[go: up one dir, main page]

DE102019201812B3 - Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung - Google Patents

Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102019201812B3
DE102019201812B3 DE102019201812.2A DE102019201812A DE102019201812B3 DE 102019201812 B3 DE102019201812 B3 DE 102019201812B3 DE 102019201812 A DE102019201812 A DE 102019201812A DE 102019201812 B3 DE102019201812 B3 DE 102019201812B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
drive device
gear stage
gear
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102019201812.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Christfried Weigel
Peter Tenberge
Mick Jordan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brose Antriebstechnik GmbH and Co KG Berlin
Original Assignee
Brose Antriebstechnik GmbH and Co KG Berlin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brose Antriebstechnik GmbH and Co KG Berlin filed Critical Brose Antriebstechnik GmbH and Co KG Berlin
Priority to DE102019201812.2A priority Critical patent/DE102019201812B3/de
Priority to PCT/EP2020/053579 priority patent/WO2020165240A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102019201812B3 publication Critical patent/DE102019201812B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/145Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the bottom bracket
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using externally powered electric machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Antriebsvorrichtung (V) für ein Elektrofahrrad, mit- einer um eine erste Wellenachse (A1) drehbaren Tretlagerwelle (T),- einer ebenfalls um die erste Wellenachse (A1) drehbaren Abtriebswelle (AT) zum Antreiben eines Rades des Elektrofahrrads (1),- einem ersten Elektromotoren (E1), der eine erste Rotorwelle (R1) zu einer Drehung um einer dritte Wellenachse (A3) antreibt, und einem zweiten Elektromotor (E2), der eine zweite Rotorwelle (R2) antreibt, sowie- einem eine Planetenradstufe (P) aufweisenden Überlagerungsgetriebe (UG), dessen Übersetzungsverhältnis mithilfe der ersten und zweiten Elektromotoren (E1, E2) stufenlos einstellbar ist und über das die Tretlagerwelle (T) und die Abtriebswelle (AT) miteinander gekoppelt sind,wobei ein von dem ersten Elektromotor (E1) erzeugtes Drehmoment zumindest teilweise an die Abtriebswelle (AT) übertragbar ist, indem eine Drehung der ersten Rotorwelle (R1) über wenigstens eine Getriebestufe (ST4) an ein um eine zweite Wellenachse (A2) drehbares Hohlrad (H) der Planetenradstufe (P) übertragbar ist,Die zweite Rotorwelle (R2) ist zu einer Drehung um eine vierte Wellenachse (A4) antreibbar, die zu den ersten, zweiten und dritten Wellenachsen (A1, A2, A3) verschieden ist.

Description

  • Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 und ein Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung gemäß Patentanspruch 12.
  • Es ist bekannt, an einem Elektrofahrrad, mithin an einem sogenannten E-Bike oder Pedelec, zwei Elektromotoren in Kombination mit einem eine Planetenradstufe aufweisenden Überlagerungsgetriebe einzusetzen, um ein Übersetzungsverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb stufenlos einzustellen. Eine solche Antriebsvorrichtung weist hierbei zum einen eine Tretlagerwelle auf, über die ein von einem Fahrer des Elektrofahrrads erzeugtes Antriebsdrehmoment eingeleitet werden kann und an der hierfür Pedale vorgesehen sind. Über eine mit einem Rad des Elektrofahrrads zu koppelnde Abtriebswelle der Antriebsvorrichtung wird dann ein an der Tretlagerwelle eingeleitetes Antriebsdrehmoment und/oder ein elektromotorisch erzeugtes Drehmoment an ein Rad, üblicherweise ein Hinterrad des Elektrofahrrads, übertragen. Über das Überlagerungsgetriebe sind die Tretlagerwelle und die Abtriebswelle miteinander gekoppelt, wobei ein von einem ersten Elektromotor der zwei Elektromotoren erzeugtes Drehmoment zumindest teilweise an die Abtriebswelle übertragbar ist. Über den zweiten Elektromotor der zwei Elektromotoren ist ein Übersetzungsverhältnis stufenlos einstellbar, sodass das Elektrofahrrad über ein Antriebsdrehmoment des ersten Elektromotors beschleunigbar ist, ohne dass hierfür an der Tretlagerwelle schneller oder mit größerer Kraft gedreht werden müsste. Der zweite Elektromotor dient derart auch der Abstützung des von dem ersten Elektromotor erzeugten Drehmoments und kann hierfür je nach Übersetzungsverhältnis eine Rotorwelle in unterschiedliche Drehrichtungen drehen. Eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad mit einem vergleichbaren Überlagerungsgetriebe und zwei Elektromotoren ist hierbei beispielsweise aus der EP 2 218 634 A1 bekannt.
