Titel

Antriebsanordnung

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung und ein die Antriebsanordnung umfassendes Fahrzeugs.

Bekannt sind Antriebsanordnungen mit zwischen zwei Wänden, beispielsweise eines Gehäuses, 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 auf einfache Weise eine belastungstechnisch vorteilhafte Halterung einer Antriebseinheit innerhalb eines Gehäuses ermöglicht wird. Dies wird erreicht durch eine Antriebsanordnung, umfassend eine Antriebseinheit, und ein Gehäuse, wobei die Antriebseinheit zwischen einer ersten Wand und einer zweiten Wand des Gehäuses angeordnet ist. Zudem umfasst die Antriebsanordnung eine erste Halterung und eine zweite Halterung. Die erste Halterung hält die Antriebseinheit dabei an der ersten Wand des Gehäuses und die zweite Halterung hält die Antriebseinheit an der zweiten Wand des Gehäuses. Die erste Halterung weist dabei ein Toleranzausgleichselement auf, welches in die Antriebseinheit eingeschraubt ist. Das Toleranzausgleichselement ist dabei derart in die Antriebseinheit eingeschraubt, dass das Toleranzausgleichselement an einer Innenseite der ersten Wand anliegt. Dadurch wird ein Spalt zwischen der Antriebseinheit und der ersten Wand durch das Toleranzausgleichselement überbrückt.

Das heißt, ein zwischen der Antriebseinheit und einer der Wände des Gehäuses vorliegender Spalt, welcher beispielsweise aufgrund fertigungsbedingt unterschiedlicher Abmessungen der Antriebseinheit und eines durch die beiden Wände begrenzten Innenraums des Gehäuses resultieren kann, wird durch das Toleranzausgleichselement kompensiert. Hierfür ist das Toleranzausgleichselement vorzugsweise teilweise, insbesondere nicht auf Anschlag, in die Antriebseinheit eingeschraubt. Das heißt, bei auf Anschlag in die Antriebseinheit eingeschraubtem Toleranzausgleichselement liegt ein gewisser Spalt zwischen einer Stirnseite des Toleranzausgleichselements und der Innenseite der ersten Wand vor. Durch teilweises Herausschrauben des Toleranzausgleichselements ausgehend von diesem auf Anschlag eingeschraubtem Zustand, kann dieser Spalt überbrückt werden, bis die Stirnseite des Toleranzausgleichselements an der ersten Wand anliegt.

Die Antriebsanordnung erlaubt somit einen hinsichtlich mechanischer Belastungen vorteilhaften Zusammenbau von Antriebseinheit und Gehäuse. Hierbei kann eine spielfreie Anordnung der Antriebseinheit zwischen den beiden Wänden sichergestellt werden, ohne dass beispielsweise bei einem beidseitigen Verschrauben der Antriebseinheit mit den beiden Wänden eine Biegebelastung und/oder eine Zugbelastung in einem der beteiligten Komponenten auftritt. Beispielsweise können dadurch besonders leichtgewichtige Werkstoffe für die Komponenten der Antriebsanordnung verwendet werden.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Bevorzugt liegt die Antriebseinheit an der zweiten Wand an, wobei die zweite Halterung eine Schraubenverbindung aufweist. Insbesondere ist die Antriebseinheit mittels der Schraubenverbindung der zweiten Halterung fest mit der zweiten Wand verbunden. Durch unmittelbares Anschrauben der Antriebseinheit an der zweiten Wand kann eine besonders einfache und kostengünstige Montage der Antriebsanordnung ermöglicht werden. Vorzugsweise wird beim Zusammenbau der Antriebsanordnung zuerst die Antriebseinheit an die zweite Wand mittels der Schraubenverbindung angeschraubt, wobei anschließend mittels des Toleranzausgleichselements der Spalt zur ersten Wand überbrückt wird.

Besonders bevorzugt ist das Toleranzausgleichselements derart in die Antriebseinheit eingeschraubt, dass das Toleranzausgleichselement auf Druck beansprucht wird. Vorzugsweise ist dabei zudem die Antriebseinheit zwischen die beiden Wände des Gehäuses eingespannt und damit auf Druck beansprucht. Bei einer solchen Druckbelastung kann eine besonders günstige mechanische Belastung der Antriebseinheit ermöglicht werden, um eine hohe Lebensdauer, insbesondere bei starken Leichtbau der Antriebsanordnung, sicherzustellen.

