AT514272A1 - Antriebseinheit und Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Antriebseinheit, insbesondere Antriebsunterstützungseinheit zur Unterstützung der Drehung einer Eingangswelle, umfassend: einen Basiskörper (1), eine drehbar gelagerte Eingangswelle (2), einen drehbar gelagerten Abtriebskörper (3), einen Messgrößenaufnehmer (4) zur Erfassung des zwischen der Eingangswelle (2) und dem Abtriebskörper (3) auftretenden Drehmoments, ein Getriebe (5) mit einem Getriebeeingangskörper (6) und einem Getriebeausgangskörper (7) und einen Drehantrieb (8) mit einem Stator (9) und einem Rotor (10), wobei der Stator (9) mit dem Basiskörper (1), der Rotor (10) mit dem Getriebeeingangskörper (6) und der Getriebeausgangskörper (6) mit dem Abtriebskörper (3) drehverbunden ist, wobei die Eingangswelle (2), der Abtriebskörper (3), der Rotor (10), der Getriebeeingangskörper (6) und der Getriebeausgangskörper (7) koaxial angeordnet sind.

Description

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Antriebseinheit und Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit, insbesondere Antriebsunterstützungseinheit zur Unterstützung der Drehung einer Eingangswelle, umfassend: einen Basiskörper, eine drehbar gelagerte Eingangswelle, einen drehbar gelagerten Abtriebskörper, einen Messgrößenaufnehmer zur Erfassung des zwischen der Eingangswelle und dem Abtriebskörper auftretenden Drehmoments, ein Getriebe mit einem Getriebeeingangskörper und einem Getriebeausgangskörper und einen Drehantrieb mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Stator mit dem Basiskörper, der Rotor mit dem Getriebeeingangskörper und der Getriebeausgangskörper mit dem Abtriebskörper drehverbunden ist; sowie ein Fahrzeug umfassend die erfindungsgemäße Antriebseinheit.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit zur Unterstützung eines weiteren Antriebs. Die Antriebseinheit ist bevorzugt als Antriebsunterstützungseinheit ausgebildet. Die Antriebsunterstützungseinheit unterstützt bevorzugt die Drehung einer Eingangswelle, wie beispielsweise eine Ausgangswelle eines mechanischen Kurbelantriebs.

Beispiele für derartige Anordnungen sind elektrisch unterstützte Fahrräder, sogenannte Pedelecs, e-Bikes, aber auch Kurbeltriebe für Hebevorrichtungen, elektrisch unterstützte Winschen für Segelboote, Betätigungen für Servoventile, Rollstuhlantriebe, Antriebe für Krankenbetten, Rangier-/Hubwagen, Flurfördertechnik, 2/37 Μ ♦· · ···« ···· ·· « · · · · % · · « ·· © ο · · © ··· • · · · ···· · · · · * © · · · · · · · · 2© © · · · Μ · ·

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Lenkunterstützungssysteme oder ähnliche Vorrichtungen. Diese Vorrichtungen umfassen eine Eingangswelle, z.B. die Tretwelle eines Fahrrades oder die Kurbelwelle einer Winsch, über welche mechanische Energie, insbesondere Drehenergie, in die erfindungsgemäße Antriebseinheit eingeleitet wird oder einleitbar ist. Diese Energie wird auf den Abtriebskörper übertragen und gegebenenfalls von einem Drehantrieb unterstützt.

Antriebseinheiten für die oben genannten Einsatzzwecke sind in unterschiedlichen Ausführungsformen dem Stand der Technik zu entnehmen.

Beispielsweise sind elektrische Unterstützungsantriebe für Pedelecs bekannt, bei denen ein Elektromotor am Fahrradrahmen angebracht und über eine Welle oder eine Kette mit dem Antriebsritzel verbunden ist. Insbesondere bei der Anwendung in Fahrrädern ist die Baugröße des elektrischen Unterstützungssystems ein wichtiger Faktor. Dieser hat unmittelbaren Einfluss auf das Gewicht des Gesamtsystems, das in bevorzugter Weise gering gehalten werden soll. Ferner bilden auskragende Elemente wie z.B. ein Elektromotor aufgrund der starken Erschütterungen, die im Betrieb eines Pedelecs auftreten, eine mechanische Schwachstelle, da die auftretenden Massenkräfte am Rahmen abgefangen werden müssen.

Ein weiterer Faktor, der unmittelbarauf die Baugröße der Antriebseinheit Einfluss hat, ist das Getriebe. Dieses ist insbesondere dann notwendig, wenn die Drehzahl des Drehantriebs von der Antriebsdrehzahl oder der Abtriebsdrehzahl abweicht. Bei Pedelecs beispielsweise beträgt die Drehzahl der Eingangswelle, also die Pedaldrehzahl etwa 50 bis 120 Umdrehungen pro Minute. Die optimale Drehzahl eines leichten Elektromotors liegt jedoch weitaus höher. Aus diesem Grund muss, um den optimalen Betriebsbereich des Drehantriebs auszunutzen, eine Untersetzung durch ein Getriebe vorgenommen werden. Ähnlich verhält es sich bei Handkurbelantrieben für beispielsweise mechanisch bewegte Vorrichtungen oder Winschen. Beispielsweise werden für Fahrradunterstützungsantriebe Getriebe mit einem Untersetzungsverhältnis von 30 bis 80, besonders bevorzugt von etwa 50 verwendet. Das Verhältnis entspricht der Eingangsdrehzahl durch die Ausgangsdrehzahl. Insbesondere ist eine Untersetzung vorteilhaft, mit der die gewünschte Ausgangsdrehzahl erzielt wird, die gegebenenfalls im Bereich der Eingangsdrehzahl der Eingangswelle liegen kann. 3/37 «# «· 9 9999 9#·9 *9 • 9··· ♦ ·· 9 9 9 9 9 9 9 9 999 • 9 9 999 9 9 9 9 9999 9 9 9999 5* 9 · 9 9 99 99

52007 GP/FI Übliche Stirnradgetriebe, Reibradgetriebe oder Schneckengetriebe sind zum Einsatz in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht geeignet, da durch diese mehrwelligen Getriebe die Baugröße erhöht wird. Jedoch sind dem Stand der Technik Zykloidengetriebe und Taumelgetriebe zu entnehmen, die auf kleinstem Raum eine hohe Untersetzung ermöglichen.

Gegebenenfalls umfasst die erfindungsgemäße Antriebseinheit ein Freilauflager, wie es beispielsweise in der DE102007030190A1 gezeigt ist. Jedoch wird dieses Freilauflager gemäß Stand der Technik in die Hinterradnabe eines Fahrrades eingesetzt, um einen Freilauf zu erzeugen. Dies macht z.B. eine Rückgewinnung der Rollenergie unmöglich.

Gegebenenfalls ist ein Getriebe als Taumelgetriebe ausgeführt, wie es z.B. in der AT510281 A4 gezeigt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und darüber hinaus eine Antriebseinheit zu schaffen, die trotz kompakter Abmaße einen effizienten Antrieb und insbesondere die effiziente Unterstützung einer im Wesentlichen langsam drehenden Eingangswelle ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind, dass die Eingangswelle, der Abtriebskörper, der Rotor, der Getriebeeingangskörper und der Getriebeausgangskörper koaxial angeordnet sind, dass ein Freilauflager zur Koppelung und Entkoppelung der Eingangswelle und dem Abtriebskörper vorgesehen ist, dass das Freilauflager koaxial zur Eingangswelle angeordnet ist, dass das Freilauflager einen Freilauflagereingangskörper einen Freilauflagerausgangskörper und eine Freilauflagerkupplung umfasst, wobei der Freilauflagereingangskörper mit der Eingangswelle und der Freilauflagerausgangskörper mit dem Abtriebskörper drehverbunden ist, dass das Freilauflagereinen Freilauflagereingangskörper einen Freilauflagerausgangskörper und eine Freilauflagerkupplung umfasst, wobei eine Verdrehung des Freilauflagereingangskörpers zum 4/37

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Freilauflagerausgangskörper in Antriebsrichtung durch die Freilauflagerkupplung gesperrt ist, sodass die Eingangswelle und der Abtriebskörper gekoppelt sind, und/oder wobei eine Verdrehung des Freilauflagereingangskörpers zum Freilauflagerausgangskörper gegen die Antriebsrichtung durch die Freilauflagerkupplung freigegeben ist, sodass die Eingangswelle und der Abtriebskörper entkoppelt sind.

