DE2702541A1

DE2702541A1 - Antriebsanordnung fuer ein fahrzeug

Info

Publication number: DE2702541A1
Application number: DE19772702541
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Volkrodt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-01-21
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1978-07-27
Also published as: GB1566994A; NL7713547A; IT7819352A0; IT1092293B; JPS5393515A; FR2377930A1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 3 Unser Zeichen Berlin und München VPA 77 P 3 00 6 BRD

Antriebsanordnung für ein Fahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, bei der mindestens ein von einer am Fahrzeug befestig ten Batterie gespeister Gleichstrommotor zumindest ein Rad des Fahrzeuges antreibt.
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Es sind vierrädrige Fahrzeuge bekannt, bei denen am Fahrgestell eine Batterie und ein Gleichstrommotor befestigt sind. Diese Fahrzeuge besitzen eine Vorder- und Hinterachse, an der jeweils zwei Räder angeordnet sind. Der Gleichstrommotor ist hierbei entweder mit der Vorder- oder der Hinterachse gekuppelt und treibt somit die Räder über die betreffende Achse an. Ein solcher Antrieb über die Achse ist Jedoch bei Zweirädern (Fahrrädern), bei denen die beiden Räder in Bewegungsrichtung voreinander angeordnet sind, nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug so auszubilden, daß auch der Antrieb eines mit in Bewegungsrichtung nur voreinander angeordneten Rädern versehenen Fahrzeuges möglich 1st. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der bzw. die zum Antrieb des Fahrzeuges dienenden Motoren in einer Nabe eines bzw· mehrerer der Fahrzeugräder angeordnet sind und daß der Motor mit seiner Wellenachse in oder parallel zur Radialebene der Radnabe angeordnet und die Radnabe auf Achsstummeln gelagert ist, die mit dem Motorgehäuse verbunden sind. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, ein einzelnes Rad anzutreiben, so daß insbesondere Fahrräder und z.B. auch Kinderroller mit einem elektromo-Ml 2 Syr / 18.1.1977 809830/0234

torischen Antrieb ausgerüstet werden können. Ferner wird eine schmale Bauweise der Antriebsanordnung erreicht, da die Breite der Radnabe von dem Durchmesser des Motors abhängt, der wesentlich kleiner als die axiale Länge des Motors ist.

Die Leistungsstärke der Antriebsanordnung kann dadurch erhöht werden, daß der Motor Dauermagnete aufweist, die zwischen Pole bildenden Leitstücken angeordnet sind, welche sich seitlich vom Läufer in der Radialebene der Radnabe erstrecken. Durch diese seitliche Anordnung der Dauermagnete kann auch bei einer sehr flachen Ausführungsform des Motors ein für die hohe Leistung ausreichendes Magnetvolumen untergebracht werden. Einen noch leistungsstärkeren Motor erhält man dadurch, daß der Motor mit einem Elsenkern versehene Erregerspulen aufweist, wobei zumindest die Eisenkerne zwischen Pole bildenden und sich seitlich vom Läufer in der Radialebene erstreckenden Leitstücken angeordnet sind.

Eine einfache Ausführungsform des Motors für die Antriebsanordnung wird dadurch erreicht, daß an den Stirnseiten der Leitstücke Lagerbügel angeordnet sind, von denen einer zur Aufnahme von Kohlebürsten mit entsprechenden Aufnahmeöffnungen versehen ist. Eine einfache Montage ohne zusätzliche Halte- und Befestigungsteile des Motors ist dadurch möglich, daß die zu beiden Stirnseiten angeordneten Lagerbügel durch Schrauben miteinander verbunden und mit Vorsprüngen versehen sind, durch die die Leitstücke beim Verbinden der Lagerbügel gegen die Dauermagnete gepreßt und gehalten sind.

Bei der beschriebenen Antriebsanordnung erfolgt die Kraftübertragung von dem Motor auf das anzutreibende Rad dadurch, daß die Motorwelle direkt oder über ein Getriebe mit einem mit der Radnabe verbundenen Zahnkranz kuppelbar ist. Unterschiedliche Antriebsgeschwindigkeiten sind dadurch möglich, daß auf den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden der Radnabe jeweils ein Zahnkranz vorgesehen ist, wobei die Zahnkränze unterschiedliche Durchmesser haben und durch ein verschwenkbar angeordnetes Getriebe wahlweise mit der Motorwelle kuppelbar sind. Die Zahnkränze

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können direkt in die Seitenwände der Radnabe geprägt sein. Hierdurch ergibt sich eine Materialersparnis sowie eine einfachere Montage der Antriebsanordnung.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Schnittbild einer Antriebsanordnung, bei der der Motor in der Nabe eines Rades von einem Kinderroller angeordnet

ist,
Fig. 2 einen Motor für die Antriebsanordnung in perspektivischer

Darstellung,
Fig. 3 einen Längsschnitt einer Antriebsanordnung für das Vorderrad eines Fahrrades,

Fig. 4 einen Querschnitt der in Fig. 3 dargestellten Antriebsanordnung und

Fig. 5 einen Schnitt der Antriebsanordnung entlang der Linie V-V nach Fig. 4.