Vorzugsweise weist die Antriebseinheit ein Halteelement mit einer zylindrischen Öffnung auf. Das Toleranzausgleichselement ist dabei in die zylindrische Öffnung des Halteelements eingeschraubt. Das Halteelement kann vorzugsweise blechförmig ausgebildet sein. Die zylindrische Öffnung ist bevorzugt eine Durchgangsöffnung durch das Halteelement. Besonders bevorzugt ist die zylindrische Öffnung in Form eines Blechdurchzugs, welcher beispielsweise durch Tiefziehen hergestellt ist, ausgebildet. Dadurch kann eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion der Antriebseinheit und der ersten Halterung ermöglicht werden.

Weiter bevorzugt weist die erste Wand eine Gehäuseöffnung auf, welche koaxial zu zylindrischen Öffnung des Halteelements angeordnet ist. Die Gehäuseöffnung ist insbesondere eine Durchgangsöffnung, welche die erste Wand vollständig durchdringt. Mittels der Gehäuseöffnung kann beispielsweise eine Betätigung des Toleranzausgleichselements ermöglicht werden, indem zum Beispiel ein Werkzeug durch die Gehäuseöffnung hindurchgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorzugsweise eine Haltevorrichtung, wie beispielsweise eine Schraube, in der Gehäuseöffnung angeordnet werden, mittels welcher die Antriebseinheit direkt oder über das Toleranzausgleichselement gehalten wird.

Bevorzugt weist das Toleranzausgleichselements ein Betätigungselement auf, welches eingerichtet ist, um eine Betätigung des Toleranzausgleichselements durch ein Werkzeug zu ermöglichen. Vorzugsweise ist das Betätigungselement eine Vielzahl-Aussparung, welche insbesondere in der zur ersten Wand gewandten Stirnseite des Toleranzausgleichselements ausgebildet ist. Alternativ kann das Betätigungselement eine Sechskant-Aussparung oder ein ähnliches mittels eines Werkzeugs betätigbares Element sein. Wenn die erste Wand eine Gehäuseöffnung aufweist, kann das Werkzeug vorzugsweise durch diese Gehäuseöffnung durchgeführt werden, um das Toleranzausgleichselement über das Betätigungselement zu betätigen.

Vorzugsweise weist das Toleranzausgleichselement ein selbstfurchendes Außengewinde auf. Dadurch kann eine besonders einfache und kostengünstige Antriebsanordnung bereitgestellt werden, da das Toleranzausgleichselement, insbesondere ohne dass ein vorheriges Herstellen eines Innengewindes in oder an der Antriebseinheit notwendig ist, einfach direkt in die Antriebseinheit eingeschraubt werden. Eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion ist dabei möglich, wenn die Antriebseinheit ein blechförmiges Halteelement mit einer zylindrischen Öffnung aufweist, in welche das selbstfurchende Außengewinde des Toleranzausgleichselements eingeschraubt werden kann.

Besonders bevorzugt ist das Toleranzausgleichselements eine Hohlschraube, welche ein Außengewinde und ein Innengewinde aufweist. Mittels des Außengewindes ist das Toleranzausgleichselement vorzugsweise in die Antriebseinheit eingeschraubt. Mittels des Innengewindes kann beispielsweise eine Fixierung des Toleranzausgleichselements und damit beispielsweise eine Fixierung der Antriebseinheit an der ersten Wand erfolgen.

Vorzugsweise weist die erste Halterung eine Fixierschraube auf, welche durch die erste Wand hindurch ragt und welche in das Innengewinde des Toleranzausgleichselements eingeschraubt ist. Mittels der Fixierschraube kann eine besonders stabile Befestigung der Antriebseinheit an der ersten Wand ermöglicht werden, insbesondere so, dass Relativbewegungen vermieden werden können.