Weitere vorteilhafte Merkmale können sein, dass die Eingangswelle drehbar im Basiskörper gelagert ist, dass das Getriebe als Taumelgetriebe, Magnettaumelgetriebe oder Umlaufgetriebe ausgeführt ist, dass das Getriebe eine Untersetzung aufweist, sodass die Ausgangsdrehzahl des Drehantriebs der gewünschten Abtriebsdrehzahl des Abtriebskörpers entspricht, wobei bevorzugt eine Untersetzungsverhältnis von 30 bis 80, besonders bevorzugt von etwa 50 vorgesehen ist oder wobei ein Untersetzungsverhältnis vorgesehen ist, sodass die Ausgangsdrehzahl im Bereich von 0-150 Umdrehungen pro Minute beträgt, dass der Messgrößenaufnehmer folgende Komponenten umfasst: einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Eingangskörper zur Koppelung mit der Eingangswelle, einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Ausgangskörper zur Koppelung mit dem Abtriebskörper, wobei der Eingangskörper drehelastisch mit dem Ausgangskörper gekoppelt ist, wobei zur drehelastischen Koppelung zumindest ein elastischer Körper vorgesehen ist, der durch Verdrehung des Eingangskörpers zum Ausgangskörper elastisch verformbar angeordnet ist und wobei die Drehung des Eingangskörpers und des Ausgangskörpers von einem oder mehreren Sensoren detektiert ist, dass eine Dateneingabevorrichtung zur Eingabe von Steuerdaten wie beispielsweise Ausgangsdrehmoment, Ausgangsdrehzahl, Ausgangsleistung, Geschwindigkeit oder Rekuperationsleistung vorgesehen ist, wobei die Dateneingabevorrichtung bevorzugt als elektromechanisches Bedienelement wie beispielsweise als Schalthebel, als Pedal oder als Drehschalter ausgeführt ist, dass eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der Daten des Messgrößenaufnehmers und der Dateneingabevorrichtung sowie zur Steuerung und/oder Regelung des Drehantriebs und/oder externer Systeme wie z.B. einem variablen Getriebe vorgesehen ist, dass die Datenverarbeitungseinheit in der Antriebseinheit integriert ist und insbesondere mit dem Basiskörper verbunden ist und/oder dass der Basiskörper flächig an Teilen der Datenverarbeitungseinheit anliegt, sodass von der Datenverarbeitungseinheit abgegebene Wärme über den als Kühlkörper • · ..........

5 52007 GP/FI wirkenden Basiskörper an die Umgebung geleitet ist, wobei gegebenenfalls der Kühlkörper an der Anlagestelle Wärmeleitkörper oder Wärmeleitmittel umfasst.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Getriebeeingangskörper, der Getriebeausgangskörper und/oder der Abtriebskörper als Welle, Rad, Teller, Ritzel oder ähnliches ausgeführt ist, dass auf der Eingangswelle zumindest ein Rotationslager angeordnet ist, über welches der Freilauflagereingangskörper, der Freilauflagerausgangskörper, der Eingangskörper des Messgrößenaufnehmers, der Ausgangskörper des Messgrößenaufnehmers, der Abtriebskörper und/oder der Basiskörper gelagert ist, dass der Abtriebskörper über das Getriebe mit dem Rotor drehverbunden ist, dass bei Einleitung von Drehenergie über den Abtriebskörper der Rotor gegenüber dem Stator verdreht wird oder ist, und/oder dass der Drehantrieb zur Rückgewinnung der Drehenergie als Generator wirkt oder betrieben ist.

Vorteilhafte Merkmale des Fahrzeugs, insbesondere des Fahrrads, umfassend einen Rahmen, einen Fahrzeugantrieb, und zumindest ein angetriebenes Element zur Fortbewegung des Fahrzeugs wie insbesondere ein Straßenrad oder eine Antriebsschraube, können sein, dass eine Antriebseinheit nach der vorangegangenen Beschreibung vorgesehen ist, dass der Fahrzeugantrieb zur Übertragung der Antriebsleistung des Fahrzeugantriebs mit der Eingangswelle drehverbunden ist, dass der Basiskörper mit dem Rahmen verbunden ist, dass das Element zur Fortbewegung des Fahrzeugs, insbesondere das Straßenrad, vom Ausgangskörper der Antriebseinheit angetrieben ist, dass die Antriebseinheit in der Tretlageraufnahme angeordnet ist und insbesondere von der Tretlageraufnahme umgeben ist, dass die Eingangswelle im Wesentlichen waagrecht und quer zur Fahrtrichtung angeordnet ist und dass an der Eingangswelle beidseitig Pedalarme vorgesehen sind, dass die Drehung des Abtriebskörpers über eine Kraftübertragungsvorrichtung wie insbesondere eine Kette, einen Riemen oder eine Kardanwelle auf das Straßenrad übertragen ist und dass die Kraftübertragungsvorrichtung mit dem Straßenrad in beide Drehrichtungen drehverbunden ist und/oder dass der Fahrzeugantrieb einen Betriebsdrehzahlbereich von null bis 200 U/min, bevorzugt von null bis 120 U/Min und besonders bevorzugt von etwa 50-90 U/Min aufweist. 6/37 ········ _··

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Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe werden die Komponenten der Antriebseinheit derart ausgestaltet, dass ein synergetischer Effekt auftritt. So werden die einzelnen Komponenten nicht, wie dem Stand der Technik zu entnehmen ist, entlang des Drehmomentflusses aneinandergereiht, sondern übernehmen jeweils weitere Aufgaben, die eine Verringerung der Baugröße sowie die Verbesserung der Effizienz des Antriebs ermöglichen.

Beispielsweise dient die Eingangswelle als Lagerstelle für Teile des Messgrößenaufnehmers. Der Messgrößenaufnehmer selbst ist nicht als eigenständiger Messgrößenaufnehmer ausgeführt, sondern integraler Bestandteil der Antriebseinheit, über welchen das gesamte Drehmoment übertragen wird. Der Basiskörper ist einerseits dazu eingerichtet die Antriebseinheit fest an einem Rahmen zu montieren und andererseits dient er zur Lagerung weiterer Komponenten wie beispielsweise der Eingangswelle, zur Abstützung des Stators des Drehantriebs sowie als Montage- und Kühlkörper für die Datenverarbeitungseinheit, insbesondere für die Leistungselektronik der Datenverarbeitungseinheit. Die Eingangswelle ist darüber hinaus mehrteilig ausgeführt, wobei diese Mehrteiligkeit eine Integration der Kraftübertragung an beispielsweise ein Freilauflager oder an den Messgrößenaufnehmer ermöglicht. Das Getriebe ist bevorzugt derart ausgeführt, dass die Eingangswelle hindurchgeführt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die maßgeblichen Teile der Antriebseinheit koaxial und/oder konzentrisch angeordnet. Dies unterstützt den oben genannten Synergieeffekt und damit die Verringerung der Baugröße. Der Effekt tritt insbesondere deshalb auf, da bei der konzentrischen Anordnung lediglich eine zentrale Drehachse vorgesehen ist, um welche weitere Komponenten konzentrisch angeordnet sind. Durch diese schichtförmige Anordnung können sich die Teile ringförmig aneinander abstützen bzw. sind sie ringförmig aneinander gelagert.

Bei herkömmlichem Aufbau mit mehreren Wellen bzw. Achsen sind zumindest pro Achse zwei Lagerstellen vorzusehen, um eine ausreichende Lagerung zu gewährleisten. Auch der Entfall dieser zusätzlichen Lagerstellen trägt zur Verringerung der Baugröße und zur Erhöhung der Effizienz der Antriebseinheit bei. 7/37 •: ! ··:· . . . · · ·..··..· ......

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Ferner liefert auch die Steuerung und/oder Regelung der Antriebseinheit einen Beitrag zur Effizienz des Gesamtsystems. Dabei ist einerseits die Hardware und andererseits die Software dazu eingerichtet, die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen. Die Hardware umfasst unter anderem die Messgrößenaufnehmer sowie eine Datenverarbeitungseinheit inklusive Leistungselektronik für z.B. den Elektromotor. Der Messgrößenaufnehmer ist speziell ausgestaltet, um auf kleinstem Raum eine ausreichen exakte dynamische Messung des auftretenden Drehmoments und/oder der Drehzahl zu ermöglichen. Die Datenverarbeitungseinheit ist dazu eingerichtet, die Messgrößen zu verarbeiten sowie die Steuerung und/oder Regelung des Drehantriebs und weiterer Komponenten auszuführen. Durch diese Konfiguration ist die Effizienz weiter verbessert. Insbesondere ermöglicht die hohe Auflösung des Messgrößenaufnehmers eine exakte Steuerung und/oder Regelung des Drehantriebs. In bevorzugter Weise ist die Antriebseinheit mit einer Dateneingabevorrichtung zur Eingabe von Steuerdaten verbunden. Diese Steuerdaten können beispielsweise das Ausgangsdrehmoment, die Ausgangsdrehzahl, die Ausgangsleistung, die Geschwindigkeit des Fahrzeuges oder auch beispielsweise die Rekuperationsleistung betreffen. Derartige Dateneingabevorrichtungen können beispielsweise als elektromechanische Bedienelemente wie Schalthebel, Pedale, Drehschalter, Schieber etc. ausgeführt sein. Über die Dateneingabevorrichtung kann Einfluss auf die Steuerung der Antriebseinheit genommen werden. Insbesondere kann dadurch die Motorleistung gesteuert bzw. geregelt werden. Die Steuersignale werden von der Datenverarbeitungseinheit verarbeitet und in Steuersignale für die anzusprechenden Komponenten umgewandelt.

Ferner kann ein Energiespeicher wie beispielsweise ein Akkumulator oder eine Batterie vorgesehen sein, um elektrische Energie zu speichern. Insbesondere kann der Akkumulator als Energiespeicher zum Antrieb des Elektromotors dienen. Auch zur Speicherung der Energie, die durch Rekuperation - also durch Rückgewinnung kinetischer Energie durch Verwendung des Elektromotors als Generator - erzeugt wird, kann der Energiespeicher eingesetzt werden. Dabei treibt die über den Abtriebskörper eingeleitete Drehung den Rotor an. Der Elektromotor wird als Generator betrieben und speist die gewonnene Energie in den Energiespeicher. Beispielsweise geschieht dies bei e-bikes oder Pedelecs durch Rückspeicherung der Rollenergie. 8/37 ......

