DE102024206101A1

DE102024206101A1 - Wheel hub drive unit

Info

Publication number: DE102024206101A1
Application number: DE102024206101.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Irmler; Tobias Landenberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2024-06-28
Filing date: 2024-06-28
Publication date: 2025-12-31

Abstract

Radnabenantriebseinheit für ein Fahrzeug, insbesondere Pedelec, S- Pedelec, Elektrofahrrad oder E-bike, umfassend einen Elektromotor aufweisend einen stationären Teil und einen rotierenden Teil, wobei der stationäre Teil eine Achse, eine Hülse und ein Abstützelement aufweist, wobei das Abstützelement geeignet ist, ein vom Elektromotor erzeugtes Drehmoment, insbesondere ein auf den stationären Teil des Elektromotors wirkendes Drehmoment, an einem Rahmenbauteil abzustützen, wobei das Abstützelement drehfest mit der Hülse verbunden ist, wobei die Hülse kollinear auf der Achse angeordnet ist, wobei das Abstützelement einen Kragarm mit einem Anlageelement aufweist, wobei das Anlageelement derart ausgeführt ist, dass die, durch das Drehmoment des Elektromotors, resultierende Kraft eine flächige oder linienförmige Anlage zwischen dem Anlageelement und dem Rahmenbauteil bewirkt. Wheel hub drive unit for a vehicle, in particular pedelec, S-pedelec, electric bicycle or e-bike, comprising an electric motor having a stationary part and a rotating part, wherein the stationary part has an axle, a sleeve and a support element, wherein the support element is suitable to support a torque generated by the electric motor, in particular a torque acting on the stationary part of the electric motor, on a frame component, wherein the support element is rotationally fixed to the sleeve, wherein the sleeve is arranged collinearly on the axle, wherein the support element has a cantilever arm with a contact element, wherein the contact element is designed such that the force resulting from the torque of the electric motor causes a planar or linear contact between the contact element and the frame component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radnabenantriebseinheit eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Radnabenantriebseinheit.The invention relates to a wheel hub drive unit of a vehicle and to a vehicle with such a wheel hub drive unit.

Stand der TechnikState of the art

Bekannt sind Radnabenantriebseinheiten zum Beispiel aus DE 10 2016 122 441 A1 , welche ein Fahrrad und einen Bausatz zum schnellen Auf-/Umrüsten auf Pedelec/S-Pedelec beschreibt.Wheel hub drive units are known, for example, from DE 10 2016 122 441 A1 , which describes a bicycle and a kit for quickly converting it to a pedelec/S-pedelec.

Ferner beschreibt WO 2008/056973 A1 einen Hilfsantriebsmotor für ein Fahrrad mit einem stationären Teil und einem rotierenden Teil, die sich in Umfangsrichtung in koaxialen, ringförmigen Bereichen erstrecken, wobei der stationäre Teil an einem Fahrzeugrahmen gegen eine Rotation abgestützt werden kann.Furthermore, it describes WO 2008/056973 A1 an auxiliary drive motor for a bicycle comprising a stationary part and a rotating part extending circumferentially in coaxial, ring-shaped areas, wherein the stationary part can be supported against rotation on a vehicle frame.

Die bekannten Systeme weisen den Nachteil auf, dass für die Übertragung des Drehmoments eine aufwändig herzustellende Geometrie von Rahmen oder Anbauteilen des Rahmens vorgenommen werden muss. Wünschenswert wäre eine einfache und preisgünstige Abstützung der Radnabenantriebsanordnung ohne eine Anpassung des Rahmen des Fahrzeugs oder dessen Anbauteile vornehmen zu müssen.The existing systems have the disadvantage that transmitting the torque requires a complex geometry of the frame or frame components. A simple and cost-effective support for the wheel hub drive assembly would be desirable, without requiring any modifications to the vehicle frame or its components.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Radnabenantriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruch 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Abstützung auf einfache Art und Weise an einen Rahmen angepasst werden kann. Dazu umfasst die Radnabenantriebseinheit für ein Fahrzeug, insbesondere ein Pedelec, S- Pedelec, Elektrofahrrad oder E-bike, einen Elektromotor mit einem stationären und einen rotierenden Teil. Der stationäre Teil umfasst eine Achse, eine Hülse und ein Abstützelement, wobei das Abstützelement geeignet ist, ein vom Elektromotor erzeugtes Drehmoment an einem Rahmenbauteil abzustützen. Die Hülse ist insbesondere kollinear auf der Achse angeordnet.The wheel hub drive unit according to the invention, with the features of claim 1, has the advantage that the support can be easily adapted to a frame. For this purpose, the wheel hub drive unit for a vehicle, in particular a pedelec, S-pedelec, electric bicycle or e-bike, comprises an electric motor with a stationary and a rotating part. The stationary part comprises an axle, a sleeve and a support element, wherein the support element is suitable for supporting a torque generated by the electric motor on a frame component. The sleeve is in particular arranged collinearly on the axle.

Die Radnabenantriebseinheit kann entweder im Bereich einer Vorderradnabe und/oder im Bereich einer Hinterradnabe eingebaut sein. Bevorzugt ist die Radnabenantriebseinheit jedoch an einer Hinterradnabe eingebaut. Der Elektromotor ist dabei insbesondere in der Nabe des Vorder- und/oder des Hinterrads integriert und erzeugt ein Drehmoment, welches den Nutzer des Fahrzeugs beispielsweise bei einem Pedalieren unterstützt. Dazu umfasst der Elektromotor einen Stator, der insbesondere dem stationären Teil zuzuordnen ist und einen Rotor, der insbesondere dem rotierenden Teil zuzuordnen ist.The wheel hub drive unit can be installed either in the area of a front wheel hub and/or in the area of a rear wheel hub. Preferably, however, the wheel hub drive unit is installed in a rear wheel hub. The electric motor is integrated, in particular, into the hub of the front and/or the rear wheel and generates a torque that assists the vehicle user, for example, when pedaling. The electric motor comprises a stator, which is the stationary part, and a rotor, which is the rotating part.

Der Stator ist insbesondere drehfest mit der Hülse des Rades verbunden und umfasst ferner insbesondere Spulen, die elektrischen Strom führen. Darüber hinaus umfasst der stationäre Teil des Elektromotors insbesondere und im weitesten Sinne die Achse, die Hülse und das Abstützelement.The stator is, in particular, rotationally fixed to the wheel sleeve and further comprises, in particular, coils that carry an electric current. Furthermore, the stationary part of the electric motor comprises, in particular and in the broadest sense, the shaft, the sleeve, and the support element.

Der Rotor hingegen ist insbesondere mit Magneten ausgestattet und ist drehbar um den Stator angeordnet. Insbesondere wenn elektrischer Strom durch die Spulen fließt, erzeugt dies ein magnetisches Feld, das den Rotor antreibt und somit das Vorder- und/oder das Hinterrad in Bewegung setzt. Das dabei resultierende Drehmoment wird bevorzugt mittels einer Abstützvorrichtung an dem Rahmenbauteil abgestützt.The rotor, on the other hand, is equipped with magnets and is rotatably arranged around the stator. In particular, when an electric current flows through the coils, this generates a magnetic field that drives the rotor and thus sets the front and/or rear wheel in motion. The resulting torque is preferably supported by a support device on the frame component.

Eine, bevorzugt extern von der Radnabenantriebseinheit angeordnete, Steuereinheit steuert und/oder regelt beispielsweise eine Drehzahl des Elektromotors. Insbesondere unter Verwendung eines Planetengetriebes lässt sich damit das mittelbar das Drehmoment einstellen. Das an einem Ausgang der Radnabenantriebseinheit anliegende Drehmoment steht insbesondere im Einklang mit einem von einem Nutzer des Fahrzeugs gewählten Unterstützungsgrad.A control unit, preferably located externally from the wheel hub drive unit, controls and/or regulates, for example, the speed of the electric motor. Particularly when using a planetary gear set, this allows the torque to be indirectly adjusted. The torque applied to an output of the wheel hub drive unit corresponds, in particular, to a level of assistance selected by the vehicle user.

Die Achse, die beispielsweise als Steckachse ausgeführt sein kann, ermöglicht eine sichere Befestigung der Radnabenantriebseinheit am Rahmenbauteil. Sie kann in einer Axialrichtung zumindest teilweise als Hohlachse ausgeführt sein, was bedeutet, dass sie einen hohlen Innenraum aufweist. Dadurch kann sie beispielsweise als Hohlachse fungieren, die zusätzliche Funktionen erfüllen kann. In einer radialen Richtung kann die Achse ebenfalls zumindest teilweise hohl ausgeführt sein. Diese Struktur ermöglicht eine leichte und gleichzeitig stabile Achse.The axle, which can be designed as a thru-axle, for example, allows for the secure attachment of the wheel hub drive unit to the frame component. It can be at least partially hollow in one axial direction, meaning it has a hollow interior. This allows it to function as a hollow axle, fulfilling additional functions. The axle can also be at least partially hollow in the radial direction. This design results in a lightweight yet robust axle.