  • Bei der aus der EP 2 218 634 A1 bekannten Antriebsvorrichtung ist ein von dem ersten Elektromotor erzeugtes Drehmoment über ein drehfest mit einer ersten Rotorwelle verbundenes Ritzel zumindest teilweise an eine Abtriebswelle übertragbar, indem das rotorwellenseitige Ritzel mit einer Außenverzahnung eines Hohlrads der Planetenradstufe kämmt. Ein zusätzlich vorgesehener zweiter Elektromotor steht über eine weitere Getriebestufe mit einem Sonnenrad der Planetenradstufe in Verbindung. Über die jeweiligen Getriebestufen zwischen den Rotorwellen der Elektromotoren und dem Hohlrad einerseits und dem Sonnenrad andererseits wird jeweils eine Übersetzung ins Langsame bereitgestellt. Hierbei sieht die EP 2 218 634 A1 ausdrücklich bestimmte Übersetzungsverhältnisse vor, um bestimmte Antriebscharakteristiken der vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung erreichen zu können. Ferner drehen die Tretlagerwelle, die Abtriebswelle und das Sonnenrad um dieselbe Wellenachse.
  • Die DE 10 2016 121 855 A1 beschreibt eine Fahrradantriebseinheit, die im Wesentlichen einen Planetenzahnradmechanismus, einen ersten Motor und einen Schneckenantrieb umfasst. Der Planetenzahnradmechanismus umfasst einen Eingangskörper, einen Ausgangskörper und einen Getriebekörper. Der Eingangskörper ist ausgebildet, eine Drehung von einer Kurbelwelle zu empfangen. Der Ausgangskörper ist ausgebildet, eine Drehung von dem Eingangskörper nach außerhalb der Fahrradantriebseinheit auszugeben. Der Getriebekörper ist ausgebildet, ein Drehungsverhältnis des Eingangskörpers zum Ausgangskörper zu steuern. Der erste Motor ist ausgebildet, eine Drehung an den Getriebekörper zu übertragen. Der Schneckenantrieb ist in einem Übertragungsweg vorgesehen, der eine Drehung zwischen dem ersten Motor und dem Getriebekörper überträgt.
  • Die DE 10 2017 003 945 A1 beschreibt einen elektromotorischen Zusatzantrieb für ein Elektrofahrrad, der unangenehme Übersetzungssprünge aufgrund eines Umschaltens zwischen unterschiedlichen Zahnradpaarungen vermeidet, indem eine stufenlos variable Übersetzung der von der Pedal-Kurbelwelle und von einem Unterstützungsmotor über ein Planetengetriebe auf ein Abtriebsrad übertragenen Drehmomente realisiert wird. Der Unterstützungsmotor und eine Kurbelwelle treiben dazu über einen Planetenträger und eine Sonne eine Abtriebs-Hohlwelle an. Zum Variieren des Übersetzungsverhältnisses wird bei zwei frei drehbaren von drei Wellen des Planetengetriebes nun auch dessen dritte Welle nicht fixiert, sondern drehbar gelagert und variabel abgebremst oder drehzahlgeregelt aktiv angetrieben.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorgeschlagenen Lösung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad weiter zu verbessern.
  • Diese Aufgabe ist mit einer Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 und einem Elektrofahrrad nach Anspruch 12 gelöst.
  • Hiernach ist vorgesehen, dass die zweite Rotorwelle eines zweiten Elektromotors der Antriebsvorrichtung zu einer Drehung um eine vierte Wellenachse antreibbar ist, die zu einer ersten Wellenachse für die Tretlagerwelle und die Abtriebswelle, zu einer zweiten Wellenachse für ein Hohlrad der Planetenradstufe und damit die Getriebeachse der Planetenradstufe sowie zu einer dritten Wellenachse für die erste Rotorwelle eines ersten Elektromotors verschieden ist.
  • Eine vorgeschlagene Antriebsvorrichtung ist folglich vierwellig ausgelegt und weist damit vier Wellenachsen und damit Wellenstränge auf, wobei
    • - die Tretlagerwelle sowie die Abtriebswelle um die erste Wellenachse,
    • - das Hohlrad der Planetenradstufe um die zweite Wellenachse,
    • - die erste Rotorwelle um die dritte Wellenachse und
    • - die zweite Rotorwelle um die vierte Wellenachse
    drehbar sind. Durch die räumliche Trennung der Wellenachse der zweiten Rotorwelle einerseits und der Wellenachse für die Tretlagerwelle und die Abtriebswelle andererseits begrenzt die Tretlagerwelle nicht den kleinsten möglichen Durchmesser des zweiten Elektromotors. Durch die Anordnung auf einer zusätzlichen vierten Wellenachse ist es vielmehr möglich, einen zweiten Elektromotor mit - im Vergleich zu dem ersten Elektromotor - kleinerem Motordurchmesser zu verwenden. Hierdurch lässt sich die Antriebsvorrichtung kompakter und mit geringerem Gewicht gestalten.
