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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit mit einer elektrischen Maschine, einem Getriebe sowie einem Kraftübertragungsmittel zum Übertragen von Drehmoment zwischen elektrischer Maschine und Getriebe, wobei das Kraftübertragungsmittel ein mit der elektrischen Maschine drehfest verbundenes Rad und ein mit dem Getriebe drehfest verbundenes Rad umschlingt, ferner mit einem Lagerelement für die elektrische Maschine und das Getriebe.
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Bei Antriebseinheiten, insbesondere bei der Verwendung bei Fahrzeugen, werden immer höhere Übertragungskräfte bzw. Übertragungsmomente gefordert. Solche hohen Übertragungskräfte bzw. Übertragungsmomente müssen auch von den bei Antriebseinheiten Verwendung findenden Getrieben beherrscht werden. Das Getriebe wirkt mit einer elektrischen Maschine, sei es einem Elektromotor oder einem elektrischen Generator, zusammen.
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Der Elektromotor dient dem Antreiben des Getriebes; mittels des Getriebes wird der elektrische Generator zur Stromerzeugung angetrieben.
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Um die geforderten Übertragungskräfte zwischen elektrischer Maschine und Getriebe übertragen zu können, ist es erforderlich, ein geeignetes Kraftübertragungsmittel vorzusehen, das überdies dauerhaft geeignet ist, die Kräfte zu übertragen. Hierbei kann es durchaus erforderlich sein, das Kraftübertragungsmittel nachzuspannen, um dessen ausreichende Vorspannung zu gewährleisten.
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Eine Antriebseinheit, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist aus Müller, Herbert W: Die Umlaufgetriebe [Elektronische Ressource]. Zweite neubearbeitete und erweiterte Auflage Berlin, Heidelberg: Springer, Imprint: Springer 1998 (Konstruktionsbücher, 28). ISBN. 9783642636981 bekannt. Diese Antriebseinheit weist einen selbstspannenden Riemenantrieb auf. Eine elektrische Maschine ist als Elektromotor und ein Getriebe als offenes Minusgetriebe ausgebildet. Ein als Riemen ausgebildetes Kraftübertragungsmittel dient dem Übertragen des Drehmoments zwischen dem Elektromotor und dem offenen Minusgetriebe. Der Riemen umschlingt ein mit dem Elektromotor drehfest verbundenes Rad und ein mit dem offenen Minusgetriebe drehfest verbundenes Rad. Der Elektromotor und das offene Minusgetriebe sind in einem Lagerelement gelagert. Das offene Minusgetriebe weist zwei Getriebeachsen auf, die parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind. Der beschriebene selbstspannende Riemenantrieb kann nur in einer Drehrichtung des Elektromotors spannen, konkret drehzahlunabhängig in nur einer Wirkungsrichtung der Drehmomente.
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In der
DE 31 00 922 A1 ist ein Riemenantrieb mit einem Zahnriemen zur Verwendung bei einem Zweiradfahrzeug beschrieben, wobei der Riemenantrieb Mittel zum selbsttätigen Einstellen der Riemenspannung aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinheit, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzubilden, dass bei baulich einfacher Gestaltung des Getriebes eine einfache Veränderung der Vorspannung des Kraftübertragungsmittels möglich ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Antriebseinheit, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Die Erfindung schlägt eine Antriebseinheit vor, bei der das Getriebe zwei Getriebeachsen aufweist, die parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind, sowie das Getriebe als eine eine Einheit bildende Kartusche ausgebildet ist, die mit dem Lagerelement verbunden ist, wobei die Kartusche, zur parallelen Lagerveränderung der Getriebeachse, der das mit dem Getriebe verbundene Rad zugeordnet ist, verdrehbar im Lagerelement gelagert ist.
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Die Möglichkeit, die Kartusche, zur parallelen Lageveränderung der Getriebeachse bezüglich des Lagerelements verdrehbar im Lagerelement zu lagern, gestattet es, bei Lageveränderung dieser Achse, der das genannte Rad des Getriebes zugeordnet ist, die Position dieses Rades und des Rades, das mit der elektrischen Maschine verbunden ist, zueinander zu verändern. Hierdurch wird das Kraftübertragungsmittel mehr oder weniger durch Verdrehen der Kartusche im Lagerelement gespannt.
