DE102024203034B3

DE102024203034B3 - Drive unit for a muscle-powered vehicle and vehicle

Info

Publication number: DE102024203034B3
Application number: DE102024203034.1A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kutter; Philipp Rechenbach; Eckhardt Lübke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2024-04-03
Filing date: 2024-04-03
Publication date: 2025-09-11
Anticipated expiration: 2044-04-04
Also published as: WO2025210005A1

Abstract

Eine Antriebseinheit für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug weist ein Eingangselement (4), ein stationäres Bauteil (9), ein Ausgangsgetriebe (30) und ein Abtriebselement (5) auf. Das Eingangselement (4) erstreckt sich in einer Axialrichtung durch das Abtriebselement (5), ist koaxial zu dem Abtriebselement (5) angeordnet und ist über das Ausgangsgetriebe (30) zur Ausgabe einer Antriebskraft mit dem Abtriebselement (5) mechanisch wirkverbunden. Das Abtriebselement (5) ist über ein erstes Abtriebslager (61) und über ein zweites Abtriebslager (62) an dem stationären Bauteil (9) gelagert. Ein Außenumfang des ersten Abtriebslagers (61) ist kleiner als ein Außenumfang des zweiten Abtriebslagers (62) ausgestaltet. A drive unit for a vehicle that can be operated using human power has an input element (4), a stationary component (9), an output gear (30), and an output element (5). The input element (4) extends in an axial direction through the output element (5), is arranged coaxially to the output element (5), and is mechanically operatively connected to the output element (5) via the output gear (30) for outputting a drive force. The output element (5) is mounted on the stationary component (9) via a first output bearing (61) and a second output bearing (62). An outer circumference of the first output bearing (61) is smaller than an outer circumference of the second output bearing (62).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einer Antriebseinheit.The present invention relates to a drive unit for a muscle-powered vehicle and a vehicle having a drive unit.

Eine Antriebseinheit für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug, beispielsweise ein E-Bike, ist bekannt. Eine solche Antriebseinheit kann einen Elektromotor zur Unterstützung eines mechanischen Antriebs zum Antreiben des Fahrzeugs aufweisen. Der Elektromotor und der mechanische Antrieb können ein Summiergetriebe antreiben, das innerhalb eines Antriebsgehäuses angeordnet ist. Eine Antriebskraft kann über eine Ausgangswelle von dem Summiergetriebe zu einem Kettenrad übertragen werden, das außerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet ist. Eine lange Lebensdauer der Antriebseinheit ist für Fahrzeuge von großer Bedeutung.A drive unit for a human-powered vehicle, such as an e-bike, is known. Such a drive unit may include an electric motor to assist a mechanical drive to propel the vehicle. The electric motor and the mechanical drive may drive a summing gear arranged within a drive housing. Drive force may be transmitted via an output shaft from the summing gear to a sprocket arranged outside the drive housing. A long service life of the drive unit is of great importance for vehicles.

DE 10 2016 225 159 A1 zeigt ein Getriebe für ein Fahrrad, das ein über ein Nadellager und ein Rillenkugellager gelagertes Abtriebselement aufweist. Weitere Antriebseinheiten für mit Muskelkraft betreibbare Fahrzeuge sind in DE 10 2020 203 711 A1 , DE 10 2021 111 580 A1 und DE 10 2017 111 770 A1 gezeigt. DE 10 2016 225 159 A1 shows a transmission for a bicycle, which has an output element mounted on a needle bearing and a deep groove ball bearing. Further drive units for human-powered vehicles are shown in DE 10 2020 203 711 A1 , DE 10 2021 111 580 A1 and DE 10 2017 111 770 A1 shown.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antriebseinheit bereitzustellen, die kompakt ist und eine verbesserte Lebensdauer aufweist. Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe mit einer Antriebseinheit, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object of the present invention is to provide an improved drive unit that is compact and has an improved service life. The present invention achieves this object with a drive unit having the features of claim 1. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

In einem ersten Aspekt ist eine Antriebseinheit für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug kann von einem Fahrrad, einem E-Bike oder einem Pedelec gebildet sein. Die Antriebseinheit weist ein Eingangselement, ein stationäres Bauteil, ein Ausgangsgetriebe und ein Abtriebselement auf. Das Eingangselement kann von einer Tretkurbel gebildet sein. Das Eingangselement kann Pedale aufweisen. Das stationäre Bauteil kann zumindest eines von einem Getriebegehäuse und einem Gehäusedeckel aufweisen. Das Ausgangsgetriebe kann ein Summiergetriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, aufweisen. Das Abtriebselement kann zweiteilig ausgestaltet sein. Das Abtriebselement kann zumindest eines von einem Kettenrad, einer Riemenscheibe oder einer Stirnradverzahnung aufweisen. Das Abtriebselement kann eine Abtriebswelle aufweisen.In a first aspect, a drive unit for a vehicle operable by human power is provided. The vehicle can be formed by a bicycle, an e-bike, or a pedelec. The drive unit has an input element, a stationary component, an output gear, and an output element. The input element can be formed by a pedal crank. The input element can have pedals. The stationary component can have at least one of a gear housing and a housing cover. The output gear can have a summing gear, for example a planetary gear. The output element can be designed in two parts. The output element can have at least one of a sprocket, a belt pulley, or a spur gear. The output element can have an output shaft.

Das Eingangselement erstreckt sich in einer Axialrichtung durch das Abtriebselement. Das Eingangselement kann eine Drehachse aufweisen. Die Drehachse kann in der Axialrichtung ausgerichtet sein. Eine Radialrichtung kann im Wesentlichen senkrecht zu der Axialrichtung ausgerichtet sein. Das Eingangselement ist koaxial zu dem Abtriebselement angeordnet. Das Eingangselement ist über das Ausgangsgetriebe zur Ausgabe einer Antriebskraft mit dem Abtriebselement mechanisch wirkverbunden. Das Abtriebselement ist über ein erstes Abtriebslager und über ein zweites Abtriebslager drehbar an dem stationären Bauteil gelagert. Das Eingangselement ist über ein Eingangslager drehbar an dem Ausgangselement gelagert. Das Eingangselement kann in dem Ausgangselement gelagert sein. Ein Außenumfang des ersten Abtriebslagers ist kleiner als ein Außenumfang des zweiten Abtriebslagers ausgestaltet. Das erste Abtriebslager ist in der Radialrichtung innerhalb des zweiten Abtriebslagers angeordnet und ist in der Axialrichtung innerhalb des zweiten Abtriebslagers angeordnet. Dadurch ist das Abtriebselement stabil an dem stationären Bauteil gelagert und die Antriebseinheit kann kompakt ausgestaltet sein.The input element extends in an axial direction through the output element. The input element can have an axis of rotation. The axis of rotation can be aligned in the axial direction. A radial direction can be aligned substantially perpendicular to the axial direction. The input element is arranged coaxially with the output element. The input element is mechanically operatively connected to the output element via the output gear for outputting a drive force. The output element is rotatably mounted on the stationary component via a first output bearing and a second output bearing. The input element is rotatably mounted on the output element via an input bearing. The input element can be mounted in the output element. An outer circumference of the first output bearing is smaller than an outer circumference of the second output bearing. The first output bearing is arranged within the second output bearing in the radial direction and is arranged within the second output bearing in the axial direction. As a result, the output element is stably mounted on the stationary component and the drive unit can be designed compactly.

