nabe 16 aufweist, an welcher das Antriebsrad 18 in
üblicher Weise durch Aufschrauben befestigbar ist. Auch
die - nicht gezeigte - Bremse für das Antriebsrad 18 kann am
Schwingengehäuse 12 bzw. an der Rad-Nabe 16 integriert
sein.
In Fig. 1 ist auf der Oberseite des Schwinggehäuses 12 eine
Aufnahme 20 für das schwingengehäuseseitige Ende eines am
oberen Ende am Chassis oder Rahmen eines zugehörigen Fahr
zeugs abgestütztes Federbein 22 dargestellt.
Der Antriebsmotor 14 ist im dargestellten Fall ein Elektro
motor in Axialfeldbauweise, der seine Antriebsenergie aus
im zugehörigen Fahrzeug mitgeführten elektrische Strom
speicher, z. B. Akkumulatoren, bezieht. Aufgrund der spe
ziellen Eigenschaften solcher Elektromaschinen ist die
Anordnung eines Unter- oder Übersetzungsgetriebes zwischen
der ins Innere des Schwingengehäuses geführten (nicht
gezeigten) Abtriebswelle des Antriebsmotors 14 und der im
Schwinggehäuse drehbar gelagerten Rad-Nabe 16 für das An
triebsrad nicht oder nur bedingt erforderlich, so daß für
die Übertragung der Drehung der Abtriebswelle des Antriebs
motors 14 auf die Rad-Nabe 16 und somit das Abtriebsrad 18
des Fahrzeugs eine einfache Transmissionseinrichtung 26 in
Form eines Ketten-, Riemen- oder Zahnriemenantriebes ge
nügt, wobei das mit der Motorwelle 14 verbundene Antriebs
rad mit 28, das mit der Nabe 16 verbundene angetriebene Rad
mit 30 und das die beiden Räder 28 und 30 koppelnde Trans
missionselement in Form eines Keilriemens, eines Zahnrie
mens oder einer Kette mit 32 bezeichnet sind.
Zusätzlich ist in Fig. 1 schematisch gestrichelt die
Anordnung einer Freilaufkupplung 38a in der Verbindung
zwischen dem Antriebsmotor 14 und dem Antriebsritzel oder
-rad 28 und einer weiteren Freilaufkupplung 38b in der
Verbindung zwischen dem durch das Transmissionselement 32
angetriebenen Rad 30 und der Nabe angedeutet. Die Freilauf
kupplung 38a kann dabei auch in den Antriebsmotor 14 inte
griert sein, so daß dessen Abtriebswelle direkt mit dem
Antriebsritzel oder -rad 28 koppelbar ist. Obwohl in der
Zeichnung Freiläufe 38a und 38b dargestellt sind und die
Verwendung von zwei solcher Freilaufkupplungen vor und
hinter der Transmissionseinrichtung 26 bezüglich des
schnelleren Ansprechens der Freilaufkupplung, d. h. des Ab
kuppelns des Antriebsrades 18 vom Antriebsmotor 14 Vorteile
hat, kann es unter Umständen sinnvoll sein, zur Vereinfa
chung der Konstruktion nur eine Freilaufkupplung 38a oder
38b vorzusehen.
In Fig. 2 ist schematisch die verschwenkbare Lagerung der
Triebsatzschwinge 10 mittels von der motorabgewandten Seite
des Schwingengehäuses 12 einerseits und der schwin
gengehäuseabgewandten Seite des Motors 14 vortretender
Lagerzapfen 34 bzw. 36 angedeutet. Es ist ersichtlich, daß
die Anordnung so getroffen ist, daß die Längsmittelachsen
der Lagerzapfen 34 und 36 und somit die Schwenkachse der
Triebsatzschwinge 10 mit der Drehachse des Antriebsmotors
14 zusammenfällt, wodurch der Einfluß der Masse des
Antriebsmotors 14 auf das Federungsverhalten der Triebsatz
schwinge möglichst gering gehalten wird.