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Bei dem Kraftübertragungsmittel handelt es sich um einen Zahnriemen oder eine Zahnkette, zwecks Eingriff in ein als Zahnrad ausgebildetes Rad, das mit der elektrischen Maschine verbunden ist und ein als Zahnrad ausgebildetes Rad, das mit dem Getriebe verbunden ist.
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Unter dem Aspekt der Verdrehbarkeit von Kartusche zu Lagerelement wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Kartusche mittels Schrauben mit dem Lagerelement verbunden ist, wobei die Schrauben Langlöcher im Lagerelement durchsetzen. Bei gelösten Schrauben lässt sich aufgrund der Ausbildung der Langlöcher die Kartusche bezüglich des Lagerelements verdrehen und in gewünschter Relativposition von Kartusche und Lagerelement durch Anziehen der Schraube die feste Verbindung von Kartusche und Lagerelement herbeiführen.
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Die Verdrehung von Kartusche relativ zum Lagerelement wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass die Kartusche oder ein mit der Kartusche verbundenes Brückenelement eine Aufnahme für ein Werkzeug zum Verdrehen der Kartusche relativ zum Lagerelement aufweist. Dieses Werkzeug greift insbesondere in Abstand zur Drehachse der Kartusche im Lagerelement an der Kartusche oder dem Brückenelement an.
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Um die Kartusche bezüglich der Drehposition zum Lagerelement fein einstellen zu können, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass im Lagerelement eine verstellbare Spannvorrichtung gelagert ist, mit einem Stellelement der Spannvorrichtung, das zwecks Feineinstellung der Drehposition von Kartusche und Lagerelement mit der Kartusche zusammenwirkt. Bei dem Stellelement handelt es sich insbesondere um eine Einstellschraube. Nach der Einstellung der Relativposition von Kartusche und Lagerelement werden die Schrauben, die die Langlöcher in der Kartusche durchsetzen, angezogen und bewirken somit die feste Verbindung von Kartusche und Lagerelement.
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Baulich besonders vorteilhaft ist das Getriebe gestaltet, wenn es zwei Gehäuseteile aufweist, die beispielsweise in Art eines Topfes und eines den Topf verschließenden Deckels gestaltet sind.
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Zum sicheren Verbinden der beiden Gehäuseteile ist vorgesehen, dass diese miteinander verschraubt sind.
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Das Getriebe ist als die, eine Einheit bildende Kartusche ausgebildet, die mit dem Lagerelement verbunden ist, das Bestandteil der Antriebseinheit bildet. Demnach kann das Getriebe vollständig aus dessen einzelnen Teilen zusammengebaut werden und es ist dann nur erforderlich, diese so gebildete Kartusche mit dem Lagerelement zu verbinden. Dies reduziert den Herstellungs- und Montageaufwand der Antriebseinheit wesentlich.
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Das Getriebe ist insbesondere drehmomentübertragend mit einer elektrischen Maschine, die als Elektromotor und/oder als Generator ausgebildet ist, verbunden. Somit kann ein Elektromotor das Getriebe unmittelbar oder mittelbar antreiben, und über das Getriebe ein mit einem Abtrieb des Getriebes in Verbindung stehendes Bauelement angetrieben werden. Andererseits ist es möglich, mittels des Getriebes den Generator anzutreiben. Das Bauelement treibt über den Eingang des Getriebes dieses an und das Getriebe den Generator. Das Getriebe kann mit einer elektrischen Maschine zusammenwirken, die sowohl die Funktion des Elektromotors als auch des elektrischen Generators vereinigt.
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Unter dem Aspekt der vorbeschriebenen Varianten ist beispielsweise bei dem Getriebe die eine, erste Achse eine Antriebsachse und die andere, zweite Achse eine Abtriebsachse. Hierbei ist vorzugsweise die erste Achse mittels eines Elektromotors antreibbar. Mittels der zweiten Achse ist insbesondere ein Rad, vorzugsweise ein Rad eines Fahrzeugs, insbesondere ein Hinterrad eines Motorrads antreibbar.