  • Die zweite Rotorwelle kann über wenigstens eine weitere Getriebestufe mit einem Sonnenrad der Planetenradstufe gekoppelt sein, um ein Drehmoment von der zweiten Rotorwelle an das Sonnenrad zu übertragen. In einer Ausführungsvariante übersetzt hierbei die wenigstens eine weitere Getriebestufe eine Drehung der zweiten Rotorwelle in eine Drehung des Sonnenrades mit geringerer Drehzahl. Die wenigstens eine weitere Getriebestufe ist somit für eine Übersetzung ins Langsame vorgesehen. In diesem Zusammenhang weist die wenigstens eine weitere Getriebestufe beispielsweise eine Übersetzung im Bereich von -1 bis -4, insbesondere -1,8 bis -2,5 auf.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind, in einer Vorderansicht entlang der vierten Wellenachse gesehen, die erste Wellenachse für die Tretlagerwelle, die vierte Wellenachse für die zweite Rotorwelle und die zweite Wellenachse für das Hohlrad (und damit die Getriebeachse der Planetenradstufe) an Eckpunkten eines virtuellen Dreiecks angeordnet. Hiermit ist der benötigte Bauraum für die zusätzliche vierte Wellenachse für die zweite Rotorwelle des zweiten Elektromotors vergleichsweise gering, sodass alle Komponenten der Antriebsvorrichtung ohne Weiteres in einem vergleichsweise klein bauenden Gehäuse gemeinsam untergebracht werden können.
  • Alternativ oder ergänzend liegen die vierte Wellenachse für die zweite Rotorwelle und die dritte Wellenachse für die erste Rotorwelle in einer Ebene, zu der sowohl die erste Wellenachse für die Tretlagerwelle und die Abtriebswelle als auch die zweite Wellenachse für das Hohlrad beabstandet sind. Sowohl die erste Wellenachse als auch die zweite Wellenachse verlaufen hierbei parallel zu der durch die vierte Wellenachse und die dritte Wellenachse definierte Ebene, sind jedoch jeweils hierzu beabstandet. Ein Abstand der ersten Wellenachse zu dieser Ebene kann hierbei von einem Abstand der zweiten Wellenachse zu dieser Ebene verschieden sein.
  • Alternativ oder ergänzend können die erste Wellenachse für die Tretlagerwelle und die zweite Wellenachse für das Hohlrad in einer Ebene liegen, zu der die dritte Wellenachse für die erste Rotorwelle und die vierte Wellenachse für die zweite Rotorwelle beabstandet sind, insbesondere unterschiedlich beabstandet sind. Je nach gewählten Übersetzungsverhältnissen der zwischen den Wellenachsen vorgesehenen Getriebestufen können alternativ aber auch die erste Wellenachse, die zweite Wellenachse und die dritte Wellenachse in einer gemeinsamen Ebene liegen, zu der lediglich die vierte Wellenachse für die zweite Rotorwelle des zweiten Elektromotors beabstandet ist.
  • Das Hohlrad kann für ein Kämmen mit Planetenrädern der Planetenradstufe grundsätzlich eine Innenverzahnung und für eine Übertragung der Drehung der ersten Rotorwelle an das Hohlrad eine Außenverzahnung aufweisen. Der erste Elektromotor überträgt folglich sein Drehmoment zur Beschleunigung der Abtriebswelle (und damit bei bestimmungsgemäß eingebauter Antriebsvorrichtung zur Beschleunigung des Elektrofahrrads) über die Außenverzahnung des Hohlrades, das über eine Innenverzahnung mit den Planetenrädern der Planetenradstufe kämmt.
  • In einer Ausführungsvariante ist die wenigstens eine Getriebestufe, über die eine Drehung der ersten Rotorwelle an das Hohlrad der Planetenradstufe übertragbar ist, als Stirnradstufe ausgebildet. Alternativ oder ergänzend kann die wenigstens eine Getriebestufe mit einem Zugmitteltrieb ausgebildet sein. Dies schließt insbesondere ein, dass die wenigstens eine Getriebestufe als Zahnriemen-Getriebestufe ausgebildet ist.
  • Alternativ oder ergänzend weist die Antriebsvorrichtung für die Übertragung eines Drehmoments von dem Hohlrad an die Abtriebswelle wenigstens eine weitere Getriebestufe auf. Diese wenigstens eine weitere Getriebestufe realisiert in einem Ausführungsbeispiel eine Übersetzung ins Langsame, das heißt, die wenigstens eine weitere Getriebestufe übersetzt eine Drehung des Hohlrades mit einer ersten Drehzahl in eine Drehung der Abtriebswelle mit einer im Vergleich zu der ersten Drehzahl des Hohlrades geringeren zweiten Drehzahl. Die Übersetzung ins Langsame kann hierbei auch über genau eine weitere Getriebestufe zwischen dem Hohlrad und der Abtriebswelle realisiert sein.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist für die Übertragung eines von der Tretlagerwelle erzeugten Drehmoments an die Planetenradstufe wenigstens eine Getriebestufe vorgesehen. Über diese Getriebestufe ist die Tretlagerwelle mit einem Planetenradträger der Planetenradstufe gekoppelt. Diese der Tretlagerwelle zugeordnete Getriebestufe ist folglich zu der Getriebestufe verschieden, über die eine Drehung der ersten Rotorwelle an das Hohlrad der Planetenradstufe übertragbar ist. Bei dieser Konfiguration ist insbesondere ohne Weiteres realisierbar, dass die Rotationsachse der Tretlagerwelle und der Abtriebswelle koaxial zueinander verlaufen und die Rotationsachsen der beiden Rotorwellen des ersten und zweiten Elektromotors hierzu parallel angeordnet werden.
  • Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.
  • Hierbei zeigen:
    • 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung (ohne Gehäuse);
    • 2 eine Vorderansicht der Antriebsvorrichtung der 1;
    • 3A eine Schnittdarstellung der Antriebsvorrichtung der 1 und 2 entsprechend der Schnittlinie A-A der 2;
    • 3B eine Schnittdarstellung der Antriebsvorrichtung der 1 und 2 entsprechend der Schnittlinie B-B der 2;
    • 4 eine Antriebsvorrichtung unter Veranschaulichung eines Überlagerungsgetriebes, das eine Tretlagerwelle mit einer Abtriebswelle koppelt und dessen Übersetzungsverhältnis über zwei Elektromotoren stufenlos einstellbar ist.
  • Die 4 zeigt eine Antriebsvorrichtung V für ein Elektrofahrrad. Hierbei sind in einem Gehäuse G, das an einem Rahmen des Elektrofahrrads anzubringen ist, die Komponenten eines Überlagerungsgetriebes UG sowie zwei Elektromotoren E1 und E2 untergebracht. Die Elektromotoren E1 und E2 können hierbei gleichartig, das heißt, zum Beispiel, mit gleicher Leistung und gleichen Abmessungen, ausgebildet sein. Die Antriebsvorrichtung V umfasst ferner eine mit Pedalen zu verbindende Tretlagerwelle T, an der Pedalhalter Ta und Tb vorgesehen sind. Durch Drehung der Tretlagerwelle T um ihre Längsachse kann ein Fahrer eines Elektrofahrrads, das mit der Antriebsvorrichtung V ausgestattet ist, ein Antriebsdrehmoment einleiten. Die Tretlagerwelle T ragt hierbei durch das Gehäuse G hindurch, sodass die Pedalhalter Ta und Tb an beiden Seiten des Gehäuses G vorstehen.
  • Über das Überlagerungsgetriebe UG wird eine Drehung der Tretlagerwelle T in eine Drehung einer Abtriebswelle AT übersetzt. Die Abtriebswelle AT ist mit einem wellenseitigen, ersten Koppelteil K drehfest verbunden. Das wellenseitige, erste Koppelteil K weist zum Beispiel ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe auf und ist über ein Kraftübertragungsglied, zum Beispiel eine Kette oder einen Riemen, mit einem radseitigen, zweiten Koppelteil, zum Beispiel in Form eines Kettenrades oder einer Riemenscheibe, verbunden, um ein Hinterrad des Elektrofahrrads anzutreiben.
  • Ein Übersetzungsverhältnis des Übertragungsgetriebes UG ist mithilfe der zwei Elektromotoren E1 und E2 stufenlos einstellbar. Ein erster Elektromotor E1 kann hierbei ein Drehmoment erzeugen, das zumindest teilweise an die Abtriebswelle AT übertragbar ist, um das Elektrofahrrad elektromotorisch unterstützt anzutreiben. Mit den beiden Elektromotoren E1 und E2 ist somit ein stufenloses elektrisches Stellgetriebe gebildet.
  • Hierbei treiben die Elektromotoren E1 und E2 jeweils eine ihnen zugeordnete Rotorwelle R1 oder R2 an. Die Tretlagerwelle T, die Abtriebswelle AT und die Rotorwellen R1 und R2 sind über das mehrstufige Überlagerungsgetriebe UG miteinander gekoppelt. Hierfür umfasst das Überlagerungsgetriebe UG mehrere Getriebestufen, hier in Form von Stirnradstufen ST1 bis ST4, und eine Planetenradstufe P. Die Planetenradstufe P ist dreiwellig ausgeführt und umfasst neben einem Sonnenrad S einen Planetenradträger PT mit mehreren Planetenrädern PR und ein drehbares Hohlrad H.
  • Die Tretlagerwelle T, die Abtriebswelle AT und die (zweite) dem zweiten Elektromotor E2 zugeordnete Rotorwelle R2 sind koaxial zueinander angeordnet. Parallel hierzu verläuft die (erste) Rotorwelle R2 des ersten Elektromotors E1. Die Tretlagerwelle T ist über eine erste Stirnradstufe ST1 des Überlagerungsgetriebes UG drehmomentübertragend mit einer ersten Koppelwelle KW1 verbunden. Diese erste Koppelwelle KW1 ist mit dem Planetenradträger PT der Planetenradstufe P verbunden. Die Abtriebswelle AT steht wiederum über eine zweite Stirnradstufe ST2 mit einer zweiten Koppelwelle KW2 in Verbindung, die drehfest mit dem Hohlrad H verbunden ist. Während über die erste Stirnradstufe ST1 die Drehzahl der Tretlagerwelle T auf eine größere Absolutdrehzahl der ersten Koppelwelle KW1 erhöht wird, wird durch die zweite Stirnradstufe ST2 die Drehzahl der zweiten Koppelwelle KW2 in eine geringere Drehzahl der Abtriebswelle AT übersetzt.