Darüber hinaus kann die Achse einen Ausbruch aufweisen, der eine Öffnung in ihrer Gestalt darstellt. Ein solcher Ausbruch kann beispielsweise in Form einer Bohrung, eines Langlochs oder eines Ausschnitts ausgeführt sein. Der Ausbruch ermöglicht es beispielsweise, eine Leitung von dem stationären Teil des Elektromotors wegzuführen, beispielsweise für elektrische Verbindungen oder Sensoren.Furthermore, the shaft may have a cutout, which is an opening in its shape. Such a cutout can be, for example, a bore, a slot, or a notch. The cutout allows, for instance, a conductor to be routed away from the stationary part of the electric motor, for example, for electrical connections or sensors.

Die Achse bietet den Vorteil einer einfachen Montage und Demontage der Radnabenantriebseinheit. Dadurch wird die Durchführung von Wartungs- und Reparaturarbeiten erleichtert, da die Radnabenantriebseinheit schnell und unkompliziert abgenommen und wieder angebracht werden kann.The axle offers the advantage of easy assembly and disassembly of the wheel hub drive unit. This simplifies maintenance and repair work, as the wheel hub drive unit can be removed and reattached quickly and easily.

Das Abstützelement, das ein Teil des stationären Teils des Elektromotors ist, hat die Aufgabe, das erzeugte Drehmoment, insbesondere das auf das Rahmenbauteil wirkende Drehmoment, abzustützen. Es sorgt für eine stabile Verbindung und gewährleistet eine zuverlässige Übertragung des Drehmoments zwischen dem Elektromotor und dem Rahmenbauteil. Zusätzlich zur bevorzugt kraftschlüssigen Fixierung mit der Hülse kann das Abstützelement eine weitere Drehmomentabstützung bieten, um die Stabilität und Leistungsfähigkeit des Systems zu verbessern.The support element, which is part of the stationary part of the electric motor, has the task of distributing the generated torque, in particular the torque acting on it. The support element is designed to support the torque acting on the frame component. It ensures a stable connection and guarantees reliable torque transmission between the electric motor and the frame component. In addition to the preferably friction-fit fixing with the sleeve, the support element can provide further torque support to improve the stability and performance of the system.

Die Hülse ist ebenfalls ein Teil des stationären Teils des Elektromotors und ist kollinear auf der Achse angeordnet. Die Hülse, insbesondere als Bestandteil des stationären Teils der Radnabenantriebseinheit, ist von dem Stator umgeben. Der Stator des Elektromotors ist auf der Hülse angeordnet. Die Hülse wird insbesondere zumindest teilweise vom Stator umschlossen. Der Stator ist insbesondere drehfest mit der Hülse verbunden. Die drehfeste Verbindung kann lösbar oder unlösbar ausgeführt sein. Eine unlösbare Verbindung kann beispielsweise durch einen Aufschrumpf-Vorgang hergestellt sein. Eine lösbare Verbindung kann beispielsweise Formschlüssig mittels Nut-Feder-Verbindung hergestellt sein. Die Hülse ist bevorzugt dünnwandig ausgeführt um die Achse, vorzugsweise eine 12mm- Steckachse, aufnehmen zu können. Dabei nimmt die hülse insbesondere neben einem Motordrehmoment, auch Momente des Planetengetriebes auf und leitet diese insbesondere an das Rahmenbauteil weiter. Die Hülse ist bevorzugt derart ausgeführt, dass sie ein Sonnenrad des Planetengetriebes aufnehmen kann. Dabei ist die Hülse derart dimensioniert, dass sie ein Spitzendrehmoment nach einer Übersetzung des Planetengetriebes von größer 40Nm sicher übertragen kann. Die Hülse ist zentral in der Radnabenantriebseinheit positioniert und zwischen den Ausfallenden des Rahmenbauteils und insbesondere kraftschlüssig zwischen diesen fixiert. Dadurch entsteht eine stabile Verbindung zwischen dem stationären Teil der Nabenantriebseinheit und dem Rahmenbauteil.The sleeve is also part of the stationary section of the electric motor and is arranged collinearly on the shaft. The sleeve, particularly as a component of the stationary section of the wheel hub drive unit, is surrounded by the stator. The stator of the electric motor is mounted on the sleeve. The sleeve is, in particular, at least partially enclosed by the stator. The stator is, in particular, rotationally fixed to the sleeve. The rotationally fixed connection can be detachable or permanent. A permanent connection can, for example, be produced by a shrink-fit process. A detachable connection can, for example, be a positive-locking connection using a tongue-and-groove joint. The sleeve is preferably thin-walled to accommodate the shaft, preferably a 12 mm stub axle. In this way, the sleeve, in particular, absorbs not only motor torque but also torque from the planetary gear set and transmits this, in particular, to the frame component. The sleeve is preferably designed to accommodate a sun gear of the planetary gear set. The sleeve is dimensioned to reliably transmit a peak torque of over 40 Nm after the planetary gear transmission. The sleeve is centrally positioned within the wheel hub drive unit and fixed between the dropouts of the frame component, and in particular, securely fastened between them. This creates a stable connection between the stationary part of the hub drive unit and the frame component.

Das Abstützelement ist drehfest mit der Hülse verbunden, was bedeutet, dass es sich insbesondere nicht unabhängig von der Hülse drehen kann. Die Hülse ist kollinear auf der Achse angeordnet, was bedeutet, dass sie sich in der gleichen Ausrichtung wie die Achse befindet.The support element is rotationally fixed to the sleeve, meaning that it cannot rotate independently of the sleeve. The sleeve is collinear with the axis, meaning that it is in the same orientation as the axis.

Das Abstützelement weist einen Kragarm und einem Anlageelement auf. Der Kragarm ist insbesondere ein Hebel. Der Hebel ist als Hebel im physikalischen Sinne zu verstehen und ist insbesondere geeignet die resultierende Kraft über eine Länge des Kragarms zu übertragen. Der Kragarm erstreckt sich insbesondere von einer Aussparung, welche zur Montage auf der Hülse geeignet ist, und endet an einem der Aussparung gegenüberliegenden Ende. An dem gegenüberliegenden Ende weist der Kragarm bevorzugt eine Kantung auf, die ein Anlageelement bildet. Insbesondere ist das Anlageelement ein Teil des Kragarms, das in Kontakt mit dem Rahmenbauteil steht. Dabei ist das Anlageelement so gestaltet, dass die resultierende Kraft, die durch das Drehmoment des Elektromotors entsteht, bevorzugt eine flächige oder linienförmige Anlage zwischen dem Anlageelement und dem Rahmenbauteil erzeugt. Die flächige oder linienförmige Anlage bezieht sich auf eine Kraft pro Flächeneinheit, die zwischen den beiden Kontaktflächen wirkt. In einer Ausgestaltung kann die Anlagefläche insbesondere eine oder mehrere konkave oder konvexe Ausprägungen aufweisen. Vorteil dieser zusätzlichen Eigenschaften ist es das Rahmenbauteil, sowie Einbautoleranzen ausgleichen zu können und eine möglichst große Anlagefläche zu erzeugen. Diese bevorzugt flächige Anlage gewährleistet eine effektive und stabile Abstützung des Drehmoments, indem sie eine größere Kontaktfläche und somit eine bessere Kraftübertragung zwischen dem Anlageelement und dem Rahmenbauteil ermöglicht. Erfindungsgemäß wird eine größere Kontaktfläche geschaffen, um die aus dem Drehmoment des Elektromotors resultierende Kraft gleichmäßig am Rahmenbauteil verteilt werden kann und eine effektive Übertragung des Drehmoments gewährleistet ist. Insbesondere ist das Anlageelement derart gestaltet, dass es vorzugsweise und im Wesentlichen eine Punktauflage am Rahmenbauteil vermeidet.The support element comprises a cantilever arm and a contact element. The cantilever arm is, in particular, a lever. The lever is to be understood as a lever in the physical sense and is particularly suitable for transmitting the resulting force over a length of the cantilever arm. The cantilever arm extends, in particular, from a recess suitable for mounting on the sleeve and terminates at an end opposite the recess. At the opposite end, the cantilever arm preferably has an edge that forms a contact element. In particular, the contact element is a part of the cantilever arm that is in contact with the frame component. The contact element is designed such that the resulting force generated by the torque of the electric motor preferably creates a planar or linear contact between the contact element and the frame component. The planar or linear contact refers to a force per unit area acting between the two contact surfaces. In one embodiment, the contact surface can, in particular, have one or more concave or convex features. The advantage of these additional features is the ability to compensate for frame component and installation tolerances, and to create the largest possible contact area. This preferably flat contact area ensures effective and stable torque support by providing a larger contact area and thus better force transmission between the mounting element and the frame component. According to the invention, a larger contact area is created to distribute the force resulting from the electric motor's torque evenly across the frame component, ensuring effective torque transmission. In particular, the mounting element is designed such that it preferably and essentially avoids point contact with the frame component.

