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DE102024203033B3 - Drive unit for a muscle-powered vehicle and vehicle - Google Patents

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DE102024203033B3
DE102024203033B3 DE102024203033.3A DE102024203033A DE102024203033B3 DE 102024203033 B3 DE102024203033 B3 DE 102024203033B3 DE 102024203033 A DE102024203033 A DE 102024203033A DE 102024203033 B3 DE102024203033 B3 DE 102024203033B3
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DE
Germany
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rotor
bearing
drive unit
rotor bearing
axial direction
Prior art date
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Active
Application number
DE102024203033.3A
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German (de)
Inventor
Fabian Kutter
Philipp Rechenbach
Eckhardt Lübke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Abstract

Eine Antriebseinheit für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug weist ein stationäres Bauteil (9), eine Getriebeeinheit (10, 20, 30), einen Elektromotor (70) mit einem Rotor (71) und einen Stator (72), einen mechanischen Antrieb mit einem Eingangselement (4) und ein Abtriebselement (5) auf. Der Stator (72) ist an dem stationären Bauteil (9) befestigt. Das Eingangselement (4) und der Rotor (71) sind über die Getriebeeinheit (10, 20, 30) zur Ausgabe einer Antriebskraft mit dem Abtriebselement (5) mechanisch wirkverbunden. Das Eingangselement (4) erstreckt sich in einer Axialrichtung durch den Rotor (71) und das Abtriebselement (5) und ist koaxial zu dem Rotor (71) und dem Abtriebselement (5) angeordnet. Der Rotor (71) ist über ein erstes Rotorlager (51) und ein zweites Rotorlager (52) drehbar an dem stationären Bauteil (9) gelagert.

Figure DE102024203033B3_0000
A drive unit for a vehicle that can be operated using human power has a stationary component (9), a gear unit (10, 20, 30), an electric motor (70) with a rotor (71) and a stator (72), a mechanical drive with an input element (4), and an output element (5). The stator (72) is fastened to the stationary component (9). The input element (4) and the rotor (71) are mechanically operatively connected to the output element (5) via the gear unit (10, 20, 30) for outputting a drive force. The input element (4) extends in an axial direction through the rotor (71) and the output element (5) and is arranged coaxially to the rotor (71) and the output element (5). The rotor (71) is rotatably mounted on the stationary component (9) via a first rotor bearing (51) and a second rotor bearing (52).
Figure DE102024203033B3_0000

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 aufweisen. Ein Rotor des Elektromotors kann koaxial zu einer Tretkurbelwelle des mechanischen Antriebs angeordnet sein. Für moderne E-Bikes nehmen die Anforderungen auch im Bereich der Geräuschentwicklung stetig zu.A drive unit for a human-powered vehicle, such as an e-bike, is known. Such a drive unit can have an electric motor to support a mechanical drive. A rotor of the electric motor can be arranged coaxially with a pedal crankshaft of the mechanical drive. For modern e-bikes, the requirements regarding noise generation are constantly increasing.

JP H11 - 20 772 A betrifft eine Antriebseinheit mit einem Planetengetriebe und einem Elektromotor für ein Elektrofahrrad, die das Treten des Fahrers durch Erzeugung eines Hilfsdrehmoments mittels des Elektromotors unterstützt. Ein Drehmoment-Erkennungssystem unterstützt die Steuerung des Elektromotors. JP H11 - 20 772 A relates to a drive unit with a planetary gear and an electric motor for an electric bicycle, which assists the rider's pedaling by generating auxiliary torque via the electric motor. A torque detection system supports the control of the electric motor.

DE 10 2013 016 917 A1 betrifft eine Antriebseinheit für ein E-Fahrrad, die einen Elektromotor, drei Wellen und drei Drehübertragungsglieder umfasst. Eine Kraft, die auf eine der Wellen wirkt, wird von einer Sensoreinheit erfasst. DE 10 2013 016 917 A1 relates to a drive unit for an e-bicycle, comprising an electric motor, three shafts, and three rotational transmission elements. A force acting on one of the shafts is detected by a sensor unit.

DE 10 2022 208 264 B3 betrifft eine Antriebseinrichtung für ein E-Fahrrad, die einen Elektromotor, eine Tretkurbelwelle und ein Abtriebselement umfasst. Ein Getriebe ist vorgesehen, das mit dem Elektromotor und dem Abtriebselement gekoppelt ist, sowie eine Drehmomentbegrenzungsbaugruppe, die das auf den Rotor des Elektromotors wirkende Drehmoment begrenzt. DE 10 2022 208 264 B3 relates to a drive device for an e-bicycle, comprising an electric motor, a pedal crankshaft, and an output element. A transmission coupled to the electric motor and the output element is provided, as well as a torque limiting assembly that limits the torque acting on the rotor of the electric motor.

DE 10 2012 109 743 A1 betrifft eine Fahrradantriebseinheit, die eine Kurbelwelle, einen Motor, eine Kraftübertragungswelle zur Übertragung der Drehung der Kurbelwelle und einen Leistungsabschnitt umfasst, auf den die Drehung der Kraftübertragungswelle übertragen wird und mit der Leistung des Motors kombiniert wird. DE 10 2012 109 743 A1 relates to a bicycle drive unit comprising a crankshaft, an engine, a power transmission shaft for transmitting the rotation of the crankshaft, and a power section to which the rotation of the power transmission shaft is transmitted and combined with the power of the engine.

DE 10 2023 201 925 B3 (nachveröffentlicht) betrifft eine Antriebseinrichtung für ein E-Fahrrad, die einen Elektromotor, eine Tretkurbelwelle und ein Abtriebselement umfasst. Ein Getriebe mit einem ist vorgesehen, das mit dem Elektromotor und dem Abtriebselement gekoppelt ist, sowie eine Drehmomentbegrenzungsbaugruppe, die das auf den Rotor des Elektromotors wirkende Drehmoment begrenzt und bei Überschreiten eines maximalen Drehmoments eine Rotation eines Abstützelements relativ zu einem stationären Element gestattet. DE 10 2023 201 925 B3 (post-published) relates to a drive device for an e-bicycle, comprising an electric motor, a pedal crankshaft, and an output element. A transmission is provided, which is coupled to the electric motor and the output element, as well as a torque limiting assembly that limits the torque acting on the rotor of the electric motor and, when a maximum torque is exceeded, allows rotation of a support element relative to a stationary element.