Sind zwei Elemente mechanisch wirkverbunden, so sind diese unmittelbar oder mittelbar derart miteinander gekoppelt, dass eine Bewegung des einen Elements eine Reaktion des anderen Elements bewirkt. Beispielsweise kann eine mechanische Wirkverbindung durch eine formschlüssige oder reibschlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Die mechanische Wirkverbindung kann einem Kämmen von korrespondierenden Verzahnungen der zwei Elemente entsprechen. Zwischen den Elementen können dabei weitere Elemente, beispielsweise eine oder mehrere Stirnradstufen, vorgesehen sein. Unter einer permanent drehfesten Verbindung zweier Elemente wird hingegen eine Verbindung verstanden, bei welcher die beiden Elemente zu allen bestimmungsgemäßen Zuständen des Getriebes starr miteinander gekoppelt sind. Die Elemente können dabei als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen.If two elements are mechanically operatively connected, they are directly or indirectly coupled to one another in such a way that a movement of one element causes a reaction in the other element. For example, a mechanical operative connection can be provided by a positive or frictional connection. The mechanical operative connection can correspond to the meshing of corresponding toothings of the two elements. Additional elements, such as one or more spur gear stages, can be provided between the elements. A permanently rotationally fixed connection between two elements, on the other hand, is understood to be a connection in which the two elements are rigidly coupled to one another in all intended states of the transmission. The elements can be present as individual components that are connected to one another in a rotationally fixed manner or as a single piece.

Das Eingangselement kann über ein erstes Eingangslager an dem stationären Bauteil gelagert sein. Das Eingangselement kann über ein zweites Eingangslager an dem Abtriebselement gelagert sein. Dann ist das Abtriebselement über das zweite Eingangslager drehbar an dem Eingangselement gelagert. Das erste Eingangslager kann auf einer ersten Seite des stationären Bauteils angeordnet sein. Das zweite Eingangslager kann auf einer zweiten Seite des stationären Bauteils angeordnet sein. Die erste Seite kann bezüglich des Ausgangsgetriebes entgegengesetzt zu der zweiten Seite angeordnet sein. Die zweite Seite kann eine Seite der Antriebseinheit sein, auf der das Abtriebselement angeordnet ist. Das erste Eingangslager kann von einem Radiallager, beispielsweise einem Nadellager, gebildet sein. Das zweite Eingangslager kann von einem Radiallager, beispielsweise einem Kugellager wie einem Rillenkugellager gebildet sein. Das zweite Eingangslager kann in der Radialrichtung innerhalb des ersten Abtriebslagers angeordnet sein. Das zweite Eingangslager kann in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das erste Abtriebslager angeordnet sein.The input element can be mounted on the stationary component via a first input bearing. The input element can be mounted on the output element via a second input bearing. The output element is then rotatably mounted on the input element via the second input bearing. The first input bearing can be arranged on a first side of the stationary component. The second input bearing can be arranged on a second side of the stationary component. The first side can be arranged opposite the second side with respect to the output gear. The second side can be a side of the drive unit on which the output element is arranged. The first input bearing can be formed by a radial bearing, for example a needle bearing. The second input bearing can be a radial bearing, for example, a ball bearing such as a deep groove ball bearing. The second input bearing can be arranged radially within the first output bearing. The second input bearing can be arranged axially in the same plane as the first output bearing.

Die Abtriebswelle kann mit dem Kettenrad oder der Riemenscheibe drehfest verbunden sein. Das Abtriebselement kann sich in der Radialrichtung U-förmig erstrecken. Das Abtriebselement kann sich in der Radialrichtung beidseitig entlang eines Wandabschnitt des stationären Bauteils, beispielsweise des Gehäusedeckels, erstrecken. Das Abtriebselement kann drehfest mit einem Ausgangselement des Ausgangsgetriebes verbunden sein. Das Abtriebselement kann mit einem Hohlrad des Ausgangsgetriebes drehfest verbunden sein. Das Abtriebselement kann das Hohlrad des Ausgangsgetriebes ausbilden. Die Abtriebswelle kann das Hohlrad an einem Innenumfang ausbilden.The output shaft can be connected to the sprocket or pulley in a rotationally fixed manner. The output element can extend in a U-shape in the radial direction. The output element can extend in the radial direction on both sides along a wall section of the stationary component, for example, the housing cover. The output element can be connected to an output element of the output gear in a rotationally fixed manner. The output element can be connected to a ring gear of the output gear. The output element can form the ring gear of the output gear. The output shaft can form the ring gear on an inner circumference.

Das stationäre Bauteil kann einen Lagersitz zur Aufnahme des ersten Abtriebslagers aufweisen. Das stationäre Bauteil kann einen Lagersitz zur Aufnahme des zweiten Abtriebslagers aufweisen. Zumindest einer von dem Lagersitz für das erste Abtriebslager und dem Lagersitz für das zweite Abtriebslager kann an einem Innenumfang des stationären Bauteils ausgebildet sein. Zumindest einer von dem Lagersitz für das erste Abtriebslager und dem Lagersitz für das zweite Abtriebslager kann in den Gehäusedeckel ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Lagersitz für das erste Abtriebslager in dem Gehäusedeckel ausgebildet sein. Beispielsweise können sowohl der Lagersitz für das erste Abtriebslager als auch der Lagersitz für das zweite Abtriebslager in dem Gehäusedeckel ausgebildet sein. Sowohl das erste Abtriebslager als auch das zweite Abtriebslager können auf der zweiten Seite des stationären Bauteils angeordnet sein. Die Antriebseinheit kann also so ausgestaltet sein, dass das erste Abtriebslager und das zweite Abtriebslager nicht auf entgegengesetzten Seiten des stationären Bauteils angeordnet sind. Dadurch kann eine Lageranordnung für das Abtriebselement der Axialrichtung kompakt ausgestaltet sein.The stationary component may have a bearing seat for receiving the first output bearing. The stationary component may have a bearing seat for receiving the second output bearing. At least one of the bearing seat for the first output bearing and the bearing seat for the second output bearing may be formed on an inner circumference of the stationary component. At least one of the bearing seat for the first output bearing and the bearing seat for the second output bearing may be formed in the housing cover. For example, the bearing seat for the first output bearing may be formed in the housing cover. For example, both the bearing seat for the first output bearing and the bearing seat for the second output bearing may be formed in the housing cover. Both the first output bearing and the second output bearing may be arranged on the second side of the stationary component. The drive unit may therefore be designed such that the first output bearing and the second output bearing are not arranged on opposite sides of the stationary component. This allows a bearing arrangement for the output element in the axial direction to be designed compactly.