Bevorzugt sind das Abstützelement und die Hülse zweiteilig ausgeführt sind. Dies bedeutet, dass das Abstützelement und die Hülse aus zwei separaten Teilen bestehen. Die beiden Bauteile sind insbesondere getrennt voneinander zu montieren. Zum einen ermöglicht sie eine einfachere Montage und Demontage der Komponenten. Durch die Trennung in zwei Teile kann das Abstützelement unabhängig von der Hülse gehandhabt werden, was beispielsweise die Herstellung und Montage erleichtert. Ferner können mittels der zweiteiligen Ausführung unterschiedliche Materialien zur Fertigung herangezogen werden, um beispielsweise spezifische Anforderungen hinsichtlich Festigkeit oder Gewicht zu erfüllen. In einer Ausgestaltung kann das Abstützelement mit der Hülse verschweißt werden. In weiteren Ausgestaltungsmöglichkeiten kann das Abstützelement durch mittels Kleben, Schrumpfen oder Pressen befestigt sein.Preferably, the support element and the sleeve are designed in two parts. This means that the support element and the sleeve consist of two separate components. These two components are designed to be assembled separately. Firstly, this simplifies assembly and disassembly. Secondly, the two-part design allows the support element to be handled independently of the sleeve, which facilitates manufacturing and assembly. Thirdly, the two-part design allows for the use of different materials in manufacturing, for example, to meet specific requirements regarding strength or weight. In one embodiment, the support element can be welded to the sleeve. In other embodiments, the support element can be attached by gluing, shrinking, or pressing.

Bevorzugt weist das Abstützelement eine Aussparung auf, wobei die Aussparung derart ausgeführt ist, dass die Hülse das Abstützelement zumindest teilweise durchdringbar macht.Preferably, the support element has a recess, wherein the recess is designed in such a way that the sleeve makes the support element at least partially penetrable.

Bevorzugt ist die Aussparung derart ausgeführt ist, dass zwei nicht parallele Anlageflächen, abschnittsweise konisch zulaufen. Abschnittsweise bedeutet in diesem Zusammenhang, dass insbesondere nur ein Teil der Aussparung als Anlagefläche dient und Anlagefläche konisch zuläuft.Preferably, the recess is designed such that two non-parallel contact surfaces taper conically in sections. "Concisely" in this context means that, in particular, where only part of the recess serves as a mounting surface and the mounting surface tapers conically.

Bevorzugt ist das Abstützelement lösbar mit der Hülse verbunden. Das bedeutet, dass das Abstützelement und die Hülse so miteinander verbunden sind, dass sie bei Bedarf voneinander getrennt werden können.Preferably, the support element is detachably connected to the sleeve. This means that the support element and the sleeve are connected in such a way that they can be separated from each other if necessary.

Weiter bevorzugt ist die lösbare Verbindung durch einen Formschluss erzeugbar, insbesondere mittels eines Vielzahns, Schlüsselflächen oder mittels einer Nut- Feder Verbindung. Die lösbare Verbindung kann insbesondere durch einen Formschluss erzeugt werden. In einer ersten Alternative kann ein Vielzahn als Formschlusselement verwendet werden. Ein Vielzahn ist insbesondere ein Profil mit mehreren Zähnen, die in entsprechende Aussparungen oder Vertiefungen des Gegenstücks greifen. Durch das Einrasten der Zähne in die Aussparungen entsteht eine sichere Verbindung zwischen dem Abstützelement und der Hülse. Eine zweite Alternative besteht darin, Schlüsselflächen zu verwenden, insbesondere mit zwei sich gegenüberliegende nicht parallele Schlüsselflächen. Die Schlüsselflächen sind insbesondere Flächen, die durch die Aussparung des Abstützelements gebildet werden. Beispielsweise kann die Aussparung zwei gegenüberliegende parallele Flächen aufweisen, was eine Übertragung des Drehmoments gewährleistet. Eine dritte Alternative ist die Verwendung einer Nut-Feder-Verbindung. Dabei wird beispielsweise eine Nut in die Hülse eingebracht, ein Nutzenstein eingesetzt, welche mittels einer passenden Ergänzung der Aussparung zu einer drehfesten Verbindung aus Hülse und Abstützelement führt.Preferably, the detachable connection can be created by a positive locking mechanism, in particular by means of a spline, keyways, or a tongue-and-groove joint. The detachable connection can be created, in particular, by a positive locking mechanism. In a first alternative, a spline can be used as the positive locking element. A spline is, in particular, a profile with several teeth that engage in corresponding recesses or depressions of the mating part. The engagement of the teeth in the recesses creates a secure connection between the support element and the sleeve. A second alternative is to use keyways, in particular with two opposing, non-parallel keyways. The keyways are, in particular, surfaces formed by the recess of the support element. For example, the recess can have two opposing parallel surfaces, which ensures torque transmission. A third alternative is the use of a tongue-and-groove joint. In this case, for example, a groove is machined into the sleeve, a key is inserted, and, by means of a suitable addition to the recess, this results in a rotationally fixed connection between the sleeve and the support element.

Bevorzugt folgt die Gestalt des Kragarms, in einer Betrachtungsrichtung parallel zu einer axialen Erstreckungsrichtung der Achse und ausgehend von einer horizontalen Geraden durch den Mittelpunkt der Achse, im Wesentlichen einer Außenkontur eines Vierecks, wobei zwei erste Punkte des Vierecks auf der horizontalen Geraden liegen, und wobei zwei weitere Punkte des Vierecks eine asymmetrische Anordnung bezüglicher der Lotgeraden durch den Mittelpunkt der Achse und zu der horizontalen Gerade bilden. Insbesondere kann das Vierecke an seinen Seitenlinien Ausnehmungen oder Zusätze aufweisen. Die Ausnehmungen oder Zusätze können insbesondere konvexe oder konkave Kreisabschnitte sein. Die Ausnehmungen oder Zusätze können alternativ oder zusätzlich geradlinige Ausnehmungen oder Zusätze sein. Mit anderen Worten weist die Form des Kragarms in einer Blickrichtung der Montagerichtung auf der Achse eine Gestalt eines speziellen Vierecks auf. Beispielsweise kann der Kragarm die Gestalt eines schiefen Trapezes annehmen. In einem weiteren Beispiel kann der Kragarm die Form eines rechtwinkligen Trapezes annehmen. Insbesondere weist der Kragarm, an einem Ende des welches auf der von der Aussparung abgewandten Seite liegt, das Anlageelement auf. Der Kragarm mit dem, an ihm befestigten, Anlageelement weist insbesondere eine Gestalt auf, welche eine radiale Krafteinleitung in das Rahmenbauteil ermöglicht.Preferably, the shape of the cantilever, viewed in a direction parallel to an axial extension of the axis and starting from a horizontal line through the center of the axis, essentially follows the outer contour of a quadrilateral, wherein two first points of the quadrilateral lie on the horizontal line, and wherein two further points of the quadrilateral form an asymmetric arrangement with respect to the perpendicular line through the center of the axis and to the horizontal line. In particular, the quadrilateral can have recesses or additions on its sides. The recesses or additions can, in particular, be convex or concave circular segments. The recesses or additions can alternatively or additionally be straight recesses or additions. In other words, the shape of the cantilever, viewed in a direction corresponding to the mounting direction on the axis, has the shape of a specific quadrilateral. For example, the cantilever can assume the shape of an oblique trapezoid. In another example, the cantilever can assume the shape of a right-angled trapezoid. In particular, the cantilever arm has a contact element at one end, which lies on the side facing away from the recess. The cantilever arm with the contact element attached to it has a shape that allows radial force transmission into the frame component.

Bevorzugt ist das Abstützelement ein Blechteil. Das bedeutet, dass das Abstützelement ein Blechteil ist, das als einstückiges Bauteil ausgeführt ist. Das Abstützelement kann in einer einfachen Ausführungsform, in einer Betrachtungsrichtung rechtwinklig zur Achse der Aussparung, als L-förmig angesehen werden. Die L-Förmigkeit kann beispielsweise mittels eines Anlagewinkel des Anlageelements beschrieben werden, wobei der Anlagewinkel insbesondere den Winkel zwischen dem Kragarm und dem Abstützelement beschreibt. Der Anlagewinkel kann, wie zu vor beschrieben, 90° betragen oder je nach Rahmenbauteil angepasst werden. Zum Beispiel kann der Anlagewinkel als spitzer oder stumpfer Winkel ausgeführt sein. Die Verwendung eines Blechteils als Abstützelement ermöglicht eine kostengünstige Herstellung in wenigen Schritten, wie zum Beispiel durch Schneiden und Abkanten. Die flächige Anlage bezieht sich auf die Art der Verbindung, bei der das Abstützelement möglichst flächig auf das Rahmenbauteil des Fahrrads belastet wird. Dies bedeutet, dass das Abstützelement eine größtmögliche Kontaktfläche mit dem Rahmenbauteil hat, um eine stabile und gleichmäßige Kraftübertragung zu gewährleisten. Durch die flächige Anlage wird eine effektive Unterstützung und Abstützung des Rahmens erreicht, was zur Stabilität und Sicherheit des Fahrrads beiträgt.Preferably, the support element is a sheet metal part. This means that the support element is a sheet metal part manufactured as a single component. In a simple embodiment, the support element can be considered L-shaped when viewed perpendicular to the axis of the recess. The L-shape can be described, for example, by the contact angle of the support element, where the contact angle specifically describes the angle between the cantilever and the support element. The contact angle can be 90°, as described above, or adapted depending on the frame component. For example, the contact angle can be acute or obtuse. Using a sheet metal part as the support element allows for cost-effective manufacturing in just a few steps, such as cutting and bending. The "surface contact" refers to the type of connection in which the support element is loaded onto the bicycle frame component over as large a surface area as possible. This means that the support element has the largest possible contact area with the frame component to ensure stable and uniform force transmission. The flat design provides effective support and bracing for the frame, contributing to the stability and safety of the bicycle.