JP H10 - 225 053 A betrifft eine Antriebseinrichtung, die eine reduzierte Drehzahl eines Motors übertragen und dadurch die Struktur vereinfachen und die Größe eines Kraftübertragungssystems verringern kann. JP H10 - 225 053 A relates to a drive device that can transmit a reduced speed of an engine and thereby simplify the structure and reduce the size of a power transmission system.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antriebseinheit bereitzustellen, die einen geräuscharmen Betrieb ermöglicht. Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe mit Gegenständen mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object of the present invention is to provide an improved drive unit that enables quiet operation. The present invention achieves this object with subject matter having the features of the independent patent claims. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

In einem Aspekt ist eine Antriebseinheit für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug einsetzbar. Das Fahrzeug kann von einem E-Bike oder einem Pedelec gebildet sein. Die Antriebseinheit weist ein stationäres Bauteil, eine Getriebeeinheit, einen Elektromotor mit einem Rotor und einen Stator, einen mechanischen Antrieb mit einem Eingangselement und ein Abtriebselement auf. Das Eingangselement kann von einer Tretkurbel gebildet sein. Das Eingangselement kann Pedale zur Aufnahme einer Tretkraft eines Fahrers aufweisen. Das stationäre Bauteil kann zumindest eines von einem Getriebegehäuse und einem Gehäusedeckelaufweisen. Das Abtriebselement kann ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe aufweisen. Das Abtriebselement kann eine Abtriebswelle aufweisen.In one aspect, a drive unit for a human-powered vehicle is usable. The vehicle can be formed by an e-bike or a pedelec. The drive unit has a stationary component, a transmission unit, an electric motor with a rotor and a stator, a mechanical drive with an input element, and an output element. The input element can be formed by a pedal crank. The input element can have pedals for absorbing pedaling force from a rider. The stationary component can have at least one of a transmission housing and a housing cover. The output element can have a sprocket or a pulley. The output element can have an output shaft.

Der Stator ist an dem stationären Bauteil befestigt. Das Eingangselement und der Rotor sind über die Getriebeeinheit zur Ausgabe einer Antriebskraft mit dem Abtriebselement mechanisch wirkverbunden. Die Getriebeeinheit kann ein Summiergetriebe aufweisen. Die Getriebeeinheit kann einen Planetenradsatz aufweisen. Die Getriebeeinheit kann einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und ein Ausgangsgetriebe aufweisen. Das Ausgangsgetriebe kann von einem dritten Planetenradsatz gebildet sein. Zumindest eines von dem ersten Planetenradsatz, dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz kann von einem Minus-Planetenradsatz gebildet sein. Zumindest eines von dem ersten Planetenradsatz, dem zweiten Planetenradsatz und dem dritten Planetenradsatz kann von einem Plus-Planetenradsatz gebildet sein.The stator is attached to the stationary component. The input element and the rotor are mechanically operatively connected to the output element via the gear unit for outputting a drive force. The gear unit can have a summing gear. The gear unit can have a planetary gear set. The gear unit can have a first planetary gear set, a second planetary gear set, and an output gear. The output gear can be formed by a third planetary gear set. At least one of the first planetary gear set, the second planetary gear set, and the third planetary gear set can be formed by a minus planetary gear set. At least one of the first planetary gear set, the second planetary gear set, and the third planetary gear set can be formed by a plus planetary gear set.

Das Eingangselement erstreckt sich in einer Axialrichtung durch den Rotor und 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 Rotor und dem Abtriebselement angeordnet. Der Rotor ist über ein erstes Rotorlager und ein zweites Rotorlager drehbar an dem stationären Bauteil gelagert. Dadurch ist der Rotor unabhängig von einer Durchbiegung des Eingangselements gelagert. Eine Rotorspaltsveränderung und eine damit verbundene Lagerverspannung und Geräuschentwicklung können vermieden werden. Dies erhöht die Lebensdauer der Antriebseinheit.The input element extends in an axial direction through the rotor and the output element. The input element may have an axis of rotation. The axis of rotation may be aligned in the axial direction. A radial direction may be aligned substantially perpendicular to the axial direction. The input element is arranged coaxially with the rotor and the output element. The rotor is rotatably mounted on the stationary component via a first rotor bearing and a second rotor bearing. This means the rotor is supported independently of any deflection of the input element. Rotor gap changes and the associated bearing distortion and noise generation can be avoided. This increases the service life of the drive unit.

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 connected to one another in a rotationally fixed manner or as a single piece.

Das stationäre Bauteil kann einen Vorsprung aufweisen. Der Vorsprung kann sich in der Axialrichtung erstrecken. Der Vorsprung kann sich von einer ersten Seite in der Axialrichtung zu einer zweiten Seite hin erstrecken. Die zweite Seite kann eine Seite der Antriebseinheit sein, auf der bezogen auf den Elektromotor die Getriebeeinheit angeordnet ist. Die zweite Seite kann bezogen auf die Getriebeeinheit entgegengesetzt zu der ersten Seite angeordnet sein. Der Vorsprung kann sich zumindest abschnittsweise innerhalb des Rotors erstrecken. Der Vorsprung kann innen hohl ausgestaltet sein. Das Eingangselement kann sich durch den Vorsprung hindurch erstrecken. Der Vorsprung kann zur Lagerung des Rotors ausgestaltet sein.The stationary component can have a projection. The projection can extend in the axial direction. The projection can extend from a first side in the axial direction to a second side. The second side can be a side of the drive unit on which the gear unit is arranged relative to the electric motor. The second side can be arranged opposite the first side relative to the gear unit. The projection can extend at least partially within the rotor. The projection can be hollow on the inside. The input element can extend through the projection. The projection can be designed to support the rotor.