Zumindest eines von dem ersten Abtriebslager und dem zweiten Abtriebslager kann von einem Wälzlager, beispielsweise einem Kugellager, einem Kegelrollenlager oder einem Nadellager gebildet sein. Beispielsweise kann sowohl das erste Abtriebslager als auch das zweite Abtriebslager von einem Kugellager gebildet sein. Zumindest eines von dem ersten Abtriebslager und dem zweiten Abtriebslager kann von einem Radiallager gebildet sein. Sowohl das erste Abtriebslager als auch das zweite Abtriebslager kann von einem Radiallager gebildet sein.At least one of the first output bearing and the second output bearing can be formed by a rolling bearing, for example a ball bearing, a tapered roller bearing, or a needle bearing. For example, both the first output bearing and the second output bearing can be formed by a ball bearing. At least one of the first output bearing and the second output bearing can be formed by a radial bearing. Both the first output bearing and the second output bearing can be formed by a radial bearing.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann das zweite Abtriebslager in der Radialrichtung außerhalb des Ausgangsgetriebes, in der Axialrichtung zumindest teilweise in derselben Ebene wie das Ausgangsgetriebe und in der Axialrichtung versetzt zu dem ersten Abtriebslager angeordnet sein. Das zweite Abtriebslager kann in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das Hohlrad des Ausgangsgetriebes angeordnet sein. Das zweite Abtriebslager kann in der Radialrichtung außerhalb des Abtriebselements, beispielsweise des Hohlrads, des Ausgangsgetriebes angeordnet sein. Der Lagersitz für das erste Abtriebslager und der Lagersitz für das zweite Abtriebslager können jeweils an einem Innenumfang des stationären Bauteils ausgebildet sein.In one embodiment of the drive unit, the second output bearing can be arranged radially outside the output gear, axially at least partially in the same plane as the output gear, and axially offset from the first output bearing. The second output bearing can be arranged axially in the same plane as the ring gear of the output gear. The second output bearing can be arranged radially outside the output element, for example, the ring gear, of the output gear. The bearing seat for the first output bearing and the bearing seat for the second output bearing can each be formed on an inner circumference of the stationary component.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann das zweite Abtriebslager von einem Nadellager gebildet sein. Das zweite Abtriebslager kann einen Außenring aufweisen. Der Außenring kann an dem Lagersitz des stationären Bauteils befestigt sein. Dann kann das stationäre Bauteil aus einem leichten Material, beispielsweise Aluminium, hergestellt sein. Der Außenring kann auf den Lagersitz für das zweite Abtriebslager aufgepresst sein. Der Außenring kann über ein Sicherungselement, beispielsweise einen Sicherungsring oder einen Sprengring, in der Axialrichtung gesichert sein. Wälzkörper des ersten Abtriebslagers können in Berührung mit einem Außenumfang des Abtriebselements sein.In one embodiment of the drive unit, the second output bearing can be formed by a needle bearing. The second output bearing can have an outer ring. The outer ring can be attached to the bearing seat of the stationary component. The stationary component can then be made of a lightweight material, for example, aluminum. The outer ring can be press-fitted onto the bearing seat for the second output bearing. The outer ring can be secured in the axial direction by a retaining element, for example, a retaining ring or a snap ring. Rolling elements of the first output bearing can be in contact with an outer periphery of the output element.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann das zweite Abtriebslager in der Axialrichtung versetzt zu dem Ausgangsgetriebe und in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das erste Abtriebslager angeordnet sein. Der Lagersitz des stationären Bauteils für das erste Abtriebslager kann an einem Innenumfang des stationären Bauteils, beispielsweise des Gehäusedeckels, ausgebildet sein. Der Lagersitz des stationären Bauteils für das zweite Abtriebslager kann an einem Außenumfang des stationären Bauteils, beispielsweise des Gehäusedeckels, ausgebildet sein. Der Lagersitz des Abtriebselements für das zweite Abtriebslager kann an einem Innenumfang des Abtriebselements ausgebildet sein.In one embodiment of the drive unit, the second output bearing can be arranged offset in the axial direction from the output gear and in the axial direction in the same plane as the first output bearing. The bearing seat of the stationary component for the first output bearing can be formed on an inner circumference of the stationary component, for example, the housing cover. The bearing seat of the stationary component for the second output bearing can be formed on an outer circumference of the stationary component, for example, the housing cover. The bearing seat of the output element for the second output bearing can be formed on an inner circumference of the output element.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann das zweite Abtriebslager von einem Rillenkugellager gebildet sein. Dann kann die Antriebseinheit in der Axialrichtung und in der Radialrichtung kompakt ausgestaltet sein.In one embodiment of the drive unit, the second output bearing can be formed by a deep groove ball bearing. The drive unit can then be designed to be compact in both the axial and radial directions.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann das Ausgangsgetriebe in der Radialrichtung innerhalb des Abtriebselements angeordnet sein. Das Ausgangsgetriebe kann in der Axialrichtung zumindest abschnittsweise innerhalb des Abtriebselements angeordnet sein. Das Abtriebselement kann sich in der Radialrichtung entlang des Ausgangsgetriebes erstrecken. Das Abtriebselement kann sich in der Radialrichtung über das Ausgangsgetriebe hinaus erstrecken. Das Abtriebselement kann einen Außenumfang des Ausgangsgetriebes in der Axialrichtung zumindest abschnittsweise abdecken.In one embodiment of the drive unit, the output gear can be arranged in the radial direction within the output element. The output gear can be arranged in the axial direction, at least in sections, within the output element. The output element can extend in the radial direction along the output gear. The output element can extend beyond the output gear in the radial direction. The output element can cover at least some sections of an outer circumference of the output gear in the axial direction.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann die Antriebseinheit einen ersten Elektromotor mit einem ersten Rotor aufweisen. Das Ausgangsgetriebe kann einen Planetenradsatz mit einem ersten Radsatzelement, einem zweiten Radsatzelement und einem dritten Radsatzelement aufweisen. Der erste Rotor kann zur Eingabe einer Antriebskraft mit dem ersten Radsatzelement mechanisch wirkverbunden sein. Das Eingangselement kann drehfest mit dem zweiten Radsatzelement verbunden sein. Das Eingangselement kann zumindest in einer Drehrichtung drehfest mit dem zweiten Radsatzelement verbunden sein. Das Eingangselement kann über einen Freilauf in einer ersten Drehrichtung drehfest und in einer zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung drehbar mit dem zweiten Radsatzelement verbunden sein. Das dritte Radsatzelement kann zur Ausgabe einer Antriebskraft drehfest mit dem Abtriebselement verbunden sein. Der erste Rotor kann über einen ersten Radsatz mit dem ersten Radsatzelement des Ausgangsgetriebes mechanisch wirkverbunden sein. Der erste Rotor kann über einen zweiten Radsatz mit dem ersten Radsatzelement des Ausgangsgetriebes mechanisch wirkverbunden sein. Zumindest eines von dem ersten Radsatz und dem zweiten Radsatz kann von einem Planetenradsatz gebildet sein. Der erste Rotor kann über zumindest eines von einem ersten Planetenradsatz und einem zweiten Planetenradsatz mit dem ersten Radsatzelement des Ausgangsgetriebes mechanisch wirkverbunden sein.In one embodiment of the drive unit, the drive unit can have a first electric motor with a first rotor. The output transmission can have a planetary gear set with a first gear set element, a second gear set element, and a third gear set element. The first rotor can be mechanically operatively connected to the first gear set element for inputting a drive force. The input element can be connected in a rotationally fixed manner to the second gear set element. The input element can be connected in a rotationally fixed manner to the second gear set element in at least one direction of rotation. The input element can be connected in a rotationally fixed manner to the second gear set element via a freewheel in a first direction of rotation and rotatably connected in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation. The third gear set element can be connected in a rotationally fixed manner to the output element for outputting a drive force. The first rotor can be mechanically operatively connected to the first gear set element of the output transmission via a first gear set. The first rotor can be mechanically operatively connected to the first gear set element of the output transmission via a second gear set. At least one of the first gear set and the second gear set can be formed by a planetary gear set. The first rotor can be mechanically operatively connected to the first gear set element of the output transmission via at least one of a first planetary gear set and a second planetary gear set.

Der erste Planetenradsatz kann ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger, einen oder mehrere erste Planetenbolzen, ein oder mehrere erste Planetenräder und ein erstes Hohlrad aufweisen. Der zweite Planetenradsatz kann ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger, einen oder mehrere zweite Planetenbolzen, ein oder mehrere zweite Planetenräder und ein zweites Hohlrad aufweisen.The first planetary gear set may include a first sun gear, a first planet carrier, one or more first planet pinions, one or more first planet gears, and a first ring gear. The second planetary gear set may include a second sun gear, a second planet carrier, one or more second planet pinions, one or more second planet gears, and a second ring gear.

Der Rotor kann drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden sein. Der erste Planetenradsatz kann in der Radialrichtung innerhalb des zweiten Planetenradsatzes angeordnet sein. Der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz können in der Axialrichtung in derselben Ebene angeordnet sein. Der zweite Planetenradsatz kann in der Axialrichtung versetzt zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet sein.The rotor can be non-rotatably connected to the first sun gear. The first planetary gear set can be arranged radially within the second planetary gear set. The first planetary gear set and the second planetary gear set can be arranged axially in the same plane. The second planetary gear set can be axially offset from the first planetary gear set.

Das erste Sonnenrad kann mit dem ersten Planetenrad kämmen. Das erste Planetenrad kann über ein Lager, beispielsweise ein Radiallager, ein Rillenkugellager, ein Gleitlager oder ein Nadellager, an dem ersten Planetenbolzen gelagert sein. Der erste Planetenbolzen kann an dem ersten Planetenträger befestigt sein, beispielsweise in den ersten Planetenträger eingepresst sein. Das erste Planetenrad kann mit dem ersten Hohlrad kämmen. Das erste Hohlrad kann drehfest mit dem zweiten Sonnenrad verbunden sein. Ein Sonnenhohlrad kann an einem Innenumfang das erste Hohlrad und an einem Außenumfang das zweite Sonnenrad ausbilden.The first sun gear can mesh with the first planet gear. The first planet gear can be mounted on the first planet pin via a bearing, for example a radial bearing, a deep groove ball bearing, a plain bearing, or a needle bearing. The first planet pin can be attached to the first planet carrier, for example, pressed into the first planet carrier. The first planet gear can mesh with the first ring gear. The first ring gear can be connected in a rotationally fixed manner to the second sun gear. A sun ring gear can form the first ring gear on an inner circumference and the second sun gear on an outer circumference.

