CN107207071B - 用于人工驱动车辆的驱动组件、调节其的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于人工驱动的车辆、特别是自行车或助力自行车的驱动组件，其具有电辅助驱动机构，其中，所述驱动组件具有用于人工驱动机构的第一驱动轴和所述电辅助驱动机构的转子，并且所述第一驱动轴和电辅助驱动机构的转子与共同的从动元件联接，其中，所述第一驱动轴和所述电辅助驱动机构的转子借助于谐波传动机构与所述从动元件联接，其中，所述谐波传动机构具有带有内啮合部的外套筒和带有外啮合部的可变形的内套筒以及波发生器，所述波发生器与所述电辅助驱动机构的转子至少间接地不可相对旋转地连接，所述可变形的内套筒与所述第一驱动轴至少间接地不可相对旋转地连接，并且所述外套筒形成所述从动元件。此外，提出一种方法和一种应用。

Description

用于人工驱动车辆的驱动组件、调节其的方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种用于人工驱动的车辆、特别是自行车或者助力自行车的驱动组件，具有电辅助驱动机构，其中，驱动组件具有用于人工驱动机构的第一驱动轴和电辅助驱动机构的转子，其中，第一驱动轴和电辅助驱动机构的转子与共同的从动元件联接。

此外，本发明涉及一种具有这种驱动组件的车辆。此外，本发明涉及一种用于调节具有电辅助驱动机构的用于人工驱动的车辆的驱动组件的方法。此外，本发明涉及一种用于调节车辆、特别是自行车或助力自行车的方法。此外，本发明涉及一种用于相加地将人工驱动机构和电辅助驱动机构汇聚的谐波传动机构的应用。

背景技术

长期以来已经公知通过人力驱动车辆的蹬车者由电辅助马达所辅助的人工驱动的车辆、特别是自行车或助力自行车。例如公开文献WO91/19637A1示出了用于混合动力车辆的行星齿轮传动机构，在该行星齿轮传动机构中，在具有中央凸缘的中央轮毂上太阳轮与多个行星轮啮合，行星轮借助于螺栓一方面与行星架连接且另一方面与凸缘因而与轮毂连接。此外，瑞士专利申请CH705521A2示出了用于通过人力和电辅助马达驱动的车辆的具有行星齿轮传动机构的驱动系统，在该驱动系统中行星齿轮传动机构和电辅助马达安装在形成驱动轮的轮毂的壳体中。在此，通过电辅助马达驱动的太阳轮和通过人力驱动的外环可旋转地支承在中央的、不可旋转的、与车辆框架连接的轴上，并且行星架以扭矩连接的方式与车辆的形成轮毂壳体的驱动轮联接。

此外，公开文献EP0569954A1示出了具有电动机的自行车，其具有设置用于检测踏板力的扭矩传感器和相应的电驱动机构的调节系统。此外，例如日本公开文献JP-H-0899686A示出了一种用于自行车的电动机辅助的驱动系统，在后轮的链条驱动机构上具有扭矩传感器。此外，公开文献JP2011-168180A也示出了这种驱动辅助的自行车，其具有用于确定踏板力矩的扭矩传感器。

此外，例如在公开文献AT40138B中提出了一种用于车辆、特别是自行车的电驱动机构的马达传动机构结构单元，其提出了非铁芯的盘形转子和偏心传动机构。

在此，马达在与传动机构分开的凸缘的轴向方向上构造有永久场磁轭，其中，盘形转子与空心轴连接并且与其支承在凸缘上，其在传动机构驱动侧包覆地部分支承在空心轴上以及传动机构上。

然而，所提出的用于人工驱动机构的马达辅助的驱动组件通常需要相对大的结构空间。此外，它们在其机械结构方面相对复杂。最后经常需设置扭矩传感器，从而能够实现电辅助驱动机构的调节，从而将电辅助驱动机构的功率接合到人工传动系中。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于人工驱动的车辆、特别是自行车或助力自行车的驱动组件，其具有简单紧凑的结构并且能够在没有扭矩传感器的情况下实现将电驱动机构联接到人工传动系中。

因此，根据本发明的第一方面，提出了一种用于人工驱动的车辆、特别是自行车或助力自行车的驱动组件，其具有电辅助驱动机构，其中，驱动组件具有用于人工驱动机构的第一驱动轴和电辅助驱动机构的转子，并且第一驱动轴和电辅助驱动机构的转子与共同的从动元件联接，其特征在于，第一驱动轴和电辅助驱动机构的转子借助于谐波传动机构与从动元件联接，其中，谐波传动机构具有带有内啮合部的外套筒和带有外啮合部的可变形的内套筒以及波发生器，波发生器与电辅助驱动机构的转子至少间接地不可相对旋转地连接，可变形的内套筒与第一驱动轴至少间接地不可相对旋转地连接，并且外套筒形成从动元件。

“助力自行车”在此表示蹬车者在其踩踏运动中由电驱动机构辅助的自行车。如果蹬车者不踩踏，则不发生通过辅助驱动机构的驱动。原则上在本申请的范围内“车辆”可指两轮车辆、但是也可为具有多于两个的轮或少于两个的轮的车辆。