Der Vorsprung kann einen Lagersitz zur Aufnahme des ersten Rotorlagers aufweisen. Der Vorsprung kann einen zweiten Lagersitz zur Aufnahme des zweiten Rotorlagers aufweisen. Zumindest einer von dem Lagersitz für das erste Rotorlager und dem Lagersitz für das zweite Rotorlager kann an einem Außenumfang des Vorsprungs ausgebildet sein. Der Lagersitz für das erste Rotorlager kann bezogen auf den Rotor auf der ersten Seite angeordnet sein. Der Lagersitz für das zweite Rotorlager kann bezogen auf den ersten Lagersitz für das erste Rotorlager auf der zweiten Seite angeordnet sein. Zumindest einer von dem Lagersitz für das erste Rotorlager und dem Lagersitz für das zweite Rotorlager kann in der Radialrichtung innerhalb eines Innenumfangs des Rotors oder einer Rotorwelle des Rotors angeordnet sein. Zumindest einer von dem Lagersitz für das erste Rotorlager und Lagersitz für das zweite Rotorlager kann in der Axialrichtung außerhalb des Rotors angeordnet sein. Der Vorsprung kann zwischen dem ersten Rotorlager und dem zweiten Rotorlager in der Axialrichtung einen Stufenabschnitt aufweisen. Der Außendurchmesser des Vorsprungs kann sich in der Axialrichtung von dem ersten Rotorlager zu dem zweiten Rotorlager reduzieren.The projection may have a bearing seat for receiving the first rotor bearing. The projection may have a second bearing seat for receiving the second rotor bearing. At least one of the bearing seat for the first rotor bearing and the bearing seat for the second rotor bearing may be formed on an outer periphery of the projection. The bearing seat for the first rotor bearing may be arranged on the first side with respect to the rotor. The bearing seat for the second rotor bearing may be arranged on the second side with respect to the first bearing seat for the first rotor bearing. At least one of the bearing seat for the first rotor bearing and the bearing seat for the second rotor bearing may be arranged radially inside an inner periphery of the rotor or a rotor shaft of the rotor. At least one of the bearing seat for the first rotor bearing and the bearing seat for the second rotor bearing may be arranged axially outside the rotor. The projection may have a stepped portion between the first rotor bearing and the second rotor bearing in the axial direction. The outer diameter of the projection may decrease in the axial direction from the first rotor bearing to the second rotor bearing.

Der Rotor kann die Rotorwelle aufweisen. Die Rotorwelle kann sich in der Axialrichtung durch den Rotor hindurch erstrecken. Die Rotorwelle kann jeweils einen Lagersitz für das erste Rotorlager und das zweite Rotorlager ausbilden. Die Rotorwelle kann zumindest einen von dem Lagersitz für das erste Rotorlager und dem Lagersitz für das zweite Rotorlager an einem Innenumfang ausbilden.The rotor may include the rotor shaft. The rotor shaft may extend through the rotor in the axial direction. The rotor shaft may form a bearing seat for each of the first rotor bearing and the second rotor bearing. The rotor shaft may form at least one of the bearing seat for the first rotor bearing and the bearing seat for the second rotor bearing on an inner circumference.

Das erste Rotorlager kann ein Festlager bilden. Das zweite Rotorlager kann ein Loslager bilden. Das erste Rotorlager und das zweite Rotorlager können eine O-Anordnung als Lageranordnung bilden. Das zweite Rotorlager kann über ein Sicherungselement, beispielsweise einen Sprengring oder einen Sicherungsring, an dem stationären Bauteil, beispielsweise dem Vorsprung, in der Axialrichtung gesichert sein. Das erste Rotorlager kann über ein Sicherungselement, beispielsweise einen Sprengring oder einen Sicherungsring, an der Rotorwelle in der Axialrichtung gesichert sein. Das stationäre Bauteil und die Rotorwelle können Schultern zur Anlage zumindest eines von dem ersten Rotorlager und den zweiten Rotorlager in der Axialrichtung aufweisen. Zumindest eines von dem ersten Rotorlager und dem zweiten Rotorlager kann von einem Wälzlager, beispielsweise einem Kugellager, einem Kegelrollenlager oder einem Nadellager gebildet sein. Zumindest eines von dem ersten Rotorlager und dem zweiten Rotorlager kann von einem Radiallager gebildet sein.The first rotor bearing can form a fixed bearing. The second rotor bearing can form a floating bearing. The first rotor bearing and the second rotor bearing can form an O-arrangement as a bearing arrangement. The second rotor bearing can be secured in the axial direction to the stationary component, for example the projection, via a securing element, for example a snap ring or a retaining ring. The first rotor bearing can be secured in the axial direction to the rotor shaft via a securing element, for example a snap ring or a retaining ring. The stationary component and the rotor shaft can have shoulders for abutting at least one of the first rotor bearing and the second rotor bearing in the axial direction. At least one of the first rotor bearing and the second rotor bearing can be formed by a rolling bearing, for example a ball bearing, a tapered roller bearing, or a needle bearing. At least one of the first rotor bearing and the second rotor bearing can be formed by a radial bearing.

Der Rotor kann frei um das Eingangselement drehen bar sein. Der Rotor kann sich beispielsweise um eine Drehachse drehen. Die Drehachse kann in der Axialrichtung ausgerichtet sein. Das Eingangselement und der Rotor können um dieselbe Drehachse drehbar ausgestaltet sein. Das Eingangselement kann über ein erstes Eingangslager drehbar an dem stationären Bauteil gelagert sein. Das Eingangselement kann über ein zweites Eingangslager drehbar an dem Abtriebselement gelagert sein. Eines von dem ersten Eingangslager und dem zweiten Eingangslager kann von einem Rollenlager, einem Radiallager, einem Nadellager, einem Kugellager oder einem Rillenkugellager gebildet sein. Das erste Eingangslager kann in der Axialrichtung in der gleichen Ebene wie das erste Rotorlager angeordnet sein. Das erste Eingangslager kann in der Radialrichtung innerhalb des ersten Rotorlagers angeordnet sein. Das erste Eingangslager kann auf der ersten Seite bezüglich des Rotors angeordnet sein.The rotor can be freely rotatable about the input element. The rotor can, for example, rotate about a rotational axis. The rotational axis can be aligned in the axial direction. The input element and the rotor can be designed to be rotatable about the same rotational axis. The input element can be rotatably mounted on the stationary component via a first input bearing. The input element can be rotatably mounted on the output element via a second input bearing. One of the first input bearing and the second input bearing can be formed by a roller bearing, a radial bearing, a needle bearing, a ball bearing, or a deep groove ball bearing. The first input bearing can be arranged in the same plane as the first rotor bearing in the axial direction. The first input bearing can be arranged within the first rotor bearing in the radial direction. The first input bearing may be located on the first side relative to the rotor.

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. Das erste Sonnenrad kann mit dem ersten Planetenrad kämmen. Das erste Planetenrad kann über ein Lager, beispielsweise eine 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.The rotor can be connected to the first sun gear in a rotationally fixed manner. 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, by being pressed into the first planet carrier. The first planet gear can mesh with the first ring gear.