Die Antriebsanordnung nach Fig. 1 enthält einen in eine Radnabe 1 eingebauten Motor 2. Die Radnabe 1 ist mit einer einen Reifen 13 aufnehmenden Felge 14 verbunden. Der Motor 2 besitzt ein für den magnetischen Rückschluß dienendes Motorgehäuse 3· Mit diesem Motorgehäuse 3 sind beidseitig Achsstummel 4 und 5 verbunden, auf denen die Radnabe 1 über Kugellager 6 drehbar gelagert ist· Die Achsstummel 4 und 5 sind an der Vorderradgabel 7 eines Kinderrollers befestigt.

Auf der einen Seite der Radnabe 1 ist ein Zahnkranz 8 angeordnet, in den ein mit der Motorwelle 9 verbundenes Ritzel 10 eingreift. Der Motor 2 wird über ein durch die hohl ausgebildete Achse 4 hindurchgeführtes Kabel 11 von einer an dem Kinderroller an geeigneter Stelle angebrachten Batterie gespeist. Das Kabel 11 ist hierbei über einen am Lenkrad vorgesehenen Schalter geführt, so daß der Motor 2 je nach Bedarf aus- und eingeschaltet werden kann.

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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Motor sind seitlich zu dem Läufer 15 des Motors Dauermagnete 16 und 17 angeordnet. Die Dauermagnete 16 und 17 sind zwischen Leitstücken 18 und 19 eingeklemmt. In ihrem mittleren Teil umschließen die Leitstücke 18 und 19 den Läufer 15 des Motors und bilden in diesem Bereich jeweils einen Nord- und einen Südpol. An dem mittleren Teil der Leitstücke 18 und 19 sind die nach außen ragenden Achsstummel 4 und 5 befestigt. Auf den beiden Stirnseiten der Leitstücke 18 und 19 sind Lagerbügel 20 und 21 angeordnet. Die beiden Lagerbügel 20 und 21 sind durch Schrauben 22 miteinander verbunden. Die Lagerbügel 20 und 21 weisen an ihren an den Stirnseiten der Leitstücke 18 und 19 aufliegenden Armen 23 in der Zeichnung nicht erkennbare Vorsprünge auf. Beim Verbinden der Lagerbügel 20 und 21 durch die Schrauben 22 schieben sich diese Vorsprünge auf die Außenseite der Leitstücke 18 und 19 und pressen die Leitstücke 18 und 19 gegen die Dauermagnete 16 und 17. Der Motor wird somit allein durch die die beiden Lagerbügel 20 und 21 verbindenden Schrauben 22 zusammengehalten.

Der Lagerbügel 21 weist gegenüber dem Lagerbügel 20 Aufnahmeöffnungen für Kohlebürsten 24 auf. Dadurch, daß die Dauermagnete 16 und 17 gegenüber der eigentlichen Polachse des Motors um 90° versetzt angeordnet sind, stimmt die Lage der Dauermagnetplatten 16 und 17 und der Kohlebürsten 24 überein. Die Kohlebürsten 24 liegen somit ebenfalls in der Radialebene der Radnabe und es entsteht kein zusätzliches Raumproblem.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Antriebsanordnung ist wiederum ein Motor 2 in eine Radnabe 30 eingebaut. Die Radnabe 30 ist für die Verwendung bei einem Fahrrad gedacht. Die Radnabe 30 ist daher mit einem die Speichen 31 des Vorderrades eines Fahrrades tragenden Tragring 32 verbunden. Die Antriebsanordnung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Antriebsanordnung lediglich dadurch, daß die Motorwelle 9 über das mit ihr verbundene Ritzel 10 in ein Getriebe 33 eingreift. Das Getriebe 33 besitzt ein erstes Zahnrad 34, welches mit einem ersten, in die eine Seitenwand der Radnabe 30 geprägten Zahnkranz 35 kuppelbar ist. Ein zweites Zahnrad 36 des Getriebes 33 kann über ein Zwischenzahnrad 37 mit einem zweiten, in die andere Seitenwand der Radnabe 30

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geprägten Zahnkranz 38 gekuppelt werden. Die Zahnkränze 35 und haben unterschiedliche Durchmesser, so daß ein Kuppeln dieser Zahnkränze mit dem Getriebe durch wahlweises Verschwenken des Getriebes 33 nach der einen oder anderen Seite möglich ist. Das Verschwenken des Getriebes 33 geschieht über einen Bowdenzug 39r der durch den in diesem Falle ebenfalls hohl ausgebildeten Achsstummel 5 in die Radnabe 30 hineingeführt ist.