即使在没有轮的车辆中也可使用，例如使用在具有叶轮驱动机构等的水力车辆中。例如也可指所谓的手轮车，在手轮车中用手操作踏板。

术语“人工”在此意思是通过人力驱动。因此指用人力驱动的车辆，特别是例如为自行车或助力自行车的两轮车。

已知“谐波传动机构”，其尤其被称为滑动块传动机构或也称为应力波传动机构。英语中通常使用名称“strain wave gear”。谐波传动机构的作用方式参照图1在详细的附图描述的范围内进行阐述。

在本申请的范围内，“至少间接地”意思是，两个元件要么间接地、即经由一个或多个其他元件相互连接要么直接地、即紧挨着地相互连接。

根据另一、第二方面，提出一种谐波传动机构用于在人工驱动的车辆中、特别是自行车或助力自行车中将人工驱动机构和电辅助驱动机构、特别是人工驱动机构和电辅助驱动机构的转速相加地汇聚的应用。

根据又一、第三方面，提出一种车辆、特别是自行车或助力自行车，其具有根据本发明的第一方面或其设计方案之一的驱动组件，其中，车辆、特别是车辆的轮或车辆的后轮通过驱动组件驱动，并且车辆具有用于调节电辅助驱动机构的调节装置。

谐波传动机构用于相加地联接人工驱动结构和电辅助驱动机构的应用，能够实现构造得非常紧凑的驱动组件，特别是因为多级的谐波传动机构可以用于将电辅助驱动机构的驱动转速转换至从动元件。

谐波传动机构此外可以在批量生产中以更低廉的成本被制造为两级或三级的传动机构单元。这能够实现具有高转速的电辅助驱动机构。谐波传动机构可以毫无问题地实施有在1∶50至1∶200的范围内的传动比。由此，能够实现电辅助驱动机构的非常小的重量。此外，在人工驱动机构处、在减速之后在电辅助驱动机构处和从动元件处的扭矩相同。

人工驱动机构和电辅助驱动机构的转速相加。通过这种方式，可以省去昂贵的力传感器或扭矩传感器，这使得能够以更低廉的成本制造驱动组件。转速的相加此外适用于为运动型驾驶员制造驾驶辅助轮廓。

根据本发明的另一、第四方面，提出一种用于调节具有电辅助驱动机构的用于人工驱动车辆的驱动组件、特别是根据本发明的第一方面或其设计方案之一的方法，所述方法包括如下步骤：检测用于人工驱动机构的第一驱动轴的转速，根据第一驱动轴的转速确定所期望的电辅助驱动机构的转速，以及调节电辅助驱动机构的转速，将所期望的电辅助驱动机构的转速作为目标规格。

通过这种方式，可以将驱动组件与另外的驱动马达一起用作电子传动机构。然后可以省去通常的机械挡位切换。所期望的电辅助驱动机构和所期望的另一驱动马达的驱动力矩的提供例如可以通过由预定的、在驱动功率和需由蹬车者施加的转速方面的数据确定这些值而确定。然后由此能够确定需通过另外的驱动马达补充的驱动力矩和需通过电辅助驱动机构施加的转速。在该驱动系统中可以自由地调节力矩和转速。特别地，例如也变得可以使电辅助驱动机构以负转速、即与蹬车者的踩踏方向相反地工作，使得其可以以非常小的力矩产生非常高的转速。

因此开头提出的目的完全得以实现。

在驱动组件的一种设计方案中可以规定，外套筒构造为圆柱形，特别是具有圆形横截面，可变形的内套筒构造为圆柱形，特别地具有圆形横截面，并且波发生器具有椭圆形横截面，特别是其中横截面的椭圆形具有0＜e＜1的偏心率e。换句话说，椭圆形不是圆形。

在此，内套筒是可变形的。必要时圆形的横截面因此可以通过椭圆形横截面的波发生器变型。由于圆柱形的构造方案，可以将内套筒、外套筒和波发生器围绕第一驱动轴沿轴向、即径向于第一驱动轴的纵向轴线嵌套地布置并且通过这种方式节约结构空间。

在驱动组件的另一设计方案中规定，驱动组件具有第二驱动轴，其构造为空心轴并且与电辅助驱动机构的转子不可相对旋转地连接，并且其中，第一驱动轴被引导穿过第二驱动轴。

通过这种方式可以将电辅助驱动机构布置为沿轴向与谐波传动机构错开并且借助于第一驱动轴使电辅助驱动机构与谐波传动机构不可相对旋转地联接。然后，经由第一驱动轴将发电机的旋转传递到谐波传动机构中。通过这种方式还节省了径向结构空间。在驱动组件的另一设计方案中可以规定，第二驱动轴包括具有椭圆形横截面的端部区段，其中，端部区段形成波发生器。

通过这种方式可以实现特别紧凑的结构形式，在其中轴的端部区段构造有椭圆形横截面并且因此同时用作波发生器。第二驱动轴的端部区段因此沿轴向与内套筒和外套筒叠加。

在驱动组件的另一设计方案中可以规定，第二驱动轴具有端部区段，并且其中，具有椭圆形横截面的滚动轴承布置在端部区段和内套筒之间。

通过这种方式可以提供波发生器。滚动轴承此外以尽可能很小的阻力促进波发生器在内套筒上的滚动运动。与此相对，然而原则上也可以的是，使波发生器、例如第二驱动轴的端部区段直接与内套筒接触，而在中间布置滚动轴承。