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Zur Verbesserung der Klarheit wird angemerkt, dass die Bezeichnung „Drehverbindung“ und/oder „drehverbunden“ für die Verbindung zweier Teile steht, wobei die Verbindung derart ausgeführt ist, dass bei Drehung des einen Teils der andere Teil mitgedreht wird. Eine Drehverbindung im Sinne der vorliegenden Erfindung entspricht somit einer drehstarren aber auch einer drehelastischen, jedoch schlupflosen Koppelung.

In weiterer Folge wird die Erfindung anhand der Figuren weiter beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Einbausituation für die Anwendung der Antriebseinheit als Unterstützungsmotor in einem Pedelec.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt der Vorrichtung aus Fig. 1, der im Wesentlichen der Darstellungsebene folgend ausgeführt ist.

Fig. 4 zeigt Details des Schnitts aus Fig. 3.

Fig. 5 zeigt den schematischen Aufbau der Datenverarbeitungseinheit sowie der angeschlossenen Komponenten.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, wobei die Hauptachse 17 in der vorliegenden Darstellung im Wesentlichen waagrecht und in der Bildebene verläuft. Konzentrisch mit der Hauptachse 17 ist die Eingangswelle 2 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ragt die Eingangswelle 2 beidseitig aus dem Basiskörper 1 der Antriebseinheit. An den auskragenden Teilen können beispielsweise Pedalarme eines Fahrrades, Kurbeln oder weitere Antriebe angreifen und/oder vorgesehen sein. Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Eingangswelle 2 auch nur einseitig aus dem Basiskörper ragen. Die beidseitige Auskragung der Eingangswelle 2 ist insbesondere für den Einsatz in einem Pedelec von Vorteil.

Ferner ragt aus dem Basiskörper 1 der Abtriebskörper 3. Dieser ist dazu eingerichtet, das durch den Drehantrieb und/oder die Eingangswelle 2 eingeleitete Drehmoment an die anzutreibenden Elemente weiterzugeben. Der Abtriebskörper 3 ist in der 9/37

9 52007 GP/FI vorliegenden Ausführung schematisch als Wellenstumpf bzw. Ring ausgeführt. An diesem können beispielsweise Zahnkränze, Wellen, Riemenscheiben, Ritzel etc. vorgesehen sein.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Einbausituation zur Anwendung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit in einem Pedelec. Dargestellt ist der Bereich des Tretlagers eines gewöhnlichen Fahrrades. In diesem Bereich treffen sich das Unterrohr 26, das Sitzrohr 27 sowie die Kettenstrebe 28. Diese Elemente des Fahrradrahmens sind im Wesentlichen starr mit der Tretlageraufnahme 23 verbunden. Die Tretlageraufnahme des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist zur Aufnahme der erfindungsgemäßen Antriebseinheit eingerichtet. Beim Einsatz in einem Fahrzeug ist der Basiskörper 1 starr mit dem Fahrzeug und/oder dem Rahmen des Fahrzeugs verbunden. Im Falle der Ausführungsform nach Fig. 2 wird die Antriebseinheit nach Fig. 1 in die Tretlageraufnahme 23 des Rahmens des Fahrrades eingesetzt und über herkömmliche Verbindungsmittel drehfest mit dem Rahmen verbunden. An den beidseitig auskragenden Teilen der Eingangswelle 2 aus Fig. 1 werden die nicht dargestellten Pedalarme angebracht, über welche die Tretenergie auf die Antriebseinheit und insbesondere auf die Eingangswelle 2 der Antriebseinheit übertragen werden kann.

Diese kann erfindungsgemäß durch die Antriebseinheit verstärkt oder unterstützt werden.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Antriebseinheit nach Fig. 1, wobei die Schnittführung im Wesentlichen entlang der Darstellungsebene der Fig. 1 und entlang der Hauptachse 17 verläuft. Konzentrisch mit der Hauptachse 17 ist die Drehachse der Eingangswelle 2 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Eingangswelle 2 im Basiskörper 1 über ein Rotationslager 18 gelagert. Dieses, in der Darstellung linksseitig angeordnete Rotationslager 18 ist in der vorliegenden Ausführungsform als Kugellager und insbesondere als Rillenkugellager ausgeführt, um auch axiale Kräfte aufnehmen zu können und dadurch ein Festlager im technischen Sinne zu bilden.

Die Eingangswelle ist zur Verbesserung der Montierbarkeit und zur Übertragung des Eingangsdrehmoments auf weitere Komponenten der Antriebseinheit zweiteilig

10 52007 GP/FI ausgeführt. Sie umfasst einen ersten Teil 29 sowie einen zweiten Teil 30. Die beiden Teile 29,30 sind über ein Verbindungsmittel 19 miteinander verbunden. Dieses Verbindungsmittel 19 ist in der vorliegenden Ausführungsform als im Wesentlichen axial verlaufende, konzentrisch angeordnete Schraubverbindung bzw. Schraube ausgeführt. Die Eingangswelle ragt an zumindest einer Stelle aus dem Basiskörper 1 heraus und bietet dadurch die Möglichkeit der Verbindung mit einem Eingangsantrieb wie beispielsweise einer Kurbel. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine derartige Verbindungsstelle am ersten Teil 29 der Eingangswelle 2 und eine am zweiten Teil 30 der Eingangswelle 2 vorgesehen. Die Eingangswelle 2 umfasst ferner eine Verbindungsstelle zur Verbindung mit einem Freilauflager 11. In der vorliegenden Ausführungsform ist diese Verbindungsstelle als ringförmige stirnseitig angeordnete Nut in einer Schulter der Eingangswelle 2 bzw. als Freilaufhülse ausgeführt. Durch Außenverzahnung und/oder Außenverschraubung wird das Freilauflager 11 mit der Eingangswelle 2 verbunden. Das Freilauflager 11 umfasst einen Freilauflagereingangskörper 12 sowie einen Freilauflagerausgangskörper 13. Der Freilauflagereingangskörper 12 und der Freilauflagerausgangskörper 13 sind übereine Freilauflagerkupplung 14 gegebenenfalls miteinander gekoppelt. Das Freilauflager ist funktionsmäßig herkömmlichen Freilauflagern entsprechend. So ist eine Kraft- oder Drehmomentübertragung in eine Drehrichtung möglich - in die andere Drehrichtung jedoch wechselt die Freilauflagerkupplung 14 von einem gesperrten Zustand in einen freigegebenen Zustand, womit eine Relativdrehung des Freilaufeingangskörpers zum Freilaufausgangskörper ermöglicht ist. Praktisch betrachtet bedeutet dies, dass in eine Drehrichtung Drehmoment übertragen werden kann, in die andere Richtung jedoch eine Entkopplung stattfindet.

Der Freilauflagerausgangskörper 13 ist mit dem Messgrößenaufnehmer 4 drehverbunden. Die Funktionsweise des Messgrößenaufnehmers wird anhand der Fig. 4 näher beschrieben. Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform entfällt das Freilauflager, wodurch der Messgrößenaufnehmer 4 oder zumindest Elemente des Messgrößenaufnehmers 4 mit der Eingangswelle 2 und insbesondere mit dem zweiten Teil 30 der Eingangswelle 2 drehverbunden sind. Ein Entfall des Freilauflagers bedeutet in der vorliegenden Konfiguration eine ständige Drehverbindung des Abtriebskörpers 3 mit der Eingangswelle 2. • · ·· ο ···«···· ·· ····· · β · • ·· · · ο · · ο·· » · · ··«··· ·· · ···· · · · · ο · ·· ·· · I · · · Ο

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Der Messgrößenaufnehmer 4 und insbesondere zumindest ein Teil des Messgrößenaufnehmers 4 ist mit dem Abtriebskörper 3 drehverbunden. Der Messgrößenaufnehmer 4 umfasst einen oder mehrere Sensoren 31, 35. Diese sind im Wesentlichen starr mit dem Basiskörper 1 verbunden.

Ferner umfasst die erfindungsgemäße Antriebseinheit einen Drehantrieb 8. In der vorliegenden Ausführung ist dieser als herkömmlicher Elektromotor ausgeführt. Er umfasst einen Rotor 10 sowie einen Stator 9. Der Stator 9 ist starr mit dem Basiskörper 1 verbunden. Der Rotor 10 ist mit dem Abtriebskörper 3 drehverbunden. In einer bevorzugten Ausführung ist zur Übertragung des Drehmoments und/oder der Drehung des Drehantriebs 8 ein Getriebe 5 vorgesehen. Dieses Getriebe ist in der vorliegenden Darstellung schematisch, als Taumelgetriebe ausgeführt. Das Drehmoment wird von einem Getriebeeingangskörper 6 über eine Taumelscheibe auf einen Getriebeausgangskörper 7 übertragen und dabei untersetzt. Bei dem dargestellten Magnettaumelgetriebe geschieht die Übertragung über einander magnetisch anziehende Komponenten, von denen ein magnetischer Partner auf dem Taumelkörper und ein Partner auf dem Getriebeausgangskörper sitzt. Jedoch ist auch eine Übertragung über Zahnflanken möglich. Es können herkömmliche Magnettaumelgetriebe, herkömmliche Taumelgetriebe sowie andere geeignete Getriebe eigesetzt werden. Der Getriebeausgangskörper 7 kann mit dem Abtriebskörper 3 verbunden und insbesondere einstückig ausgeführt sein.

Ferner ist ein Wuchtkörper 32 vorgesehen. Der Wuchtkörper 32 ist vorrangig dazu verwendet, um zusätzlich etwaige Taumel oder Exzenterbewegungen von Elementen des Getriebes 5 auszugleichen.