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Andererseits kann die zweite Achse eine Antriebsachse und die erste Achse eine Abtriebsachse darstellen. In diesem Fall ist die zweite Achse insbesondere mittels eines Rades, vorzugsweise eines Rades eines Fahrzeuges, insbesondere eines Hinterrades eines Motorrads oder mittels eines Windrades antreibbar. Mittels der ersten Achse ist der vorzugsweise elektrische Generator antreibbar.
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Der bevorzugte Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Gestaltung eines mit einer elektrischen Maschine versehenen Motorrades. Bei diesem ist vorgesehen, dass das Lagerelement eine Schwinge ist, die im Bereich eines Endes eine Aufnahme zur schwenkbaren Lagerung in einem Rahmen des Motorrades aufweist. Im Bereich des anderen Endes weist die Schwinge eine Aufnahme für die Kartusche auf. Im Bereich der schwenkbaren Lagerung ist die elektrische Maschine mit dem Lagerelement verbunden. Das Kraftübertragungsmittel ist zum Übertragen von Drehmoment zwischen elektrischer Maschine und erster Welle des Getriebes, mit der das Rad verbunden ist, vorgesehen.
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Bei dem Getriebe handelt es sich insbesondere um ein Planetengetriebe, das ein um die genannte erste Achse drehbares Sonnenrad und ein um die genannte zweite Achse drehbares Hohlrad sowie mindestens zwei mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Eingriff stehende Planetenräder aufweist. Bei diesem Planetengetriebe sind die beiden Achsen parallel und beabstandet zueinander angeordnet. Eine solche Gestaltung des Getriebes gewährleistet, bei optimaler Bauraumausnutzung, akzeptable Verzahnungslasten für hohe geforderte Übertragungskräfte bzw. Übertragungsmomente. Bei einem solchen Planetengetriebe ist für die geforderten Kräfte ein geringer Achsabstand darstellbar.
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Das Planetengetriebe weist vorzugsweise zwei oder drei Planetenräder auf. Bei Verwendung von zwei Planetenrädern weisen diese insbesondere denselben Durchmesser auf. Werden drei Planetenräder verwendet, besitzen zwei von diesen denselben Durchmesser, während das dritte Rad einen anderen, insbesondere größeren Durchmesser als die beiden anderen Planetenräder aufweist. In jedem Fall sind die Achsen von Sonnenrad und Hohlrad parallel und beabstandet zueinander.
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Baulich besonders vorteilhaft ist das Planetengehäuse gestaltet, wenn es ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil aufweist, im ersten Gehäuseteil das Sonnenrad und die Planetenräder gelagert sind und im zweiten Gehäuseteil das Hohlrad gelagert ist. Bei dem ersten Gehäuseteil handelt es sich beispielsweise um den Deckel, der der Aufnahme von Sonnenrad und Planetenrädern dient, während es sich bei dem zweiten Gehäuseteil um den Topf handelt, der der Aufnahme des Hohlrades dient.
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Eine konstruktiv einfache Lagerung von Sonnenrad und Planetenrädern ergibt sich, wenn diese in einem gemeinsamen Lagerteil gelagert sind, das im ersten Gehäuseteil gelagert ist. Die Lagerung von Sonnenrad und Planetenrädern erfolgt somit mittelbar im ersten Gehäuseteil bzw. im Deckel.