在驱动组件的另一设计方案中可以规定，从动元件不可相对旋转地、至少间接地与链轮连接。

因此通过这种方式可以经由从动元件直接驱动链轮，然后该链轮经由链条例如驱动车辆的轮、例如后轮驱动。

在驱动组件的另一设计方案中，可以的是，驱动组件具有用于检测第一驱动轴的旋转位置的旋转位置传感器。

通过这种方式可以在旋转位置也确定第一驱动轴的转速且因而确定人工驱动机构的转速。如此可以检测蹬车者的踏速并且由该踏速可以确定需借助于电辅助驱动机构施加的转速。

在驱动组件的另一设计方案中可以规定，驱动组件具有用于检测第二驱动轴的旋转位置的旋转位置传感器以及/或者具有用于检测电辅助驱动机构的转子的旋转位置的旋转位置传感器。

原则上应为了电辅助驱动机构的调节，要么紧挨着地检测转子的转速要么间接地但以与转子不可相对旋转地联接的元件、例如第二驱动轴的转速的形式。

在另一设计方案中可规定，外套筒圆柱形地构造有内孔，并且其中，第一驱动轴被引导穿过内孔。

外套筒因此围绕第一驱动轴布置。特别地，第一驱动轴中央地延伸通过整个驱动组件。这能够实现由谐波传动机构和电辅助驱动机构的元件紧凑地充分利用围绕第一驱动轴的结构空间。

在另一设计方案中可以规定，驱动组件具有壳体、特别是三件式壳体，其围绕第一驱动轴布置，其中，第一壳体元件具有引导从动元件和第一驱动轴从中穿过的孔，并且第三壳体元件具有引导第一驱动轴从中穿过的孔，并且第二壳体元件布置在第一壳体元件和第三壳体元件之间。

该三件式的设计方案能够实现驱动组件的全部部件的简单装配，特别是通过连续地插到第一驱动轴上。第一驱动轴在两侧从壳体伸出。在驱动轴上例如可设置用于人工驱动的踏板。

在驱动组件的另一设计方案中可以规定，外套筒包括具有设有内啮合部的的直径的第一区段和具有小于第一直径的直径的第二区段，其中，第二区段被引导穿过第一壳体元件的孔。

具有很小直径的第二区段因此通过第一壳体部分的孔围绕第一驱动轴从壳体中引导出。然后，在壳体之内，外套筒扩涨至第一直径，从而可以在该区段中形成谐波传动机构。

在驱动组件的另一设计方案中可以规定，第一驱动轴借助于第一滚动轴承支撑在外套筒中，其中，外套筒借助于至少一个第二滚动轴承支撑在驱动组件的壳体中、特别是第一壳体元件中。第一驱动轴因此可以在所有部位处紧挨着地支撑在壳体中。可以规定，第一驱动轴首先借助于第一滚动轴承支撑在外套筒中。外套筒又可以借助于至少一个第二滚动轴承、优选地两个滚动轴承支撑在壳体中，特别是第一壳体元件中。这能够实现在很小的结构空间中元件紧凑的轴向嵌套。

在另一设计方案中在此可规定，第一滚动轴承和至少一个第二滚动轴承中的一个滚动轴承在相对于第一驱动轴的纵向轴线的轴向方向上至少部分叠加地布置。

通过这种方式，可以实现从第一驱动轴沿径向方向直接通过第一滚动轴承、外套筒和至少一个第二滚动轴承中的所述一个滚动轴承进入壳体中的力流。在将驱动组件安装到自行车中时，驱动组件同时用作驾驶员的踩踏支承，并且可以布置在自行车框架的毂中。

然后，踏板布置在第一驱动轴的外端部中。因此，踏板吸收驱动力和蹬车者的重力。就此而言有意义的是，力尽可能直接地传导到驱动组件的壳体中并且经由该壳体传导到自行车框架中。通过第一滚动轴承和至少一个第二滚动轴承中的所述一个滚动轴承的叠加布置，该力传导在最短的路径上沿径向方向从第一驱动轴进入到壳体中。因此可保持谐波传动机构和电辅助驱动机构的区域不受这些力。

在另一设计方案中可规定，第二驱动轴借助于第三滚动轴承支撑在驱动组件的壳体中、特别是第二壳体元件中，并且其中，第二驱动轴借助于第四滚动轴承支撑在壳体中、特别是第三壳体元件中。

在驱动组件的另一设计方案中可规定，第二驱动轴借助于第三滚动轴承支撑在驱动组件的壳体中、特别是第二壳体元件中，并且其中，第二驱动轴借助于第四滚动轴承支撑在壳体中、特别是第三壳体元件中。通过第二驱动轴不仅支撑在第二壳体元件中而且还支撑在第三壳体元件中，提供对第二驱动轴的充分支撑和可靠导向。

特别地，如此可提供大的运转安全性。

在驱动组件的另一设计方案中可规定，第一驱动轴借助于第五滚动轴承支撑在驱动组件的壳体中、特别是第三壳体元件中。

特别地，该第五滚动轴承可布置在壳体的与谐波传动机构或从动元件背离的一侧。如此确保，在一侧，第一驱动轴直接在第三壳体部件的输入部处直接被支撑在壳体中。在相反侧，第一驱动轴可经由第一滚动轴承和至少一个第二滚动轴承中的一个支撑在第一壳体元件中。沿径向方向或在安装中沿竖直方向上的力因此直接在壳体的输入部处传导到壳体中，并且位于支承结构之间的元件、如电辅助驱动机构和谐波传动机构保持不受力。