Zusätzlich kann über das Wuchtgewicht eine eventuelle Unwucht des Rotors ausgeglichen werden.

Zur Verbindung des Stators und Teilen des Getriebes oder des Gehäuses sind wiederum Verbindungsmittel 19 vorgesehen, die als Schraube bzw. Schraubverbindung ausgeführt sein können.

In der vorliegenden Ausführungsform weisen alle drehbar angeordneten Komponenten der Antriebseinheit im Wesentlichen eine einzige Drehachse auf, die mit der 12/37 • · · ······ ·· · • · · · · · ο · · · ·· ·· · · ·· ··

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Hauptachse 17 zusammenfällt. Zur Drehverbindung und Drehlagerung der einzelnen Komponenten sind mehrere Rotationslager 18 vorgesehen. So ist die Eingangswelle 2 im Basiskörper 1 über ein Rotationslager 18 drehbar gelagert. Die Eingangswelle 2 ist dazu eingerichtet als Lagerstelle für weitere Komponenten zu dienen. So sind Elemente des Messgrößenaufnehmers 4 auf der Eingangswelle 2 über Rotationslager 18 gelagert. Diese oder dieses ist als herkömmliches Gleitlager ausgeführt. Auch der Abtriebskörper 3 ist direkt oder indirekt über ein Rotationslager 18 auf der Eingangswelle gelagert. Die Eingangswelle ist somit nicht ausschließlich zur Drehmomentübertragung ausgebildet, sondern ist selbst integraler Bestandteil der Antriebseinheit und übernimmt auch weitere Aufgaben wie beispielsweise die Lagerung weiterer Komponenten oder die Verbindung mit einem Freilauflager. Ebenso ist der Messgrößenaufnehmer 4 ausgestaltet.

Bevorzugt sind bei jenen Lagerstellen Gleitlager vorgesehen, die nur eine geringe Verdrehung z.B. bis zu 10° zueinander erfahren. Über 360° drehende Rotationslager sind bevorzugt als Wälzlager oder Kugellager ausgeführt.

Fig. 4 zeigt ein Detail der Ausführungsform aus Fig. 3. Die Schnittdarstellung zeigt die Eingangswelle 2 bestehend aus einem ersten Teil 29, einem zweiten Teil 30 und einem Verbindungsmittel 19. Die Eingangswelle 2 und der Eingangskörper 33 umfassen jeweils eine Nut zur Aufnahme des Freilauflagers 11. Das Freilauflager 11 wiederum umfasst einen Freilauflagereingangskörper 12, einen Freilauflagerausgangskörper 13 sowie eine Freilauflagerkupplung 14. Am Freilauflagerausgangskörper 13 ist eine Verbindungsstelle zum Messgrößenaufnehmer 4 vorgesehen. Das Freilauflager entspricht funktionsmäßig üblichen Freilauflagern. Das Drehmoment kann in eine Drehrichtung übertragen werden - in die andere Drehrichtung ist das Lager entkoppelt. Eine Relativdrehung des Freilauflagereingangskörpers 12 zum Freilauflagerausgangskörper 13 ist in Antriebsrichtung blockiert. Gegen die Antriebsrichtung ist eine Relativdrehung des Freilauflagereingangskörpers zum Freilauflagerausgangskörper 13 ermöglicht. Dazu weist das Freilauflager 11 eine Freilauflagerkupplung 14 auf. Diese ist beispielsweise als sägezahnförmiger Ring ausgebildet. Zähne, die drehstarr mit dem Freilauflagereingangskörper 12 verbunden sind verhaken sich in komplementären Zähnen des Freilauflagerausgangskörper 13, wenn eine Relativdrehung oder ein Drehmoment in Antriebsrichtung angeregt ist. In die 13/37 • ♦ • · • ·· ··· » ···· « ♦ · ····♦· · · · • · · · · · ···· ·· ♦· · · ·· ··

13 52007 GP/FI andere Richtung, also gegen die Antriebsdrehrichtung findet keine Verhakung der Zähne statt. Somit ist eine Entkopplung des Freilauflagereingangskörpers 12 zum Freilauflagerausgangskörper 13 gegeben.

Der Messgrößenaufnehmer 4 umfasst einen Eingangskörper 33 und einen Ausgangskörper 34. Der Eingangskörper 33 ist mit dem Freilauflagerausgangskörper 13 drehverbunden. Der Eingangskörper 33 ist über eine elastische Kupplung mit dem Ausgangskörper 34 verbunden. Der Ausgangskörper 34 ist mit dem Abtriebskörper 3 oder mit einer Welle verbunden, die mit dem Abtriebskörper 3 drehverbunden ist. Somit wird das durch die Eingangswelle 2 über das Freilauflager übertragene Drehmoment weiter über den Messgrößenaufnehmer 4 an den Abtriebskörper 3 übertragen. Der Messgrößenaufnehmer 4 umfasst ferner zumindest einen, bevorzugt zwei Sensoren 31, 35. Der Eingangskörper 33 und der Ausgangskörper 34 sind elastisch miteinander gekoppelt. Wird ein Drehmoment über den Messgrößenaufnehmer 4 übertragen, so kommt es im Rahmen der kinematischen Möglichkeiten zu einer leichten Verdrehung des Eingangskörpers 33 zum Ausgangskörper 34. Die Sensoren 31, 35 sind dazu eingerichtet, die Drehung des Eingangskörpers 33 und/oder des Ausgangskörpers zu detektieren. Kommt es nun infolge eines Antriebsdrehmoments zu einer leichten Verdrehung des Ausgangskörpers 34 zum Eingangskörpers 33 so wird dies detektiert. Die Signale der Sensoren werden an die Datenverarbeitungseinheit 16 weitergegeben. Aus der Verdrehung in Kombination mit der Federkennlinie der elastischen Kupplung kann das Drehmoment berechnet werden. Die Sensoren 31, 35 sind in bevorzugter Weise starr mit dem Basiskörper 1 verbunden. Sie sind demnach nicht mitdrehend ausgeführt. Die Datenverarbeitungseinheit 16 ist ebenfalls drehstarr mit den Sensoren 31, 35 und mit dem Basiskörper 1 verbunden. Die Eingangswelle 2 hingegen ist über ein Rotationslager 18 drehbar gelagert.

Ferner ist der Eingangskörper 33 auf der Eingangswelle 2 über ein Rotationslager 18 gelagert. Auch der Abtriebskörper 3 ist an der Eingangswelle 2 über ein Rotationslager 18 gelagert. Diese Lager sind beispielsweise als Gleitlager ausgeführt.

Fig. 5 zeigt den schematischen Aufbau einer exemplarischen Steuerungseinheit und/oder einer Datenverarbeitungseinheit sowie der angeschlossenen Komponenten. Vorgesehen ist ein CAN-Bus 36, ein DC/DC Modul zur Energieversorgung, ein CAN- 14/37 e · ·· « »et« ···· ο o 40444 o ·· ο 00 000 0 0000 • · I 000000 I · · 0 4 0 4 4 0 4444 ·· 44 4 ^ 44 40

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Driver 37, ein DIPSW 39, ein BEEP-Modul 40, ein LED-Modul 41, ein Eingang für diverse Interfaces 42 wie beispielsweise analoge Leistungserfordernis, analoge Bremse, digitale Bremse eins, digitale Bremse zwei, Geschwindigkeitsanforderung und weitere Steuerungssignale, die insbesondere über die Dateneingabevorrichtung eingegeben werden.

Ferner sind ein Beschleunigungssensor 43, der Drehmomentmesser 44, ein JTAG 45, ein TMP (NTC) - Temperatursensor 47 sowie Schnittstellen USB 46, und RS232 48 vorgesehen.

Ferner umfasst die Datenverarbeitungseinheit einen Prozessor 55. Dieser ist über ein ASC711-Modul 49 mit der power bridge 50 verbunden. Diese ist auch mit der Phase eins 51, Phase zwei 52 und Phase drei 53 des Elektromotors 56 verbunden. Der Motor umfasst ferner gegebenenfalls drei Hallsensoren 54 sowie einen TMP -Temperatursensor 47 beispielsweise ein NTC, PTC oder ein anderer Sensor.

In weiterer Folge wird eine beispielhafte Ausführungsform als Fahrrad-Mittelmotor detailliert beschrieben. Dabei entspricht der Verbund „Gehäuse-Getriebedeckel-Kartuschendeckel“ im Wesentlichen dem Basiskörper; die Freilaufhülse dem Eingangskörper des Messgrößenaufnehmers; die innere Abtriebswelle dem Ausgangskörper des Messgrößenaufnehmers und/oder dem Abtriebskörper; der Motorcontroller der Datenverarbeitungseinheit.

Um die oben beschriebene Bauform zu erreichen wird das gesamte System koaxial arrangiert. Die koaxiale Anordnung umfasst alle Komponenten des Systems, wie das Getriebe, den Elektromotor (z.B. ein PMSM - Permanent Magnet Synchron Machine), die Elektronik, den Freilauf und die Drehmoment-/Drehzahlmessung.