Fig. 3 zeigt eine Triebsatzschwinge 10, die im wesentli
chen der vorstehend in Verbindung mit den Fig. 1 und 2
beschriebenen Triebsatzschwinge entspricht, wobei aber die
Transmissionseinrichtung 26 in zwei Transmissionszüge 26a,
26b, d. h. zwei hintereinandergeschaltete Ketten-, Riemen- oder
Zahnriemen-Triebe unterteilt ist. So ist das Ritzel
28a über eine Kette bzw. einen Riemen 32a mit einem Ketten- oder
Riemenrad 30a verbunden, welches seinerseits mit einem
Ketten- oder Riemenritzel 28b gekoppelt ist, daß über einen
zweiten Riemen, Zahnriemen oder eine Kette 32b mit einem
angetriebenen Ketten- oder Riemenrad 30b gekoppelt ist. Bei
dieser Ausgestaltung des Transmissionszugs, der die
konstruktive Verwirklichung einer starken Untersetzung
zwischen der Drehzahl der Antriebswelle des Antriebsmotors
14 und der Rad-Nabe 16 ermöglicht, wird nur eine Freilauf
kupplung 38 im Verbindungsbereich des angetriebenen Ketten- oder
Riemenrads 30a und des zweiten Ritzels oder Kettenrads
28b angeordnet.
Zusätzlich zeigt Fig. 3 noch Anschlüsse 40, 42 für die Zu- bzw.
Abfuhr von Kühlluft in den bzw. aus dem im übrigen
vollständig gegen Eindringen von Spritzwasser oder Schmutz
partikel gekapselten Antriebsmotor 14. Die Anschlüsse 40,
42 sind an die von der Fahrbahn wegweisende Oberseite des
Antriebsmotors 14 gelegt, so daß sie bei Verwendung der
Triebsatzschwinge 10 in einem Fahrzeug, wie dem nachstehend
in Verbindung mit Fig. 4 noch beschriebenen Motorroller 50
innerhalb der Karosserie 54 unterhalb der Sitzbank 56
münden, wobei - zumindest vor die Zuluftleitung - ein
(nicht gezeigter) Luftfilter und/oder Feuchtigkeitsabschei
der vorgesehen sein kann. Die elektrischen Leitungen zum
Motor sind zweckmäßig in der Zuluftleitung verlegt.
In Fig. 4 ist als Beispiel für ein mit der erfindungsge
mäßen Triebsatzschwinge 10 ausrüstbares Fahrzeug ein Motor
roller 50 der heute üblichen Bauart dargestellt, dessen die
Triebsatzschwinge halternder Rahmen 52 in den Fig. 5 und 6
gesondert dargestellt ist. Der Rahmen ist durch die übli
che, heute in der Regel aus Kunststoff hergestellte Karos
serie 54 verkleidet, welche in ihrem rückwärtigen, oberhalb
der Triebsatzschwinge liegenden Bereich eine Sitzbank 56
trägt. An dem dem Antriebsrad 18 gegenüberliegenden vorde
ren Ende des Rahmens 52 ist die hülsenförmige Lageraufnahme
des Lenkkopfs 58 des Motorrollers 51 vorgesehen. In dieser
Lageraufnahme ist die im dargestellten Fall als Teleskop
gabel 60 ausgebildete Vorderradaufhängung für das lenkbare
Vorderrad 62 verdrehbar gelagert. Der Lenker 64 ist auf dem
aus dem oberen Ende des Lenkkopfs 58 herausgeführten Ende
der mit der Teleskopgabel 60 verbundenen Lenkachse an
geordnet.
Der Rahmen 52 weist zwei quer zur Roller-Fahrtrichtung be
abstandete, als geschlossene Rohrprofile ausgebildete
Metallprofile 66 auf, die im Bereich des Lenkkopfs 58
zusammengeführt und z. B. durch Schweißung befestigt sind.
Vom Lenkkopf 58 verlaufen die Metallprofile 66 zunächst
jeweils schräg nach außen und in Abwärtsrichtung unter das
Niveau der Fußabstell-Plattform des Rollers dann in paral
lelem Abstand etwa horizontal im Bereich des in Fahrtrich
tung rückwärtigen Endes der Fußabstell-Plattform und von
dort wieder in Aufwärtsrichtung bis etwa zur Höhe der Sitze
bzw. Sitzbank 56. Die rückwärtigen Enden der Profile 66
werden zweckmäßig zur Versteifung des Rahmens durch ein
Querprofil 68 miteinander verbunden, wobei zusätzliche
Querprofile 68 zur weiteren Rahmen-Versteifung in Zwischen
bereichen vorgesehen sein können. An diesen Querprofilen 68
können dann auch Aufnahmen für die in den Fig. 5 und 6
nur strichpunktiert angedeuteten Stromspeicher 70 angeord
net sein. Die beschriebene spezielle Ausgestaltung des
Rahmens 52 erlaubt die Anordnung der Stromspeicher 70
zwischen den - zweckmäßig von hochkant gestellten Rechteck
rohr- oder Flachhalbrundrohr-Profilen gebildeten - Metall
profilen 66, wodurch die Aufnahme zwischen den Metallprofi
len 66 geschützt und - insbesondere im Bereich der Fußab
stell-Plattform - in günstiger Schwerpunktlage vorgesehen
werden können.