  • Der zweite, abstützende Elektromotor E2 überträgt ein Drehmoment über seine zweite Rotorwelle R2 mithilfe einer dritten Stirnradstufe ST2 an eine das Sonnenrad S lagernde dritte Koppelwelle KW3. Hierbei ist über die dargestellte Übersetzung der dritten Stirnradstufe ST3 eine Übersetzung ins Langsame vorgesehen. Ein seitens des ersten Elektromotors E1 erzeugtes Drehmoment wird über dessen erste Rotorwelle R1 mithilfe einer vierten Stirnradstufe ST4 wiederum an das Hohlrad H übertragen. Die erste Rotorwelle R1 des ersten Elektromotors E1 ist dementsprechend (über das Hohlrad H) drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle AT verbunden. Es ist mithin eine abtriebseitige Leistungsverzweigung bei der dargestellten Antriebsvorrichtung V vorgesehen.
  • Über den ersten Elektromotor E1 kann bei der dargestellten Konfiguration ein Drehmoment zur Beschleunigung der Abtriebswelle AT und damit zur Beschleunigung des Elektrofahrrads erzeugt werden. Hierbei wird der zweite Elektromotor E2 mithilfe einer Steuerelektronik SE der Antriebsvorrichtung V in Abhängigkeit von der Drehzahl des ersten Elektromotors E1 respektive dessen Rotorwelle R1 angesteuert. Hierdurch ist das Übersetzungsverhältnis des Überlagerungsgetriebes UG variabel einstellbar und ein an der Abtriebswelle AT zur Verfügung gestelltes und an das wellenseitige Koppelteil K übertragenes Abtriebsdrehmoment elektromotorisch variierbar, ohne dass sich hierfür eine Drehgeschwindigkeit der Tretlagerwelle T ändern müsste. Je nach Drehzahl des ersten Elektromotors E1 kann sich hierbei grundsätzlich auch die Drehrichtung der zweiten Rotorwelle R2 ändern.
  • In Weiterbildung der Antriebsvorrichtung V der 4 sieht eine in den 1, 2, 3A und 3B dargestellte Ausführungsvariante einer Antriebsvorrichtung V gemäß der vorgeschlagenen Lösung vor, dass die zweite Rotorwelle R2 des zweiten, abstützenden Elektromotors E2 nicht koaxial zu einer Wellenachse der Tretlagerwelle T und der Abtriebswelle AT verläuft. Vielmehr ist bei der Ausführungsvariante der 1, 2, 3A und 3B eine vierte Wellenachse vorgesehen, um die die zweite Rotorwelle R2 des zweiten Elektromotors E2 zu einer Drehung antreibbar ist.
  • Die Antriebsvorrichtung V der 1, 2, 3A und 3B weist folglich vier Wellenachsen A1, A2, A3 und A4 und vier hierdurch definierte Wellenstränge auf. Die Tretlagerwelle T sowie die Abtriebswelle AT sind um eine erste Wellenachse A1 drehbar. Das Hohlrad H der Planetenradstufe P ist um eine zweite Wellenachse A2 drehbar, die damit die Getriebeachse der Planetenradstufe P definiert. Die erste Rotorwelle R1 ist um eine dritte Wellenachse A3 drehbar, während die zweite Rotorwelle R2 um eine vierte Wellenachse A4 drehbar ist. Die vier Wellenachsen A1, A2, A3 und A4 verlaufen hierbei parallel zueinander, sind jedoch räumlich zueinander beabstandet.
  • Analog zu der Antriebsvorrichtung V der 4 sieht die Ausführungsvariante der 1, 2, 3A und 3B hierbei weiterhin vor, dass der erste Elektromotor E1 über seine erste Rotorwelle R1 und die Stirnradstufe ST4 ein Drehmoment an eine Außenverzahnung AR des Hohlrads H überträgt. Das über eine Innenverzahnung IR mit den Planetenrädern PR der Planetenradstufe P kämmende Hohlrad R ist dementsprechend auch bei der Ausführungsvariante der 1, 2, 3A und 3B drehfest mit der Koppelwelle KW2 verbunden, sodass über die Stirnradstufe ST2 eine Drehung des Hohlrads H in eine Drehung der Abtriebswelle AT umsetzbar ist.
  • Über die Stirnradstufe ST1 wird ferner analog zur Antriebsvorrichtung V der 4 auch bei der Ausführungsvariante der 1, 2, 3A und 3B ein Drehmoment der koaxial zur Abtriebswelle AT angeordneten Tretlagerwelle T an den Planetenradträger PT der Planetenradstufe P übertragen.
  • Bei der dargestellten Ausführungsvariante ist die zweite Rotorwelle R2 weiterhin über eine Stirnradstufe ST3 mit dem Sonnenrad S der Planetenradstufe P gekoppelt, um ein Drehmoment von der zweiten Rotorwelle R2 an das Sonnenrad S zu übertragen. Eine hierbei gewählte Übersetzung ins Langsame liegt dabei im Bereich von -1,8 bis -2,5, zum Beispiel bei 2,1.