在车辆的一种设计方案中可以规定，驱动组件布置在车辆的框架中并且形成车辆的踩踏支承，特别是其中，第一驱动轴与两个踏板不可相对旋转地连接。

这能够实现驱动组件直接在车辆框架中作为踩踏支承的节约空间的安装。

在另一设计方案中可以规定，驱动组件经由切换传动机构与车辆的车轮联接。通过这种方式，可以借助于在驱动组件和车轮之间的切换传动机构以传统的方式借助于切换传动机构、特别是机械的切换传动机构实现转速和力矩的转换。

在另一设计方案中可以规定，车辆具有用于测量车辆速度的速度传感器。通过这种方式可以监测车辆的速度并且必要时与速度相关地对电驱动机构进行调节。这特别地对于实现确定的用以在确定速度区域内机动驱动的规格可能是必要的。

在车辆的另一设计方案中可以规定，除了驱动组件之外，车辆具有用于驱动车辆、特别是车辆的车轮或另一车轮的另一驱动马达。另一驱动马达因此可在自行车的情况下驱动后轮或者驱动前轮。通过这种方式可以借助于另一驱动马达直接设定驱动力矩。借助于驱动组件，由于人工驱动机构和电辅助驱动机构的转速经由谐波传动机构的相加汇聚可以设定驱动机构的转速。这允许根据公式P＝2·n·M·n在力矩和转速方面自由地划分驱动力矩，其中，P是单位为瓦特(W)的驱动功率，M是单位为牛米(Nm)的驱动力矩，n是单位为U/min(1/s)的驱动转速。如此，换句话说，可以借助于这种设计方案经由电子调节提供类似传动机构切换，而不必存在机械的切换传动机构。可以任意地设定需通过蹬车者踩踏的转速。

在方法的另一设计方案中可以规定，设有检测车辆速度的步骤，其中，进一步与求得的车辆速度相关地求得所期望的转速。

通过这种方式例如可以规定，自确定的速度起，不再通过电辅助驱动机构辅助蹬车者。

在方法的另一设计方案中可以规定，当第一驱动轴的转速为零时，期望的转速为零。

通过这种方式进行助力自行车的经典调节。当蹬车者不自己踩踏时，也不进行车辆或自行车的电动驱动。

在方法的另一设计方案中可以规定，至少针对第一驱动轴的与零邻接的转速区域规定期望的转速与第一驱动轴的转速的线性相关性。

就此而言，在该区域中可根据公式n2＝a·n1+b求取期望的转速。变量n2在此是期望的转速，并且n1在此是第一驱动轴的转速、即蹬车者的踏速。系数a和b为参数。如果期望的转速在第一驱动轴的转速下为零，则可将b设为零。

此外可规定，线性相关性的系数、特别是系数a是可调整的。

通过这种方式，可以通过调整系数a预先规定通过电辅助马达的辅助作用。如果调整为a＝1，则蹬车者或第一驱动轴的转速加上电辅助驱动机构的相同的转速，在该情况下50％的驱动功率通过蹬车者并且50％通过电辅助驱动机构产生。如果确定a＜1，则相应地少于50％的驱动功率通过电辅助驱动机构产生。在选择a＞1的情况下，相应地多于50％的驱动功率通过电辅助驱动机构产生。

在方法的另一设计方案中可以规定，所期望的马达转速的值受到最大转速的限制。

通过这种方式，马达转速可在正的方向上以及负的方向上受限制。通过这种方式，可以避免马达由于错误地被调节至高的转速而受损。

在方法的另一设计方案中可以规定，所期望的转速在预定的极限速度的情况下为零。

通过这种方式，例如可以确定，在25km/h的速度的情况下以及高于25km/h的速度时所期望的转速为零，即不再通过电辅助驱动机构进行辅助。通过这种方式例如可考虑到车辆申报义务的法律规定，例如通过仅在25km/h的速度之下进行电驱动机构的辅助。

在方法的另一设计方案中可以规定，期望的转速在第一驱动轴的至少一个第一转速的情况下是正的，并且在第一驱动轴的至少一个第二转速的情况下是负的。因此电辅助驱动机构不仅可随着蹬车者而且可与蹬车者反向地工作。特别地，在经由另一驱动马达电子地调节驱动组件中的驱动转速以及驱动力矩时，可在电辅助驱动机构的负转速的情况下为蹬车者提供非常高的转速。通过这种方式，可模拟机械切换件的非常少量的挡位。易于理解的是，以上所述和下面仍要阐述的特征不仅可以以分别说明的组合而且可以以其他的组合或单独地应用，而不会脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的实施方式在附图中示出并且在下面的描述中将对其做详细阐述。其中：

图1示出了用于阐述其功能的谐波传动机构的示意性结构，

图2示出了驱动组件的实施方式，

图3示出了图2中的驱动组件的分解视图，

图4示出了沿图2中的驱动组件的纵剖面的剖视图，

图5示出了沿着图4中的线V-V的剖视图，

图6示出了车辆的实施方式的示意性结构，

图7a示出了用于驱动组件的可行的调节简图，

图7b示出了用于驱动组件的另一可行的调节简图，

图8示出了用于调节驱动组件的方法的示意性流程图，以及

图9示出了用于调节驱动组件的方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1示出了谐波传动机构2的示意性结构。根据该简图，首先简短地阐述谐波传动机构的作用方式。谐波传动机构具有波发生器4、内套筒6和外套筒8。外套筒8具有内啮合部，并且内套筒6具有外啮合部，它们经由两个周向区段相互啮合。