Bevorzugt weist die Radnabenantriebseinheit aufweisend ein von dem Elektromotor abgehendes erstes Kabel mit einer Steckvorrichtung auf, wobei die Steckvorrichtung stoff-, kraft- oder formschlüssig mit dem Abstützelement, insbesondere mit dem Anlageelement des Abstützelements oder mit einer ersten Anlagefläche des Kragarms oder einer zweiten Anlagefläche des Kragarms, verbunden ist. Die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche des Kragarms sind ebene Bereiche, die speziell dafür geeignet sind, eine Verbindung mit der Steckvorrichtung einzugehen. In einer Ausführungsform ist die Steckvorrichtung mit der ersten Anlagefläche des Kragarms verbunden, die sich auf der von der Radnabenantriebseinheit abgewandten Seite des Kragarms befindet. Die zweite Anlagefläche des Kragarms befindet sich auf der der Radnabenantriebseinheit zugewandten Seite und ist ebenfalls ein ebener Bereich.Preferably, the wheel hub drive unit has a first cable extending from the electric motor with a connector, wherein the connector is materially, force-fit, or form-fit connected to the support element, in particular to the contact element of the support element or to a first contact surface of the cantilever arm or a second contact surface of the cantilever arm. The first contact surface and the second contact surface of the cantilever arm are flat areas specifically suited for making a connection with the connector. In one embodiment, the connector is connected to the first contact surface of the cantilever arm, which is located on the side of the cantilever arm facing away from the wheel hub drive unit. The second contact surface of the cantilever arm is located on the side facing the wheel hub drive unit and is also a flat area.

Das erste Kabel ist ein flexibler Strang, der vorzugsweise mindestens einen elektrischen Leiter enthält und zur Übertragung von elektrischer Energie oder Signalen verwendet wird.The first cable is a flexible strand, preferably containing at least one electrical conductor. contains and is used for the transmission of electrical energy or signals.

Die Steckvorrichtung ist eine Komponente einer mechanischen Vorrichtung, die es ermöglicht, zwei Steckkomponenten, insbesondere die Steckvorrichtung und die Gegensteckvorrichtung, durch Einstecken und/oder Verriegeln miteinander zu verbinden. Die Steckvorrichtung ist in der Regel als Stecker ausgeführt und verfügt über mindestens einen Pin. Die Verbindung kann kraftschlüssig hergestellt werden, beispielsweise durch einen Spannmechanismus. Hierbei kann die Steckvorrichtung mittels einer Schraubschelle, die um die Steckvorrichtung und das Abstützelement herumgeht, verbunden werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Steckvorrichtung mit dem Abstützelement verschraubt sein. Die Verbindung kann auch stoffschlüssig ausgeführt sein, beispielsweise durch eine geklebte Verbindung, eine heißgeprägte Verbindung oder ähnliches. Eine weitere Möglichkeit ist eine formschlüssige Verbindung, bei der die Steckvorrichtung mittels eines Zapfens in eine entsprechende Aussparung des Kragarms eindringt.A plug connector is a component of a mechanical device that enables the connection of two plug components, in particular the plug connector and its mating connector, by insertion and/or locking. The plug connector is typically designed as a plug and has at least one pin. The connection can be friction-fit, for example, by a clamping mechanism. In this case, the plug connector can be connected by means of a screw clamp that encircles the plug connector and the support element. In another embodiment, the plug connector can be screwed to the support element. The connection can also be material-fit, for example, by an adhesive bond, a hot-stamped connection, or similar. Another possibility is a positive-locking connection, in which the plug connector engages a corresponding recess in the cantilever arm by means of a pin.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steckvorrichtung mit dem Anlageelement des Abstützelements verbunden, beispielsweise durch Verschrauben. Das Anlageelement weist eine Durchgangsbohrung auf, die beispielsweise mit einer Senkkopfschraube durchdrungen wird. Die Steckvorrichtung verfügt insbesondere über eine Bohrung mit Innengewinde, die mit der Schraube zusammenwirkt und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Steckvorrichtung und Anlageelement herstellt.In a preferred embodiment, the plug-in device is connected to the contact element of the support element, for example by screwing. The contact element has a through-hole, which is penetrated, for example, by a countersunk screw. The plug-in device particularly has a bore with an internal thread that interacts with the screw and establishes a force-fit connection between the plug-in device and the contact element.

Bevorzugt weist die Radnabenantriebseinheit eine Steuereinheit und ein zweites Kabel mit einer Gegensteckvorrichtung. Die Gegensteckvorrichtung ist insbesondere eine weitere Komponente der mechanischen Vorrichtung, um die Steckvorrichtung und die Gegensteckvorrichtung zu verbinden. Insbesondere tritt ein zweites Kabel, ausgehend von der Steuereinheit und verlaufend beispielsweise an einer Kettenstrebe, in die Gegensteckvorrichtung ein. Die Gegensteckvorrichtung ist bevorzugt als Buchse oder Buchsenstecker ausgeführt.Preferably, the wheel hub drive unit comprises a control unit and a second cable with a mating connector. The mating connector is, in particular, a further component of the mechanical device for connecting the plug and the mating connector. Specifically, a second cable, extending from the control unit and running, for example, along a chainstay, enters the mating connector. The mating connector is preferably designed as a socket or a plug.

Bevorzugt ist die Gegensteckvorrichtung mittels eines Bajonettverschlusses an der Steckvorrichtung gesichert. Insbesondere kann die Steckvorrichtung Führungsnasen aufweisen und die Gegensteckvorrichtung eine entsprechende Führungsnut für den Bajonettverschluss. Die Anordnung von Führungsnasen und Führungsnut kann auch vertauscht sein. Der Bajonettverschluss verhindert das Verdrehen der Kabel und bietet zusätzlichen Schutz vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Witterungseinflüssen.Preferably, the mating connector is secured to the plug connector by means of a bayonet fitting. In particular, the plug connector can have guide lugs and the mating connector a corresponding guide groove for the bayonet fitting. The arrangement of the guide lugs and guide groove can also be reversed. The bayonet fitting prevents the cables from twisting and offers additional protection against external influences, such as weather conditions.

Bevorzugt ist die Gegensteckvorrichtung mittels eines Schnappverschlusses an der Steckvorrichtung gesichert ist, wobei, die Steckvorrichtung eine Rastnase aufweist, und wobei die Gegensteckvorrichtung ein Klammerelement aufweist. Dies bedeutet, dass die Gegensteckvorrichtung durch einen schnellen und einfachen Mechanismus an der Steckvorrichtung befestigt werden kann. Dadurch wird eine sichere und stabile Verbindung gewährleistet. Die Steckvorrichtung selbst weist eine Rastnase auf. Diese Rastnase ist insbesondere ein kleiner Vorsprung oder Erhebung, die dazu dient, die Gegensteckvorrichtung in Position zu halten und ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung zu verhindern. Die Rastnase greift in das Klammerelement der Gegensteckvorrichtung ein und sorgt so für eine feste Verbindung. Die Gegensteckvorrichtung weist ein Klammerelement auf. Dieses Klammerelement ist insbesondere eine Struktur, die die Rastnase der Steckvorrichtung aufnimmt und festhält. Es gewährleistet, dass die Verbindung zwischen der Steckvorrichtung und der Gegensteckvorrichtung sicher und stabil ist.Preferably, the mating connector is secured to the plug connector by means of a snap lock, wherein the plug connector has a locking lug and the mating connector has a clamping element. This means that the mating connector can be attached to the plug connector by a quick and easy mechanism. This ensures a secure and stable connection. The plug connector itself has a locking lug. This locking lug is, in particular, a small projection or protrusion that serves to hold the mating connector in position and prevent unintentional loosening of the connection. The locking lug engages in the clamping element of the mating connector, thus ensuring a secure connection. The mating connector has a clamping element. This clamping element is, in particular, a structure that receives and holds the locking lug of the plug connector. It ensures that the connection between the plug connector and the mating connector is secure and stable.