Kragen bzw. laschen-förmige Ausprägungen rechtsseitig am Außenumfang des Getriebes bilden die Montagefläche zum Fahrradrahmen. Im Fahrradrahmen ist anstelle des Innenlagerrohres ein hülsenförmiges Stück mit großem Durchmesser zur Aufnahme der Antriebseinheit vorgesehen. Die innere linksseitige Abschlussfläche des Getriebes, der Getriebedeckel, ist so ausgeführt, dass der Stator des Elektromotors zentrisch montiert werden kann. Ausgehend von diesem Getriebedeckel wird stapelförmig der elektrische Teil des Antriebs aufgebaut. 15/37 • · · · · ·· ο ·· • · · ······ ·· · • · · · · · ···· ·· ·· · « ·· t·

15 52007 GP/FI

In Wellennähe ist entsprechender Bau-Raum für ein notwendiges Wuchtgewicht vorgesehen, welches umso kleiner wird, je größer der Abstand vom Getriebe ist. Zwischen dem Wuchtgewicht und dem Getriebe ist der Rotor (permanent-magnet) gehaltert. In allen Bauteilen des schichtartigen Arrangements sind jeweils vier Bohrungen bzw. Gewinde entlang des Umfangs zur Fixierung vorgesehen.

Der Stator wird als tragendes Bauteil mit zwei planparallelen Flächen in den Schichtaufbau integriert. Eine Fläche des Stators liegt direkt am Getriebedeckel auf. An der gegenüberliegenden Seite wird mit Distanzhülsen ein ferromagnetisches Blech gehaltert, um Einflüsse von induktiven Wechselfeldern vom Elektromotor auf die benachbarte Datenverarbeitungseinheit inklusive Leistungselektronik zu verhindern.

Dies ist notwendig, um die unmittelbar dahinterliegende gedruckte Schaltung vor Induktion von Spannungen in hochohmige Leitungsteile zu schützen. Dieses Schirmblech ist planparallel zum Stator angebracht. Eine weitere Distanzhülse, entlang der vier Befestigungsachsen, gib den Bau-Raum für die Unterseite der gedruckten Schaltung frei und bietet dem abschließenden Kartuschen-Deckel die Gegenkraft zum kraftschlüssigen Verschrauben des Pakets.

Die gedruckte Schaltung beinhaltet die Aufbereitung aller notwendigen Versorgungsspannungen aus dem Akku heraus. Ein Mikrocontroller steuert periphere Geräte, regelt den Motor, kommuniziert über Schnittstellen und misst Umgebungsgrößen.

Am Umfang der gedruckten Schaltung sind Steckverbindungen für alle Ein-/Ausgänge vorgesehen. Diese Steckverbindungen und ein Teil der Schaltung sind auf der Oberseite arrangiert. Um einerseits eine gute Kühlung der Leistungsbauelemente und eine zuverlässige elektrische Isolation zu erreichen ist dieser Kartuschen-Deckel aus Aluminium mit elektrolytisch oxidierter veredelter Oberfläche ausgeführt. Um eine große Kontaktfläche zur Verlustwärmeableitung zu erzielen sind die Räume aller Bauteile auf dieser Seite als Taschen aus dem Inneren des Kartuschen-Deckels ausgefräst. Die gedruckte Schaltung wird durch Schrauben am Kartuschen-Deckel fixiert und ist nicht an einer Kraftdurchleitung beteiligt. Koaxial zur Motorwelle werden an der Innenseite die notwendigen Elektrolytkondensatoren ringförmig um den linken Teil der Tretwelle herum arrangiert. Die planparallele Fläche auf diesen Kondensatoren zur gedruckten Schaltung ist jene Ebene an der die optische Messeinrichtung zur Erfassung des Drehmoments angebracht wird. 16/37 •· ·· · ·····#·· ·· ····· · ο · • · · β ο · · ···· β · ι ······ « · · «••ο β · · · · » ·· · · · · ·· Μ

16 52007 GP/FI

Zwischen dem Getriebedeckel und dem Kartuschen-Deckel wird ein dünnes Rohrstück gedichtet eingespannt, welches den Aufbau vor Staub und Spritzwasser schützen soll. Von den Steckverbindungen an der gedruckten Schaltung führen die Leitungen durch dieses Abdeckrohr in das Innere des Fahrradrahmens. Der Kartuschen-Deckel ist wiederum radial gedichtet in der Tretlagerhülse des Fahrradrahmens einzuschieben. Das Rillenkugellager welches die linke Tretwelle aufnimmt wird in den Kartusche-Deckel eingepresst und der Außenring mit einem Sicherungsring gegen axiale Bewegung abgestützt. Wellenseitig ist der Innenring mit einem Kragen und einem Wellensicherungsring gegen axialen Bewegung abgestützt. Die Ausprägung dieser Stelle als Festlager erlaubt gleichzeitig axiale Aufbautoleranzen der Tretwelle in Richtung Getriebe-Abtrieb, das gleitgelagert ist.

Die Kraftübertragung erfolgt über an das System angeflanschte Kurbeln auf eine geteilte Tretwelle. Zur Erfüllung der Montagesequenz und zur Aufnahme weiterer Funktionen, wie Freilauf und Drehzahl-/Drehmomentmessung, ist die Tretwelle, also die Eingangswelle, geteilt ausgeführt. Um dem Festigkeitsanspruch der Tretwelle, hier speziell für den Fahrradgebrauch, gerecht zu werden, wird bevorzugt ein fester Stahl mit hoher Streckgrenze verwendet. Die Trennstelle der Tretwelle ist gleichzeitig die Verbindungsstelle vom linken Teil der Tretwelle und dem rechten Teil der Tretwelle und ist als Konus-Sitz ausgeführt. Die jeweilige Kurbelaufnahme der Tretwellenenden lassen mehrere Montageausrichtungen zu. Um initial sicher zu stellen, dass die linke und rechte Kurbel genau 180° zueinander montiert werden können, wurde ein Stift am Umfang des Kegels in der Verbindungsstelle der zwei Tretwellenhälften eingebaut. Die axiale Vorspannkraft wird mit einer Gewindeschraube auf den Konus aufgebracht. Die Tretwellenteile sind hohlgedreht und die Wellenenden sind mit ISIS-Standard Aufnahmen mit M12 oder M15 Schrauben versehen.

Die verbundenen Tretwellenteile sind einseitig (links) gegen axiale Bewegung am Kartuschen-Deckel festgelagert. Das Festlager besteht aus einem gedichteten einreihigen Rillenkugellager mit Sicherungsring.

Der rechte Teil der Tretwelle (kettenblattseitig/abtriebskörperseitig), ist so ausgeführt, dass an der äußeren Seite ein Gleitlager zur Abstützung von Normalkräften aufgezogen werden kann, und an der inneren Seite ein Gewindering zur Freilauflageraufnahme eingeschraubt werden kann. 17/37 ·· ·β · ········ ·· • · · · I · ·· • 4 4 4 4 4 · · · · · • ·· 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 · ···· ·· · · · · · · ··

17 52007 GP/FI

Ausgehend von dem Gewindering des Freilauflagereingangskörpers wird bei diesem Freilauflager das Drehmoment in eine Richtung durch axiale freilaufende Zahnscheiben auf einen gegenüberliegenden Gewindering des Freilauflagerausgangskörpers übertragen. Die Zahnscheiben sind zum Einrasten federvorgespannt und Teil der Freilauflagerkupplung. Das Gleitlager wird mit einem Wellensicherungsring gegen axiale Bewegung gesichert. Auf dem linken Teil der Tretwelle ist eine Gleitfläche für ein Lager vorgesehen welches den Gegenteil der Freilaufscheibe führt. Da das federvorgespannte Freilauflager Axialkräfte ausübt sind an der Tretwelle und an der Freilaufhülse Anlaufflächen vorgesehen. Die axialen Kräfte sind nicht sehr hoch, es muss aber dafür Sorge getragen werden, dass das Kronenende der Freilaufhülse präzise durch die optische Messeinrichtung, den Sensor geführt wird.

Koaxial zu dieser Freilaufhülse ist eine innere Abtriebswelle - der Ausgangskörper - an dem Getriebeausgangskörper angelegt. Die Drehmomentübertragung von der Freilaufhülse an die innere Abtriebswelle / den Ausgangskörper ist flexibel ausgeführt. Elastische Elemente, die die Umfangskraft in eine Richtung aufnehmen sorgen für einen drehmomentabhängigen Winkelversatz unter zunehmendem Drehmoment zwischen Freilaufhülse und innerer Abtriebswelle / Ausgangskörper. Die elastischen Elemente haben das maximal-auftretende Drehmoment ohne Beschädigung zu übertragen und sollen gleichzeitig einen möglichst linearen Versatzwinkel erzeugen.

Sowohl an der Freilaufhülse als auch am Abtriebs Rohr, ist axialstirnseitig eine Krone angebracht. Die Drehung jeder Krone wird von einem optischen Sensor erfasst. Die Drehzahlen beider Kronen sind stets gleich (kein Schlupf zwischen den beiden Wellenteilen). Bei zunehmendem Versatzwinkel, bedingt durch ein erhöhtes Drehmoment, ändert sich das zeitliche Signal der sensorisch erfassten Kronenzacken. Das Drehmoment wird als zeitliche Differenz erfasst, diese zeitliche Verschiebung ist das Messprinzip der Vorrichtung. Entlang einer Umdrehung gibt es n Messpunkte an denen das Moment berechnet werden kann, wobei n gleichzeitig die Anzahl der Kronenzacken ist.

Um beide Kronen präzise durch die optische(n) Messeinrichtung(en) zu führen und gleichzeitig ein Verdrehen dieser zueinander zu ermöglichen ist an der Kontaktfläche 18/37 •· ·e ο ········ ·ο • · · · · · · · • · · V · β 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 ·· · 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 ·· · · 9 9 9 9 9 9

18 52007 GP/FI ebenfalls ein Gleitlager eingezogen. Dieses Lager stützt weder Normal- noch Axialkräfte ab sondern dient nur der Zentrierung.