Das zweite Sonnenrad kann mit dem zweiten Planetenrad kämmen. Das zweite Planetenrad kann über ein Lager, beispielsweise ein Radiallager, ein Rillenkugellager, ein Gleitlager oder ein Nadellager, an dem zweiten Planetenbolzen gelagert sein. Der zweite Planetenbolzen kann an dem zweiten Planetenträger befestigt sein, beispielsweise in den zweiten Planetenträger eingepresst sein. Der zweite Planetenträger kann an dem stationären Bauteil befestigt sein. Der zweite Planetenträger kann von dem stationären Bauteil ausgebildet sein. Das zweite Planetenrad kann mit dem zweiten Hohlrad kämmen. Das zweite Hohlrad und der erste Planetenträger können drehfest mit einer Ausgangswelle verbunden sein. Dadurch kann das erste Hohlrad drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden sein.The second sun gear can mesh with the second planet gear. The second planet gear can be mounted on the second planet pin via a bearing, for example a radial bearing, a deep groove ball bearing, a plain bearing, or a needle bearing. The second planet pin can be attached to the second planet carrier, for example pressed into the second planet carrier. The second planet carrier can be attached to the stationary component. The second planet carrier can be formed by the stationary component. The second planet gear can mesh with the second ring gear. The second ring gear and the first planet carrier can be connected to an output shaft in a rotationally fixed manner. As a result, the first ring gear can be connected to the first planet carrier in a rotationally fixed manner.

Das Ausgangsgetriebe mit dem dritten Planetenradsatz kann zumindest ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetenträger und ein drittes Hohlrad aufweisen. Das dritte Planetengetriebe kann ferner einen oder mehrere dritte Planetenbolzen und ein oder mehrere dritte Planetenräder aufweisen. Das dritte Sonnenrad kann mit dem dritten Planetenrad kämmen. Das dritte Planetenrad kann über ein Lager, beispielsweise ein Radiallager, ein Rillenkugellager, ein Gleitlager oder ein Nadellager, an dem dritten Planetenbolzen drehbar gelagert sein. Der dritte Planetenbolzen kann an dem dritten Planetenträger befestigt sein, beispielsweise in den dritten Planetenträger eingepresst sein. Das dritte Planetenrad kann mit dem dritten Hohlrad kämmen.The output transmission with the third planetary gear set can have at least a third sun gear, a third planet carrier, and a third ring gear. The third planetary gear set can further have one or more third planetary pinions and one or more third planetary gears. The third sun gear can mesh with the third planetary gear. The third planetary gear can be rotatably mounted on the third planetary pinion via a bearing, for example a radial bearing, a deep groove ball bearing, a plain bearing, or a needle bearing. The third planetary pinion can be attached to the third planetary carrier, for example, pressed into the third planetary carrier. The third planetary gear can mesh with the third ring gear.

Das erste Radsatzelement kann von dem dritten Sonnenrad gebildet sein. Die Ausgangswelle kann drehfest mit dem dritten Sonnenrad verbunden sein. Die Ausgangswelle kann das dritte Sonnenrad an einem Außenumfang ausbilden. Das zweite Radsatzelement kann von dem dritten Planetenträger gebildet sein. Der dritte Planetenträger kann drehfest mit dem Abtriebselement verbunden sein. Das dritte Radsatzelement kann von dem dritten Hohlrad gebildet sein. Das dritte Hohlrad kann drehfest mit dem Abtriebselement verbunden sein.The first gear set element can be formed by the third sun gear. The output shaft can be connected in a rotationally fixed manner to the third sun gear. The output shaft can form the third sun gear on an outer circumference. The second gear set element can be formed by the third planet carrier. The third planet carrier can be connected in a rotationally fixed manner to the output element. The third gear set element can be formed by the third ring gear. The third ring gear can be connected in a rotationally fixed manner to the output element.

Zumindest eines von dem ersten Elektromotor, dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz kann in der Axialrichtung auf der ersten Seite des Ausgangsgetriebes angeordnet sein. Eine Leistungselektronik zum Betreiben des ersten Elektromotors kann koaxial zu dem Abtriebselement auf der ersten Seite des Ausgangsgetriebes angeordnet sein. Die Leistungselektronik kann auf der ersten Seite des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes angeordnet sein.At least one of the first electric motor, the first planetary gear set and the second The planetary gear set can be arranged in the axial direction on the first side of the output transmission. Power electronics for operating the first electric motor can be arranged coaxially with the output element on the first side of the output transmission. The power electronics can be arranged on the first side of the first planetary gear set and the second planetary gear set.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann eines von dem ersten Radsatzelement, dem zweiten Radsatzelement und dem dritten Radsatzelement des Ausgangsgetriebes über ein drittes Abtriebslager drehbar an dem Abtriebselement gelagert sein. Beispielsweise kann der dritte Planetenträger drehbar an dem Abtriebselement gelagert sein. Der dritte Planetenträger kann drehbar an dem dritten Hohlrad gelagert sein. Das dritte Abtriebslager kann als Radiallager ausgestaltet sein. Das dritte Abtriebslager kann von einem Kugellager, beispielsweise einem Rillenkugellager, gebildet sein. Das Abtriebselement kann an einem Innenumfang einen Lagersitz für das dritte Abtriebslager aufweisen. Das dritte Abtriebslager kann in der Axialrichtung bezüglich des ersten Abtriebslagers zu der ersten Seite hin versetzt angeordnet sein. Ein Außenumfang des dritten Abtriebslagers kann kleiner als ein Innenumfang des zweiten Abtriebslagers sein. Der Außenumfang des dritten Abtriebslagers kann kleiner als ein Außenumfang des ersten Abtriebslagers sein.In one embodiment of the drive unit, one of the first gear set element, the second gear set element, and the third gear set element of the output transmission can be rotatably mounted on the output element via a third output bearing. For example, the third planet carrier can be rotatably mounted on the output element. The third planet carrier can be rotatably mounted on the third ring gear. The third output bearing can be designed as a radial bearing. The third output bearing can be formed by a ball bearing, for example a deep groove ball bearing. The output element can have a bearing seat for the third output bearing on an inner circumference. The third output bearing can be arranged offset in the axial direction with respect to the first output bearing toward the first side. An outer circumference of the third output bearing can be smaller than an inner circumference of the second output bearing. The outer circumference of the third output bearing can be smaller than an outer circumference of the first output bearing.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann ein erstes Dichtelement, ein zweites Dichtelement und ein drittes Dichtelement zur Abdichtung einer Innenseite des stationären Bauteils gegenüber einer Außenseite des stationären Bauteils an dem Abtriebselement angeordnet sein.In one embodiment of the drive unit, a first sealing element, a second sealing element and a third sealing element can be arranged on the output element for sealing an inner side of the stationary component from an outer side of the stationary component.

Das zweite Eingangslager kann über das erste Dichtelement, beispielsweise einem Radialwellendichtring, zu einer Außenseite der Antriebseinheit abgedichtet sein. Das erste Dichtelement kann in der Axialrichtung versetzt und benachbart zu dem zweiten Eingangslager angeordnet sein. Das erste Dichtelement kann an einem Lagersitz für das zweite Eingangslager positioniert sein. Das erste Dichtelement kann an einem Innenumfang des Abtriebselements befestigt sein. Ein sich in der Axialrichtung erstreckender zylindrischer Abschnitt des Eingangselements kann mit einer Dichtlippe des ersten Dichtelements in Gleitkontakt sein.The second input bearing can be sealed to an outside of the drive unit by the first sealing element, for example, a radial shaft seal. The first sealing element can be offset in the axial direction and arranged adjacent to the second input bearing. The first sealing element can be positioned on a bearing seat for the second input bearing. The first sealing element can be attached to an inner circumference of the output element. A cylindrical portion of the input element extending in the axial direction can be in sliding contact with a sealing lip of the first sealing element.