Das Klammerelement kann insbesondere in zwei verschiedenen Ausführungen vorliegen: Es kann entweder eine federnde Struktur aufweisen oder drehbar gelagert sein.The clamping element can be in two different versions: It can either have a spring-like structure or be rotatably mounted.

In der federnden Ausführung ist das Klammerelement so konstruiert, dass es eine Flexibilität aufweist. Es kann sich insbesondere federnd von der Rastnase wegbewegen und dann wieder in seine ursprüngliche Position zurückspringen. Dadurch wird eine Spannung erzeugt, die das Klammerelement fest an der Rastnase der Steckvorrichtung hält. Insbesondere um die Verbindung zu lösen, kann das Klammerelement einfach zurückgedrückt werden, wodurch es von der Rastnase abrutscht, oder diese überwindet und die Verbindung freigibt.In the spring-loaded version, the clamping element is designed to be flexible. Specifically, it can spring away from the locking lug and then rebound to its original position. This creates tension that holds the clamping element firmly against the locking lug of the connector. To release the connection, the clamping element can simply be pushed back, causing it to slide off the locking lug, or it can overcome it and release the connection.

In der drehbar gelagerten Ausführung ist das Klammerelement auf der Seite, die von der Rastnase entfernt ist, mit einem Überstand jenseits der drehbaren Lagerung, versehen. Dieser Überstand kann insbesondere wie ein Taster fungieren, der gedrückt werden kann. Beispielsweise wird durch Betätigung dieses Überstands, das Klammerelement von der Rastnase gelöst und die Verbindung zwischen der Steckvorrichtung und der Gegensteckvorrichtung wird wieder lösbar gemacht. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Trennung der beiden Vorrichtungen. Mittels der Ausführungsform des Schnappverschlusses wird eine zuverlässige Verbindung hergestellt. Die Rastnase und das Klammerelement arbeiten zusammen, um die Steckvorrichtung und die Gegensteckvorrichtung sicher miteinander zu verbinden und ein versehentliches Lösen zu verhindern.In the rotatably mounted version, the clamping element on the side furthest from the locking lug has a projection extending beyond the rotatable bearing. This projection can function, in particular, as a push button that can be pressed. For example, actuating this projection releases the clamping element from the locking lug, thus making the connection between the plug and mating connectors detachable. This allows for quick and easy separation of the two devices. The snap-lock design ensures a reliable connection. The locking lug and the clamping element work together to securely connect the plug and mating connectors and prevent accidental disconnection.

Bevorzugt ist die Gegensteckvorrichtung und die Steckvorrichtung mittels eines Klammermechanismus gesichert. Ein Klammermechanismus wird bevorzugt verwendet, um die Gegensteckvorrichtung und die Steckvorrichtung miteinander zu sichern. Es gibt verschiedene Varianten dieses Klammermechanismus. Insbesondere zeichnet sich der Klammermechanismus durch mindestens ein Klammerelement aus. Das Klammerelement kann entweder drehbar an einer der Vorrichtungen angebracht sein oder als separates, abnehmbares Bauteil ausgeführt sein. Es greift in Ausnehmungen oder Vertiefungen in den Vorrichtungen ein, um eine sichere Verbindung herzustellen. In einer Ausführungsform, bei der die Steckvorrichtung und die Gegensteckvorrichtung rund ausgeführt ist und die Klammer beispielsweise in Nuten eingreift, kann das Klammerelement mindestens einen ringförmigen Abschnitt aufweisen, der bevorzugt in Nuten der Steckvorrichtung oder der Gegensteckvorrichtung eingreift. Das Klammerelement kann eine Flexibilität aufweisen, um sich an die Form der Nuten anzupassen und eine feste Verbindung zu gewährleisten. Das Klammerelement kann auch zusätzliche Sicherungselemente wie Rasten, Rillen oder Stifte aufweisen, um die Verbindung weiter zu stabilisieren und ein unbeabsichtigtes Lösen zu verhindern.Preferably, the mating connector and the plug-in connector are secured by a clamping mechanism. A clamping mechanism is preferably used to secure the mating connector and the plug-in connector together. There are various versions of this clamping mechanism. In particular, the clamping mechanism is characterized by at least one clamping element. The clamping element can either be rotatably attached to one of the devices or be designed as a separate, removable component. It engages in recesses or indentations in the devices to create a secure connection. In an embodiment where the plug-in connector and the mating connector are round and the clamp engages, for example, in grooves, the clamping element can have at least one annular section that preferably engages in grooves of the plug-in connector or the mating connector. The clamping element can be flexible enough to adapt to the shape of the grooves and ensure a secure connection. The clamping element can also have additional locking elements such as detents, grooves, or pins to further stabilize the connection and prevent unintentional loosening.

Bevorzugt umfasst der Klammermechanismus ein drehbar gelagertes Klammerelement, das entweder an der Steckvorrichtung oder der Gegensteckvorrichtung angeordnet ist. Das Klammerelement greift insbesondere in eine Ausnehmung der entsprechenden Vorrichtung ein. Durch die Drehbarkeit des Klammerelements kann es in die Ausnehmung einrasten und eine sichere Verbindung herstellen.Preferably, the clamping mechanism comprises a rotatably mounted clamping element, which is arranged either on the plugging device or the mating device. The clamping element engages, in particular, in a recess of the corresponding device. Due to its rotatability, the clamping element can snap into the recess and establish a secure connection.

Bevorzugt umfasst der Klammermechanismus ein Klammerelement, das sowohl in eine Ausnehmung der Steckvorrichtung als auch in eine Ausnehmung der Gegensteckvorrichtung greift. Das Klammerelement ist insbesondere fest mit beiden Vorrichtungen verbunden und gewährleistet so eine sichere Verbindung.Preferably, the clamping mechanism comprises a clamping element that engages in both a recess of the plugging device and a recess of the mating plugging device. The clamping element is particularly firmly connected to both devices, thus ensuring a secure connection.

Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrrad insbesondere ein Elektrofahrrad, eBike, Pedelec oder S-Pedelec, welches eine Antriebsanordnung und Antriebseinheit gemäß einer der vorherigen Ausführungen umfasst.The invention further relates to a bicycle, in particular an electric bicycle, eBike, pedelec or S-Pedelec, which comprises a drive arrangement and drive unit according to one of the previous embodiments.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

1: ein Elektrofahrrad mit einer erfindungsgemäßen Radnabenantriebseinheit,
2: eine erfindungsgemäße Radnabenantriebseinheit, montiert in einem Rahmenbauteil,
3: ein erfindungsgemäßes Abstützelement,
4: eine Schnittansicht eine erfindungsgemäße Radnabenantriebseinheit,
5: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäße Radnabenantriebseinheit in einem ersten Montagezustand einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
6: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäße Radnabenantriebseinheit in einem zweiten Montagezustand der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
7: eine erweiterte perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäße Radnabenantriebseinheit in einem zweiten Montagezustand der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
8: eine schematische Ansicht eine Steck- und Gegensteckvorrichtung in einer ersten Ausführungsform,
9: eine schematische Ansicht eine Steck- und Gegensteckvorrichtung in der zweiten Ausführungsform, vereinfacht dargestellt,
10: eine schematische Ansicht eine Steck- und Gegensteckvorrichtung in einer dritten Ausführungsform,
11: eine schematische Ansicht eine Steck- und Gegensteckvorrichtung in einer vierten Ausführungsform,

The invention will be explained in more detail using the figures. They show:

1 : an electric bicycle with a wheel hub drive unit according to the invention,
2 : a wheel hub drive unit according to the invention, mounted in a frame component,
3 : a support element according to the invention,
4 : a sectional view of a wheel hub drive unit according to the invention,
5 : a perspective view of a wheel hub drive unit according to the invention in a first assembly state of a second embodiment of the invention,
6 : a perspective view of a wheel hub drive unit according to the invention in a second assembly state of the second embodiment of the invention,
7 : an extended perspective view of a wheel hub drive unit according to the invention in a second assembly state of the second embodiment of the invention,
8 : a schematic view of a plug-in and mating plug-in device in a first embodiment,
9 : a schematic view of a plug-in and mating plug-in device in the second embodiment, simplified representation,
10 : a schematic view of a plug-in and mating plug-in device in a third embodiment,
11 : a schematic view of a plug-in and mating plug-in device in a fourth embodiment,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Elektrofahrrads 100 mit einer Antriebseinheit 2. Das Elektrofahrrad 100 weist ein Vorderrad 115 und ein Hinterrad 116 auf, wobei das Hinterrad 116 an der Hinterradnabe 118 mittels eines Verbindungselements 101, insbesondere einer Kette, und mittels der Antriebseinheit 2 durch eine Trittkraft des Radfahrers auf die Pedale 108 angetrieben wird. Die Pedale 108 sind dazu mit Kurbeln 119 verbunden, welche wiederum mit jeweils unterschiedlichen Enden der Tretwelle 103 verbunden sind. Die Antriebseinheit 2, ist dazu eingerichtet, ein an der Tretwelle 103 wirkendes Fahrerdrehmoment zu unterstützen und an ein Abtriebsritzel 107 zu übertragen, welches in unmittelbarem Eingriff mit dem Verbindungselement 101 zum Antrieb des Elektrofahrrads 100 steht. Das Rahmenbauteil 102 des Elektrofahrrads 100 umfasst insbesondere ein Sitzrohr 106, eine Sitzstrebe 104, ein Unterrohr 111, ein Oberrohr 110, ein Steuerrohr 112, eine Kettenstrebe 105, welche unlöslich miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt sind. Weiterhin weist das Fahrrad 100 eine Lenkeinheit 120 auf. Schematisch dargestellt ist eine Eingabevorrichtung 10, die wie eine Benutzeranzeige 122 und einer Bremsvorrichtung 121, an der Lenkeinheit 120 befestigt ist. Die Antriebseinheit 2 ist über ein Kabel (angedeutet) mit einem Batteriemodul 109 verbunden und wird durch dieses gespeist. Ferner zeigt 1 schematisch eine elektrisch ansteuerbare Gangschaltvorrichtung 102. Die Antriebseinheit 2 umfasst neben der Steuereinheit 124 noch eine Sensoreinheit 123, wobei die Sensoreinheit beispielsweise als Inertialsensoreinheit ausgeführt sein kann. Insbesondere ist aus 1 ersichtlich, dass eine Längsachse des Fahrzeugs eine Parallele zu Y, die Querachse eine Parallele zu Z und die Hochachse eine Parallele zu X, darstellt. 1 Figure 1 shows a simplified schematic view of an electric bicycle 100 with a drive unit 2. The electric bicycle 100 has a front wheel 115 and a rear wheel 116, the rear wheel 116 being driven at the rear wheel hub 118 by means of a connecting element 101, in particular a chain, and by means of the drive unit 2 by a pedaling force of the cyclist on the pedals 108. The pedals 108 are connected to cranks 119, which in turn are connected to different ends of the pedal shaft 103. The drive unit 2 is designed to assist a rider torque acting on the pedal shaft 103 and to transmit it to a driven sprocket 107, which is in direct engagement with the connecting element 101 for the drive of the electric bicycle 100. The frame component 102 of the electric bicycle 100 comprises, in particular, a seat tube 106, a seat stay 104, a down tube 111, a top tube 110, a head tube 112, and a chainstay 105, which are permanently connected to one another, for example, by welding. Furthermore, the bicycle 100 has a steering unit 120. A control device 10, which, like a user display 122 and a brake device 121, is attached to the steering unit 120, is shown schematically. The drive unit 2 is connected to a battery module 109 via a cable (indicated). the and is fed by this. Furthermore, it shows 1 A schematic representation of an electrically controlled gearshift device 102 is shown. The drive unit 2 comprises, in addition to the control unit 124, a sensor unit 123, the sensor unit being, for example, an inertial sensor unit. In particular, it is shown that 1 It is evident that one longitudinal axis of the vehicle is parallel to Y, the transverse axis is parallel to Z, and the vertical axis is parallel to X.

Die Steuereinheit 124 ist dabei eingerichtet, um die Antriebseinheit 2 in Abhängigkeit einer Pedalbetätigung eines Fahrers des Elektrofahrrads 100 zu betätigen. Im Detail wird die Antriebseinheit 2 derart gesteuert betätigt, dass in Abhängigkeit eines mittels Muskelkraft des Fahrers erzeugten Fahrerdrehmoments ein Motordrehmoment erzeugt wird, um den Fahrer beim Pedalieren motorisch zu unterstützen. Dabei ist vorgesehen, dass die Erzeugung des Motordrehmoments in Abhängigkeit einer Höhe des Fahrerdrehmoments gesteuert wird. Alternativ oder zusätzlich ist die die Erzeugung des Motordrehmoments in Abhängigkeit einer Fahrerkadenz gesteuert wird. Das Fahrerdrehmoment kann beispielsweise mittels der Sensoreinheit 123 erfasst werden.The control unit 124 is configured to actuate the drive unit 2 in response to pedaling by the rider of the electric bicycle 100. Specifically, the drive unit 2 is controlled such that, depending on the rider's muscle power, motor torque is generated to provide motor assistance to the rider while pedaling. The generation of motor torque is controlled based on the magnitude of the rider's torque. Alternatively or additionally, the generation of motor torque can be controlled based on the rider's cadence. The rider's torque can be detected, for example, by the sensor unit 123.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Radnabenantriebseinheit 2, die in einem Rahmenbauteil 102 montiert ist. Insbesondere zeigt 2 einen Ausschnitt des Rahmenbauteil 102 mit einer Kettenstrebe 105 und einer Sitzstrebe 100. In einem Verbindungsbereich zwischen der Kettenstrebe 105 und der Sitzstrebe 100 befindet sich eine Aufnahme für die Achse 5, die die Radnabenantriebseinheit 2 mit dem Rahmenbauteil 102 verbindet. Dabei ist die Achse 5 ein Schraubenkopf mit einem Innensechskant abgebildet, wobei der Schraubenkopf eine Anlagefläche am Rahmenbauteil 102 bildet. Insbesondere ist ein Gehäuse 3 der Radnabenantriebseinheit 2 dargestellt. Das Gehäuse weist an seinem äußeren Rand eine Vielzahl von Aufnahmen für Speichen auf. Außerdem ist ein Abstützelement 10 dargestellt, das insbesondere mit dem Anlageelement 11 eine flächige Verbindung mit dem Rahmenbauteil 102 bildet. Das Anlageelement 11 ist in dieser Ausführungsform durch ein Flachbauteil, beispielsweise ein Blechteil umgesetzt, das fest mit dem Kragarm 12 (nicht dargestellt) verbunden ist. Gezeigt ist weiterhin, dass ein vom Elektromotor 30 erzeugtes Drehmoment, das mittels eines Umfangspfeils unterhalb der Achse 5 dargestellt ist, mittels des Abstützelements 10, insbesondere des Anlageelements 11, an dem Rahmenbauteil 102 abgestützt. 2 Figure 1 shows a wheel hub drive unit 2 according to the invention, which is mounted in a frame component 102. In particular, Figure 2 shows 2 A section of the frame component 102 is shown, including a chainstay 105 and a seat stay 100. A receptacle for the axle 5, which connects the wheel hub drive unit 2 to the frame component 102, is located in a connection area between the chainstay 105 and the seat stay 100. The axle 5 is depicted as a screw head with an internal hexagon socket, the screw head forming a contact surface on the frame component 102. A housing 3 of the wheel hub drive unit 2 is shown in particular. The housing has a plurality of receptacles for spokes on its outer edge. A support element 10 is also shown, which forms a planar connection with the frame component 102, particularly with the contact element 11. In this embodiment, the contact element 11 is implemented as a flat component, for example, a sheet metal part, which is rigidly connected to the cantilever arm 12 (not shown). It is further shown that a torque generated by the electric motor 30, which is represented by a circumferential arrow below the axis 5, is supported on the frame component 102 by means of the support element 10, in particular the mounting element 11.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Abstützelement 10 in einer ersten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform weist das Abstützelement 10 eine Aussparung 13 auf, die dazu geeignet ist, eine Hülse 4 aufzunehmen. Die Aussparung 13 ist so gestaltet, dass auf zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Schlüsselfläche 14 ausgebildet ist, die dazu geeignet sind, ein auf die Hülse wirkendes Drehmoment aufzunehmen und in das Abstützelement 10 einzuleiten. In dieser Ausführungsform sind die Schlüsselflächen 14 trapezförmig ausgebildet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform der Schlüsselflächen beschränkt, sondern kann auch durch andere Ausführungsformen der Schlüsselfläche 14, wie beispielsweise einen Vielzahn oder einen Sechskant realisiert werden. 3 zeigt außerdem eine horizontale Gerade 70, die durch den Mittelpunkt der Aussparung 13 verläuft. Diese horizontale Gerade 70 ist parallel zur Längsachse des Fahrzeugs 100. Die horizontale Gerade 70 ist insbesondere bezogen auf ein Koordinatensystem des Fahrzeugs 100 horizontal und kann für einen außenstehenden Betrachter schief zu einer horizontalen Grundfläche sein, auf welcher sich das Elektrofahrrad 100 befindet. Senkrecht zur horizontalen Geraden ist eine Lotgerade 72 gezeigt, die im rechten Winkel zur Horizontalen verläuft und ebenfalls den Mittelpunkt der Aussparung 13 schneidet. 3 zeigt weiter ein, insbesondere imaginäres, Viereck 71, das zwei erste Punkte 73a auf der horizontalen Geraden 70 aufweist und zwei weitere Punkte 73b, welche asymmetrisch der Lotgeraden 72 angeordnet sind. Dieses Viereck 71, insbesondere eine Außenkontur des Vierecks 71, gibt die Form des Kragarms 12 vor, der eine feste Verbindung mit dem Anlageelement 11 bildet. Im Wesentlichen folgt die Kontur des Kragarms 12 der Kontur des Vierecks 71. Der Kragarm 12 kann die Kontur des Vierecks 71 vereinzelt über- oder unterschreiten, um beispielsweise einen verbesserten Kraftfluss oder eine funktionale Gestaltung zu ermöglichen. Das Viereck 71 kann beispielsweise eine konstruktive Vorgabe sein, in dessen Kontur der Kragarm 12 seine Ausprägung erfährt. Das Anlageelement 11 ist insbesondere so ausgeführt, dass es der Kontur des Rahmenteils folgt, insbesondere der Kontur der Kettenstrebe 105. Somit kann eine flächige Verbindung von Anlageelement 11 und dem Rahmenbauteil 102 gebildet werden. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Anlageelement 11 eine zusätzliche Kontaktvorrichtung umfassen, die sich elastisch oder plastisch dem Rahmenteil anpasst, um eine verbesserte flächige Verbindung zu gewährleisten. 3 Figure 1 shows a support element 10 according to the invention in a first embodiment. In this embodiment, the support element 10 has a recess 13 suitable for receiving a sleeve 4. The recess 13 is designed such that a wrench flat 14 is formed on each of two opposite sides, which are suitable for receiving a torque acting on the sleeve and transmitting it into the support element 10. In this embodiment, the wrench flats 14 are trapezoidal. However, the invention is not limited to this embodiment of the wrench flats, but can also be implemented by other embodiments of the wrench flat 14, such as a spline or a hexagon. 3 Figure 1 also shows a horizontal line 70 that passes through the center point of the recess 13. This horizontal line 70 is parallel to the longitudinal axis of the vehicle 100. Specifically, the horizontal line 70 is horizontal with respect to a coordinate system of the vehicle 100 and may appear oblique to a horizontal surface on which the electric bicycle 100 rests, to an external observer. A perpendicular line 72 is shown, which runs at a right angle to the horizontal and also intersects the center point of the recess 13. 3 Figure 1 further shows an imaginary quadrilateral 71, which has two first points 73a on the horizontal line 70 and two further points 73b, which are arranged asymmetrically to the perpendicular line 72. This quadrilateral 71, in particular an outer contour of the quadrilateral 71, defines the shape of the cantilever 12, which forms a fixed connection with the support element 11. Essentially, the contour of the cantilever 12 follows the contour of the quadrilateral 71. The cantilever 12 may occasionally extend beyond or fall short of the contour of the quadrilateral 71, for example, to enable improved force transmission or a functional design. The quadrilateral 71 can, for example, serve as a design specification within whose contour the cantilever 12 is formed. The mounting element 11 is designed to follow the contour of the frame part, in particular the contour of the chainstay 105. This allows for a planar connection between the mounting element 11 and the frame component 102. In an embodiment not shown, the mounting element 11 can include an additional contact device that adapts elastically or plastically to the frame part to ensure an improved planar connection.