  • Ein Übersetzungsverhältnis der Stirnradstufe ST1 liegt beispielsweise im Bereich von -4 bis -1, insbesondere bei -3,1, während ein Übersetzungsverhältnis der Stirnradstufe ST2 beispielsweise im Bereich von -1 bis -3, insbesondere bei -1,3 liegt. Für die Stirnradstufe ST4, um ein Drehmoment von der ersten Rotorwelle R1 an das Hohlrad H zu übertragen, ist beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis im Bereich von -10 bis -6, insbesondere von -7,8 vorgesehen. Eine Standübersetzung der dargestellten Antriebsvorrichtung V liegt beispielsweise im Bereich von -6 bis -2, insbesondere bei -4.
  • Wie insbesondere aus der 2 ersichtlich ist, sind bei der dargestellten Ausführungsvariante der Antriebsvorrichtung V, in einer Vorderansicht entlang der vierten Wellenachse A4 gesehen, die erste Wellenachse A1 für die Tretlagerwelle T und die Abtriebswelle AT, die vierte Wellenachse A4 für die zweite Rotorwelle R2 und die zweite Wellenachse A2 für das Hohlrad H an Eckpunkten eines virtuellen Dreiecks angeordnet. Ferner liegen die dritten und vierten Wellenachsen A3, A4 für die ersten und zweiten Rotorwellen R1, R2 in einer Ebene, zu der sowohl die erste Wellenachse A2 für die Tretlagerwelle T und die Abtriebswelle AT als auch die zweite Wellenachse A2 für das Hohlrad H parallel verlaufen, aber beabstandet sind. Die Planetenradstufe P mit der zweiten Wellenachse A2 befindet sich somit in der Vorderansicht der 2 einerseits zwischen der ersten Wellenachse der Tretlagerwelle T und der Abtriebswelle AT und der dritten Wellenachse A3 der zweite Rotorwelle R2. Andererseits befindet sich die Planetenradstufe P mit der zweiten Wellenachse A2, insbesondere aufgrund der gewählten Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Stirnradstufen ST1 bis ST4 zwischen den dritten und vierten Wellenachsen der ersten und zweiten Rotorwellen R1, R2 der ersten und zweiten Elektromotoren E1 und E2 (hierbei aber beabstandet zu der Ebene, in der die dritten und vierten Wellenachsen A3 und A4 liegen).
  • Gleichwohl bei der Antriebsvorrichtung V der 1, 2, 3A und 3B gleichartige und damit hinsichtlich ihrer Leistung im Wesentlichen identische Elektromotoren E1 und E2 vorgesehen sind, ist dies nicht zwingend. Insbesondere der zweite, abstützende Elektromotor E2 kann angesichts der Anordnung auf einer separaten vierten Wellenachse A4 ohne Weiteres mit kleinerem Motordurchmesser ausgestaltet sein. Der zweite Elektromotor E2 kann somit hinsichtlich seiner Leistung kleiner dimensioniert sein als der erste Elektromotor E1.
  • Bezugszeichenliste
  • A1, A2, A3, A4
    Wellenachse
    AR
    Außenverzahnung
    AT
    Abtriebswelle
    E1
    1. Elektromotor
    E2
    2. Elektromotor
    G
    Gehäuse
    H
    Hohlrad
    IR
    Innenverzahnung
    K
    Koppelteil
    KW1-KW3
    Koppelwelle
    P
    Planetenradstufe
    PR
    Planetenrad
    PT
    Planetenradträger
    R1, R2
    Rotorwelle
    S
    Sonnenrad
    SE
    Steuerelektronik
    ST1-ST4
    Stirnradstufe (Getriebestufe)
    T
    Tretlagerwelle
    Ta, Tb
    Pedalhalter
    UG
    Überlagerungsgetriebe
    V
    Antriebsvorrichtung

Claims (12)

  1. Antriebsvorrichtung (V) für ein Elektrofahrrad, mit - einer um eine erste Wellenachse (A1) drehbaren Tretlagerwelle (T), - einer ebenfalls um die erste Wellenachse (A1) drehbaren Abtriebswelle (AT) zum Antreiben eines Rades des Elektrofahrrads, - einem ersten Elektromotor (E1), der eine erste Rotorwelle (R1) zu einer Drehung um eine dritte Wellenachse (A3) antreibt, und einem zweiten Elektromotor (E2), der eine zweite Rotorwelle (R2) antreibt, sowie - einem eine Planetenradstufe (P) aufweisenden Überlagerungsgetriebe (UG), dessen Übersetzungsverhältnis mithilfe der ersten und zweiten Elektromotoren (E1, E2) stufenlos einstellbar ist und über das die Tretlagerwelle (T) und die Abtriebswelle (AT) miteinander gekoppelt sind, wobei ein von dem ersten Elektromotor (E1) erzeugtes Drehmoment zumindest teilweise an die Abtriebswelle (AT) übertragbar ist, indem eine Drehung der ersten Rotorwelle (R1) über wenigstens eine Getriebestufe (ST4) an ein um eine zweite Wellenachse (A2) drehbares Hohlrad (H) der Planetenradstufe (P) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rotorwelle (R2) zu einer Drehung um eine vierte Wellenachse (A4) antreibbar ist, die zu den ersten, zweiten und dritten Wellenachsen (A1, A2, A3) verschieden ist.