Das erste Abtriebslager kann über das zweite Dichtelement, beispielsweise einen Radialwellendichtring, zu einer Außenseite der Antriebseinheit abgedichtet sein. Das zweite Dichtelement kann in der Axialrichtung versetzt und benachbart zu dem ersten Abtriebslager angeordnet sein. Das zweite Dichtelement kann an dem Lagersitz für das erste Abtriebslager positioniert sein. Das zweite Dichtelement kann an einem Innenumfang des stationären Bauteils befestigt sein. Ein in der Axialrichtung vorspringender Vorsprung des Abtriebselements, beispielsweise des Kettenrads, oder eine sich in der Axialrichtung erstreckende zylindrische Fläche kann in Gleitkontakt mit einer Dichtlippe des zweiten Dichtelements sein.The first output bearing can be sealed to an outside of the drive unit via the second sealing element, for example, a radial shaft seal. The second sealing element can be offset in the axial direction and arranged adjacent to the first output bearing. The second sealing element can be positioned on the bearing seat for the first output bearing. The second sealing element can be attached to an inner circumference of the stationary component. A projection of the output element, for example, the sprocket, projecting in the axial direction or a cylindrical surface extending in the axial direction can be in sliding contact with a sealing lip of the second sealing element.

Ein drittes Dichtelement, beispielsweise ein O-Ring, kann an einem Innenumfang des Kettenrades oder der Riemenscheibe und an einem Außenumfang der Abtriebswelle zur Abdichtung einer Innenseite des stationären Bauteils gegenüber einer Außenseite angeordnet sein.A third sealing element, for example an O-ring, can be arranged on an inner circumference of the sprocket or pulley and on an outer circumference of the output shaft for sealing an inner side of the stationary component from an outer side.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann die Antriebseinheit einen zweiten Elektromotor mit einem zweiten Rotor aufweisen. Der zweite Rotor kann über ein Übertragungsgetriebe mechanisch mit dem Abtriebselement zur Ausgabe einer Antriebskraft wirkverbunden sein. Das Abtriebselement kann eine Verzahnung, beispielsweise eine Außenverzahnung, für die mechanische Wirkverbindung mit dem zweiten Rotor aufweisen. Die Außenverzahnung kann von einer Stirnradverzahnung oder einer Kettenradverzahnung gebildet sein. Die Außenverzahnung kann in Eingriff mit einer Verzahnung des Übertragungsgetriebes sein. Die Außenverzahnung kann außerhalb des Lagersitzes des Abtriebselements für das zweite Abtriebslager angeordnet sein. Das zweite Abtriebslager kann in der Axialrichtung in derselben Ebene wie die Außenverzahnung angeordnet sein. Das zweite Abtriebslager kann in der Axialrichtung versetzt zu der Außenverzahnung angeordnet sein. Das zweite Abtriebslager kann in der Axialrichtung benachbart zu bzw. neben der Außenverzahnung angeordnet sein.In one embodiment of the drive unit, the drive unit can have a second electric motor with a second rotor. The second rotor can be mechanically connected to the output element via a transmission gear for outputting a drive force. The output element can have a toothing, for example an external toothing, for the mechanical operative connection with the second rotor. The external toothing can be formed by a spur gear or a sprocket gear. The external toothing can engage with a toothing of the transmission gear. The external toothing can be arranged outside the bearing seat of the output element for the second output bearing. The second output bearing can be arranged in the same plane as the external toothing in the axial direction. The second output bearing can be arranged offset from the external toothing in the axial direction. The second output bearing can be arranged adjacent to or next to the external toothing in the axial direction.

In einem Aspekt weist ein Fahrzeug zumindest ein Antriebsrad und eine Antriebseinheit nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen auf. Das Fahrzeug ist mit Muskelkraft betreibbar. Das Fahrzeug kann von einem Fahrrad, einem E-Bike oder einem Pedelec gebildet sein. Das Antriebsrad ist über das Abtriebselement so mit der Antriebseinheit mechanisch wirkverbunden, dass die Antriebseinheit das Fahrzeug fortbewegen kann. Das Fahrzeug kann sonstige Einrichtungen wie eine Bremseinrichtung oder eine Lenkeinrichtung aufweisen.

1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Antriebseinheit.
2 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinheit.
3 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinheit.
4 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinheit.

In one aspect, a vehicle comprises at least one drive wheel and a drive unit according to one of the preceding embodiments. The vehicle can be operated using muscle power. The vehicle can be a bicycle, an e-bike, or a pedelec. The drive wheel is mechanically operatively connected to the drive unit via the output element such that the drive unit can propel the vehicle. The vehicle can comprise other devices such as a braking device or a steering device.

1 shows a sectional view of an embodiment of a drive unit.
2 shows a sectional view of another embodiment of the drive unit.
3 shows a sectional view of another embodiment of the drive unit.
4 shows a sectional view of another embodiment of the drive unit.

1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Antriebseinheit. Die Antriebseinheit ist für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug, vorliegend ein E-Bike, einsetzbar. Die Antriebseinheit weist ein Eingangselement 4, vorliegend eine Tretkurbelwelle, ein stationäres Bauteil 9, vorliegend ein Getriebegehäuse mit einem Gehäusedeckel, ein Ausgangsgetriebe 30 und ein Abtriebselement 5 auf. Die Antriebseinheit weist ferner einen ersten Elektromotor 70 auf, der koaxial zu dem Abtriebselement 5 angeordnet ist und zur Ausgabe einer Antriebskraft über das Ausgangsgetriebe 30 mit dem Abtriebselement 5 mechanisch wirkverbunden ist. Das Eingangselement 4 erstreckt sich in einer Axialrichtung durch das Abtriebselement 5 koaxial zu dem Abtriebselement 5. Das Eingangselement 4 ist über das Ausgangsgetriebe 30 zur Ausgabe einer Antriebskraft mit dem Abtriebselement 5 mechanisch wirkverbunden. 1 shows a sectional view of an embodiment of a drive unit. The drive unit can be used for a vehicle that can be operated with muscle power, in this case an e-bike. The drive unit has an input element 4, in this case a pedal crankshaft, a stationary component 9, in this case a gear housing with a housing cover, an output gear 30, and an output element 5. The drive unit further has a first electric motor 70, which is arranged coaxially to the output element 5 and is mechanically operatively connected to the output element 5 via the output gear 30 for outputting a drive force. The input element 4 extends in an axial direction through the output element 5 coaxially to the output element 5. The input element 4 is mechanically operatively connected to the output element 5 via the output gear 30 for outputting a drive force.

Das Abtriebselement 5 ist über ein erstes Abtriebslager 61 und über ein zweites Abtriebslager 62 an dem stationären Bauteil 9 gelagert. Das Getriebegehäuse weist an einem Innenumfang einen Lagersitz für das erste Abtriebslager 61 auf. Der Gehäusedeckel weist an einem Innenumfang einen Lagersitz für das zweite Abtriebslager 62 auf. Das Abtriebselement 5 ist über ein Eingangslager 42, vorliegend ein zweites Eingangslager 42, drehbar an dem Eingangselement 4 gelagert. Dadurch ist das Abtriebselement 5 stabil in dem stationären Bauteil 9 gelagert, was zu einer langen Lebensdauer der Antriebseinheit führt. Ein Außenumfang des ersten Abtriebslagers 61 ist kleiner als ein Außenumfang des zweiten Abtriebslagers 62 ausgestaltet.The output element 5 is mounted on the stationary component 9 via a first output bearing 61 and a second output bearing 62. The transmission housing has a bearing seat for the first output bearing 61 on an inner circumference. The housing cover has a bearing seat for the second output bearing 62 on an inner circumference. The output element 5 is rotatably mounted on the input element 4 via an input bearing 42, in this case a second input bearing 42. As a result, the output element 5 is stably mounted in the stationary component 9, which leads to a long service life of the drive unit. An outer circumference of the first output bearing 61 is smaller than an outer circumference of the second output bearing 62.