Vorzugsweise weisen das Außengewinde und das Innengewinde des Toleranzausgleichselements unterschiedliche Gangrichtungen auf. Das heißt, das Einschrauben des Toleranzausgleichselements in die Antriebseinheit und das Einschrauben der Fixierschraube in das Toleranzausgleichselement erfolgen mit entgegengesetzten Drehrichtungen. Dadurch kann ein Kontereffekt zwischen Toleranzausgleichselement und Fixierschraube erreicht werden, welcher als Sicherungsmechanismus für die beiden Schrauben dient und eine zuverlässige und feste erste Halterung bereitstellt.

Besonders bevorzugt ist das Außengewinde ein linksdrehendes Gewinde und das Innengewinde ist ein rechtsdrehendes Gewinde. Das heißt, das Toleranzausgleichselement wird mittels einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn in die Antriebseinheit eingeschraubt, und die Fixierschraube wird mittels einer Drehung im Uhrzeigersinn in das Innengewinde des Toleranzausgleichselements eingeschraubt. Dadurch kann eine besonders einfache und schnelle Montage der Antriebsanordnung erfolgen.

Bevorzugt weist die Antriebseinheit einen Motor und/oder ein Getriebe auf. Durch die spezielle Anordnung und Halterung innerhalb des Gehäuses 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.

Weiterhin führt die Erfindung zu einem Fahrzeug, bevorzugt einem mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeug, vorzugsweise einem Elektrofahrrad, welches die beschriebene Antriebsanordnung umfasst. Das Gehäuse kann beispielsweise Teil eines Fahrzeugrahmens des Fahrzeugs sein, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Antriebsanordnung im auslaufenden Bereich des Sattel- und/oder Unterrohrs angebracht ist. Dabei kann das Gehäuse Teil des Fahrradrahmens sein und mit dem Sattel- und/oder Unterrohr sowohl mechanisch als auch funktionell als Stabilisierungselement verbunden sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

Figur 1 eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 ein Detail der Antriebsanordnung Figur 1 ,

Figur 3 ein Detail analog Figur 2, wobei ein Toleranzausgleichselement der Antriebsanordnung betätigt wird, und

Figur 4 ein Detail analog Figur 2 und 3, wobei das

Toleranzausgleichselement mittels einer Fixierschraube fixiert ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 2 zeigt vergrößertes Detail der Figur 1. Dargestellt ist in den Figuren 1 und 2 dabei ein noch nicht fertig zusammengebauter Zustand der Antriebsanordnung 1. Figur 3 zeigt ein Detail der Antriebsanordnung 1, wobei ein Schritt beim weiteren Zusammenbau gezeigt ist. In Figur 4 ist ein Detail der Antriebsanordnung 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in fertig zusammengebautem Zustand dargestellt.

Die Antriebsanordnung 1 umfasst eine (schematisch dargestellte) Antriebseinheit 2 mit einem Motor und einem Getriebe. Die Antriebseinheit 2 ist innerhalb eines U-förmigen Gehäuses 3 aufgenommen, zum Beispiel eines Rahmenelements, welches mit dem Sattel- und/oder Unterrohr verbunden ist. Durch eine optionale Verbindung des Gehäuses beziehungsweise Rahmenelements zur Aufnahme der Antriebsanordnung kann eine in der Antriebsanordnung vorgesehen Tretachse entsprechend im Auslauf des Sattel- und/oder Unterrohrs angeordnet werden. Das Gehäuse beziehungsweise Rahmenelement dient dabei auch zur Stabilisierung des an ihm angebrachten oder endenden Sattel- und Unterrohrs. Das Gehäuse 3 weist eine erste Wand 31 und eine zweite Wand 32 auf, zwischen welchen die Antriebseinheit 2 angeordnet ist. Die Antriebsanordnung 1 kann beispielsweise in einem mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeug, vorzugsweise einem Elektrofahrrad, verwendet werden.

Zudem weist die Antriebsanordnung 1 eine erste Halterung 41, mittels welcher die Antriebseinheit 2 an der ersten Wand 31 befestigt ist, und eine zweite Halterung 42, mittels welcher die Antriebseinheit 2 an der zweiten Wand 32 befestigt ist, auf. Die zweite Halterung 42 weist eine Schraubenverbindung auf, mittels welcher ein Halteblech 23 der Antriebseinheit 2 direkt mit der zweiten Wand 42 verschraubt ist. Dabei liegt das Halteblech 23 unmittelbar an einer Innenseite 32a der zweiten Wand 32 an.