  2. Antriebsvorrichtung (V) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rotorwelle (R2) über wenigstens eine weitere Getriebestufe (ST3) mit einem Sonnenrad (S) der Planetenradstufe (P) gekoppelt ist, um ein Drehmoment von der zweiten Rotorwelle (R2) an das Sonnenrad (S) zu übertragen.
  3. Antriebsvorrichtung (V) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere Getriebestufe (ST3) eine Drehung der zweiten Rotorwelle (R2) in eine Drehung des Sonnenrades (S) mit geringerer Drehzahl übersetzt.
  4. Antriebsvorrichtung (V) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere Getriebestufe (ST3) eine Übersetzung im Bereich von -1,8 bis -2,5 aufweist.
  5. Antriebsvorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, in einer Vorderansicht entlang der vierten Wellenachse (A4) gesehen, die erste Wellenachse (A1) für die Tretlagerwelle (T) und die Abtriebswelle (AT), die vierte Wellenachse (A4) für die zweite Rotorwelle (R2) und die zweite Wellenachse (A2) für das Hohlrad (H) an Eckpunkten eines virtuellen Dreiecks angeordnet sind.
  6. Antriebsvorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Wellenachse (A4) für die zweite Rotorwelle (R2) und die dritte Wellenachse (A3) für die erste Rotorwelle (R1) in einer Ebene liegen, zu der sowohl die erste Wellenachse (A1) für die Tretlagerwelle (T) und die Abtriebswelle (AT) als auch die zweite Wellenachse (A2) für das Hohlrad (H) beabstandet sind.
  7. Antriebsvorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (H) für ein Kämmen mit Planetenrädern (PR) der Planetenradstufe (P) eine Innenverzahnung (IR) und für die Übertragung der Drehung der ersten Rotorwelle (R1) an das Hohlrad (H) eine Außenverzahnung (AR) aufweist.
  8. Antriebsvorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Getriebestufe, über die eine Drehung der ersten Rotorwelle (R1) an das Hohlrad (H) der Planetenradstufe (P) übertragbar ist, als Stirnradstufe (ST4) ausgebildet ist.
  9. Antriebsvorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (V) für die Übertragung eines Drehmoments von dem Hohlrad (H) an die Abtriebswelle (AT) wenigstens eine weitere Getriebestufe (ST2) aufweist.
  10. Antriebsvorrichtung (V) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere Getriebestufe (ST2) eine Drehung des Hohlrades (H) in eine Drehung der Abtriebswelle (AT) mit einer geringeren Drehzahl übersetzt.
  11. Antriebsvorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Tretlagerwelle (T) erzeugtes Drehmoment über wenigstens eine Getriebestufe (ST1) an einen Planetenradträger (PT) der Planetenradstufe (P) übertragbar ist, die zu der Getriebestufe (ST4) verschieden ist, über die eine Drehung der ersten Rotorwelle (R1) an das Hohlrad (H) der Planetenradstufe (P) übertragbar ist.
  12. Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102019201812.2A 2019-02-12 2019-02-12 Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung Active DE102019201812B3 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201812.2A DE102019201812B3 (de) 2019-02-12 2019-02-12 Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung
PCT/EP2020/053579 WO2020165240A1 (de) 2019-02-12 2020-02-12 Antriebsvorrichtung für ein elektrofahrrad mit einer um eine vierte wellenachse drehbaren rotorwelle eines elektromotors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201812.2A DE102019201812B3 (de) 2019-02-12 2019-02-12 Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019201812B3 true DE102019201812B3 (de) 2020-03-19

Family

ID=69631531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019201812.2A Active DE102019201812B3 (de) 2019-02-12 2019-02-12 Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019201812B3 (de)
WO (1) WO2020165240A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021208412A1 (de) 2021-08-03 2023-02-09 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Antriebssystem für ein Elektrofahrrad mit mindestens einem Freilauf und genau einem Elektromotor
DE102021211219A1 (de) 2021-10-05 2023-04-06 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Antriebssystem für ein Elektrofahrrad mit Trainingsmodus
DE102022102070A1 (de) 2022-01-28 2023-08-03 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Antriebssystem für ein Elektrofahrrad mit Berechnung eines Drehmoments an der Tretlagerwelle für die Steuerung der Unterstützungsleistung
DE102022212262B3 (de) 2022-11-17 2024-04-04 Zf Friedrichshafen Ag Antriebseinrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug und Fahrzeug mit dieser Antriebseinrichtung

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB202203112D0 (en) * 2022-03-07 2022-04-20 Ebike Systems Ltd Electrically-assisted pedal cycles