Die Drehmomentübertragung zwischen der Freilaufhülse und der Abtriebswelle geschieht über eine Verzahnung, welche die Umfangskräfte tangential durch ein elastisches Element führt, das sich unter Krafteinwirkung in seiner Geometrie entlang des Umfangs verändert.

Die Umfangskraft wird auf mehrere Segmente aufgeteilt. Jedes dieser Segmente ist von einem Zahn an der Freilaufhülse und einem Zahn an der Abtriebs-Welle mit einem zwischenliegenden elastischen Element abgegrenzt. Die auftretende Umfangskraft teilt sich gleichmäßig auf die Übertragungselemente auf. Aufgrund der sehr hohen Umfangskräfte an dieser Stelle sind insbesondere die maximal zulässige Flächenpressung als auch die maximal zulässigen Biegespannungen der verwendeten Werkstoffe zu berücksichtigen. Elastomere als elastische Elemente besitzen die Eigenschaft eines zwar linearen Zugmoduls, jedoch eines stark progressiven Druckmoduls, insbesondere wenn die Verformung der Elastomere geometrisch limitiert ist. Diese Eigenschaft wird hier funktionsfördernd eingesetzt um einerseits eine hohe Linearität der Messgröße bei geringem Drehmoment zur erreichen und andererseits bei einem maximal zu übertragenden Moment keinen zu großen und somit benutzerunfreundlichen Versatzwinkel aufzuweisen. Die Formgebung der Elastomere ist so gewählt, dass die auftretenden Scherspannungen im Inneren des Teils stattfinden. Ein Funktionsausfall durch Materialbruch wird dahingehend minimiert, dass zwar die Messgrößenerfassung gestört ist, die Drehmomentübertragung jedoch gewährleistet bleibt (ausfallssicher).

Das rechte Ende der Abtriebswelle ist gleichzeitig die gebohrte Aufnahme des Gleitlagers, welches das rechte Tretwellenende abstützt. Die Abtriebswelle ist über den Getriebeabtrieb zentriert und gelagert. Relativbewegungen am Gleitlager zwischen Abtriebswelle und dem rechten Teil der Tretwelle finden ausschließlich als geringe Oszillationen über wenige Winkelgrade in der Frequenz der doppelten Kadenz statt. Die abtriebsseitige Festlagerung der Abtriebswelle sichert die erforderliche Lagegenauigkeit. Das Getriebe führt in geringem radialem Abstand auch die sehr schnell drehende Motorwelle, welche die Abtriebswelle nicht berühren darf. Der Einbau eines Lagers zur Führung der beiden Wellen ist aufgrund des geringen Bau-Raums nicht möglich bzw. notwendig. Der Getriebeabtrieb ist ringförmig und als Kopplungselement mit Gewindeverbindungen an ein Zwischenbauteil ausgeführt, an 19/37 ·· ·· · ···»»··· Μ • · · ο · « e · p « · o · · · ···· V ·· · O · 9 · t · · · ···· 9 9 ···· ·· ·· 9 · ·· ·· 19

52007 GP/FI welches mehrere Kettenblätter gleichzeitig in für Fahrräder üblichen Anschlussmaßen befestigt werden können.

Durch die erfindungsgemäße Antriebseinheit können ferner folgende Funktionen umgesetzt werden:

Rekuperation / Energierückgewinnung:

Wenn die Hinterradnabe keinen Freilauf integriert hat (Kette läuft permanent) kann die Rollenergie zur Rekuperation (Energierückgewinnung) genutzt werden. Dies ist unter Verwendung eines Kettenblatts vorne und hinten möglich, wenn keine Kassettenschaltung eingesetzt wird („Single Speed“). Über diesen Systemaufbau lässt sich zusätzlich eine elektrische Hinterradbremse realisieren. Rücktritt:

Das Gesamtsystem kann auch für Spezialanforderungen ohne Freilauf realisiert werden. Wird der Freilauf weggelassen (Drehmomentmessung bleibt davon unberührt), was kleine mechanische Änderungen des Achsdesigns zur Folge hat, kann das System auch für Hinterradnaben mit Rücktritt verwendet werden, da eine Kraftübertragung in gegengesetzter Richtung zur Fahrbewegung ausgeübt werden kann und somit eine Rücktrittfunktion möglich ist.

Elektrische Bremse:

Basierend auf der Funktion der Energierückgewinnung kann das System eine elektrische Bremse realisieren. Die Ansteuerung der Bremse kann auf zwei Wegen erfolgen: 1. Bedienelement am Lenker: Über ein Bedienelement (Bremshebel, Drehgriff, Schalter o.ä.) kann der elektrische Motor als Bremse analog bzw. digital über den Motorcontroller angesteuert werden. Durch die direkte Kraftkopplung des Antriebes zum Hinterrad, ohne Freilauf, wird die Gegenkraft des Motors bei einer Bremsansteuerung auf das Hinterrad übertragen. Die Funktionalität wird durch die Motorcontroller-Software ermöglicht. 2. Entgegengesetzte Drehmomentmessung:

Die Drehmomentmessung kann so erweitert werden, dass eine Kraftmessung der Kurbelkräfte in beide Drehrichtungen (vor und zurück) erfolgen kann. Über diesen Weg lässt sich eine elektrische Rücktrittbremse erzielen. Der Radfahrer muss zum Bremsen 20/37 ·· · • * · · · · · · ft · · • ο · «·«· · · · • · · · 9 9 · ft · ft • 9 ·· · · ·· · ·

20 52007 GP/FI eine Gegenkraft auf die Pedale aufbringen, die Drehmomentmessung erkennt diese Gegenkraft und über die Motorcontrollersoftware wird eine, der Kraft entsprechende Bremswirkung über den Motor realisiert.

Motorcontroller und Software:

Es findet eine 3-Phasen Steuerung mit B6-Brücke statt. Es kommen 3 Ansteuerungsverfahren zur Anwendung.

Kalibrierung mittels Open-Loop-Verfahren:

Das Open-Loop-Verfahren dient zur initialen Kalibrierung der Software und zur genauen Bestimmung der Sensorpositionen um eine optimale Ansteuerung des Elektromotors zu erreichen. Beim Open-Loop-Verfahren wird der Winkel für die gewünschte Rotorposition vorgegeben und künstlich inkrementiert (0° - 360°), der Rotor folgt dem durch die im Motorcontroller implementierten Steuerung vorgegebenen Theta-Winkel (Θ).

Da die manuelle Positionierung der Hallsensoren im jeweiligen Sektor am Stator gewissen Fertigungstoleranzen unterliegt, tritt in den meisten Fällen ein leichter Winkelversatz (+/- x°) der einzelnen Sensoren auf, d.h. die Sensoren befinden sich nicht genau am zughörigen Winkelgrad (z.B. statt 60° an Position 57°).

Durch einen initialen Motoren-Testlauf mit n Umdrehungen (z.B. 100) nach dem Open-Loop-Verfahren kann der entsprechende Winkelversatz der einzelnen Hallsensoren ausgemessen und ein sogenannter Base-Degree berechnet werden (Mittelwert der Winkelabweichungen bei jeder Umdrehung von n Messungen). Dieser Winkel-Offset wird in einen nicht-flüchtigen Speicher am Mikrocontroller geschrieben und bildet die Basis zur genauen Winkelberechnung im Closed-Loop-Verfahren für diesen ausgemessenen Motor. Über diesen Base-Degree wird die genaue Länge jedes einzelnen Sektors (Beispiel Sektorenaufteilung in derTheorie= 60760760760760760°; in der Praxis: 57761760762756764°) bestimmt. Zusätzlich kann der Nullpunkt des Motors angepasst werden (Korrektur des Nullpunkt-Offset).

Betrieb im Closed-Loop-Verfahren:

Im laufenden Betrieb werden im Closed-Loop-Verfahren zwei Ansteuerungsmethoden verwendet die SVPWM (=Space Vector Pulse Width Modulation) und die FOC (=Field Oriented Control). Für die Closed-Loop ist ein sogenannter Sector-Degree erforderlich, 21/37 ········ ·· • · · · · · ·· • · ο ··· · ···· • · · ······ ·· · • · · · · t ···· ·· ·· · · ·· ··

21 52007 GP/FI der sich aus der Interpolation der Winkelgeschwindigkeit des vorangegangenen Hall-Sektors ergibt.

Die Rotorposition wird über drei Hallsensoren ausgewertet, dadurch bekommt man eine theoretische Winkelauflösung von 60 Grad pro Sektor, wobei auch in der Closed Loop der Sektorenwinkel interpoliert wird um eine noch genauere Auflösung zu bekommen. Der Sector-Degree wird nun durch Addition mit dem Base-Degree aus der initialen Kalibrierung verfeinert. Die Summe der beiden Winkel ergibt letztendlich einen genaueren Theta-Winkel zur Motoransteuerung als sich ohne Kalibrierung erreichen ließe.

Durch die Verwendung der Kalibrierungsergebnisse in der Motorsteuerung wird eine genauere (individuell angepasste) Ansteuerung der einzelnen Motoren erreicht, was eine Steigerung der Effizienz und Laufruhe zur Folge hat. Übergang von Closed-Loop auf Back-EMF:

Durch Messung der Spannung / des Stroms an der jeweils nicht aktiven Phase in einem laufenden System lässt sich eine noch genauere Positionsbestimmung des Rotors, als nur mit Hallsensoren, wie im Closed-Loop Verfahren verwendet, erzielen. Zum Anfahren des Systems aus dem Stillstand kommt das Closed-Loop Verfahren zum Einsatz, das anschließend im Fährbetrieb auf Back-EMF umgestellt werden kann.