Das zweite Sonnenrad kann drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden sein. Ein Sonnenhohlrad kann das zweite Sonnenrad an einem Außenumfang ausbilden. Das Sonnenhohlrad kann das erste Hohlrad an einem Innenumfang ausbilden. Das zweite Sonnenrad kann mit dem zweiten Planetenrad kämmen. Das zweite Planetenrad kann über ein Lager, beispielsweise eine 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. Das zweite Planetenrad kann mit dem zweiten Hohlrad kämmen. Das zweite Hohlrad und der erste Planetenträger können drehfest mit einer Ausgangswelle verbunden sein. Das zweite Hohlrad kann drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden sein. Zumindest eines von dem zweiten Hohlrad und dem ersten Planetenträger können von der Ausgangswelle ausgebildet sein.The second sun gear can be connected to the first ring gear in a rotationally fixed manner. A sun ring gear can form the second sun gear on an outer circumference. The sun ring gear can form the first ring gear on an inner circumference. 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 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. The second ring gear can be connected to the first planet carrier in a rotationally fixed manner. At least one of the second ring gear and the first planet carrier can be formed by the output shaft.

Der zweite Planetenradsatz kann in der Axialrichtung versetzt zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet sein. Der zweite Planetenradsatz kann den ersten Planetenradsatz in der Radialrichtung überdecken. Der zweite Planetenradsatz kann in einer Radialrichtung außerhalb des ersten Planetenradsatzes angeordnet sein. Der zweite Planetenradsatz kann in der Axialrichtung in der gleichen Ebene wie der erste Planetenradsatz angeordnet sein. Der erste und der zweite Planetenradsatz können einen geachtelten Radsatz bilden. Der erste und der zweite Planetenradsatz können in der Radialrichtung gestapelt angeordnet sein.The second planetary gear set may be arranged offset from the first planetary gear set in the axial direction. The second planetary gear set may overlap the first planetary gear set in the radial direction. The second planetary gear set may be arranged outside the first planetary gear set in a radial direction. The second planetary gear set may be arranged in the same plane as the first planetary gear set in the axial direction. The first and second planetary gear sets may form an eighth gear set. The first and second planetary gear sets may be arranged stacked in the radial direction.

Das Ausgangsgetriebe kann einen dritten Planetenradsatz aufweisen. Der dritte Planetenradsatz kann zumindest ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetenträger und ein drittes Hohlrad aufweisen. Das dritte Planetengetriebe kann ferner einen dritten Planetenbolzen und ein drittes Planetenrad aufweisen. Das dritte Sonnenrad kann mit dem dritten Planetenrad kämmen. Das dritte Planetenrad kann über ein Lager, beispielsweise ein Nadellager, an dem dritten Planetenbolzen drehbar gelagert sein. Der dritte Planetenbolzen kann an dem dritten Planetenträger befestigt sein. Das dritte Planetenrad kann mit dem dritten Hohlrad kämmen.The output transmission may include a third planetary gear set. The third planetary gear set may include at least a third sun gear, a third planet carrier, and a third ring gear. The third planetary transmission may further include a third planetary pinion and a third planetary gear. The third sun gear may mesh with the third planetary gear. The third planetary gear may be rotatably mounted on the third planetary pinion via a bearing, such as a needle bearing. The third planetary pinion may be attached to the third planet carrier. The third planetary gear may mesh with the third ring gear.

Ein Ausgangselement, beispielsweise die Ausgangswelle, des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes kann drehfest mit dem dritten Sonnenrad verbunden sein. Die Ausgangswelle kann das dritte Sonnenrad an einem Außenumfang ausbilden. Das dritte Hohlrad kann drehfest mit dem Abtriebselement verbunden sein.An output element, for example the output shaft, of the first planetary gear set and the second planetary gear set 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 third ring gear can be connected in a rotationally fixed manner to the output element.

Das erste Rotorlager kann in der Axialrichtung beabstandet zu dem zweiten Rotorlager angeordnet sein. Das erste Rotorlager kann über eine Distanzhülse beabstandet zu dem zweiten Rotorlager angeordnet sein. Die Distanzhülse kann zumindest abschnittsweise innerhalb des Rotors oder der Rotorwelle angeordnet sein. Die Distanzhülse kann koaxial zu dem Eingangselement und dem Rotor angeordnet sein.The first rotor bearing can be arranged at a distance from the second rotor bearing in the axial direction. The first rotor bearing can be arranged at a distance from the second rotor bearing via a spacer sleeve. The spacer sleeve can be arranged at least partially within the rotor or the rotor shaft. The spacer sleeve can be arranged coaxially with the input element and the rotor.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann das erste Rotorlager in der Axialrichtung versetzt zu dem Rotor, beispielsweise außerhalb des Rotors, angeordnet sein. Das zweite Rotorlager kann in der Axialrichtung in derselben Ebene wie der Rotor angeordnet sein. Das zweite Rotorlager kann in der Axialrichtung innerhalb des Rotors angeordnet sein. Das zweite Rotorlager kann in der Radialrichtung innerhalb des Rotors angeordnet sein. Das erste Rotorlager kann auf der ersten Seite angeordnet sein. Das erste Rotorlager kann bezogen auf den Rotor zu der ersten Seite hin versetzt angeordnet sein. Ein Außenumfang des ersten Rotorlagers kann in der Radialrichtung außerhalb eines Innenumfangs des Rotors angeordnet sein. Das erste Rotorlager kann in der Radialrichtung außerhalb eines Innenumfangs des Rotors angeordnet sein.In one embodiment of the drive unit, the first rotor bearing can be arranged offset in the axial direction from the rotor, for example outside the rotor. The second rotor bearing can be arranged in the axial direction in the same plane as the rotor. The second rotor bearing can be arranged inside the rotor in the axial direction. The second rotor bearing can be arranged inside the rotor in the radial direction. The first rotor bearing can be arranged on the first side. The first rotor bearing can be arranged offset from the first side with respect to the rotor. An outer circumference of the first rotor bearing can be arranged outside an inner circumference of the rotor in the radial direction. The first rotor bearing can be arranged outside an inner circumference of the rotor in the radial direction.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann das erste Rotorlager von einem Kugellager gebildet sein. Das erste Rotorlager kann ein Festlager bilden. Das erste Rotorlager kann den Rotor in der Axialrichtung positionieren. Das erste Rotorlager kann von einem Rillenkugellager gebildet sein.In one embodiment of the drive unit, the first rotor bearing can be formed by a ball bearing. The first rotor bearing can be a fixed bearing. The first rotor bearing can position the rotor in the axial direction. The first rotor bearing can be formed by a deep groove ball bearing.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann das zweite Rotorlager von einem Nadellager gebildet sein. Das zweite Rotorlager kann einen Innenring aufweisen. Der Innenring kann an dem Lagersitz für das zweite Rotorlager in dem stationären Bauteil befestigt sein. Dann kann das stationäre Bauteil aus einem leichten Material, beispielsweise Aluminium, hergestellt sein.In one embodiment of the drive unit, the second rotor bearing can be a needle bearing The second rotor bearing may have an inner ring. The inner ring may be attached to the bearing seat for the second rotor bearing in the stationary component. The stationary component may then be made of a lightweight material, such as aluminum.