Zum Schutz der Stromspeicher 70 gegen Beschädigungen kann
zumindest im Bereich der Fußabstell-Plattform zwischen den
Metallprofilen 66 ein Wannenkörper 72 vorgesehen sein, in
welchem die Aufnahmen für die dort vorgesehenen
Stromspeicher 70 gebildet sind.
Die relative Lage der Triebsatzschwinge 10 mit dem An
triebsrad 18 in bezug auf das lenkbare Vorderrad 66 beim
Motorroller 50 gemäß Fig. 4 ist auch in Fig. 7 veran
schaulicht. Es ist ersichtlich, daß das Vorderrad 66 und
das Antriebsrad 18 in Fahrtrichtung fluchten.
Anwendungen von - im dargestellten Fall zwei - erfindungs
gemäßen Triebsatzschwingen 10 in Mehrspurfahrzeugen sind in
Fig. 8 veranschaulicht. Dabei ist der Aufbau so getroffen,
daß symmetrisch zur senkrechten Längsmittelebene des Fahr
zeugs zwei Triebsatzschwingen 10 auf gegenüberliegenden
Seiten der Längsmittelebene angeordnet sind. Zum Lenken des
Fahrzeugs ist in der Längsmittelebene des Fahrzeugs mit
Abstand vor den Triebsatzschwingen ein mittels eines Len
kers verdrehbares Vorder-Rad 62 vorgesehen. Es entsteht so
ein dreirädriges und dreispuriges Fahrzeug, wie es - mit
konventionellen Antrieben durch Brennkraftmotoren - in Form
von sogenannten Lastkarren bekannt ist. Anstelle des einen
mittigen vorderen lenkbaren Rades 62 können auch die in
Fig. 8 zusätzlich strichpunktiert angedeuteten über eine
Achsschenkellenkung lenkbaren Räder 62' vorgesehen sein,
wodurch ein vierrädriges, zweispuriges Fahrzeug entsteht,
wie sie - ebenfalls mit Antrieb durch Brennkraftmaschinen - als
sportliche Geländefahrzeuge oder auch Golfwagen etc. an
sich bekannt sind.
Zur Steuerung des Antriebsmotors im Fahrbetrieb der mit der
erfindungsgemäßen Triebsatzschwinge 10 ausgerüsteten Fahr
zeuge müssen natürlich - hier nicht gezeigte - elektrische
oder elektronische Steuerungseinrichtungen vorgesehen sein,
die aber an sich bekannt sind und nicht näher beschrieben
werden sollen. Die elektrische Steuerung kann auf einer
gesonderten Steuereinheit und einer Leistungseinheit
bestehen, wobei diese beiden Komponenten aber auch zu einer
integralen Einheit zusammengefaßt werden können, welche
einen Stromsteller, das Ladegerät für die Stromspeicher,
einen DC/DC-Wandler, eine Lade-Überwachungsschaltung und
eine Lade-Regelung sowie Energieanzeige umfaßt. Die Ge
schwindigkeitsregelung kann über einen dem Gas-Drehgriff
bei brennkraftgetriebenen Kraftfahrzeugen entsprechenden
Drehgriff am Lenker 64 erfolgen, welcher über einen Bowden
zug ein Potentiometer oder auch einen Kontroller
(Stromsteller) in der elektrischen Steuerschaltung ver
stellt.
Als wesentlich für den Betrieb eines mit der erfindungsge
mäßen Triebsatzschwinge ausgestalteten Fahrzeugs hat es
sich erwiesen, daß der Antriebsmotor bei Bergabfahrt oder
beim Bremsen, vom Antriebsrad entkoppelt und dadurch
sichergestellt wird, daß der Antriebsmotor 14 nicht zwangs
läufig vom Antriebsrad angetrieben wird und als Generator
arbeitet. Insbesondere bei Bergabfahrten würde der An
triebsmotor hohe elektrische Ströme erzeugen, welche zu
Schädigungen oder auch zur Zerstörung der mitgeführten
Stromspeicher führen können, wenn sie direkt in die Strom
speicher zurückgespeist würden. Durch die erfindungsgemäß
vorgesehene Entkopplung des Antriebsmotors 14 vom Antriebs
rad 18 im Schiebebetrieb durch wenigstens einen im Übertra
gungszug zwischen Antriebsmotor 14 und Antriebsrad 18
vorgesehenen, an sich bekannten Freilauf 38 bzw. 38a, 38b
wird dies verhindert. Durch die im normalen Fahrbetrieb von
Fahrzeugen auftretenden Phasen des Schiebebetriebs wird die
Stromentnahme aus den Stromspeichern jeweils unterbrochen.