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Im Motorbetrieb treibt der Elektromotor über die erste Achse des Planetengetriebes das Sonnenrad an. Im Generatorbetrieb wird über die zweite Achse das Hohlrad angetrieben, dessen Drehbewegung über die Planetenräder auf das Sonnenrad und von dort über das Kraftübertragungsmittel auf den Generator übertragen wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne auf dieses beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform eines bei der Antriebseinheit Verwendung findenden Planetengetriebes,
- 2 eine Prinzipdarstellung einer modifizierten Ausführungsform eines bei der Antriebseinheit Verwendung findenden Planetengetriebes,
- 3 eine räumliche Darstellung der die Zahnräder aufweisenden Komponenten des Planetengetriebes gemäß Ausführungsform nach 1,
- 4 eine räumliche Darstellung der das Planetengetriebe aufweisenden Antriebseinheit, die im Zusammenhang mit einer Hinterradschwinge eines Motorrades Verwendung findet,
- 5 eine Seitenansicht des bei der Antriebseinheit gemäß 4 Verwendung findenden Planetengetriebes, das als Kartusche ausgebildet ist, mit dem Sonnenrad des Getriebes zugeordnetem Antriebsrad,
- 6 eine Schnittdarstellung durch die Anordnung gemäß 5,
- 7 eine räumliche Ansicht eines Bestandteils des Getriebegehäuses bildenden Topfes,
- 8 eine räumliche Ansicht des Topfes gemäß 7 sowie des Hohlrades des Planetengetriebes, in einer Explosionsdarstellung veranschaulicht,
- 9 eine räumliche Ansicht eines Bestandteils des Getriebegehäuses bildenden Deckels,
- 10 eine räumliche Ansicht des in 9 gezeigten Deckels mit Lagerbrille für die beiden Planetenräder und das Sonnenrad und mit dem Sonnenrad verbundenem Antriebsrad,
- 11 eine räumliche Ansicht der miteinander kämmenden Räder des Planetengetriebes einschließlich mit dem Sonnenrad verbundenen Antriebsrad und mit dem Hohlrad verbundenen Abtriebsrad,
- 12 eine räumliche Ansicht eines Bestandteils der Antriebseinheit bildenden Lagerteils, das als Schwinge ausgebildet ist,
- 13 eine Ansicht der Antriebseinheit gemäß Pfeil A in 4.
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Figurenbeschreibung
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Bei der nachfolgend näher beschriebenen Antriebseinheit findet, wie grundsätzlich zur 1 veranschaulicht, ein als Planetengetriebe ausgebildetes Getriebe 1 Verwendung. Dieses weist ein um eine erste Achse 2 drehbares Sonnenrad 3 und ein um eine zweite Achse 4 drehbares Hohlrad 5 auf. Ferner weist das Getriebe 1 zwei mit dem Sonnenrad 3 und dem Hohlrad 5 in Eingriff stehende Planetenräder 6 auf. Senkrecht zur Blattebene gemäß 1 verlaufende Achsen 2 und 4 des Getriebes 1 sind parallel und beabstandet zueinander angeordnet. Dieser Achsabstand ist in 1 durch das Abstandsmaß B veranschaulicht. Bei diesem Abstandsmaß handelt es sich um einen vorgegebenen Achsabstand. Im Rahmen dieses vorgegebenen Achsabstands, zwecks besserer Bauraumausnutzung, ist es Ziel, für hohe geforderte Kräfte akzeptable Verzahnungslasten im Getriebe 1 sicherzustellen. Hierbei wird davon ausgegangen, dass in einem Normalbetrieb des Getriebes 1, worunter ein Motorbetrieb verstanden wird, die erste Achse 2 dem Antrieb zugeordnet ist und die zweite Achse 4 dem Abtrieb zugeordnet ist. Das Getriebe 1 kann durchaus entgegengesetzt betrieben werden, im Zusammenhang mit einem Generator. In diesem Fall werden Kräfte über die Achse 4 eingeleitet und über die Achse 2 abgeleitet. Im Sinne einer vereinfachten Bezeichnung der Bauteile des Getriebes 1 bzw. der noch näher zu beschreibenden Antriebseinheit wird von der ersten Achse 2 als Antriebsachse und von der zweiten Achse 4 als Abtriebsachse ausgegangen.
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Bei dem Getriebe 1 wird die Kraft von einer Eingangswelle über das Sonnenrad 3 auf die beiden Planetenräder 6, übertragen und von diesen auf das Hohlrad 5 mit dessen Ausgang übertragen. Dadurch, dass die Abtriebsstufe ein Hohlrad ist, ist nur ein geringer Platzbedarf erforderlich.
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Die Achsen der Planetenräder 6 sind mit der Bezugsziffer 7 bezeichnet.