Temperaturmanagement:

Die Temperatur des Systems wird an 2 Stellen (1x Print, 1x Motor) im Betrieb überwacht. Im Falle einer Überhitzung erkennt die Software frühzeitig einen außerordentlichen Temperaturanstieg und regelt die Leistung des Systems automatisch hinunter um einen Totalausfall des Systems zu verhindern. Steigt die Temperatur dennoch weiter an wird bei Überschreitung eines Temperaturschwellwertes das System letztendlich abgeschaltet. 3-Bit Bestückungscode / DIL-Switch:

Am Print können hardwareseitig über 3 Widerstände spezielle Konfigurationen der Software aufgerufen werden. Je nachdem welcher der 3 Widerstände eingesetzt wird werden unterschiedliche Programmcodes aufgerufen und abgearbeitet. Der Vorteil der Konfiguration über spezielle Hardwareeigenschaften liegt v.a. darin, dass nur eine Firmware für unterschiedliche Betriebsspezifikation des Motorcontrollers (z.B. aufgrund 22/37 ·· ·· · ···· ···« ·· • t · · · · ·· • · Ο ··· · «··· • · · · ···· * · t · • ·· · · · ··«· ·· ·· · · ·· ··

22 52007 GP/FI unterschiedliche länderspezifische Gesetzesvorgaben) erstellt werden muss, was eine Weiterentwicklung für unterschiedliche Anforderungen deutlich vereinfacht. Beim 3-Bit Bestückungscode ist keine nachträgliche Änderung der auszuführenden Programmsequenzen möglich. Über den DIL-Switch (4 Schalter) lässt sich dasselbe Ergebnis wie beim 3-Bit Bestückungscode erzielen. Hier ist eine nachträgliche Änderung der auszuführenden Programmsequenzen über die DIL-Schalter möglich.

Firmware: Über den USB-Port am Print lassen sich neue Firmware bzw. Updates einspielen. Darüber hinaus können über den USB-Port Fehler ausgelesen werden bzw. Systemparameter eingestellt werden. Bei jeder Systemabschaltung werden aktuelle Schwellwerte (min./max. Erschütterung, min./max. Temperatur, Betriebsstunden u.ä.) in den nicht-flüchtigen Speicher des Mikrokontrollers zur Fehlererkennung und Garantienachverfolgung geschrieben.

Sleep-Mode/Energiesparen:

Nach einer definierten Inaktivitätszeit des Systems, oder durch Betätigung des on/off Schalters, schaltet die Software automatisch in den Sleep-Mode. Im Sleep-Mode werden alle Spannungsversorgungen des Systems abgeschaltet um einen möglichst geringer Stromverbrauch im Ruhezustand zu erreichen. Über eine externe CAN-Message kann das System wieder aus dem Sleep-Mode aufgeweckt werden. Energiesparen durch abschalten aller Systemversorgungen, Aufwecken überz.B. CAN-Message.

Batteriespannungsmessung/-schutz:

Der Motorcontroller besitzt zur einfachen Ladezustandsanzeige (z.B. Spannungsmessung) und zum Schutz der Batterie vor Unterspannung bzw. Überströmen entsprechenden Hardware und Softwareeigenschaften, dass jeder Akku (proprietär oder nicht) mit dem erfindungsgemäßen Motorcontroller verbunden werden kann. Eine Integration von Fremdhersteller-Akkus lässt sich so im Plug&Play Verfahren schnell realisieren.

Neigungs-/Beschleunigungssensor: 23/37 • · ·· I ·······« · · * · · · ο · · β * · · ··· · ο··· β 9 · · «·Μ t ·· Φ * · · · β · ·*·· ·« ·« · · ·· ·0

23 52007 GP/FI

Der Motorcontroller ist mit einem mehrachsigen Beschleunigungssensor ausgestattet, der einerseits zur Feststellung einer unsachgemäßen Handhabung Daten liefern kann (Garantieansprüche) und andererseits den Fahrkomfort durch jeweils aktuelle Erkennung der topographischen Gegebenheiten optimiert (Anstiegserkennung mit automatischer Anpassung der Unterstützungsleistung). Weitere Funktionen, wie Wheele-Funktion, Turbo, u.ä. lassen sich über diese Sensorik ergänzend realisieren. LED:

Eine LED am Print gibt Zustandsinformationen des Systems über ein entsprechendes Lichtsignal aus, wie z.B. Ladezustand des Akkus, Fehlermeldungen, etc.

Als Messgrößenaufnehmer kann insbesondere ein Messgrößenaufnehmer gemäß der am selben Tag vom selben Anmelder bei Österreichischen Patentamt eingereichten Anmeldung vorgesehen sein.

In weiterer Folge werden Merkmale eines beispielhaften Messgrößenaufnehmers weiter beschrieben:

Messgrößenaufnehmer zur dynamischen Erfassung von Drehmoment und/oder Drehzahl umfassend: einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Eingangskörper zur Koppelung mit der Eingangswelle, einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Ausgangskörper zur Koppelung mit der Ausgangswelle, wobei der Eingangskörper drehelastisch mit dem Ausgangskörper gekoppelt ist, wobei zur drehelastischen Koppelung zumindest ein elastischer Körper vorgesehen ist, der durch Verdrehung des Eingangskörpers zum Ausgangskörper elastisch verformbar angeordnet ist, wobei der Eingangskörper zumindest einen Eingangsmessfortsatz aufweist, der bei Drehung des Eingangskörpers periodisch von einem Sensor detektiert ist, und/oder wobei der Ausgangskörper zumindest einen Ausgangsmessfortsatz aufweist, der bei Drehung des Ausgangskörpers periodisch von einem Sensor detektiert ist.

Der Messgrößenaufnehmer kann weiters die Merkmale umfassen, dass der Eingangskörper und der Ausgangskörper koaxial angeordnet sind, dass der Ausgangskörper ring- oder rohrförmig ausgeführt ist und einen Innenraum aufweist, in welchem konzentrisch der Eingangskörper vorgesehen ist, dass der Eingangskörper 24/37 24 • t f 9 • · · · β • » * ··· · • · · · ·« ·« ·

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52007 GP/FI ring- oder rohrförmig ausgeführt ist und einen Innenraum aufweist, in welchem konzentrisch der Ausgangskörper vorgesehen ist, dass der Eingangsmessfortsatz in Umfangsrichtung freigestellt ist und durch Drehung des Eingangskörpers periodisch durch den Sensor geführt ist und/oder dass der Ausgangsmessfortsatz in Umfangsrichtung freigestellt ist und durch Drehung des Ausgangskörpers periodisch durch den Sensor geführt ist, dass der Sensor als Lichtschranke und insbesondere als Gabellichtschranke ausgeführt ist, dass der Eingangsmessfortsatz durch Drehung des Eingangskörpers periodisch die Lichtschranke durchläuft und unterbricht, und/oder dass der Ausgangsmessfortsatz durch Drehung des Ausgangskörpers periodisch die Lichtschranke durchläuft und unterbricht.

Weitere vorteilhafte Merkmale des Messgrößenaufnehmers können sein, dass am Eingangskörper mehrere kranz- oder kronenförmig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Eingangsmessfortsätze vorgesehen sind, dass am Ausgangskörper mehrere kranz- oder kronenförmig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Ausgangsmessfortsätze vorgesehen sind, dass am Eingangskörper eine Eingangskupplungsflanke vorgesehen ist, dass am Ausgangskörper eine Ausgangskupplungsflanke vorgesehen ist, dass der elastische Körper zwischen der Eingangskupplungsflanke und der Ausgangskupplungsflanke angeordnet ist, wodurch eine drehelastische, formschlüssige Kupplung des Eingangskörpers mit dem Ausgangskörper hergestellt ist, dass der elastische Körper durch zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle wirkendem Drehmoment und/oder wirkender Tangentialkraft elastisch druckverformt ist, dass der elastische Körper aus einem Elastomer gebildet ist, dass in Umfangsrichtung mehrere elastische Körper vorgesehen sind, dass am Eingangskörper ein im Wesentlichen radial abstehender Eingangskupplungszahn vorgesehen, durch den in Umfangsrichtung beidseitig Eingangskupplungsflanken gebildet sind, dass am Ausgangskörper ein im Wesentlichen radial abstehender Ausgangskupplungszahn vorgesehen ist, durch den in Umfangsrichtung beidseitig Ausgangskupplungsflanken gebildet sind und dass in Umfangsrichtung beidseitig des Ausgangskupplungszahns und des Eingangskupplungszahns elastische Körper vorgesehen sind, die an der jeweiligen Flanke anliegen, dass der Ausgangskupplungszahn in den Zwischenraum zweier Eingangskupplungszähne ragt 25/37 25

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52007 GP/FI und/oder dass der Eingangskupplungszahn in den Zwischenraum zweier Ausgangskupplungszähne ragt.