外套筒的横截面形式为圆形的。内套筒6构造为可变形的。其基本形状同样是圆形的。通过具有长形或椭圆形的形状的波发生器4，内套筒被压，利用其外啮合部经由两个周向区段与外套筒8的内啮合部啮合。内套筒6的外啮合部的齿数和外套筒8的内啮合部的齿数彼此不同。例如，它们可以彼此偏差一个齿。如果例如保持外套筒8固定并且旋转波发生器4，则内套筒6的外啮合部在外套筒8的内啮合部上滚动。在波发生器旋转完整一周的情况下，此时内套筒相对于外套筒8运动相差一个齿节距。通过这种方式可以提供在输入转速和输出转速(在这种情况下为内套筒6的转速)之间的非常高的传动比。如果如在本发明的范围内，外套筒8用作从动元件，那么不仅经由内套筒6而且在波发生器处在驱动侧将功率引入到谐波传动机构2中。在此特殊之处在于，从动元件的扭矩、即外套筒8的扭矩、内套筒6的扭矩以及波发生器4的扭矩根据传动机构转换是相同的。内套筒6的转速和波发生器4的转速根据传动机构转换相加得到外套筒8的输出转速。如果例如波发生器以5000U/min的输入转速运转并且内套筒6的外啮合部和外套筒8的内啮合部的齿数选择为转速的转换为1∶50，那么通过波发生器向从动侧加载100U/min。如果直接经由内套筒6继续加载100U/min，那么外套筒8因此总共以200U/min旋转。

由于高的传动比，特别良好可行的是，在波发生器4处非常高的输入转速、例如电马达的输入转速与在内套筒上较小的转速、例如蹬车者的转速相加地汇聚到共同的输出元件(在此情况下为外套筒8)上。

图2示出了这种驱动组件10的紧凑的设计方案。

驱动组件10具有第一驱动轴12。第一驱动轴12设置用于驱动组件10的人工驱动。第一驱动轴12具有彼此相反的第一端部14和第二端部15。在这些端部处可分别不可相对旋转地布置一个踏板。通过踏板可实现第一驱动轴12的人工驱动。驱动轴12具有纵向轴线16，其围绕该纵向轴线旋转。此外，设有第二驱动轴18。第二驱动轴18具有端部区段19。端部区段19在第一端部14处面向第一驱动轴。

第二驱动轴18不可相对旋转地与电辅助驱动机构24的转子20连接。电辅助驱动机构24此外具有定子22。在转子20中布置有多个永久磁体21。在定子22中布置有马达绕组23。如在所示的设计方案中，电辅助驱动机构24也可由另一适合的驱动机构类型构成。通过这种方式，转子可以经由第二驱动轴18与谐波传动机构25联接。谐波传动机构25具有内套筒26、波发生器27和外套筒28。波发生器27由第二驱动轴18的端部区段19和滚动轴承60构成。

滚动轴承60布置在端部区段19和内套筒26之间。

内套筒26具有圆柱形形状。在波发生器27的区域中，内套筒26构造有相对大的第一横截面直径，并且在此处可弹性变形。在该区域中，内套筒26具有外啮合部。此外，内套筒26具有直径较小的区域33。在该区域中，内套筒26不可相对旋转地与第一驱动轴12连接。外套筒28形成谐波传动机构25的从动元件29。从动元件29与齿圈32不可相对旋转地联接。经由齿圈32，例如驱动组件10可与车辆的车轮联接。齿圈32借助于螺母34固定并且通过间隔保持件30与滚动轴承50间隔开，使得齿圈32可以自由地旋转。

此外，驱动组件10具有第一位置传感器36。

为此，相应地，元件与第一驱动轴12不可相对旋转地联接，使得可以检测其位置。通过这种方式可以检测第一驱动轴12的转速。

此外，提供用于检测第二驱动轴18的旋转位置的位置传感器38。其同样具有盘形元件，该盘形元件与第二驱动轴18不可相对旋转地联接。通过这种方式，可以求得第二驱动轴18的位置并且特别地可以确定第二驱动轴18的转速。

驱动组件10具有壳体，该壳体整个用附图标记40表示。壳体构造为三件式的并且具有第一壳体元件42、第二壳体元件44和第三壳体元件46。

第一壳体元件42、第二壳体元件44和第三壳体元件46分别基本上圆柱形地构造，并且围绕第一驱动轴12布置。第二壳体元件44在此布置在第一壳体元件42和第三壳体元件46之间。

第一驱动轴12借助于第一滚动轴承48支撑在外套筒28中。此外，第一驱动轴12借助于第四滚动轴承58支撑在第三壳体元件46中。第四滚动轴承56和第一滚动轴承48基本上彼此反向地布置在壳体40的端部处。在相对于纵向轴线16的径向方向上出现的力因此直接经由第一驱动轴12、经由第一滚动轴承48和第四滚动轴承56传导到壳体40中。位于之间的空间基本上保持不受垂直于纵向轴线16的力。外套筒28通过两个第二滚动轴承50和52支撑在第一壳体元件42中。在此，相对于沿着纵向轴线16的轴向方向，第一滚动轴承48和第二滚动轴承50叠加地布置。这意味着，它们基本上沿轴向位于相同的高度。垂直于纵向轴线16的力因此沿径向方向通过第一滚动轴承48和第二滚动轴承50基本上沿直线传导到壳体40中。