4 zeigt einen Schnitt des Radnabenantriebs 2 in eingebautem Zustand in dem Rahmenteil 102. Insbesondere ist die Radnabenantriebseinheit 2 in mittig geschnitten und offenbart ihre Anordnung im Inneren. Die Darstellung zeigt den eingebauten Zustand an einer Hinterradnabe 118, wobei die Achse 5 das Rahmenteil 102 in einem Verbindungsbereich zwischen der Kettenstrebe 105 und der Sitzstrebe 104 auf einer ersten Seite durchdringt und auf der gegenüberliegenden, zweiten Seite mit dem Rahmenteil 102 in einem Verbindungsbereich zwischen der Sitzstrebe 104 und der Kettenstrebe 105 mittels eines Gewindes verschraubt ist. Auf der Achse 5 sind eine Hülse 4 und eine Kassetteneinheit 6 angeordnet. Außerdem ist der Elektromotor 30 mit seinem Stator 31, der drehfest mit der Hülse 4 verbunden ist, und dem Rotor 32 dargestellt. Der Rotor 32 trägt ein Sonnenrad 41 eines Planetengetriebes 40 und ist drehfest damit verbunden. Das Sonnenrad 41 kämmt mit mindestens einem Planetenzahnrad 42, das auf einem Planetenträger 43 drehbar gelagert ist. Das mindestens eine Planetenzahnrad 42 greift weiterhin in ein Hohlrad 44 ein, das drehfest an der Innenwand des Gehäuses 3 der Radnabenantriebseinheit 2 angeordnet ist. Ferner kann ein Freilauf (nicht dargestellt) zur Entkopplung des Elektromotors vorgesehen sein. Das Abstützelement 10 ist drehfest auf der Hülse 4 angebracht und leitet das vom Elektromotor 30 erzeugte Drehmoment mittels des Anlageelements 11 in das Rahmenteil 102 ein. Das Abstützelement 10 kann beispielsweise während der Montage auf die Hülse 4 aufgesteckt werden, wobei die Schlüsselflächen 14 des Abstützelements 10 (nicht dargestellt) an korrespondierende Schlüsselflächen der Hülse 4 (nicht dargestellt) anliegen und somit ermöglichen, dass das vom Elektromotor 30 erzeugte Drehmoment übertragen werden kann. 4 Figure 1 shows a section of the wheel hub drive 2 in its installed state within the frame part 102. In particular, the wheel hub drive unit 2 is shown in a central section, revealing its internal arrangement. The illustration depicts the installed state on a rear wheel hub 118, with the axle 5 penetrating the frame part 102 in a connection area between the chainstay 105 and the seatstay 104 on one side and connecting to the axle on the opposite, second side. Frame part 102 is screwed into a connection area between the seat stay 104 and the chain stay 105 by means of a thread. A sleeve 4 and a cassette unit 6 are arranged on the axle 5. The electric motor 30 is also shown with its stator 31, which is rotationally fixed to the sleeve 4, and the rotor 32. The rotor 32 carries a sun gear 41 of a planetary gear set 40 and is rotationally fixed to it. The sun gear 41 meshes with at least one planet gear 42, which is rotatably mounted on a planet carrier 43. The at least one planet gear 42 also engages with a ring gear 44, which is rotationally fixed to the inner wall of the housing 3 of the wheel hub drive unit 2. Furthermore, a freewheel (not shown) can be provided for decoupling the electric motor. The support element 10 is fixedly mounted on the sleeve 4 and transmits the torque generated by the electric motor 30 into the frame part 102 via the contact element 11. The support element 10 can, for example, be placed onto the sleeve 4 during assembly, with the wrench flats 14 of the support element 10 (not shown) bearing against corresponding wrench flats of the sleeve 4 (not shown), thus enabling the transmission of the torque generated by the electric motor 30.

Die 5, 6 bis 7 zeigen perspektivische Ansichten der Radnabenantriebseinheit 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In den 5 und 6 wird der Verbindungsvorgang zwischen der Steckvorrichtung 24 und der Gegensteckvorrichtung 25 dargestellt, wobei dieser in 6 abgeschlossen ist. 7 zeigt den abgeschlossenen Verbindungsvorgang aus einer anderen Perspektive.The 5 , 6 until 7 The figures show perspective views of the wheel hub drive unit 2 according to a second embodiment of the invention. 5 and 6 The connection process between the plug-in device 24 and the mating plug-in device 25 is illustrated, wherein this is shown in 6 is completed. 7 shows the completed connection process from a different perspective.

In 5 ist ein Teil der Kettenstrebe 105 gezeigt, wobei die Achse 5 den Verbindungsbereich zwischen der Kettenstrebe 105 und der Sitzstrebe 104 (nicht dargestellt) durchdringt. Ein erstes Kabel 21 geht insbesondere von der Radnabenantriebseinheit 2 ab und tritt in die Steckvorrichtung 24 ein. Das erste Kabel 21 verläuft bevorzugt um den Verbindungsbereich herum. Die Steckvorrichtung 24 ist am Abstützelement 10, insbesondere dem Anlageelement 11, angebracht. Ein Schnappverschluss 23b, der geeignet ist, Verbindung von Steckvorrichtung 24 und Gegensteckvorrichtung 25 zu sichern, umfasst eine Rastnase 28, die von einer drehbaren Klammervorrichtung 26 der Gegensteckvorrichtung 25 umgriffen wird, wobei die Rastnase insbesondere an der Steckvorrichtung 24 angeordnet ist.In 5 A portion of the chainstay 105 is shown, with the axle 5 penetrating the connection area between the chainstay 105 and the seat stay 104 (not shown). A first cable 21 extends, in particular, from the wheel hub drive unit 2 and enters the connector 24. The first cable 21 preferably runs around the connection area. The connector 24 is attached to the support element 10, in particular the contact element 11. A snap lock 23b, suitable for securing the connection between the connector 24 and the mating connector 25, comprises a locking lug 28 which is engaged by a rotatable clamping device 26 of the mating connector 25, the locking lug being arranged, in particular, on the connector 24.