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Die Ausführungsform des Getriebes 1 gemäß der 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 nur dadurch, dass ein drittes, um eine Achse 7 drehbares Planetenrad 6 vorgesehen ist, das mit dem Sonnenrad 3 und dem Hohlrad 5 kämmt. Dieses Hohlrad ist auf der den beiden gleich großen Durchmesser aufweisenden Planetenrädern 6 abgewandten Seite des Hohlrades 5 angeordnet und weist einen wesentlich größeren Durchmesser auf als das Sonnenrad 3 und die beiden gleichgroßen Planetenräder 6.
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Bei dieser Ausführungsform wird das in das Getriebe 1 eingeleitete Moment nicht über zwei Planetenräder 6, sondern über drei Planetenräder 6 vom Sonnenrad 3 in das Hohlrad 5 eingeleitet.
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Bei dieser Ausführungsform lässt sich derselbe vorgegebene Achsabstand B wie bei der Ausführungsform gemäß 1 verwirklichen.
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3 verdeutlicht die Elemente der Ausführungsform gemäß 1 in konstruktiven Details; die hierbei verwendeten Bezugsziffern entsprechen denjenigen gemäß 1. Veranschaulicht sind zusätzlich die Lagerwellen 8 für die beiden Planetenräder 6 und die mit dem Sonnenrad 3 drehfest verbundene Welle 9.
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4 veranschaulicht die mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Antriebseinheit, die im Zusammenhang mit einer Hinterachse eines Motorrades Verwendung findet. Die Antriebseinheit 10 weist ein Lagerelement 11 auf, das als Schwinge ausgebildet ist. Bei dieser handelt es sich um ein Gussteil. Die Schwinge weist im Bereich ihres einen Endes eine Lageraufnahme 12 für die rahmenseitige Achse des Motorrades auf, sodass die Schwinge um diese Achse schwingen kann. Beabstandet zur Lageraufnahme 12 weist die Schwinge auf deren Oberseite eine weitere Lageraufnahme 13 auf. Sie dient der Aufnahme einer Achse, die mit einem Federelement verbunden ist, sodass die Schwinge bei einer Bewegung um die Lageraufnahme 12 entgegen dem Uhrzeigersinn, bezogen auf die Orientierung gemäß 4, entgegen der Kraft der Feder bewegt wird.
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Wie ergänzend der 12 zu entnehmen ist, ist die Schwinge benachbart der Lageraufnahme 12 auf einer Seite der Schwinge mit einer Lageraufnahme 14 und im Bereich des der Lageraufnahme 12 abgewandten Endes auf der anderen Seite der Schwinge mit einer Lageraufnahme 15 versehen. Wie der Darstellung der 14 zu entnehmen ist, dient die Lageraufnahme 14 der Aufnahme einer elektrischen Maschine 16, die bei Stromabgabe als Elektromotor betrieben werden kann und bei Stromaufnahme ein elektrischer Generator ist.
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Die Lageraufnahme 14 ist mit diversen Bohrungen 17 versehen, zur Aufnahme von nicht veranschaulichten Schrauben, die dem Verbinden von Schwinge und elektrischer Maschine 16 dienen. In einer Ausgangswelle 18 der elektrischen Maschine 16 ist ein Ritzel 19 drehfest gelagert. Das Ritzel 19 ist somit auf der Seite der Schwinge angeordnet, die der Montageseite der elektrischen Maschine 16 in der Schwinge abgewandt ist.
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Die Lageraufnahme 15 dient der Aufnahme des Getriebes 1. Das Getriebe 1 ist als eine eine Einheit bildende Kartusche ausgebildet. Das vormontierte Getriebe 1 bzw. die vormontierte Kartusche wird in die Lageraufnahme 15 eingesetzt und in diesem Bereich mittels Schrauben 20 mit der Schwinge verschraubt. Die Welle 9 des Sonnenrades 3 ist aus dem Gehäuse 22 des Getriebes 1 herausgeführt und nimmt dort drehfest ein Antriebsrad 23 auf. Dieses und das Ritzel 19 sind als Zahnräder ausgebildet, die ein Zahnriemen 24 umschlingt. Ohne Weiteres könnte stattdessen auch eine Zahnkette vorgesehen sein, die mit dem Ritzel 19 und dem Antriebsrad 23 zusammenwirkt.