Im Folgenden werden weitere Details der Antriebseinheit beschrieben.Further details of the drive unit are described below.

Das Abtriebselement 5 weist vorliegend ein Kettenrad und eine Abtriebswelle auf. Die Abtriebswelle weist Lagersitze für das erste Abtriebslager 61 und das zweite Abtriebslager 62 auf. Der Lagersitz für das erste Abtriebslager 61 ist an einem Außenumfang der Abtriebswelle angeordnet. Der Lagersitz für das zweite Abtriebslager 62 ist ebenfalls an einem Außenumfang der Abtriebswelle angeordnet. Das zweite Abtriebslager 62 ist in der Axialrichtung bezogen auf das erste Abtriebslager 61 zu der ersten Seite hin versetzt angeordnet. Das zweite Abtriebslager 62 ist in der Radialrichtung außerhalb des Ausgangsgetriebes 30 angeordnet und ist in der Axialrichtung in derselben Ebene angeordnet wie das Ausgangsgetriebe 30.The output element 5 here comprises a sprocket and an output shaft. The output shaft has bearing seats for the first output bearing 61 and the second output bearing 62. The bearing seat for the first output bearing 61 is arranged on an outer circumference of the output shaft. The bearing seat for the second output bearing 62 is also arranged on an outer circumference of the output shaft. The second output bearing 62 is arranged offset in the axial direction relative to the first output bearing 61 toward the first side. The second output bearing 62 is arranged radially outside the output gear 30 and is arranged in the axial direction in the same plane as the output gear 30.

Das Kettenrad ist drehfest mit der Abtriebswelle verbunden. Die Abtriebswelle erstreckt sich von der ersten Seite, der linken Seite in 1, durch einen Wandabschnitt des Gehäusedeckels des stationären Bauteils 9 zu einer Außenseite des stationären Bauteils 9 auf der zweiten Seite, der rechten Seite in 1. Der Wandabschnitt des stationären Bauteils 9 ist auf der zweiten Seite des stationären Bauteils 9 angeordnet. Die Abtriebswelle erstreckt sich auf der ersten Seite bezogen auf das stationäre Bauteil 9, also einer Innenseite des stationären Bauteils 9, in der Radialrichtung nach außen entlang des Wandabschnitts. Das Kettenrad erstreckt sich von der Abtriebswelle in der Radialrichtung nach außen entlang des Wandabschnitts. Damit bildet das Abtriebselement 5 einen U-förmigen Querschnitt, der sich entlang eines Abschnitts des Wandabschnitts des stationären Bauteils 9 erstreckt.The sprocket is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner. The output shaft extends from the first side, the left side, into 1 , through a wall section of the housing cover of the stationary component 9 to an outside of the stationary component 9 on the second side, the right side in 1 The wall section of the stationary component 9 is arranged on the second side of the stationary component 9. The output shaft extends on the first side relative to the stationary component 9, i.e., an inner side of the stationary component 9, radially outward along the wall section. The sprocket extends from the output shaft radially outward along the wall section. Thus, the output element 5 forms a U-shaped cross-section that extends along a section of the wall section of the stationary component 9.

Das Eingangselement 4 ist auf der ersten Seite bezogen auf das stationäre Bauteil 9 über ein erstes Eingangslager 41, vorliegend ein Nadellager, drehbar in dem stationären Bauteil 9 gelagert. Das Eingangselement 4 ist auf der zweiten Seite bezogen auf das stationäre Bauteil 9 über das zweite Eingangslager 42, vorliegend ein Rillenkugellager, drehbar an dem Abtriebselement 5 gelagert. Dadurch ist das Eingangselement 4 auf entgegengesetzten Seiten des stationären Bauteils 9 gelagert. Das erste Eingangslager 41 ist in der Axialrichtung und in der Radialrichtung innerhalb des ersten Elektromotors 70 angeordnet. Das zweite Eingangslager 42 ist in der Radialrichtung innerhalb des ersten Abtriebslagers 61 angeordnet. Das zweite Eingangslager 42 ist in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das erste Abtriebslager 61 angeordnet. Ein Außenumfang des zweiten Eingangslager 42 ist kleiner als ein Innenumfang des ersten Abtriebslagers 61.The input element 4 is rotatably mounted in the stationary component 9 on the first side relative to the stationary component 9 via a first input bearing 41, in this case a needle bearing. The input element 4 is rotatably mounted on the output element 5 on the second side relative to the stationary component 9 via a second input bearing 42, in this case a deep groove ball bearing. As a result, the input element 4 is mounted on opposite sides of the stationary component 9. The first input bearing 41 is arranged in the axial direction and in the radial direction within the first electric motor 70. The second input bearing 42 is arranged in the radial direction within the first output bearing 61. The second input bearing 42 is arranged in the axial direction in the same plane as the first output bearing 61. An outer circumference of the second input bearing 42 is smaller than an inner circumference of the first output bearing 61.

Ein erstes Dichtelement 91, vorliegend ein Radialwellendichtring, ist in der Axialrichtung benachbart zu dem zweiten Eingangslager 42 und zu der zweiten Seite hin versetzt angeordnet. Das erste Dichtelement 91 ist an einem Innenumfang der Abtriebswelle befestigt. Ein sich in der Axialrichtung erstreckender zylindrischer Abschnitt des Eingangselements 4 ist in Gleitkontakt mit einer Dichtlippe des ersten Dichtelements 91. Ein zweites Dichtelement 92 ist benachbart zu dem ersten Abtriebslager 61 und in der Axialrichtung zu der zweiten Seite hin versetzt angeordnet. Das zweite Dichtelement 92 ist an einem Innenumfang des Wandabschnitts befestigt. Eine Außenfläche eines in der Axialrichtung zu der ersten Seite hin vorspringenden Vorsprungs des Kettenrads ist in Gleitkontakt mit einer Dichtlippe des zweiten Dichtelements 92. Ein drittes Dichtelement 93, vorliegend ein O-Ring, liegt an einem Innenumfang des Kettenrads und an einem Außenumfang der Abtriebswelle an. Das erste Dichtelement 91, das zweite Dichtelement 92 und das dritte Dichtelement 93 dichten die Innenseite des stationären Bauteils 9 gegenüber der Außenseite des stationären Bauteils 9 fluidisch ab.A first sealing element 91, in this case a radial shaft seal, is arranged adjacent to the second input bearing 42 in the axial direction and offset towards the second side. The first sealing element 91 is fastened to an inner circumference of the output shaft. A cylindrical portion of the input element 4 extending in the axial direction is in sliding contact with a sealing lip of the first sealing element 91. A second sealing element 92 is arranged adjacent to the first output bearing 61 and offset in the axial direction towards the second side. The second sealing element 92 is fastened to an inner circumference of the wall portion. An outer surface of a projection of the sprocket projecting towards the first side in the axial direction is in sliding contact with a sealing lip of the second sealing element 92. A third sealing element 93, in this case an O-ring, bears against an inner circumference of the sprocket and an outer circumference of the output shaft. The first sealing element 91, the second sealing element 92 and the third sealing element 93 fluidically seal the inside of the stationary component 9 from the outside of the stationary component 9.

2 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinheit. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung des Ausgangsgetriebes 30. Das Ausgangsgetriebe 30 ist bezogen auf den ersten Elektromotor 70 auf der zweiten Seite angeordnet. Ferner weist die Antriebseinheit der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Planetenradsatz 10 und einen zweiten Planetenradsatz 20 auf, die in der Axialrichtung zwischen dem ersten Elektromotor 70 und dem Ausgangsgetriebe 30 angeordnet sind. Das Ausgangsgetriebe 30 wird von einem dritten Planetenradsatz gebildet und weist ein drittes Sonnenrad 31, einen dritten Planetenträger 32, eine Anzahl an dritten Planetenbolzen 33, eine Anzahl an dritten Planetenrädern 34 und ein drittes Hohlrad 35 auf. 2 shows a sectional view of another embodiment of the drive unit. The present embodiment differs from the previous embodiment essentially in the design of the output gear 30. The output gear 30 is arranged on the second side relative to the first electric motor 70. Furthermore, the drive unit of the present embodiment has a first planetary gear set 10 and a second planetary gear set 20, which are arranged in the axial direction between the first electric motor 70 and the output gear 30. The output gear 30 is formed by a third planetary gear set and has a third sun gear 31, a third planet carrier 32, a number of third planet pins 33, a number of third planet gears 34, and a third ring gear 35.