Der Innenring kann auf den Lagersitz für das zweite Rotorlager aufgepresst sein. Der Innenring kann über ein Sicherungselement, beispielsweise einen Sicherungsring oder einen Sprengring, in der Axialrichtung gesichert sein. Wälzkörper des zweiten Rotorlagers können in Berührung mit einem Innenumfang des Rotors oder der Rotorwelle sein. Das als Nadellager ausgestaltete zweite Rotorlager kann einen kleinen Außendurchmesser verglichen mit einem Kugellager aufweisen. Dadurch kann ein Innenumfang, beispielsweise ein Innendurchmesser des Rotors klein gestaltet sein. Dadurch kann die Antriebseinheit in der Radialrichtung kompakt ausgestaltet sein.The inner ring can be pressed onto the bearing seat for the second rotor bearing. The inner ring can be secured in the axial direction by a securing element, for example a retaining ring or a snap ring. Rolling elements of the second rotor bearing can be in contact with an inner circumference of the rotor or the rotor shaft. The second rotor bearing, designed as a needle bearing, can have a small outer diameter compared to a ball bearing. This allows an inner circumference, for example an inner diameter of the rotor, to be designed small. This allows the drive unit to be designed compactly in the radial direction.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit kann ein Außenumfang das des zweiten Rotorlagers in einer Radialrichtung kleiner sein als ein Außenumfang des ersten Rotorlagers. Der Lagersitz der Rotorwelle für das zweite Rotorlager kann in der Radialrichtung innerhalb des Lagersitzes der Rotorwelle für das erste Rotorlager angeordnet sein. Das zweite Rotorlager kann in der Radialrichtung innerhalb des ersten Rotorlagers und in der Axialrichtung beabstandet zu dem ersten Rotorlager angeordnet sein.In one embodiment of the drive unit, an outer circumference of the second rotor bearing can be smaller in a radial direction than an outer circumference of the first rotor bearing. The bearing seat of the rotor shaft for the second rotor bearing can be arranged radially within the bearing seat of the rotor shaft for the first rotor bearing. The second rotor bearing can be arranged radially within the first rotor bearing and spaced apart from the first rotor bearing in the axial direction.

Die Antriebseinheit weist einen Rotorlagesensor auf, der in der Radialrichtung außerhalb des ersten Rotorlagers und in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das erste Rotorlager angeordnet ist. Ein Element des Rotorlagesensors kann drehfest mit dem Rotor verbunden sein. Ein Element des Rotorlagesensors kann drehfest mit dem stationären Bauteil verbunden sein. Damit kann eine Drehwinkel und eine Drehgeschwindigkeit des Rotors ermittelbar sein.The drive unit has a rotor position sensor, which is arranged radially outside the first rotor bearing and axially in the same plane as the first rotor bearing. An element of the rotor position sensor can be connected to the rotor in a rotationally fixed manner. An element of the rotor position sensor can be connected to the stationary component in a rotationally fixed manner. This allows the rotation angle and rotational speed of the rotor to be determined.

In einem Aspekt weist ein Fahrzeug zumindest ein Antriebsrad und eine Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen auf. Das Fahrzeug ist mit Muskelkraft betreibbar. Das Fahrzeug kann von einem E-Bike oder einem Pedelec bereitgestellt werden. 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. Das Fahrzeug kann eine Nutzerschnittstelle für eine Nutzereingabe 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.
In one aspect, a vehicle has 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 provided by 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 have other devices such as a braking device or a steering device. The vehicle can have a user interface for user input.
  • 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.

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 stationäres Bauteil 9, vorliegend ein Getriebegehäuse, eine Getriebeeinheit 10, 20, 30, einen Elektromotor 70 mit einem Rotor 71 und einen Stator 72, einen mechanischen Antrieb mit einem Eingangselement 4, vorliegend eine Tretkurbelwelle, und ein Abtriebselement 5, vorliegend ein Kettenrad, auf. 1 shows a sectional view of an embodiment of a drive unit. The drive unit can be used for a muscle-powered vehicle, in this case an e-bike. The drive unit has a stationary component 9, in this case a transmission housing, a transmission unit 10, 20, 30, an electric motor 70 with a rotor 71 and a stator 72, a mechanical drive with an input element 4, in this case a pedal crankshaft, and an output element 5, in this case a sprocket.

Der Stator 72 ist an dem stationären Bauteil 9 befestigt. Das Eingangselement 4 und der Rotor 71 sind über die Getriebeeinheit 10, 20, 30 zur Ausgabe einer Antriebskraft mit dem Abtriebselement 5 mechanisch wirkverbunden. Dadurch kann der mechanische Antrieb über den Elektromotor 70 zum Antreiben des Fahrzeugs unterstützt werden. Das Eingangselement 4 erstreckt sich in einer Axialrichtung durch den Rotor 71 und das Abtriebselement 5. Das Eingangselement 4 ist koaxial zu dem Rotor 71 und dem Abtriebselement 5 angeordnet. Der Rotor 71 ist über ein erstes Rotorlager 51, vorliegend ein Rillenkugellager, und ein zweites Rotorlager 52, vorliegend ein Rillenkugellager, drehbar an dem stationären Bauteil 9 gelagert. Der Rotor 71 ist nicht an dem Eingangselement 4 gelagert. Dadurch ist der Rotor 71 unabhängig von einer Durchbiegung des Eingangselements 4 gelagert. Dadurch wird eine Rotorspaltveränderung und eine damit verbundene Lagervorspannung und Geräuschentwicklung vermieden.The stator 72 is attached to the stationary component 9. The input element 4 and the rotor 71 are mechanically operatively connected to the output element 5 via the gear unit 10, 20, 30 for outputting a drive force. This allows the mechanical drive to be assisted by the electric motor 70 to propel the vehicle. The input element 4 extends in an axial direction through the rotor 71 and the output element 5. The input element 4 is arranged coaxially to the rotor 71 and the output element 5. The rotor 71 is rotatably mounted on the stationary component 9 via a first rotor bearing 51, in this case a deep groove ball bearing, and a second rotor bearing 52, in this case a deep groove ball bearing. The rotor 71 is not mounted on the input element 4. As a result, the rotor 71 is mounted independently of any deflection of the input element 4. This prevents a change in the rotor gap and the associated bearing preload and noise generation.