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Der detaillierte Aufbau des Getriebes 1 bzw. der Kartusche sowie der unmittelbar mit dem Getriebe 1 zusammenwirkenden Bauteile wird nachfolgend anhand der Darstellung der 5 bis 11 beschrieben:
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So weist das Getriebe 1 bzw. die Kartusche ein erstes Gehäuseteil auf, das als Deckel 25 ausgebildet ist sowie ein zweites Gehäuseteil auf, das als Topf 26 ausgebildet ist. In dem Deckel 25 sind das Sonnenrad 3 und die Planetenräder 6 gelagert, im Topf 26 ist das Hohlrad 5 gelagert. Der Deckel 25 und der Topf 26 sind miteinander verschraubt. Veranschaulicht sind Gewindelöcher 27 im Deckel 25 und mit diesen Löchern 27 korrespondierende Bohrungen 28 im Topf 26. Mittels nicht näher veranschaulichter Schrauben, die die Bohrungen 28 durchsetzen und in die Gewindelöcher 27 eingeschraubt sind, erfolgt die Verbindung von Deckel 25 und Topf 26.
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Insbesondere der Darstellung der 8 ist zu entnehmen, dass das Hohlrad 5 und eine als Vielkeilwelle ausgebildete Abtriebswelle 29 ein Bauteil bilden. Die Abtriebswelle 29 durchsetzt bei bezüglich des Topfs 26 montierter Stellung des Hohlrades 5 eine Öffnung 30 im Topf 26. 6 veranschaulicht, dass in der Abtriebswelle 29, außerhalb der Kartusche ein Abtriebsflansch 31 drehfest und axial festgelegt in der Abtriebswelle 29 gelagert ist. An diesem Abtriebsflansch 31 wird das Hinterrad des Motorrades befestigt.
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Die 9 und 10 veranschaulichen, dass das Sonnenrad 3 und die beiden Planetenräder 6 in einem gemeinsamen Lagerteil gelagert sind, das als Lagerbrille 32 ausgebildet ist. Die Lagerbrille 32 weist zwei Aufnahmen 33 für die Lagerwellen 8 der Planetenräder 6 auf. Zwischen den Aufnahmen 33 weist die Lagerbrille 32 ferner eine Aufnahme 34 für die Welle 9 des Sonnenrades 3 auf. Schrauben 35 dienen dem Befestigen der Lagerbrille 32 mit axial vorstehenden Lagerabschnitten 36 des Deckels 25. Der Deckel 25 ist mit drei Öffnungen zum Durchtritt der Wellen 8 bzw. 9 von Planetenrädern 6 und Sonnenrad 3 versehen.
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Wie der 12 zu entnehmen ist, ist die Lageraufnahme 15 der Schwinge im Bereich des Bodens der Lageraufnahme 15 mit einer kreisförmigen Öffnung 38 versehen. Diese dient, bei geringem radialen Spiel, der Aufnahme des rotationssymmetrischen Ansatzes 39 des Topfes 26. Konzentrisch zur Öffnung 38 ist die Lageraufnahme 15 mit nach innen weisenden Lagerflächen 40 versehen, wobei der Topf 26 mit minimalem radialem Spiel in der Lageraufnahme 15 zwischen den Lagerflächen 40 platziert wird. Ist die Kartusche in die Lageraufnahme 15 eingesetzt und nicht mit der Schwinge verschraubt, lässt diese sich somit um die Achse der kreisförmigen Öffnung 38 schwenken. Aufgrund des Versatzes der Achsen 2 und 4 von Sonnenrad 3 und Hohlrad 5 lässt sich, bei aufgrund der geometrischen Gegebenheiten nicht veränderbarer Achse 4 des Hohlrades 5, bei Drehung der Kartusche die Achse 2 des Sonnenrades 3 bezüglich der Schwinge parallel verschieben. Ein Drehen der Kartusche in der Lageraufnahme 15 um einen gewissen, geringen Schwenkwinkel führt dazu, dass Zahnriemen 24 der das Ritzel 19 und das Antriebsrad 23 umschlingt, je nach Drehrichtung der Kartusche stärker gespannt oder entspannt wird.