Die Antriebseinheit 2 weist an der zur ersten Wand 31 gewandten Seite ein blechförmiges Halteelement 25 auf. Das blechförmige Halteelement 25 weist eine zylindrische Öffnung 26 auf, welche insbesondere als Blech-Durchzug ausgebildet ist.

Koaxial zur zylindrischen Öffnung 26 des Halteelements 25 ist in der ersten Wand 31 eine Gehäuseöffnung 31b ausgebildet. Die Gehäuseöffnung 31b ist dabei zweistufig ausgebildet und weist einen Absatz 31c auf. Mit anderen Worten ist ein erster Durchmesser 31 d der Durchgangsöffnung 31b in einem an die Innenseite 31a angrenzenden Bereich kleiner als ein zweiter Durchmesser 31e der Durchgangsöffnung 31b. In der zylindrischen Öffnung 26 und der Gehäuseöffnung 31b können Schrauben der ersten Halterung 41 angeordnet werden, um die Befestigung der Antriebseinheit 2 an der ersten Wand 31 zu ermöglichen, wie nachfolgend beschrieben.

Die erste Halterung 41 weist dabei ein Toleranzausgleichselement 4 auf, welches als Hohlschraube ausgebildet ist und in die zylindrische Öffnung 26 des blechförmigen Halteelements 25 eingeschraubt ist. Das Toleranzausgleichselement 4 weist hierbei ein selbstfurchendes Außengewinde 46 auf. Dadurch kann auf ein Innengewinde in der zylindrischen Öffnung 26 des blechförmigen Halteelements 25 verzichtet werden, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion der Antriebsanordnung 1 ermöglicht werden kann. Das Außengewinde 46 ist dabei ein linksdrehendes Gewinde. Alternativ zu einem selbstfurchenden Außengewinde, kann das Außengewinde 46 auch ein metrisches Gewinde sein, wobei das Halteelement 25 in der zylindrischen Öffnung 26 ein metrisches Innengewinde aufweist. Weiterhin kann alternativ zu einem solchen metrischen Innengewinde beispielweise eine metrische Einpressmutter im Halteelement 25 integriert sein, in welches das Toleranzausgleichselement 4 eingeschraubt wird.

Das Toleranzausgleichselement 4 weist zudem an dessen zur ersten Wand 31 gewandten Stirnseite 4a einen Schraubenkopf 40 auf, der an einer Außenseite 25a des Halteelements 25 anliegt, wenn das Toleranzausgleichselement 4 vollständig in das Halteelement 25 eingeschraubt ist (vgl. Figur 2).

Im Schraubenkopf 40 ist in der Stirnseite 4a ein Betätigungselement 45 in Form einer Vielzahn-Aussparung ausgebildet. In das Betätigungselement 45 kann ein Werkzeug 49 eingeführt werden, mittels welchem das Toleranzausgleichselement 4 betätigt werden kann, also mittels welchem das Toleranzausgleichselement 4 gedreht werden kann (vgl. Figur 3).

Zudem weist das Toleranzausgleichselement 4 ein Innengewinde 47 auf, welches ein rechtsdrehendes Gewinde ist, also welches eine zum Außengewinde 46 entgegengesetzte Gangrichtung aufweist. In das Innengewinde 47 kann eine Fixierschraube 41b eingeschraubt werden, mittels welcher das Toleranzausgleichselement 4 und dadurch auch die Antriebseinheit 2 an der ersten Wand 31 fixiert werden kann. Die Fixierschraube 41b ragt hierbei durch die erste Wand 31 hindurch, wobei ein Schraubenkopf 41c der Fixierschraube 41 b am Absatz 31c der Gehäuseöffnung 31b anliegt (vgl. Figur 4). Die Fixierschraube 41b wird dabei ebenfalls als Teil der ersten Halterung 41 angesehen. Ein Innendurchmesser 48 des Innengewindes 47 ist dabei kleiner als der erste Durchmesser 31 d der Gehäuseöffnung 31b.