DE102023115716A1 (de) * 2023-06-15 2024-12-19 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Antriebssystem mit Ansteuerung eines zweiten Elektromotors für die Erzeugung eines gegenwirkenden Drehmoments bei aktivierter Schiebehilfe und Steuerungsverfahren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2218634A1 (de) * 2009-02-12 2010-08-18 Nexxtdrive Limited Fahrrad-Übertragungssystem
DE102016121855A1 (de) * 2015-11-16 2017-05-18 Shimano Inc. Fahrradantriebseinheit
DE102017003945A1 (de) * 2017-04-24 2018-10-25 Oechsler Ag Elektromotorischer Fahrradzusatzbetrieb mit variabler Übersetzung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101310403B1 (ko) * 2010-09-14 2013-10-08 주식회사 하이코어 두 개의 입력 특성을 이용한 유성 기어 시스템, 이의 기어 모듈 및 이의 제어방법
KR101489933B1 (ko) * 2013-08-12 2015-02-04 주식회사 하이코어 입력 합성 기어 시스템
JP6370736B2 (ja) * 2015-03-31 2018-08-08 株式会社シマノ 自転車用ドライブユニット、および、このドライブユニットを備える自転車
JP6567983B2 (ja) * 2016-01-29 2019-08-28 株式会社シマノ 自転車用制御装置および自転車の変速システム
JP2017132439A (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 株式会社シマノ 自転車用駆動装置
JP2017132440A (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 株式会社シマノ 自転車用駆動装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2218634A1 (de) * 2009-02-12 2010-08-18 Nexxtdrive Limited Fahrrad-Übertragungssystem
DE102016121855A1 (de) * 2015-11-16 2017-05-18 Shimano Inc. Fahrradantriebseinheit
DE102017003945A1 (de) * 2017-04-24 2018-10-25 Oechsler Ag Elektromotorischer Fahrradzusatzbetrieb mit variabler Übersetzung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021208412A1 (de) 2021-08-03 2023-02-09 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Antriebssystem für ein Elektrofahrrad mit mindestens einem Freilauf und genau einem Elektromotor
DE102021211219A1 (de) 2021-10-05 2023-04-06 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Antriebssystem für ein Elektrofahrrad mit Trainingsmodus
WO2023057332A1 (de) 2021-10-05 2023-04-13 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Antriebssystem für ein elektrofahrrad mit trainingsmodus
DE102022102070A1 (de) 2022-01-28 2023-08-03 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Antriebssystem für ein Elektrofahrrad mit Berechnung eines Drehmoments an der Tretlagerwelle für die Steuerung der Unterstützungsleistung
WO2023144103A1 (de) 2022-01-28 2023-08-03 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Antriebssystem für ein elektrofahrrad mit berechnung eines drehmoments an der tretlagerwelle für die steuerung der unterstützungsleistung
DE102022212262B3 (de) 2022-11-17 2024-04-04 Zf Friedrichshafen Ag Antriebseinrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug und Fahrzeug mit dieser Antriebseinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020165240A1 (de) 2020-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019201812B3 (de) Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung
DE102019201811B3 (de) Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung
DE102012208926B4 (de) Elektroachse für ein Fahrzeug
DE102013202381B4 (de) Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit der Antriebsvorrichtung
DE102015225171B4 (de) Getriebeanordnung für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit der Getriebeanordnung
DE102012021513B4 (de) Getriebeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs
DE102015222616B4 (de) Getriebevorrichtung und elektrische Antriebseinheit mit einer Getriebevorrichtung
WO2007033739A2 (de) Antriebssystem für den einzelantrieb der beiden antriebsräder eines antriebsräderpaares
DE102017213110A1 (de) Antriebsvorrichtung
EP3649375A1 (de) Getriebevorrichtung für einen elektrischen antrieb eines kraftfahrzeugs, sowie elektrischer antrieb für ein kraftfahrzeug
DE102021212131B3 (de) Elektrisch leistungsverzweigter Fahrradantrieb
DE102004011052A1 (de) Fahrradnabe mit Planetengetriebe
DE102018000183B4 (de) Getriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
DE10353927B4 (de) Achsen-Anordnung
DE102012206434B4 (de) Antriebsanordnung für ein Fahrzeug
DE102020200123A1 (de) Stirnraddifferential und Antriebssystem
DE4409224A1 (de) Allradantrieb
DE102011079370A1 (de) Antriebsvorrichtung mit zwei Antriebsaggregaten
DE102016225157A1 (de) Getriebe für ein Fahrrad
WO2019038414A1 (de) Getriebeeinrichtung für ein kraftfahrzeug
DE102023202060A1 (de) Antriebseinrichtung für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug
WO2021197539A1 (de) Hybrides antriebssystem mit mehrgängiger getriebeeinrichtung; sowie kraftfahrzeug
WO2023016947A1 (de) Antriebsvorrichtung zum elektrischen antreiben eines kraftwagens, insbesondere eines personenkraftwagens
DE202007002366U1 (de) Getriebe
WO2017220256A1 (de) Planetenradsatzsystem für ein kraftfahrzeuggetriebe, getriebe für ein kraftfahrzeug mit einem solchen planetenradsatzsystem, und antriebsstrang für ein kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: GRUENECKER PATENT- UND RECHTSANWAELTE PARTG MB, DE