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Die 4, 10, 12 und 13 verdeutlichen die Mittel zum Festlegen der Kartusche an der Schwinge in unterschiedlichen Relativstellung der Kartusche bezüglich der Schwinge, ferner die Mittel zum Schwenken und Festlegen der Kartusche bezüglich der Schwinge:
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10 veranschaulicht, dass der Deckel 25 und der Topf 26 mit mehreren, konkret vier Langlöchern 41 versehen ist, die im Bereich eines äußeren Flanschabschnitts 42 des Deckels 25 bzw. äußeren Flanschabschnitts 21 des Topfes 26 angeordnet sind. Über einen Kreis betrachtet sind die Langlöcher, die kreisbogenförmig gekrümmt gestaltet sind, gleichmäßig verteilt angeordnet. Der Kreis, auf dem die Langlöcher 41 angeordnet sind, ist konzentrisch zu einem Kreis angeordnet, der durch die Lagerflächen 40 der Lageraufnahme 15 geht. Die Schrauben 20 durchsetzen die Langlöcher 41 und sind in Gewindelöcher 43 in der Schwinge im Bereich der Lageraufnahme 15 eingeschraubt. Die Schrauben 20 dienen somit der Befestigung der Kartusche an der Schwinge.
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Im Bereich einer Schraube 20, konkret derjenigen, die im Bereich zwischen dem Obertrum und dem Untertrum des Zahnriemens 4 angeordnet ist, ist mit dem Deckel 25 der Kartusche ein abgewinkeltes Brückenelement 44 verbunden. Befestigt wird dieses Brückenelement 44 mittels zweier Schrauben 45, die Löcher in einem Schenkelabschnitt des Brückenelements 44 durchsetzen und in Gewindelöcher im Flanschabschnitt 21 des Deckels 25 eingeschraubt sind. Im Bereich eines diesem Schenkel abgewandten Schenkels des Brückenelements 44 ist dieses parallel zur Stirnseite des Antriebsrades 23 angeordnet und nimmt im Bereich seines der Welle 9 zugeordneten Endes ein Wälzlager 46 zur Lagerung des äußeren freien Endes der Welle 9 auf. Im Abstand zur Welle 9 weist dieser Abschnitt des Brückenelements 44 eine Vierkantausnehmung 47 zum Einstecken eines Vierkantansatzes eines Werkzeugs auf.
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Der Zahnriemen 24 lässt sich spannen, indem, bei mittels der Schrauben 20 lose bezüglich der Schwinge verschraubter Kartusche, das Werkzeug mit seinem Vierkant in die Vierkantöffnung 47 des Brückenelements 44 eingesteckt wird und durch geringfügiges Schwenken des Werkzeugs und damit Schwenken des Brückenelements 44 die Kartusche, die in den Lagerflächen 40 der Schwinge gelagert ist, relativ zur Lageraufnahme 15 der Schwinge gedreht wird. Wegen des Achsversatzes der Achsen 2 und 4 des Getriebes 1 wird, bei entsprechender Schwenkrichtung der Kartusche der Zahnriemen 24 stärker gespannt. Ein relatives Verdrehen von Kartusche bezüglich der Schwinge ist deshalb möglich, weil die Schrauben 20 die Langlöcher 41 im Deckel 25 und Topf 26 durchsetzen. In der gewünschten Spannposition der Kartusche wird die Brückenplatte 44 mittels des Werkzeugs gehalten und es werden dann die Schrauben 20 fest angezogen.
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Alternativ kann mittels des Werkzeugs, bei relativ gelösten Schrauben 20, über eine Grobeinstellung die Verdrehposition der Kartusche zur Schwinge voreingestellt werden und eine Feineinstellung mittels einer Spannschraube 48 erfolgen, die drehbar in einer ein entsprechendes Gewinde aufweisenden Aufnahme 49 gelagert ist, welche mit der Schwinge verbunden ist. Diese Spannschraube 48 kann so weit herausgedreht werden, dass sie sich an einem Anschlag 42 des Brückenelements 44 abstützt und das Brückenelement 44 und demzufolge die Kartusche in die gewünschte Schwenkposition bezüglich der Schwinge positioniert, sodass die gewünschte Vorspannung im Zahnriemen 24 eingestellt wird. Erst dann werden die Schrauben 20 vollständig angezogen.