Ferner kann eine Messeinrichtung zur dynamischen Drehmoment und/oder Drehzahlmessung umfassend einen Messgrößenaufnehmer nach der vorangegangenen Beschreibung vorgesehen sein, wobei eine mit dem Sensor oder mit den Sensoren verbundene Datenverarbeitungseinheit vorgesehen ist. 26/37

Bezuqszeichenliste: 1. Basiskörper 2. Eingangswelle 3. Abtriebskörper 4. Messgrößenaufnehmer 5. Getriebe 6. Getriebeeingangskörper 7. Getriebeausgangskörper 8. Drehantrieb 9. Stator 10. Rotor 11. Freilauflager 12. Freilauflagereingangskörper 13. Freilauflagerausgangskörper 14. Freilauflagerkupplung 15. Dateneingabevorrichtung 16. Datenverarbeitungseinheit 17. Hauptachse 18. Rotationslager 19. Verbind ungsmittel 20. Rahmen 21. Fahrzeugantrieb 22. Straßenrad 23. Tretlageraufnahme 24. Fahrtrichtung 25. Pedalarme 26. Unterrohr 27. Sitzrohr 28. Kettenstrebe 29. Erster Teil 30. Zweiter Teil 31. Sensor 32. Wuchtkörper 33. Eingangskörper 34. Ausgangskörper 35. Sensor 36. CAN-Energiebus 37. CAN Driver

38. DC/DC

39. Dl PSW

40. BEEP

41. LED 42. Interfaces 43. Beschleunigungssensor 44. Drehmomentmessung

45. J-TAG

46. USB

47. TMP 48. RS-232 49. ACS 711 50. power bridge 51. Phase 1 52. Phase 2 53. Phase 3 54. Hall 1-3 55. Prozessor 56. Elektromotor

Claims (20)

1. 27 52007 GP/FI Patentansprüche 1. Antriebseinheit, insbesondere Antriebsunterstützungseinheit zur Unterstützung der Drehung einer Eingangswelle, umfassend: einen Basiskörper(l), eine drehbar gelagerte Eingangswelle(2), einen drehbar gelagerten Abtriebskörper(3), einen Messgrößenaufnehmer(4) zur Erfassung des zwischen der Eingangswelle(2) und dem Abtriebskörper(3) auftretenden Drehmoments, ein Getriebe(5) mit einem Getriebeeingangskörper (6) und einem Getriebeausgangskörper(7) und einen Drehantrieb(8) mit einem Stator(9) und einem Rotor(10), wobei der Stator(9) mit dem Basiskörper(l), der Rotor(10) mit dem Getriebeeingangskörper(6) und der Getriebeausgangskörper(6) mit dem Abtriebskörper(3) drehverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle(2), der Abtriebskörper(3), der Rotor(10), der Getriebeeingangskörper(6) und der Getriebeausgangskörper(7) koaxial angeordnet sind.
2. 2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freilauflager(11) zur Koppelung und Entkoppelung der Eingangswelle(2) und dem Abtriebskörper(3) vorgesehen ist.
3. 3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Freilauflager(11) koaxial zur Eingangswelle(2) angeordnet ist.
4. 4. Antriebseinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Freilauflager(11) einen Freilauflagereingangskörper(12) einen Freilauflagerausgangskörper(13) und eine Freilauflagerkupplung(14) umfasst, wobei der Freilauflagereingangskörper(12) mit der Eingangswelle(2) und der Freilauflagerausgangskörper(13) mit dem Abtriebskörper(3) drehverbunden ist. 28/37 • · ο · · · · β e · ο β ·· ·····« ·· · ···· · · ···· ·· · · · · ·« ·· 28 52007 GP/FI
5. 5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Freilauflager einen Freilauflagereingangskörper einen Freilauflagerausgangskörper und eine Freilauflagerkupplung umfasst, wobei eine Verdrehung des Freilauflagereingangskörpers zum Freilauflagerausgangskörper in Antriebsrichtung durch die Freilauflagerkupplung gesperrt ist, sodass die Eingangswelle und der Abtriebskörper gekoppelt sind, und wobei eine Verdrehung des Freilauflagereingangskörpers zum Freilauflagerausgangskörper gegen die Antriebsrichtung durch die Freilauflagerkupplung freigegeben ist, sodass die Eingangswelle und der Abtriebskörper entkoppelt sind.
6. 6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle drehbar im Basiskörper gelagert ist.
7. 7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Taumelgetriebe, Magnettaumelgetriebe oder Umlaufgetriebe ausgeführt ist.
8. 8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe eine Untersetzung aufweist, sodass die Ausgangsdrehzahl des Drehantriebs der gewünschten Abtriebsdrehzahl des Abtriebskörpers entspricht, wobei bevorzugt eine Untersetzungsverhältnis von 30 bis 80, besonders bevorzugt von etwa 50 vorgesehen ist oder wobei ein Untersetzungsverhältnis vorgesehen ist, sodass die Ausgangsdrehzahl im Bereich von 0-150 Umdrehungen pro Minute beträgt.
9. 9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgrößenaufnehmer folgende Komponenten umfasst: einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Eingangskörper zur Koppelung mit der Eingangswelle, einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Ausgangskörper zur Koppelung mit dem Abtriebskörper, wobei der Eingangskörper drehelastisch mit dem Ausgangskörper gekoppelt ist, wobei zur drehelastischen Koppelung zumindest ein elastischer Körper vorgesehen ist, der durch Verdrehung des Eingangskörpers zum Ausgangskörper elastisch verformbar angeordnet ist und wobei die Drehung des 29/37 ΟΦΙ· Μ·# · · ΟΦΙ· Μ·# · · • · Ο ·· · Ο Ο 9 9 9 0 9 9 99 909999 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 Ο 9 9 9 9 9 29 52007 GP/FI Eingangskörpers und des Ausgangskörpers von einem oder mehreren Sensoren detektiert ist.
10. 10.Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dateneingabevorrichtung(15) zur Eingabe von Steuerdaten wie beispielsweise Ausgangsdrehmoment, Ausgangsdrehzahl, Ausgangsleistung, Geschwindigkeit oder Rekuperationsleistung vorgesehen ist, wobei die Dateneingabevorrichtung bevorzugt als elektromechanisches Bedienelement wie beispielsweise als Schalthebel, als Pedal oder als Drehschalter ausgeführt ist.
11. 11 .Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenverarbeitungseinheit(16) zur Verarbeitung der Daten des Messgrößenaufnehmers und der Dateneingabevorrichtung sowie zur Steuerung und/oder Regelung des Drehantriebs und/oder externer Systeme wie z.B. einem variablen Getriebe vorgesehen ist.
12. 12. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit in der Antriebseinheit integriert ist und insbesondere mit dem Basiskörper verbunden ist.
13. 13. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper flächig an Teilen der Datenverarbeitungseinheit anliegt, sodass von der Datenverarbeitungseinheit abgegebene Wärme über den als Kühlkörper wirkenden Basiskörper an die Umgebung geleitet ist, wobei gegebenenfalls der Kühlkörper an der Anlagestelle Wärmeleitkörper oder Wärmeleitmittel umfasst.
14. 14. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeeingangskörper, der Getriebeausgangskörper und/oder der Abtriebskörper als Welle, Rad, Teller, Ritzel oder ähnliches ausgeführt ist.
15. 15. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Eingangswelle zumindest ein Rotationslager angeordnet ist, über welches der Freilauflagereingangskörper, der Freilauflagerausgangskörper, der Eingangskörper des Messgrößenaufnehmers, der Ausgangskörper des Messgrößenaufnehmers, der Abtriebskörper und/oder der Basiskörper gelagert ist. 30 / 37 • · · · · · ·· • ·· ··· · · · · · • ·· ······ ·· · • · » · · t ···· • ο ·· · · ·· · · 30 52007 GP/FI
16. 16. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebskörper über das Getriebe mit dem Rotor drehverbunden ist, dass bei Einleitung von Drehenergie über den Abtriebskörper der Rotor gegenüber dem Stator verdreht wird oder ist, und dass der Drehantrieb (8) zur Rückgewinnung der Drehenergie als Generator wirkt oder betrieben ist.
17. 17. Fahrzeug, insbesondere Fahrrad, umfassend einen Rahmen(20), einen Fahrzeugantrieb(21), und zumindest ein angetriebenes Element zur Fortbewegung des Fahrzeugs wie insbesondere ein Straßenrad(22) oder eine Antriebsschraube, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche vorgesehen ist, dass der Fahrzeugantrieb(21) zur Übertragung der Antriebsleistung des Fahrzeugantriebs(21) mit der Eingangswelle drehverbunden ist, dass der Basiskörper mit dem Rahmen(20) verbunden ist und dass das Element zur Fortbewegung des Fahrzeugs, insbesondere das Straßenrad (22), vom Ausgangskörper der Antriebseinheit angetrieben ist.
18. 18. Fahrzeug nach Anspruch 17, wobei das Fahrzeug als Fahrrad ausgeführt ist, welches eine Tretlageraufnahme(23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit in der Tretlageraufnahme angeordnet ist und insbesondere von der Tretlageraufnahme (23) umgeben ist, dass die Eingangswelle im Wesentlichen waagrecht und quer zur Fahrtrichtung(24) angeordnet ist und dass an der Eingangswelle beidseitig Pedalarme(25) vorgesehen sind.
19. 19. Fahrzeug nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Abtriebskörpers über eine Kraftübertragungsvorrichtung wie insbesondere eine Kette, einen Riemen oder eine Kardanwelle auf das Straßenrad übertragen ist und dass die Kraftübertragungsvorrichtung mit dem Straßenrad in beide Drehrichtungen drehverbunden ist. 31/37

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20. 20. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugantrieb einen Betriebsdrehzahlbereich von null bis 200 U/min, bevorzugt von null bis 120 U/Min und besonders bevorzugt von etwa 50-90 U/Min aufweist.

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