Das dritte Sonnenrad 31 ist mit dem ersten Planetenradsatz 10 und dem zweiten Planetenradsatz 20 mechanisch wirkverbunden. Das dritte Sonnenrad 31 kämmt mit den dritten Planetenrädern 34. Die dritten Planetenräder 34 sind jeweils über ein Nadellager an einem der dritten Planetenbolzen 33 gelagert. Die dritten Planetenbolzen 33 sind an dem dritten Planetenträger 32 befestigt. Der dritte Planetenträger 32 ist drehfest mit dem Eingangselement 4 verbunden. Die dritten Planetenräder 34 kämmen mit dem dritten Hohlrad 35. Das dritte Hohlrad 35 ist drehfest mit der Abtriebswelle des Abtriebselements 5 verbunden. Das dritte Hohlrad 35 ist an einem Innenumfang der Abtriebswelle ausgebildet. Das zweite Abtriebslager 62 ist in der Radialrichtung außerhalb des dritten Hohlrads 35 und in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das dritte Hohlrad 35 angeordnet.The third sun gear 31 is mechanically connected to the first planetary gear set 10 and the second planetary gear set 20. The third sun gear 31 meshes with the third planet gears 34. The third planet gears 34 are each mounted on one of the third planetary pins 33 via a needle bearing. The third planetary pins 33 are fastened to the third planet carrier 32. The third planet carrier 32 is rotationally fixedly connected to the input element 4. The third planet gears 34 mesh with the third ring gear 35. The third ring gear 35 is rotationally fixedly connected to the output shaft of the output element 5. The third ring gear 35 is formed on an inner circumference of the output shaft. The second output bearing 62 is arranged outside the third ring gear 35 in the radial direction and in the same plane as the third ring gear 35 in the axial direction.

3 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinheit. Die vorliegende Ausführungsform weist alle Merkmale zumindest einer der vorhergehenden Ausführungsformen auf. Die vorliegende Antriebseinheit weist einen zweiten Elektromotor 80 und ein Übertragungsgetriebe 37 auf. Der erste Elektromotor 70 weist einen ersten Rotor 71 und einen ersten Stator 72 auf. Der zweite Elektromotor 80 weist einen zweiten Rotor 81 und einen zweiten Stator 82 auf. 3 shows a sectional view of another embodiment of the drive unit. The present embodiment has all the features of at least one of the previous embodiments. The present drive unit has a second electric motor 80 and a transmission gear 37. The first electric motor 70 has a first rotor 71 and a first stator 72. The second electric motor 80 has a second rotor 81 and a second stator 82.

Der erste Planetenradsatz 10 weist ein erstes Sonnenrad 11, einen ersten Planetenträger 12, eine Anzahl an ersten Planetenbolzen 13, eine Anzahl an ersten Planetenrädern 14 und ein erstes Hohlrad 15 auf. Der zweite Planetenradsatz 20 weist ein zweites Sonnenrad 21, einen zweiten Planetenträger 22, eine Anzahl zweiter Planetenbolzen 23, eine Anzahl an zweiten Planetenrädern 24 und ein zweites Hohlrad 25 auf. Der zweite Planetenradsatz 20 ist in der Radialrichtung außerhalb des ersten Planetenradsatzes 10 angeordnet. Der zweite Planetenradsatz 20 und der erste Planetenradsatz 10 sind in der Axialrichtung in derselben Ebene angeordnet. Dadurch bilden der erste Planetenradsatz 10 und der zweite Planetenradsatz 20 einen verschachtelten Radsatz.The first planetary gear set 10 includes a first sun gear 11, a first planet carrier 12, a number of first planet pinions 13, a number of first planet gears 14, and a first ring gear 15. The second planetary gear set 20 includes a second sun gear 21, a second planet carrier 22, a number of second planet pinions 23, a number of second planet gears 24, and a second ring gear 25. The second planetary gear set 20 is arranged radially outside the first planetary gear set 10. The second planetary gear set 20 and the first planetary gear set 10 are arranged in the same plane in the axial direction. As a result, the first planetary gear set 10 and the second planetary gear set 20 form a nested gear set.

Das erste Sonnenrad 11 ist drehfest mit dem ersten Rotor 71 verbunden. Das erste Sonnenrad 11 kämmt mit den ersten Planetenrädern 14. Jedes der ersten Planetenräder 14 ist über ein Lager, vorliegend ein Nadellager, an einem der ersten Planetenbolzen 13 gelagert. Die ersten Planetenbolzen 13 sind an dem ersten Planetenträger 12 befestigt. Die ersten Planetenräder 14 kämmen mit dem ersten Hohlrad 15. Ein Sonnenhohlrad bildet an einem Innenumfang das erste Hohlrad 15 und an einem Außenumfang das zweite Sonnenrad 21. Dadurch ist das erste Hohlrad 15 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 21 verbunden.The first sun gear 11 is connected in a rotationally fixed manner to the first rotor 71. The first sun gear 11 meshes with the first planet gears 14. Each of the first planet gears 14 is mounted on one of the first planetary pins 13 via a bearing, in this case a needle bearing. The first planetary pins 13 are fastened to the first planet carrier 12. The first planet gears 14 mesh with the first ring gear 15. A sun ring gear forms the first ring gear 15 on an inner circumference and the second sun gear 21 on an outer circumference. As a result, the first ring gear 15 is connected in a rotationally fixed manner to the second sun gear 21.

Das zweite Sonnenrad 21 kämmt mit den zweiten Planetenrädern 24. Jedes der zweiten Planetenräder 24 ist über ein Lager, vorliegend ein Nadellager, an einem der zweiten Planetenbolzen 23 gelagert. Die zweiten Planetenbolzen 23 sind an dem zweiten Planetenträger 22 befestigt. Die zweiten Planetenräder 24 kämmen mit dem zweiten Hohlrad 25. Das zweite Hohlrad 25 und der erste Planetenträger 12 sind drehfest mit einer Ausgangswelle 7 verbunden. Dadurch ist das zweite Hohlrad 25 drehfest mit dem ersten Planetenträger 12 verbunden. Die erste Ausgangswelle 7 ist drehfest mit dem dritten Sonnenrad 31 verbunden.The second sun gear 21 meshes with the second planet gears 24. Each of the second planet gears 24 is mounted on one of the second planetary pins 23 via a bearing, in this case a needle bearing. The second planetary pins 23 are fastened to the second planet carrier 22. The second planet gears 24 mesh with the second ring gear 25. The second ring gear 25 and the first planetary carrier 12 are connected in a rotationally fixed manner to an output shaft 7. As a result, the second ring gear 25 is connected in a rotationally fixed manner to the first planetary carrier 12. The first output shaft 7 is connected in a rotationally fixed manner to the third sun gear 31.

Der zweite Planetenträger 22 wird von dem stationären Bauteil 9 ausgebildet. Das Sonnenhohlrad kann an dem zweiten Planetenträger 22 in der Axialrichtung an einer ersten Seite anlaufen und ist dadurch in seiner Bewegung in der Axialrichtung beschränkt.The second planet carrier 22 is formed by the stationary component 9. The sun gear can engage the second planet carrier 22 in the axial direction on a first side and is thus limited in its movement in the axial direction.