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Dient die elektrische Maschine 16 dem Antrieben des Motorrades, hat die elektrische Maschine somit die Funktion eines Elektromotors, wird die Antriebskraft über den Elektromotor und das mit diesem zusammenwirkende Ritzel 19 auf den Zahnriemen 24 übertragen, der mit dem Antriebsrad 23 zusammenwirkt. Dieses Antriebsrad treibt das Sonnenrad 3 an, das über die beiden Planetenräder 6 das Hohlrad 5 antreibt. Über die dem Hohlrad 5 zugeordnete Abtriebswelle 26 und den mit dieser zusammenwirkenden Abtriebsflansch 31 wird das mit dem Abtriebsflansch 31 verbundene Hinterrad des Motorrades angetrieben. Bei einer Kraftumkehr, beispielsweise beim Bremsen des Motorrades, wird ein Moment in entgegengesetzter Richtung eingeleitet und somit über das Hinterrad des Motorrads eingeleitet und es wirkt in diesem Fall die elektrische Maschine 16 als elektrischer Generator womit die Batterie des Motorrades aufgeladen werden kann.
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Die Antriebseinheit gestattet eine große Untersetzung der hohen maximalen Drehzahl der elektrischen Maschine bezüglich der Drehzahl des Hinterrads des Motorrads. Die Untersetzung des Riementriebs ist beispielsweise 1 : 2, die des Planetengetriebes 1 : 4, somit die Gesamtübersetzung 1 : 8. Bei einer Drehzahl des Elektromotors von 10000/min ergibt sich somit eine Hinterraddrehzahl von 1250/min.
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Die beschriebene Erfindung ist keinesfalls auf den Anwendungsfall des Motorrades beschränkt. Es besteht beispielsweise auch die Möglichkeit, die Antriebseinheit 10 im Zusammenhang mit der Stromgewinnung mittels eines Windrades zu verwenden. In diesem Fall ist das Lagerelement 11 keine Schwinge, sondern ein stationäres Bauteil, und es wirkt mit der Abtriebswelle 26 des Getriebes 1 ein Windrad zusammen, das über das Getriebe 1 die als elektrischer Generator ausgebildete elektrische Maschine antreibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Erste Achse
- 3
- Sonnenrad
- 4
- Zweite Achse
- 5
- Hohlrad
- 6
- Planetenrad
- 7
- Achse
- 8
- Lagerwelle
- 9
- Welle
- 10
- Antriebseinheit
- 11
- Lagerelement
- 12
- Lageraufnahme
- 13
- Lageraufnahme
- 14
- Lageraufnahme
- 15
- Lageraufnahme
- 16
- Elektrische Maschine
- 17
- Bohrung
- 18
- Ausgangswelle
- 19
- Ritzel
- 20
- Schraube
- 21
- Flanschabschnitt
- 22
- Gehäuse
- 23
- Antriebsrad
- 24
- Zahnriemen
- 25
- Deckel
- 26
- Topf
- 27
- Gewindeloch
- 28
- Bohrung
- 29
- Abtriebswelle
- 30
- Öffnung
- 31
- Abtriebsflansch
- 32
- Lagerbrille
- 33
- Aufnahme
- 34
- Aufnahme
- 35
- Schraube
- 36
- Lagerabschnitt
- 37
- Öffnung
- 38
- Öffnung
- 39
- Ansatz
- 40
- Lagerfläche
- 41
- Langloch
- 42
- Anschlag
- 43
- Gewindeloch
- 44
- Brückenelement
- 45
- Schraube
- 46
- Wälzlager
- 47
- Vierkantöffnung
- 48
- Spannschraube
- 49
- Aufnahme
- A
- Pfeil
- B
- Vorgegebener Achsabstand