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

Der Elektromotor 70 ist bezogen auf die Getriebeeinheit 10, 20, 30 auf einer ersten Seite, der linken Seite in 1, angeordnet. Das erste Rotorlager 51 ist bezogen auf den Rotor 71 auf der ersten Seite angeordnet. Das erste Rotorlager 51 ist in der Axialrichtung beabstandet zu dem Rotor 71 angeordnet. Das zweite Rotorlager 52 ist in der Axialrichtung zu einer zweiten Seite, der rechten Seite in 1, versetzt zu dem ersten Rotorlager 51 angeordnet. Das zweite Rotorlager 52 ist in der Radialrichtung und in der Axialrichtung innerhalb des Rotors 71 angeordnet.The electric motor 70 is arranged relative to the gear unit 10, 20, 30 on a first side, the left side in 1 , arranged. The first rotor bearing 51 is arranged on the first side with respect to the rotor 71. The first rotor bearing 51 is arranged spaced apart from the rotor 71 in the axial direction. The second rotor bearing 52 is arranged in the axial direction to a second side, the right side in 1 , offset from the first rotor bearing 51. The second rotor bearing 52 is arranged in the radial direction and in the axial direction within the rotor 71.

Der Rotor 71 weist eine Rotorwelle auf. Der Rotor 71 ist an einem Außenumfang der Rotorwelle befestigt. Die Rotorwelle bildet an einem Innenumfang einen Lagersitz für das erste Rotorlager 51. Die Rotorwelle bildet in der Axialrichtung innerhalb des Rotors 71 einen Lagersitz für das zweite Rotorlager 52 an einem Innenumfang. Ein Außendurchmesser des ersten Rotorlagers 51 ist größer als ein Außendurchmesser des zweiten Rotorlagers 52. Dadurch ist das zweite Rotorlager 52 in der Radialrichtung innerhalb des Außendurchmessers des ersten Rotorlagers 51 angeordnet. Ebenso ist ein Außendurchmesser des Lagersitzes für das zweite Rotorlager 52 in der Radialrichtung innerhalb des Außendurchmessers des Lagersitzes für das erste Rotorlager 51 angeordnet. Ein Rotorlagesensor 8 ist in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das erste Rotorlager 51 und in der Radialrichtung außerhalb des ersten Rotorlagers 51 angeordnet.The rotor 71 has a rotor shaft. The rotor 71 is attached to an outer circumference of the rotor shaft. The rotor shaft forms a bearing seat for the first rotor bearing 51 on an inner circumference. The rotor shaft forms a bearing seat for the first rotor bearing 51 in the axial direction within of the rotor 71, a bearing seat for the second rotor bearing 52 is provided on an inner circumference. An outer diameter of the first rotor bearing 51 is larger than an outer diameter of the second rotor bearing 52. As a result, the second rotor bearing 52 is arranged radially within the outer diameter of the first rotor bearing 51. Likewise, an outer diameter of the bearing seat for the second rotor bearing 52 is arranged radially within the outer diameter of the bearing seat for the first rotor bearing 51. A rotor position sensor 8 is arranged in the same plane as the first rotor bearing 51 in the axial direction and outside the first rotor bearing 51 in the radial direction.

Das stationäre Bauteil 9 weist einen Vorsprung 91 auf, der sich von dem ersten Rotorlager 51 bis zu dem zweiten Rotorlager 52 in der Axialrichtung erstreckt. Der Vorsprung 91 erstreckt sich innerhalb der Rotorwelle. Der Vorsprung 91 bildet jeweils an einem Außenumfang einen Lagersitz für das erste Rotorlager 51 und das zweite Rotorlager 52 aus. Ein Außenumfang des Lagersitzes des Vorsprungs 91 für das erste Rotorlager 51 ist größer als ein Außenumfang des Lagersitzes des Vorsprungs 91 für das zweite Rotorlager 52. Der Vorsprung 91 weist an dem Lagersitz für das erste Rotorlager 51 auf der ersten Seite eine Schulter zur Anlage des ersten Rotorlagers 51 auf. Der Vorsprung 91 weist an dem Lagersitz für das zweite Rotorlager 52 auf der zweiten Seite ein Sicherungselement, vorliegend ein Sprengring, zur Anlage des zweiten Rotorlagers 52 in der Axialrichtung auf. Damit bildet die Lageranordnung aus dem ersten Rotorlager 51 und dem zweiten Rotorlager 52 eine O-Anordnung. Ferner weist die Rotorwelle an dem Lagersitz für das erste Rotorlager 51 auf der ersten Seite des ersten Rotorlagers 51 ein Sicherungselement, vorliegend ein Sprengring, und eine Schulter auf der zweiten Seite des ersten Rotorlagers 51 zur Positionierung der Rotorwelle relativ zu dem ersten Rotorlager 51 auf.The stationary component 9 has a projection 91 that extends from the first rotor bearing 51 to the second rotor bearing 52 in the axial direction. The projection 91 extends within the rotor shaft. The projection 91 forms a bearing seat for the first rotor bearing 51 and the second rotor bearing 52 on an outer circumference. An outer circumference of the bearing seat of the projection 91 for the first rotor bearing 51 is larger than an outer circumference of the bearing seat of the projection 91 for the second rotor bearing 52. The projection 91 has a shoulder on the bearing seat for the first rotor bearing 51 on the first side for the first rotor bearing 51 to bear against. The projection 91 has a securing element, in this case a snap ring, on the bearing seat for the second rotor bearing 52 on the second side for the second rotor bearing 52 to bear against in the axial direction. The bearing arrangement comprising the first rotor bearing 51 and the second rotor bearing 52 thus forms an O-arrangement. Furthermore, the rotor shaft has a securing element, in this case a snap ring, on the bearing seat for the first rotor bearing 51 on the first side of the first rotor bearing 51 and a shoulder on the second side of the first rotor bearing 51 for positioning the rotor shaft relative to the first rotor bearing 51.