第二驱动轴18借助于第三滚动轴承54支撑在第二壳体元件44中。此外，第二驱动轴18借助于第四滚动轴承58支撑在第三壳体元件46中。

原则上，在本申请的范围内可以的是，滚动轴承可分别构造为球轴承、锥形轴承、滚柱轴承、滚针轴承或每一其他适合类型的滚动轴承。

图3以分解的对称视图示出了图2的驱动组件10。可看到装置的各个组件。特别地示出了外套筒28的内孔31，第一驱动轴12被引导穿过该内孔并且借助于第一滚动轴承48支承在该内孔中。第一壳体元件42的孔43与内孔31同心地延伸，外套筒28被引导穿过该内孔并且外套筒28借助于第二滚动轴承50和52中的滚动轴承50支承在该孔中。此外示出了第三壳体元件46的孔47，第一驱动轴12的第二端部15延伸穿过该孔。

图4示出了驱动组件10的纵向剖视图。相同的元件用相同的附图标记表示并且在下文中不再重新阐述。

此外详细示出了内套筒26的结构。直径较小的区域33具有相对大的壁厚。在该区域中，内套筒26不可相对旋转地与第一驱动轴12连接。内套筒26的直径较大的区段(其安装到外啮合部上)构造有明显更小的壁厚，使得内套筒可通过波发生器27变形。

外套筒28还具有直径较大的区域66和直径较小的区域68。内啮合部构造在直径较大的区域66中。直径较小的区域被引导穿过第一壳体元件的孔43。第一滚动轴承48和第二滚动轴承50也位于直径较小的区域中。直径较大的区域66借助于另一第二滚动轴承52相对于第二壳体元件44支撑。

通过这种方式，经由第一驱动轴12引入的功率和经由转子20或第二驱动轴18引入到谐波传动机构25中的功率经由共同的由外啮合部28构成的从动元件29汇聚到齿圈32上，以驱动车辆。

图5示出了沿着在图4中的线V-V的剖视图。其示出了沿谐波传动机构25的径向方向的结构。此外，第一壳体元件42固定地放置。在该第一壳体元件中，同样具有圆形横截面的外套筒28可旋转。外套筒28具有内啮合部62。

谐波传动机构25的滚动轴承60具有椭圆形的外周横截面。可变形的内套筒26以其外啮合部64经由两个彼此对置的周向区段被引入与外套筒28齿啮合。第二驱动轴18的端部区段19在横截面的区域中具有椭圆形的外周横截面。然而，端部区段19的外周周向横截面不必强制为椭圆形，如果谐波传动机构的外周横截面已经是椭圆形的。

滚动轴承60可以压到端部区段19上。滚动轴承60在外周横截面处的滚动环可以构造为可变形的。通过这种方式，端部区段19和滚动轴承60用作波发生器27并且使内套筒26变形。第二驱动轴18构造为空心轴。

其内直径大于第一驱动轴12的外直径，使得第一驱动轴12沿着纵向轴线16被引导穿过第二驱动轴18。

图6示出了车辆80的示意图。车辆可以例如为助力自行车，即蹬车者经由踏板施加的驱动功率被电驱动机构24支持的自行车。人工驱动力由蹬车者经由踏板85和第一驱动轴12施加。相同的元件用相同的附图标记表示。

驱动组件因此将经由第一驱动轴12和由电辅助驱动机构24施加的功率通过借助于谐波传动机构25的转速而相加汇聚。经由位置传感器36和38，在谐波传动机构25的输入部处检测第一驱动轴的转速和第二驱动轴的转速并将其输入到调节装置81处。调节装置81调节电辅助驱动机构24。整个驱动组件10用作车辆80的踩踏支承部并且布置在车辆80的框架83中。

车辆80具有车轮82，该车轮例如可为助力自行车的后轮。此外，其具有另一车轮84，该车轮例如可为助力自行车的前轮。

在输出侧，谐波传动机构25与车轮82连接并驱动该车轮进而驱动车辆80。

在谐波传动机构25和车轮82之间可连接有机械的传动机构切换件90和/或速度传感器88，该速度传感器检测车辆80的速度。速度传感器同样将车辆的速度输入到调节装置81中。此外可设置另一驱动马达86，其直接驱动车轮82。替代地，驱动马达86也可与另一车轮84连接并且驱动该车轮。另一驱动机构86、速度传感器88和机械的传动机构切换件的可选部件相关联地用92表示。如果提供另一驱动马达86，则可总地借助于调节装置81提供电切换件。机械的传动机构切换件90此时不是强制性必需的。

借助于另一驱动马达86可直接调节给车辆80的驱动力矩。此时仍需由蹬车者施加的转速可借助于电辅助驱动机构24的相应调节设定。在此特别地可规定，电辅助驱动机构还与蹬车者的踩踏方向相反地工作，从而将较高的转速输送给踏板85。电辅助驱动机构24的旋转方向因此可以是“负的”，如果蹬车者的踩踏方向是“正的”。