Der zweite Elektromotor 80 ist achsparallel zu dem ersten Elektromotor 70 angeordnet. Der zweite Elektromotor 80 ist über das Übertragungsgetriebe 37 mechanisch mit der Abtriebswelle des Abtriebselements 5 wirkverbunden. Dazu weist die Abtriebswelle des Abtriebselements 5 eine Verzahnung 36 an einem Außenumfang auf. Die Verzahnung 36 ist in der Axialrichtung versetzt zu dem zweiten Abtriebslager 62 angeordnet. Die Verzahnung 36 ist in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das zweite Eingangslager 42 angeordnet. Ein Außendurchmesser der Verzahnung 36 ist kleiner als ein Außendurchmesser des zweiten Abtriebslagers 62.The second electric motor 80 is arranged axially parallel to the first electric motor 70. The second electric motor 80 is operatively connected to the output shaft of the output element 5 via the transmission gear 37. For this purpose, the output shaft of the output element 5 has a toothing 36 on an outer circumference. The toothing 36 is arranged offset in the axial direction from the second output bearing 62. The toothing 36 is arranged in the axial direction in the same plane as the second input bearing 42. An outer diameter of the toothing 36 is smaller than an outer diameter of the second output bearing 62.

4 zeigt eine weitere Schnittansicht einer Ausführungsform der Antriebseinheit. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung des zweiten Abtriebslagers 62 und des Abtriebselements 5. 4 shows a further sectional view of an embodiment of the drive unit. The present embodiment differs from the previous embodiment essentially by the design of the second output bearing 62 and the output element 5.

Vorliegend ist das zweite Abtriebslager 62 als Rillenkugellager ausgebildet. Das zweite Abtriebslager 62 ist bezüglich dem Ausgangsgetriebe 30 in der Axialrichtung zu der zweiten Seite versetzt angeordnet. Ein Außendurchmesser des zweiten Abtriebslagers 62 ist kleiner als ein Außendurchmesser des dritten Hohlrads 35. Das zweite Abtriebslager 62 ist in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das erste Abtriebslager 61 angeordnet. Der Gehäusedeckel des stationären Bauteils 9 bildet an einem Außenumfang den Lagersitz für das zweite Abtriebslager 62.In this case, the second output bearing 62 is designed as a deep groove ball bearing. The second output bearing 62 is arranged offset in the axial direction to the second side with respect to the output gear 30. An outer diameter of the second output bearing 62 is smaller than an outer diameter of the third ring gear 35. The second output bearing 62 is arranged in the same plane as the first output bearing 61 in the axial direction. The housing cover of the stationary component 9 forms the bearing seat for the second output bearing 62 on an outer circumference.

Die Abtriebswelle des Abtriebselements 5 bildet an einem Innenumfang den Lagersitz für das zweite Abtriebslager 62. Die Verzahnung 36 und das zweite Abtriebslager 62 sind in der Axialrichtung in derselben Ebene angeordnet. Die Verzahnung 36 ist in der Axialrichtung in einem Bereich des Lagersitzes für das zweite Abtriebslager 62 und in der Radialrichtung außerhalb des Lagersitzes für das zweite Abtriebslager 62 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Antriebseinheit das dritte Abtriebslager 63 nicht auf. Das erste, zweite und dritte Dichtelement 91, 92, 93 sind nicht dargestellt.The output shaft of the output element 5 forms the bearing seat for the second output bearing 62 on an inner circumference. The toothing 36 and the second output bearing 62 are arranged in the same plane in the axial direction. The toothing 36 is arranged in the axial direction in a region of the bearing seat for the second output bearing 62 and in the radial direction outside the bearing seat for the second output bearing 62. In the present embodiment, the drive unit does not have the third output bearing 63. The first, second, and third sealing elements 91, 92, 93 are not shown.

BezugszeichenReference symbol

44: EingangselementInput element
55: AbtriebselementOutput element
77: AusgangswelleOutput shaft
99: Stationäres BauteilStationary component
1010: Erster PlanetenradsatzFirst planetary gear set
1111: Erstes SonnenradFirst sun wheel
1212: Erster PlanetenträgerFirst planet carrier
1313: Erster PlanetenbolzenFirst planetary bolt
1414: Erstes PlanetenradFirst planetary gear
1515: Erstes HohlradFirst ring gear
2020: Zweiter PlanetenradsatzSecond planetary gear set
2121: Zweites SonnenradSecond sun gear
2222: Zweiter PlanetenträgerSecond planet carrier
2323: Zweiter PlanetenbolzenSecond planetary bolt
2424: Zweites PlanetenradSecond planetary gear
2525: Zweites HohlradSecond ring gear
3030: AusgangsgetriebeOutput gear
3131: Drittes SonnenradThird sun gear
3232: Dritter PlanetenträgerThird planet carrier
3333: Dritter PlanetenbolzenThird planetary bolt
3434: Drittes PlanetenradThird planetary gear
3535: Drittes HohlradThird ring gear
3636: VerzahnungGearing
3737: Übertragungsgetriebetransmission gear
4141: Erstes EingangslagerFirst entrance camp
4242: Zweites EingangslagerSecond entrance camp
6161: Erstes AbtriebslagerFirst output bearing
6262: Zweites AbtriebslagerSecond output bearing
6363: Drittes AbtriebslagerThird output bearing
7070: Erster ElektromotorFirst electric motor
7171: Erster RotorFirst rotor
7272: Erster StatorFirst stator
8080: Zweiter ElektromotorSecond electric motor
8181: Zweiter RotorSecond rotor
8282: Zweiter StatorSecond stator
9191: Erstes DichtelementFirst sealing element
9292: Zweites DichtelementSecond sealing element
9393: Drittes DichtelementThird sealing element

Claims

A drive unit for a human-powered vehicle, the drive unit comprising an input element (4), a stationary component (9), an output gear (30), and an output element (5), wherein: - the input element (4) extends in an axial direction through the output element (5), is arranged coaxially with the output element (5), and is mechanically operatively connected to the output element (5) via the output gear (30) for outputting a drive force; - the output element (5) is rotatably mounted on the stationary component (9) via a first output bearing (61) and a second output bearing (62); - the input element (4) is rotatably mounted on the output element (5) via an input bearing (42); and - an outer circumference of the first output bearing (61) is smaller than an outer circumference of the second output bearing (62), the first output bearing (61) is arranged in the radial direction and in the axial direction within the second output bearing (62).

Drive unit according to Claim 1 , characterized in that the second output bearing (62) is arranged in the radial direction outside the output gear (30), in the axial direction at least partially in the same plane as the output gear (30) and in the axial direction offset from the first output bearing (61).

Drive unit according to Claim 2 , characterized in that the second output bearing (62) is formed by a needle bearing.

Drive unit according to Claim 1 , characterized in that the second output bearing (62) is arranged offset in the axial direction to the output gear (30) and in the axial direction in the same plane as the first output bearing (61).

Drive unit according to Claim 4 , characterized in that the second output bearing (62) is formed by a deep groove ball bearing.

Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the output gear (30) is arranged in the radial direction within the output element (5).

Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that - the drive unit has a first electric motor (70) with a first rotor (71), - the output gear (30) has a planetary gear set with a first gear set element, a second gear set element and a third gear set element, - the first rotor (71) is mechanically operatively connected to the first gear set element for inputting a drive force, - the input element (4) is connected to the second gear set element in a rotationally fixed manner in at least one direction of rotation, and - the third gear set element is connected to the output element (5) in a rotationally fixed manner for outputting a drive force.

Drive unit according to Claim 7 , characterized in that one of the first gear set element, the second gear set element and the third gear set element of the output transmission (30) is rotatably mounted on the output element (5) via a third output bearing (63).

Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that a first sealing element (91), a second sealing element (92) and a third sealing element (93) for sealing an inner side of the stationary component (9) against an outer side of the stationary component (9) are arranged on the output element (5).

Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the drive unit has a second electric motor (80) with a second rotor (82) which is mechanically operatively connected to the output element (5) via a transmission gear (37) for outputting a drive force.

Vehicle with at least one drive wheel and a drive unit according to Claim 1 until 10 , wherein - the vehicle can be operated using muscle power, and - the drive wheel is mechanically connected to the drive unit via the output element (5) in such a way that the drive unit can move the vehicle.