Das Toleranzausgleichselement 4 erlaubt dabei eine Überbrückung eines Spaltes 5 zwischen der Antriebseinheit 2 und der ersten Wand 31. Hierfür wird das Toleranzausgleichselement 4 so aus der Antriebseinheit 2 herausgeschraubt, bis das Toleranzausgleichselement 4 an der Innenseite 31a der ersten Wand 31 anliegt. Im Detail liegt hierbei die flache Stirnseite 4a des Schraubenkopfes 40 des Toleranzausgleichselements 4 an der Innenseite 31a der ersten Wand 31 an. Der Ablauf des Zusammenbaus der Antriebsanordnung, um diesen Zustand zu erhalten, wird nachfolgend beschrieben.

Zunächst ist das Toleranzausgleichselement 4 vollständig in das Halteelement 25 eingeschraubt, sodass der Schraubenkopf 40 an der Außenseite 25a des Halteelements 25 anliegt. In diesem Zustand wird die Antriebseinheit 2 zwischen den beiden Wänden 31, 32 des Gehäuses 3 angeordnet und mittels der ersten Halterung 41 an der zweiten Wand 32 anliegend fixiert. Dieser Zustand ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Hierbei liegt der Spalt 5 zwischen der Antriebseinheit 2 und dem Gehäuse 3, im Detail zwischen dem Halteelement 25 und der ersten Wand 31 , vor. Vorzugsweise ist der Schraubenkopf 40 dabei kleiner dimensioniert als der Spalt 5. Das heißt, zwischen der Stirnseite 4a und der Innenseite 31a der ersten Wand 31 liegt in vollständig eingeschraubtem Zustand des Toleranzausgleichselements 4 ebenfalls ein gewisser Spalt vor.

Anschließend kann das Werkzeug 39 von außerhalb des Gehäuses 3 durch die Gehäuseöffnung 31b hindurch in das Betätigungselement 45 eingeführt werden, um das Toleranzausgleichselement 4 zu betätigen. Durch Drehen des Toleranzausgleichselements 4 im Uhrzeigersinn wird dieses aus dem Halteelement 25 so weit herausgeschraubt, bis die Stirnseite 4a des Schraubenkopfes 40 an der Innenseite 31a anliegt, wie in der Figur 3 dargestellt. Mittels des Werkzeugs 49 kann vorzugsweise ein vordefiniertes Drehmoment aufgebracht werden, sodass das Toleranzausgleichselement 4 auf Druck beansprucht wird. Hierdurch wird ebenfalls die Antriebseinheit 2 zwischen den Wänden 31, 32 des Gehäuses 3 auf Druck beansprucht. Eine solche mechanische Belastung wirkt sich vorteilhaft auf eine Langlebigkeit der Antriebsanordnung 1 aus.

Zur verbesserten und zuverlässigen Fixierung wird anschließend die Fixierschraube 41b in das Innengewinde 47 des Toleranzausgleichselements 4 eingeschraubt, bis der Schraubenkopf 41c der Fixierschraube 41b am Absatz 31c der Gehäuseöffnung 31b anliegt. Das Einschrauben der Fixierschraube 41c erfolgt hierbei mittels Drehen der Fixierschraube 41c im Uhrzeigersinn. Durch die entgegengesetzten Gangrichtungen von Außengewinde 46 und Innengewinde 47 des Toleranzausgleichselements 4 erfolgt hierbei ein Kontereffekt, welcher als Sicherungsmechanismus für die beiden Schrauben dient und eine zuverlässige Fixierung an der ersten Wand 31 ermöglicht.

Bei einer Anwendung der Antriebsanordnung 1 in einem Elektrofahrrad ist es besonders vorteilhaft, wenn das Toleranzausgleichselement 4 nur auf einer dem

Kettenblatt abgewandten Seite der Antriebsanordnung 1 anzuordnen. Da auf der Kettenblattseite eine Pedalkraft und zusätzlich eine Kettenkraft auf die Antriebsanordnung 1 wirkt, ist eine Anordnung des Toleranzausgleichselements 4 auf der gegenüberliegenden Seite bevorzugt, da an der dem Kettenblatt abgewandten Seite nur die Pedalkraft alleine wirkt und somit eine geringere

Belastung für das Toleranzausgleichselement 4 vorliegt.