图7a示出了驱动组件10的可行的调节简图。“转速曲柄”绘出了所检测的第一驱动轴12的转速。在此基础上可以确定，电辅助驱动机构24的相应的辅助转速应为多大，这作为“转速马达”存储在Y轴上。在最简单的情况中，马达的转速与蹬车者的踏速成正比例。如果蹬车者不踩踏，则马达的转速为零。基于此产生线性的、成正比例的关系，其中，马达的转速根据谐波传动机构25的转换与第一驱动轴的转速相当。线性关系也可以设计为放大比例的或缩小比例的，通过针对放大比例的斜率选择在线性区段中大于1的斜率或针对缩小比例的斜率选择在线性区段中小于1的斜率。但是原则上也可行的是，选择任意的关系n2＝f(n1)。特别地可规定，在驱动轴112的第一转速114下马达的转速为正，在驱动轴12的第二转速116下马达的转速为负，即电辅助驱动机构在相反的方向上工作。如此求得的所期望的电辅助驱动机构24的转速现在用作其调节的调节规格并且作为目标值被操控。根据电辅助驱动机构的类型可以预先规定不可超过的最大转速94。

在图7b中存储有另一调节简图。在这里也从原始点零出发，首先确定了线性区段112，在该线性区段中随着第一驱动轴12的转速提高，电辅助驱动机构的转速也提高。然而，原则上该调节简图是多维度的并且此外与车辆速度有关。原则上可预先规定极限速度98，在该极限速度下不允许再通过电辅助驱动机构24提供辅助并且因此电辅助驱动机构的转速必须为零。相应地，可略微在该极限速度之下预先规定阈值速度96，自该阈值速度起电辅助驱动机构的转速回复到零。回复在此可线性地、递增地或递减地进行。

图8示出了用于调节驱动组件10的方法的示意性流程图。自行车总体用100表示。

首先，在步骤102中求得用于手动驱动机构的第一驱动轴的转速。然后，在步骤104中求得期望的电辅助驱动机构的转速。该期望的转速至少与所检测的第一驱动轴12的转速有关。接下来，在步骤106中调节电辅助驱动机构24，使得尽可能达到在步骤104中求得的期望的转速。在此，所期望的转速用作调节的目标规格。在步骤104中的求得例如可根据结合图7a和图7b描绘的方法通过从一维表格或多维表格中读出或通过根据相应的函数计算进行。

然后原则上，只要使用车辆80，即可连续地重复所述方法。可相应地以确定的时间间隔重复步骤102，使得来自步骤104的目标规格也以确定的时间间隔变化并且相应地使步骤106中的调节相适应。

此外，在步骤103中可在存在速度传感器的情况下检测车辆的速度。该参数可相应地另外影响步骤104中的目标规格，例如所期望的转速可在确定的极限转速之上被完全地设定至零，如之前已经阐述的那样。

在图9中示意性示出了用于调节车辆的方法110的流程图。车辆提供有驱动组件10并且此外具有另一驱动马达86。在方法中，首先在步骤112中实施所期望的电辅助驱动机构24的转速和所期望的另一驱动马达86的驱动力矩。

可以以多种方式进行设置。例如可以为蹬车者预先规定所期望的类挡位或所期望的转速。此外可以预先规定所期望的驱动功率，其又可由所期望的速度得出。由所期望的驱动功率可以确定应通过另一辅助马达产生哪一部分。因此，需留出通过蹬车者踩踏的驱动力矩。然后借助于驱动组件可通过辅助驱动机构、即其调节，设定需由蹬车者承担的转速。通过这种方式可通过电调节提供类挡位切换。如果例如蹬车者期望利用小的转速踩踏出大的力矩，那么这可在步骤113和114中通过驱动组件的调节和另一驱动马达的调节设定。另一驱动马达然后施加小的额外驱动力矩或者甚至在必要时不施加额外驱动力矩。蹬车者于是可以以较小的转速和大的驱动力矩踩踏。然而通过电辅助驱动机构为此相加地产生转速，其可相对顺畅地前行。该转速最大可为多大当然与在需提供的驱动力矩中电辅助驱动机构的功率有关。

相反地，蹬车者可期望利用仅非常小的驱动力矩但踩踏出大的转速，类似利用小的挡位。于是，电辅助驱动机构24仅必须提供很少的额外转速或甚至不提供额外转速。甚至可规定，电辅助驱动机构与蹬车者的踩踏方向相反地旋转，使得其必须踩踏出还要更高的转速。用于以期望的方式使车辆前行的额外驱动力矩于是可经由另一驱动马达加载。所有这些都可借助于调节装置81和所期望的用户规格无级地进行设定。然后，机械的切换传动机构原则上不再是必需的。

该方法原则上可连续地进行，只要使用车辆80。

Claims (19)

1.一种用于人工驱动的车辆(80)的驱动组件(10)，其具有电辅助驱动机构(24)，其中，所述驱动组件(10)具有用于人工驱动机构的第一驱动轴(12)和所述电辅助驱动机构(24)的转子(20)，并且所述第一驱动轴(12)和电辅助驱动机构(24)的转子(20)与同一个从动元件(29)联接，其特征在于，所述第一驱动轴(12)和所述电辅助驱动机构(24)的转子(20)借助于谐波传动机构(25)与所述从动元件(29)联接，其中，所述谐波传动机构(25)具有带有内啮合部(62)的外套筒(28)的一部分和带有外啮合部(64)的可变形的内套筒(26)以及波发生器(27)，所述波发生器(27)与所述电辅助驱动机构(24)的转子(20)至少间接地不可相对旋转地连接，所述可变形的内套筒(26)与所述第一驱动轴(12)至少间接地不可相对旋转地连接，并且所述外套筒(28)的另一部分形成所述从动元件(29)，并且所述第一驱动轴(12)具有第一端部(14)和第二端部(15)，所述第一端部(14)和所述第二端部(15)彼此相反且在所述第一端部(14)和所述第二端部(15)上分别能不可相对旋转地布置踏板。