Der Vorsprung 91 weist an einem Innenumfang einen Lagersitz für ein Eingangslager zur Lagerung des Eingangselements 4 auf. Der Lagersitz für das Eingangslager ist in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das erste Rotorlager 51 und in der Radialrichtung innerhalb des ersten Rotorlagers 51 angeordnet. Der Vorsprung 91 weist zwischen dem ersten Rotorlager 51 und dem zweiten Rotorlager 52 einen Stufenabschnitt auf, wobei sich der Außendurchmesser des Vorsprungs 91 von dem ersten Rotorlager 51 zu dem zweiten Rotorlager 52 reduziert.The projection 91 has, on an inner circumference, a bearing seat for an input bearing for supporting the input element 4. The bearing seat for the input bearing is arranged in the same plane as the first rotor bearing 51 in the axial direction and within the first rotor bearing 51 in the radial direction. The projection 91 has a stepped portion between the first rotor bearing 51 and the second rotor bearing 52, wherein the outer diameter of the projection 91 decreases from the first rotor bearing 51 to the second rotor bearing 52.

2 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinheit. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich zu der vorhergehenden Ausführungsformdurch die Lageranordnung des ersten Rotorlagers 51 und des zweiten Rotorlagers 52. Vorliegend ist das zweite Rotorlager 52 als Nadellager mit einem Innenring ausgestaltet. Zwischen dem ersten Rotorlager 51 und dem zweiten Rotorlager 52 ist eine Distanzhülse angeordnet, die das zweite Rotorlager 52 in der Axialrichtung relativ zu dem ersten Rotorlager 51 beabstandet positioniert. Das erste Rotorlager 51 bildet ein Festlager und das zweite Rotorlager 52 bildet ein Loslager. Dadurch kann der Außendurchmesser des zweiten Rotorlagers 52 klein ausgestaltet sein und die Antriebseinheit kann in der Radialrichtung kompakt ausgestaltet sein. 2 shows a sectional view of another embodiment of the drive unit. The present embodiment differs from the previous embodiment in the bearing arrangement of the first rotor bearing 51 and the second rotor bearing 52. In this case, the second rotor bearing 52 is designed as a needle bearing with an inner ring. A spacer sleeve is arranged between the first rotor bearing 51 and the second rotor bearing 52, which spacer sleeve positions the second rotor bearing 52 at a distance from the first rotor bearing 51 in the axial direction. The first rotor bearing 51 forms a fixed bearing, and the second rotor bearing 52 forms a loose bearing. As a result, the outer diameter of the second rotor bearing 52 can be designed small, and the drive unit can be designed compactly in the radial direction.

3 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinheit. Die vorliegende Ausführungsform weist alle Merkmale der mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausführungsform auf. Die Getriebeeinheit 10, 20, 30 weist vorliegend einen ersten Planetenradsatz 10, einen zweiten Planetenradsatz 20 und ein Ausgangsgetriebe 30, vorliegend ein dritter Planetenradsatz, auf. Die Antriebseinheit weist einen zweiten Elektromotor 80 auf. 3 shows a sectional view of another embodiment of the drive unit. The present embodiment has all the features of the 1 described embodiment. The transmission unit 10, 20, 30 comprises a first planetary gear set 10, a second planetary gear set 20, and an output gear 30, in this case a third planetary gear set. The drive unit comprises a second electric motor 80.

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 an zweiten Planetenbolzen 23, eine Anzahl an zweiten Planetenrädern 24 und ein zweites Hohlrad 25 auf. Das Ausgangsgetriebe 30 weist das dritte Sonnenrad 31, einen dritten Planetenträger 32, eine Anzahl an dritten Planetenbolzen 33, eine Anzahl an dritten Planetenrädern 34 und ein drittes Hohlrad 35 auf.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 output gear 30 includes the third sun gear 31, a third planet carrier 32, a number of third planet pinions 33, a number of third planet gears 34, and a third ring gear 35.

Der Rotor 71 ist drehfest mit dem ersten Sonnenrad 11 verbunden. Der erste Planetenradsatz 10 ist in der Radialrichtung innerhalb des zweiten Planetenradsatzes 20 angeordnet. Der erste Planetenradsatz 10 und der zweite Planetenradsatz 20 sind in der Axialrichtung in derselben Ebene angeordnet.The rotor 71 is rotationally fixedly connected to the first sun gear 11. The first planetary gear set 10 is arranged radially within the second planetary gear set 20. The first planetary gear set 10 and the second planetary gear set 20 are arranged in the same plane axially.

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 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 planetary carrier 12. The first planetary 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 to the second sun gear 21 in a rotationally fixed manner.

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. Der zweite Planetenträger 22 wird von dem stationären Bauteil 9 ausgebildet. 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 Ausgangswelle 7 ist drehfest mit dem dritten Sonnenrad 31 des Ausgangsgetriebes 30 verbunden.The second sun gear 21 meshes with the second planet gears 24. Each of the second planet gears 24 is connected via a bearing, in this case a Needle bearings are mounted on one of the second planetary pins 23. The second planetary pins 23 are attached to the second planetary carrier 22. The second planetary carrier 22 is formed by the stationary component 9. The second planetary 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 output shaft 7 is connected in a rotationally fixed manner to the third sun gear 31 of the output gear 30.

Das dritte Sonnenrad 31 kämmt mit den dritten Planetenrädern 34. Jedes der dritten Planetenräder 34 ist über ein Lager, vorliegend ein Nadellager, an einem der dritten Planetenbolzen 33 gelagert. Die dritten Planetenbolzen 33 sind an dem dritten Planetenträger 32 befestigt. Die dritten Planetenräder 34 kämmen mit dem dritten Hohlrad 35. Das dritte Hohlrad 35 ist mit dem Abtriebselement 5 drehfest verbunden. Das dritte Hohlrad 35 weist an einem Außenumfang eine Verzahnung 36 auf, über die der zweite Elektromotor 80 zur Ausgabe einer Antriebskraft mit dem dritten Hohlrad 35 über ein Übertragungsgetriebe mechanisch wirkverbunden ist.The third sun gear 31 meshes with the third planet gears 34. Each of the third planet gears 34 is mounted on one of the third planetary pinions 33 via a bearing, in this case a needle bearing. The third planetary pinions 33 are fastened to the third planetary carrier 32. The third planetary gears 34 mesh with the third ring gear 35. The third ring gear 35 is rotationally fixedly connected to the output element 5. The third ring gear 35 has a toothing 36 on an outer circumference, via which the second electric motor 80 is mechanically operatively connected to the third ring gear 35 via a transmission gear for outputting a drive force.