In Fig. 4 ist an dem Lagerbügel 20 des Motors ein Lagerzapfen 40 für einen das Getriebe 33 tragenden und verschwenkenden Schalthebel 41 befestigt. Der Schalthebel 41 wird durch eine, von einer Feder 42 gegen einen abgewinkelten Arm 43 des Schalthebels 41 gedrückte Kugel 44 in der jeweiligen Stellung arretiert.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Schnitt ist der Schalthebel 41 in Draufsicht zu erkennen. An dem abgekröpften Arm 43 sind drei Rastvertiefungen 50, 51 und 52 ausgebildet. Wenn die Kugel 44 in der mittleren Rastvertiefung 51 verrastet ist, sind sowohl das erste Zahnrad 34 als auch das zweite Zahnrad 36 und das Zwischenzahnrad 37 außer Eingriff mit den Zahnkränzen 35 und 38· Wird der Bowdenzug 39 betätigt und die Kugel 44 mit der Rastvertiefung 50 verrastet, so kommt das Zwischenzahnrad 37 mit dem Zahnkranz 38 in Eingriff. Die Drehzahl des Motors wird Über das zweite Zahnrad 36 und den Zahnkranz 38 stark untersetzt. Die Radnabe 30 und das mit ihr verbundene Rad drehen sich dementsprechend mit einer niederen Geschwindigkeit, jedoch einem hohen Drehmoment· Bei einer Verrastung der Kugel 44 in der Rastvertiefung 52 wird hingegen das erste Zahnrad 34 mit dem Zahnkranz 35 gekuppelt. In dieser Schaltstellung wird die Motordrehzahl weniger stark untersetzt, so daß eine höhere Drehzahl bei einem kleineren Moment erreicht wird.

Die beschriebene Antriebsanordnung eignet sich insbesondere für Fahrräder. Es sind jedoch auch weitere Einsatzmöglichkeiten denkbar. So können z.B. Handkarren oder Einkaufswagen mit einem Antriebsrad ausgestattet werden, in dessen Radnabe ein Motor eingebaut ist. Als solche Antriebsräder können Räder mit z.B.

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12 1/2'-Bereifung eingesetzt werden. Die zur Speisung des Motors notwendige Batterie wird an geeigneter Stelle des Jeweiligen Fahrzeuges angeordnet. Die beschriebene Antriebsanordnung zeichnet sich gegenüber den bekannten, mit Verbrennungsmotor arbeitenden Antriebsanordnungen durch besondere Umweltfreundlichkeit aus, da keine Geräusch- und Abgasbildung vorhanden ist.

θ Patentansprüche
5 Figuren

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e e r s e i t e

Claims

77P 3006 BRO Patentansprüche 2 7 Q 2 5 A 1

1. !Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, bei der mindestens ein

\ /von einer am Fahrzeug befestigten Batterie gespeister Gleichstrommotor zumindest ein Rad des Fahrzeuges antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die zum Antrieb des Fahrzeuges dienenden Motoren (2) Jeweils in der Nabe (1 bzw. 30) eines bzw. mehrerer der Fahrzeugräder angeordnet sind und daß der Motor (2) mit seiner Wellenachse in oder parallel zur Radialebene der Radnabe (1 bzw. 30) angeordnet und die Radnabe auf Achsstummeln (4 und 5) gelagert ist, die mit dem Motorgehäuse (3) verbunden sind.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) Dauermagnete (16 und 17) aufweist, die zwischen Pole bildenden Leitstücken (18 und 19) angeordnet sind, welche sich seitlich vom Läufer in der Radialebene der Radnabe (1 bzw. 30) erstrecken.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor mit einem Eisenkern versehene Erregerspulen aufweist, wobei zumindest die Eisenkerne zwischen Pole bildenden und sich seitlich vom Läufer in der Radialebene erstreckenden Leitstücken angeordnet sind.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten der Leitstücke (18 und 19) Lagerbügel (20 und 21) angeordnet sind, von denen einer (21) zur Aufnahme von Kohlebürsten (24) mit entsprechenden Aufnahmeöffnungen versehen ist.

5. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beiden Stirnseiten angeordneten Lagerbügel (20 und 21) durch Schrauben (22) miteinander verbunden und mit VorSprüngen versehen sind, durch die die Leitstücke (18 und 19) beim Verbinden der Lagerbügel (20 und 21) gegen die Dauermagnete (16 und 17) gepreßt und gehalten sind.

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6. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (9) direkt oder über ein Getriebe (33)

mit einem mit der Radnabe verbundenen Zahnkranz (8, 35 bzw. 38) kuppelbar ist.
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7. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden der Radnabe (30) Jeweils ein Zahnkranz (35 bzw. 38) vorgesehen ist, wobei die Zahnkränze(35 und 38) unterschiedliche Durchmesser haben und durch ein verschwenkbar angeordnetes Getriebe (33) wahlweise mit der Motorwelle (9) kuppelbar sind.

8. Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkränze (35 und 38) in die Seitenwände der Radnabe

(30) geprägt sind.

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