2.根据权利要求1所述的驱动组件(10)，其特征在于，所述驱动组件(10)具有第二驱动轴(18)，所述第二驱动轴构造为空心轴并且与所述电辅助驱动机构(24)的转子(20)不可相对旋转地连接，并且，其中所述第一驱动轴(12)被引导穿过所述第二驱动轴(18)。

3.根据权利要求2所述的驱动组件(10)，其特征在于，所述第二驱动轴(18)包括具有椭圆形横截面的端部区段(19)，其中，所述端部区段(19)形成所述波发生器(27)。

4.根据权利要求2或3所述的驱动组件(10)，其特征在于，所述第二驱动轴(18)具有端部区段(19)，并且，其中具有椭圆形横截面的滚动轴承(60)布置在所述端部区段(19)和所述内套筒(26)之间。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动组件(10)，其特征在于，所述从动元件(29)不可相对旋转地、至少间接地与链轮(32)连接。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动组件(10)，其特征在于，所述外套筒(28)圆柱形地构造有内孔(31)，并且，其中所述第一驱动轴(12)被引导穿过所述内孔(31)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动组件(10)，其特征在于，所述外套筒(28)包括上面设有内啮合部(62)的具有第一直径的第一区段(66)和具有小于所述第一直径的第二直径的第二区段(68)，其中，所述第二区段(68)被引导穿过第一壳体元件(42)的孔(43)。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动组件(10)，其特征在于，所述第一驱动轴(12)借助于第一滚动轴承(48)支撑在所述外套筒(28)中，其中，所述外套筒(28)借助于至少一个第二滚动轴承(50、52)支撑在所述驱动组件(10)的壳体(40)中。

9.根据权利要求8所述的驱动组件(10)，其特征在于，所述第一滚动轴承(48)和所述至少一个第二滚动轴承(50、52)中的一个滚动轴承(50)在相对于所述第一驱动轴(12)的纵向轴线(16)的轴向方向上至少部分叠加地布置。

10.一种车辆(80)，其具有根据权利要求1至9中任一项所述的驱动组件(10)，其特征在于，所述车辆(80)通过所述驱动组件(10)驱动，并且其中，所述车辆(80)具有用于调节所述电辅助驱动机构(24)的调节装置(81)。

11.根据权利要求10所述的车辆(80)，其特征在于，所述驱动组件(10)经由切换传动机构(90)与所述车辆(80)的轮(82)联接。

12.根据权利要求10或11所述的车辆(80)，其特征在于，所述车辆(80)具有用于测量所述车辆(80)的速度的速度传感器(88)。

13.根据权利要求10或11所述的车辆(80)，其特征在于，除了所述驱动组件(10)之外，所述车辆(80)还具有用于驱动所述车辆(80)的驱动马达(86)。

14.一种用于调节根据权利要求1至9中任一项所述的、具有电辅助驱动机构的用于人工驱动车辆的驱动组件(10)的方法，所述方法包括如下步骤：检测(102)用于人工驱动机构的第一驱动轴(12)的转速，根据所述第一驱动轴(12)的转速求得(104)所述电辅助驱动机构(24)的期望转速，以及调节(106)所述电辅助驱动机构(24)的转速，将所述电辅助驱动机构(24)的所述期望转速作为目标规格，其特征在于，所述方法此外还具有检测(103)所述车辆(80)的速度的步骤，并且，其中进一步根据所求得的所述车辆(80)的速度求得所述期望转速。

15.用于调节根据权利要求1至9中任一项所述的、具有电辅助驱动机构的用于人工驱动的车辆的驱动组件(10)的方法，所述方法包括如下步骤：检测(102)用于人工驱动机构的第一驱动轴(12)的转速，根据所述第一驱动轴(12)的转速求得(104)所述电辅助驱动机构(24)的期望转速，以及调节(106)所述电辅助驱动机构(24)的转速，所述电辅助驱动机构(24)的所述期望转速作为目标规格，其特征在于，所述期望转速在所述第一驱动轴(12)的至少一个第一转速(114)的情况下是正的，并且在所述第一驱动轴(12)的至少一个第二转速(116)的情况下是负的。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，当所述第一驱动轴(12)的转速为零时，所述期望转速为零。

17.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，至少针对所述第一驱动轴(12)的与零邻接的转速区域(112)预先规定所述期望转速与所述第一驱动轴(12)的转速的线性相关性。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，线性相关性的系数是可调整的。

19.一种用于调节根据权利要求13所述的车辆(80)的方法，其具有以下步骤：提供(112)所述电辅助驱动机构(24)的期望转速和所述驱动马达(86)的期望驱动力矩，以所述电辅助驱动机构(24)的所述期望转速作为目标规格来调节(113)驱动组件(10)，以及以所述期望驱动力矩作为目标规格来调节(114)所述驱动马达(86)。