BezugszeichenReference symbol

44
EingangselementInput element
55
AbtriebselementOutput element
77
AusgangswelleOutput shaft
88
RotorlagesensorRotor position sensor
99
Stationäres BauteilStationary component
1010
Erster PlanetenradsatzFirst planetary gear set
1111
Erstes SonnenradFirst sun wheel
1212
Erster PlanetenträgerFirst planetary 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
5151
Erstes RotorlagerFirst rotor bearing
5252
Zweites RotorlagerSecond rotor bearing
7070
Elektromotorelectric motor
7171
Rotorrotor
7272
Statorstator
8080
Zweiter ElektromotorSecond electric motor
9191
Vorsprungprojection

Claims (6)

Antriebseinheit für ein mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug, wobei die Antriebseinheit ein stationäres Bauteil (9), eine Getriebeeinheit (10, 20, 30), einen Elektromotor (70) mit einem Rotor (71) und einen Stator (72), einen mechanischen Antrieb mit einem Eingangselement (4) und ein Abtriebselement (5) aufweist, wobei - der Stator (72) an dem stationären Bauteil (9) befestigt ist, - das Eingangselement (4) und der Rotor (71) über die Getriebeeinheit (10, 20, 30) zur Ausgabe einer Antriebskraft mit dem Abtriebselement (5) mechanisch wirkverbunden sind, - das Eingangselement (4) sich in einer Axialrichtung durch den Rotor (71) und das Abtriebselement (5) erstreckt und koaxial zu dem Rotor (71) und dem Abtriebselement (5) angeordnet ist, und - der Rotor (71) über ein erstes Rotorlager (51) und ein zweites Rotorlager (52) drehbar an dem stationären Bauteil (9) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit einen Rotorlagesensor (8) aufweist, der in der Radialrichtung außerhalb des ersten Rotorlagers (51) und in der Axialrichtung in derselben Ebene wie das erste Rotorlager (51) angeordnet ist.A drive unit for a muscle-powered vehicle, the drive unit comprising a stationary component (9), a gear unit (10, 20, 30), an electric motor (70) with a rotor (71) and a stator (72), a mechanical drive with an input element (4), and an output element (5), wherein - the stator (72) is fastened to the stationary component (9), - the input element (4) and the rotor (71) are mechanically operatively connected to the output element (5) via the gear unit (10, 20, 30) for outputting a drive force, - the input element (4) extends in an axial direction through the rotor (71) and the output element (5) and is arranged coaxially to the rotor (71) and the output element (5), and - the rotor (71) is rotatably mounted on the stationary component (9) via a first rotor bearing (51) and a second rotor bearing (52). is mounted, characterized in that the drive unit has a rotor position sensor (8) which is arranged in the radial direction outside the first rotor bearing (51) and in the axial direction in the same plane as the first rotor bearing (51). Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rotorlager (51) in der Axialrichtung versetzt zu dem Rotor (71) und das zweite Rotorlager (52) in der Axialrichtung in derselben Ebene wie der Rotor (71) angeordnet ist.Drive unit according to Claim 1 , characterized in that the first rotor bearing (51) is arranged offset in the axial direction to the rotor (71) and the second rotor bearing (52) is arranged in the axial direction in the same plane as the rotor (71). Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rotorlager (51) von einem Kugellager gebildet ist.Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the first rotor bearing (51) is formed by a ball bearing. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rotorlager (52) von einem Nadellager gebildet ist.Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the second rotor bearing (52) is formed by a needle bearing. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenumfang des zweiten Rotorlagers (52) kleiner ist als ein Außenumfang des ersten Rotorlagers (51).Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that an outer circumference of the second rotor bearing (52) is smaller than an outer circumference of the first rotor bearing (51). Fahrzeug mit zumindest einem Antriebsrad und einer Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Fahrzeug mit Muskelkraft betreibbar ist, und - das Antriebsrad über das Abtriebselement (5) so mit der Antriebseinheit mechanisch wirkverbunden ist, dass die Antriebseinheit das Fahrzeug fortbewegen kann.A vehicle with at least one drive wheel and a drive unit according to one of the preceding claims, wherein - the vehicle is operable using muscle power, and - the drive wheel is mechanically operatively connected to the drive unit via the output element (5) such that the drive unit can propel the vehicle.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10225053A (en) * 1997-02-05 1998-08-21 Moriyama Kogyo Kk Electric motor
JPH1120772A (en) * 1997-07-04 1999-01-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Drive unit for electric motor bicycle
JPH11129974A (en) * 1997-10-30 1999-05-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Drive unit of motor-assisted bicycle
DE102012109743A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Shimano Inc. Drive unit for electrically-assisted bicycle, has force transmission shaft separated from crankshaft and transferring rotation of crankshaft to power section such that rotation of transmission shaft is combined with power of electric motor
DE102013016917A1 (en) * 2012-10-25 2014-04-30 Shimano Inc. Bicycle drive unit
DE102022208264B3 (en) * 2022-08-09 2023-10-26 Zf Friedrichshafen Ag Drive device for a vehicle
DE102023201925B3 (en) * 2023-03-03 2024-07-04 Zf Friedrichshafen Ag Drive device for a vehicle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1020653A4 (en) * 2012-04-27 2014-02-04 Deleval Arthur POWERTRAIN.
DE102014002938A1 (en) * 2014-02-27 2015-08-27 Shimano Inc. Bicycle drive unit
JP6325430B2 (en) * 2014-12-17 2018-05-16 株式会社シマノ Bicycle drive unit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10225053A (en) * 1997-02-05 1998-08-21 Moriyama Kogyo Kk Electric motor
JPH1120772A (en) * 1997-07-04 1999-01-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Drive unit for electric motor bicycle
JPH11129974A (en) * 1997-10-30 1999-05-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Drive unit of motor-assisted bicycle
DE102012109743A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Shimano Inc. Drive unit for electrically-assisted bicycle, has force transmission shaft separated from crankshaft and transferring rotation of crankshaft to power section such that rotation of transmission shaft is combined with power of electric motor
DE102013016917A1 (en) * 2012-10-25 2014-04-30 Shimano Inc. Bicycle drive unit
DE102022208264B3 (en) * 2022-08-09 2023-10-26 Zf Friedrichshafen Ag Drive device for a vehicle
DE102023201925B3 (en) * 2023-03-03 2024-07-04 Zf Friedrichshafen Ag Drive device for a vehicle

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