CN115176097A - 驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于人工驱动的车辆、尤其是自行车或EPAC的驱动单元(10)，该驱动单元具有壳体(12)、带有转子(44)的电动马达(18)、踏板曲轴(14)、与转子(44)耦联的谐波传动装置(20)和输出轴(22)，其中，谐波传动装置(20)具有带有内齿部的外衬套，并且其中，谐波传动装置(20)的外衬套(38)通过缓冲器(64)与壳体(12)耦联。

Description

驱动单元

技术领域

本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的用于人工驱动的车辆的驱动单元。

背景技术

DE 10 2015 100 676 A1公开了一种具有人工驱动器、电辅助驱动器和公同的输出元件的驱动结构组件。驱动单元具有复杂的结构，该结构具有大量单独的部件和支承部位。

EP 2 724 926 A1公开了一种中央驱动单元，其具有用于人工驱动器和带有下游的行星齿轮传动装置的辅助驱动器的踏板支承轴。该驱动单元还具有相对复杂的结构，该结构具有大量单独的部件。

DE 10 2014 108 611 A1公开了一种自行车驱动器设备，其具有用于容纳踏板曲轴的驱动器壳体和应力谐波传动装置，该应力谐波传动装置布置在驱动器壳体内部，并且可以在驱动技术方面与牵引器件承载件连接。该自行车驱动器设备同样具有复杂的结构。

发明内容

本发明的任务是提供一种与此相对得到改进的驱动单元。尤其地，紧凑的结构方式、可靠的功能和高的运转平稳性是期望的。

本发明通过具有权利要求1的特征的驱动单元解决该问题。驱动单元被设计成用于人工驱动的车辆、尤其是用于自行车或EPAC(Electrically Power Assisted Cycle(电动助力自行车))，其中，由肌肉力运行的车辆尤其被称为人工驱动的车辆。驱动单元具有壳体、带有转子的电动马达、踏板曲轴、与转子耦联的谐波传动装置和输出轴。谐波传动装置具有带有内齿部的外衬套，其中，谐波传动装置的外衬套通过缓冲器、例如橡胶金属轴承与壳体耦联。

以该方式，尤其可以实现外衬套和壳体的有利的声学去耦。与此无关地，可以补偿例如由轴偏移和/或倾斜引起的偏心。

驱动单元针对电驱动器具有电驱动支路，其中规定的是，电动马达的转子通过谐波传动装置和第一自由轮离合器与输出轴耦联。电动马达的转矩通过谐波传动装置和第一自由轮离合器传输到输出轴。

驱动单元针对人工驱动器具有机械的或人工的驱动支路，其中规定的是，踏板曲轴借助另外的第二自由轮离合器与输出轴耦联。施加到踏板曲轴上的转矩通过第二自由轮离合器传输到输出轴。

以适宜的方式，谐波传动装置可以具有波发生器和例如具有外齿部的可变形的柱状内衬套(柔轮)。如上面阐述的那样，谐波传动装置还具有带有内齿部的例如柱状且优选刚性的外衬套。因此提供了具有相对较高的传动比的紧凑的传动单元。这有助于谐波传动装置和驱动单元总体上的严格同轴的布置。

以有利的方式，谐波传动装置的外衬套可以与壳体抗相对转动地耦联。因此，外衬套可以用作相对于壳体的转矩支撑部。由于抗相对转动的外衬套而不会出现与柔轮的转动运动的叠加。

以适宜的方式，踏板曲轴和谐波传动装置可以分别借助自由轮离合器与输出轴耦联，其中，谐波传动装置、自由轮离合器和输出轴可以彼此同轴地布置在壳体中。通过设计有作为单级的传动单元的谐波传动装置，能够实现同轴的且特别紧凑的传动单元，其又有利于驱动结构组件的紧凑的和节省空间的设计方案。通过与输出轴的耦联，能够实现人工驱动器和电辅助驱动器。转矩相加、即踏板曲轴和电动马达的转矩的相加在输出轴上实现。输出轴可以构造为空心轴。

以有利的方式，谐波传动装置的外衬套和缓冲器(必要时具有内环、弹性体和/或外环)可以构造为可预装配的单元，从而使得预装配的单元可以作为整体安装到驱动单元的壳体中。由此有利于安装，这是因为部件不必单独安装在壳体中，而是可以作为预装配的单元，即作为结构组件被引入。由此，必要时可以缩短最终安装的时间需求。

以适宜的方式，缓冲器可以具有金属内环和金属外环，其中，弹性体、例如环状的弹性体能够在径向上布置在内环和外环之间。除了声学去耦之外，因此还可以抑制由马达导入的转矩峰值。缓冲器因此可以作用为扭簧。外环可以以其外周面贴靠在壳体的内周面上。谐波传动装置的外衬套可以以其外周面贴靠在缓冲器的内环的内周面上。同样可想到的是，弹性体具有非环状的几何形状。例如，在内环和外环之间可以构造出具有限定的间隙的齿部几何形状，该间隙通过缓冲器弹性连接。缓冲器可以可选地构造为，使得其在声学上进行抑制并且确保在尺寸和安装位置中的公差补偿。