Ein zweites Kabel 22, von einer Steuereinheit 124 kommend, verläuft entlang der Kettenstrebe 105 und tritt in die Gegensteckvorrichtung 25 ein. Die Steckvorrichtung 24 ist in dieser Ausführungsform als Stecker ausgeführt, während die Gegensteckvorrichtung 25 als Buchsenstecker ausgeführt ist.A second cable 22, coming from a control unit 124, runs along the chainstay 105 and enters the mating connector 25. In this embodiment, the connector 24 is designed as a plug, while the mating connector 25 is designed as a socket plug.

In 6 ist der vollständig verbundene Zustand des Schnappverschlusses 23b dargestellt, wobei die Klammervorrichtung 26 die Rastnase 28 umfasst.In 6 The fully connected state of the snap lock 23b is shown, wherein the clamping device 26 includes the locking lug 28.

7 zeigt den gleichen vollständig verbundenen Zustand und verdeutlicht den Kabelabgang des ersten Kabels 21, das insbesondere aus einem stationären Teil 31 des Elektromotors 30 kommt und durch eine Ausnehmung (nicht dargestellt) der Hülse 4 geführt wird. Ferner zeigt 7 das Gehäuse 3 der Radnabenantriebseinheit 2 und die Kassetteneinheit 6, wobei ausschließlich der Freilaufkörper der Kassetteneinheit 6 dargestellt ist. 7 Figure 1 shows the same fully connected state and illustrates the cable exit of the first cable 21, which in particular comes from a stationary part 31 of the electric motor 30 and is guided through a recess (not shown) in the sleeve 4. Furthermore, Figure 2 shows 7 the housing 3 of the wheel hub drive unit 2 and the cassette unit 6, wherein only the freewheel body of the cassette unit 6 is shown.

Die 8, 9, 10 bis 11 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Steckvorrichtung 24 und der Gegensteckvorrichtung 25 in schematischen Ansichten.The 8 , 9 , 10 until 11 The figures show various embodiments of the plugging device 24 and the mating plugging device 25 in schematic views.

8 zeigt einen Bajonettverschluss 23a, bei dem die Steckvorrichtung 24 Führungsnasen haben kann und die Gegensteckvorrichtung 25 eine Führungsnut für den Bajonettverschluss 23a aufweist. Die Anordnung von Führungsnasen und Führungsnut kann auch vertauscht sein. Der Bajonettverschluss 23a verhindert das Verdrehen der Kabel und bietet zusätzlichen Schutz vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Witterungseinflüssen. 8 Figure 23a shows a bayonet fitting 23a, in which the plug-in device 24 can have guide lugs and the mating plug-in device 25 has a guide groove for the bayonet fitting 23a. The arrangement of guide lugs and guide groove can also be reversed. The bayonet fitting 23a prevents the cables from twisting and offers additional protection against external influences, such as weather conditions.

9 zeigt eine vereinfachte Variante des Schnappverschlusses 23b, der in den 5, 6 bis 7 beschrieben wurde. In dieser Ausführungsform wird das Drehgelenk durch die elastische Verformbarkeit der Klammervorrichtung 26 ersetzt, was eine sichere und kostengünstige Verbindung ermöglicht. 9 shows a simplified version of the snap fastener 23b, which is used in the 5 , 6 until 7 as described. In this embodiment, the swivel joint is replaced by the elastic deformability of the clamping device 26, which enables a secure and cost-effective connection.

Die 10 und 11 zeigen einen Klammermechanismus 23c und 23d, der die Verbindung zwischen der Steckvorrichtung 24 und der Gegensteckvorrichtung 25 sichert.The 10 and 11 Figures 23c and 23d show a clamping mechanism that secures the connection between the plug-in device 24 and the mating plug-in device 25.

In 10 ist die Klammervorrichtung 26 drehbar an der Steckvorrichtung 24 angeordnet und greift in eine Vertiefung 27 der Gegensteckvorrichtung 25 ein. Die Klammervorrichtung 26 umschließt dabei mindestens den halben Umfang der Steckvorrichtung 24 oder Gegensteckvorrichtung 25. Zusätzliche Sicherungselemente wie Pins können an der Klammervorrichtung 26 vorhanden sein.In 10 The clamping device 26 is rotatably arranged on the plugging device 24 and engages in a recess 27 of the mating plugging device 25. The clamping device 26 encloses at least half the circumference of the plugging device 24 or mating plugging device 25. Additional locking elements such as pins may be present on the clamping device 26.

In 11 ist der Klammermechanismus 23d dargestellt, bei dem das Klammerelement 26 als separates, abnehmbares Bauteil ausgeführt ist. Es greift in Vertiefungen 27 und 27a ein, wobei die Vertiefung 27 in der Steckvorrichtung 24 und die Vertiefung 27a in der Gegensteckvorrichtung 25 angeordnet sind, um eine sichere Verbindung zu gewährleisten.In 11 The clamping mechanism 23d is shown, in which the clamping element 26 is designed as a separate, removable component. It engages in recesses 27 and 27a, with the recess 27 in the plug-in device 24 and the recess 27a being located in the plug-in device 24. fung 27a are arranged in the mating connector 25 to ensure a secure connection.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2016 122 441 A1 [0002]
WO 2008/056973 A1 [0003]

Claims

Wheel hub drive unit (2) for a vehicle, in particular a pedelec, S-pedelec, electric bicycle or e-bike, comprising an electric motor (30) having a stationary part and a rotating part, wherein the stationary part has an axle (5), a sleeve (4) and a support element (10), - wherein the support element (10) is suitable for supporting a torque generated by the electric motor (30), in particular a torque acting on the stationary part (31) of the electric motor (30), on a frame component 102, - wherein the support element (10) is rotationally fixed to the sleeve (4), - wherein the sleeve is arranged collinearly on the axle (5), - wherein the support element (10) has a cantilever arm (12) with a contact element (11), characterized in that the contact element (11) is designed such that the force resulting from the torque of the electric motor (30) forms a planar or linear contact between the system element (11) and the frame component (102).

Wheel hub drive unit (2) according Claim 1 , characterized in that the support element (10) and the sleeve (4) are designed in two parts.

Wheel hub drive unit (2) according Claim 1 or 2 , characterized in that the support element (10) is detachably connected to the sleeve (4).

Wheel hub drive unit (2), according to Claim 3 , characterized in that the detachable connection can be produced by a positive locking mechanism, in particular by means of a multi-tooth joint, key flats or by means of a tongue and groove connection.

Wheel hub drive unit (2), according to one of the preceding claims, characterized in that the support element has a recess (13), wherein the recess (13) is designed such that the sleeve makes the support element (10) at least partially penetrable.

Wheel hub drive unit (2) according Claim 5 , characterized in that the shape of the cantilever arm, in a viewing direction parallel to an axial extension direction of the recess (13) and - starting from a horizontal line through the center of the recess (13) and - starting from a perpendicular line (72) which intersects the center of the recess (13) and is arranged perpendicular to the horizontal line (70), essentially follows an outer contour of a quadrilateral, - wherein two first points of the quadrilateral (71) lie on the horizontal line (70), and - wherein two further points of the quadrilateral (71) have an asymmetric arrangement with respect to the perpendicular line (72).

Wheel hub drive unit (2) according Claim 5 , characterized in that the recess is designed such that two non-parallel contact surfaces (14) taper conically in sections.

Wheel hub drive unit (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the support element (10) is a sheet metal part.

Wheel hub drive unit (2) according to one of the preceding claims, further comprising a first cable (21) extending from the electric motor (30) with a plug device (24), characterized in that the plug device (24) is connected to the support element (10) by material, force or form locking, in particular to the contact element (11) of the support element (10) or to a first contact surface (12a) of the cantilever arm (12) or a second contact surface (12b) of the cantilever arm (12).

Wheel hub drive unit (2) according to one of the preceding claims, further comprising a control unit (124) and a second cable (22) with a mating connector (25).

Wheel hub drive unit (2) according Claim 8 , characterized in that the mating connector (25) is secured to the connector (24) by means of a bayonet lock (23a).

Wheel hub drive unit (2) according Claim 8 , characterized in that the mating connector (25) is secured to the plugging device (24) by means of a snap lock (23b), - wherein the plugging device (24) has a locking lug (28), - wherein the mating connector (25) has a clamping element (26).

Wheel hub drive unit (2) according Claim 8 , characterized in that the mating device and the plugging device are secured by means of a clamping mechanism (23c, 23d).

Wheel hub drive unit (2) according Claim 11 , characterized in that the clamping mechanism (23c) comprises a clamping element (26) which is rotatably mounted on the plugging device or the mating device and engages in a recess (27) of the plugging device (24) or the mating device (25).

Wheel hub drive unit (2) according Claim 11 , characterized in that the clamping mechanism (23d) comprises a clamping element (26a) which engages in a recess (27) of the plugging device and in a recess (27a) of the counter plugging device.

Vehicle with a wheel hub drive unit (2) according to one of the Claims 1 until 13 .