Es hat sich gezeigt, daß die Unterbrechungen der
Stromentnahme aus den Stromspeichern sich positiv auf deren
Lebensdauer und Energieausbeute auswirkt.
Claims (19)
1. Triebsatzschwinge (10) für ein- oder mehrspurige motor
getriebene Fahrzeuge, insbesondere Motorroller (50) und
leichte Fahrzeuge zur Beförderung von Personen oder Lasten
etc. mit einem im Bereich eines Endes an einem langge
streckten Schwingengehäuse (12) angeordneten Antriebsmotor
(14) und einer im Bereich des anderen Endes des Schwingen
gehäuses drehbar gelagerten Nabe (16) zur Halterung eines
Fahrzeug-Antriebsrads (18), wobei die ins Schwingengehäuse
(12) geführte Abtriebswelle des Antriebsmotors (14) durch
eine im Schwingengehäuse (12) eingekapselte Transmissions
einrichtung (26) zwangsläufig mit der Rad-Nabe (16) für das
Fahrzeug-Antriebsrad gekoppelt ist und das Schwingengehäuse
(12) Einrichtungen zur verschwenkbaren Lagerung um eine von
der Drehachse der Rad-Nabe (16) beabstandete und parallel
zu ihr verlaufende Achse am oder im Rahmen oder Chassis des
motorisch angetriebenen Fahrzeugs aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Antriebsmotor (14) ein elektrischer Motor mit weitgehend geschlossenem Gehäuse ist, und
daß wenigstens eine Freilaufkupplung (38a, 38b; 38) vorgesehen ist, welche die zwangsläufige Kopplung des Antriebsmotors mit dem Fahrzeug-Antriebsrad (18) aufhebt bzw. aufheben, wenn das vom Antriebsmotor (14) in die Transmissionseinrichtung (26) eingeleitete Antriebsmoment kleiner ist, als ein vom Fahrzeug-Antriebsrad (18) über die Rad-Nabe (16) auf die Transmissionseinrichtung einwirkende Drehmoment.
daß der Antriebsmotor (14) ein elektrischer Motor mit weitgehend geschlossenem Gehäuse ist, und
daß wenigstens eine Freilaufkupplung (38a, 38b; 38) vorgesehen ist, welche die zwangsläufige Kopplung des Antriebsmotors mit dem Fahrzeug-Antriebsrad (18) aufhebt bzw. aufheben, wenn das vom Antriebsmotor (14) in die Transmissionseinrichtung (26) eingeleitete Antriebsmoment kleiner ist, als ein vom Fahrzeug-Antriebsrad (18) über die Rad-Nabe (16) auf die Transmissionseinrichtung einwirkende Drehmoment.
2. Triebsatzschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die bzw. eine der Freilaufkupplung(en) (38a) im
Antriebsmotor (14) vor dessen zum Anschluß an die Transmis
sionseinrichtung (26) bestimmtem Abtriebsorgan angeordnet
ist.
3. Triebsatzschwinge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Freilaufkupplungen (38a, 38b)
vorgesehen sind, von denen eine im Kopplungsbereich zwi
schen dem Antriebsmotor (14) und der Transmissionsein
richtung (26) und eine andere im Bereich zwischen der
Transmissionseinrichtung (26) und der Rad-Nabe (16)
und/oder in der Transmissionseinrichtung selbst vorgesehen
ist.
4. Triebsatzschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Transmissionseinrichtung (26) mindestens zwei
hintereinandergeschaltete Transmissionszüge (26a, 26b)
aufweist, und daß der bzw. einer der Freiläufe (38) zwi
schen die beiden Transmissionszüge (26a, 26b) eingeschaltet
ist.
5. Triebsatzschwinge nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (14) mit
parallel zur Drehachse der Rad-Nabe (16) für das Fahrzeug-
Antriebsrad (18) verlaufender Drehachse am Schwingengehäuse
(12) angeordnet ist, und daß die Einrichtungen zur ver
schwenkbaren Lagerung des Schwingengehäuses im oder am Rah
men (32) bzw. Chassis des zugehörigen Fahrzeugs so ausge
bildet sind, daß die Drehachse des Antriebsmotors (14) und
die Schwenkachse der Triebsatzschwinge (10) im wesentlichen
zusammenfallen bzw. einen nur geringen Abstand voneinander
haben.
6. Triebsatzschwinge nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (14) ein
Axialfeldmotor ist.
7. Triebsatzschwinge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die im Schwingengehäuse (12) ein
gekapselte Transmissionseinrichtung (28; 30; 32) als form- oder
kraftschlüssiger Riemen- oder Kettentrieb ausgebildet
ist.
8. Triebsatzschwinge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Elektromotors
(14) weitgehend geschlossen ist, zur Durchströmung mit
Kühlluft jedoch einen Ein- und einen Auslaß aufweist.
9. Triebsatzschwinge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß vor dem Lufteinlaß des Elektromotors (14) eine
Filtereinrichtung für die Kühlluft vorgeschaltet ist.
10. Triebsatzschwinge nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor eine Flüssig
keitskühlung aufweist.
11. Triebsatzschwinge nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf bzw. einer der
Freiläufe zwischen dem Antriebsmotor (14) und der Transmis
sionseinrichtung (32) angeordnet ist.
12. Triebsatzschwinge nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf bzw. einer der
Freiläufe zwischen der Transmissionseinrichtung (32) und
der Rad-Nabe (16) für das Fahrzeug-Antriebsrad (18) oder in
der Transmissionseinrichtung angeordnet ist.
13. Triebsatzschwinge nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Freilauf bzw. die Freiläufe als an
sich bekannte(r) Klemmkörper- oder Hülsenfreilauf etc.
ausgebildet ist bzw. sind.
14. Mit einer Triebsatzschwinge (10) nach einem der Ansprü
che 1 bis 13 ausgerüsteter Motorroller (50) mit einem am
vorderen Ende den Lenkkopf für die Vorderrad-Aufhängung
tragenden Rahmen (52) aus Metallprofilen, in welchem die
Triebsatzschwinge (10) verschwenkbar gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rahmen (52) zwei quer zur Roller-Fahrtrichtung be
abstandete, als geschlossene Rohrprofile ausgebildete
Metallprofile (66) aufweist, die im Bereich des Lenkkopfs
(58) zusammengeführt und befestigt sind, von der Lagerauf
nahme (58) zunächst jeweils schräg nach außen und in Ab
wärtsrichtung bis unter das Niveau der Fußabstell-Plattform
des Rollers (50), dann in parallelem Abstand etwa horizon
tal in den Bereich des in Fahrtrichtung rückwärtigen Endes
der Fußabstell-Plattform und von dort wieder in Aufwärts
richtung bis etwa zur Höhe der Sitze bzw. Sitzbank (56) des
Rollers (50) geführt sind.
15. Roller nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im
Bereich zwischen den seitlich beabstandeten Metallprofilen
(66) Aufnahmen für die Stromspeicher (70) vorgesehen sind.
16. Roller nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet,
daß Aufnahmen für die Stromspeicher (70) im Bereich der in
parallelem Abstand unter dem Niveau der Fußabstell-
Plattform etwa horizontal verlaufende Abschnitte der
Metallprofile (66) vorgesehen sind, welche die
Stromspeicher (70) in bestimmungsgemäßer Einbaulage unter
der Trittfläche der Fußabstell-Plattform haltern.
17. Roller nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß Aufnahmen für die Stromspeicher (70) im
Bereich der an die in parallelem Abstand etwa horizontal
verlaufenden Abschnitte anschließenden Abschnitte der
Metallprofile (66) vorgesehen sind, welche die Stromspei
cher (70) in bestimmungsgemäßer Einbaulage unterhalb der
Sitze bzw. Sitzbank (56) und vor und/oder über der Trieb
satzschwinge (10) haltern.
18. Roller nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeich
net, daß zumindest die im Bereich der in parallelem Abstand
horizontal geführten Metallprofil-Abschnitte vorgesehene
Aufnahmen für die Stromspeicher (70) wenigstens einen an
den Metallprofilen (66) befestigten Wannenkörper (72)
aufweisen.
19. Roller nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metallprofile (66) als Rechteck
rohr- oder Flachhalbrundrohr-Profile aus Stahl oder Leicht
metall ausgebildet sind.
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