以有利的方式，谐波传动装置的外衬套可以借助配合与缓冲器的内环耦联。这允许外衬套在内环上的结构简单且精确的紧固。部件相互的、例如可预装配的单元的安装因此是有利的。

以适宜的方式，缓冲器的外环可以由与驱动单元的壳体相同的材料构造，或者由具有与驱动单元的壳体相同的膨胀系数的材料构造。以该方式可以实现材料膨胀补偿。即使在出现热影响的情况下，外环仍然牢固地与壳体耦联。

以有利的方式，缓冲器的内环可以由与谐波传动装置的外衬套相同的材料构造，或者由具有与谐波传动装置的外衬套相同的膨胀系数的材料构造。以该方式，可以实现材料膨胀补偿。即使出现热影响，内环和外衬套仍然牢固地相互耦联。

以适宜的方式，缓冲器的内环可以由钢构造，和/或缓冲器的外环可以由铝构造。由此，在重量相对较轻的情况下的稳定的结构方式是可能的。得到特别有利的材料膨胀补偿。驱动单元的壳体可以由铝构造。谐波传动装置的外衬套可以由钢构造。

以有利的方式，弹性体具有第一端侧和对置的第二端侧，其中，优选环状的环绕的留空部至少构造在其中一个端侧上，尤其是构造在两个端侧上。由此，能够影响通过缓冲器得到的阻尼效果。轴承可以在最佳的轴向刚度、径向刚度和/或旋转刚度方面进行设计。构造在端侧的留空部例如可以具有三角形的横截面。

附图说明

下面借助附图详细阐述本发明，其中，相同的或功能相同的元件设有相同的附图标记。其中：

图1以剖视图示出了驱动单元的实施方式；并且

图2以示意图示出了图1的驱动单元的谐波传动装置的壳体、缓冲器、外衬套和柔轮。

具体实施方式

图1示出了用于人工驱动的车辆、尤其是自行车或EPAC的驱动单元，其中，驱动单元总体上设有附图标记10。

驱动单元10具有壳体12，驱动单元10的部件布置在壳体上或壳体中。驱动单元10针对人工的由肌肉力运行的驱动器具有踏板曲轴14，其可转动地支承在壳体12中。此外，驱动单元10具有电辅助驱动器16，其具有电动马达18和谐波传动装置20，其中，电动马达18与谐波传动装置20机械耦联。踏板曲轴14和辅助驱动器16与输出轴22耦联，链轮承载件或链轮可以紧固在输出轴上(未示出)。

踏板曲轴14借助第一滚动轴承24支承在壳体盖26上，壳体盖朝一侧(在图1中向左)封闭驱动单元10的壳体12。此外，踏板曲轴14借助第二滚动轴承28可转动地支承在构造为空心轴的输出轴22上。

输出轴22借助第三滚动轴承30和第四滚动轴承32相对于壳体12可转动地支承。

谐波传动装置20具有波发生器34、带有外齿部(柔轮)的可变形的内衬套36和带有内齿部的外衬套38。谐波传动装置20在输入侧与电动马达18耦联，并且在输出侧与输出轴22耦联，即借助第一自由轮离合器40与之耦联。

踏板曲轴14借助第二自由轮离合器42与输出轴22耦联。在该情况下，踏板曲轴14可以具有径向向外凸出的轴凸肩43，其与第二自由轮离合器42接触。谐波传动装置20、自由轮离合器40、42和输出轴22彼此同轴地布置在壳体12中。

电动马达18具有带有定子线圈45的定子44和转子46。转子46与谐波传动装置20耦联，尤其是与其柔轮36耦联。柔轮36的滚动轴承39(柔性轴承)支承在转子46的例如套筒状的连接区段上。

驱动单元10还具有定子承载件48和可以构造为电子电路板50的电子单元。定子承载件48具有例如套筒状的承载区段52和例如盘状的紧固区段54。

定子44紧固在承载区段52上，并且转子46借助滚动轴承58可转动地支承在承载区段52上。定子承载件48可以通过紧固区段54与驱动单元10的壳体12连接。

驱动单元10针对电驱动器具有电驱动支路60，其中，电动马达18的转子46通过谐波传动装置20和第一自由轮离合器40与输出轴22耦联。电动马达18的转矩通过谐波传动装置20和第一自由轮离合器40传输到输出轴22。

驱动单元10具有机械的或人工的驱动支路62，其中，踏板曲轴14借助第二自由轮离合器42与输出轴22耦联。施加到踏板曲轴14上的转矩经由第二自由轮离合器42传输到输出轴22。

谐波传动装置20的外衬套38抗相对转动地与壳体12耦联。因此，外衬套38可以用作相对于壳体12的转矩支撑部。谐波传动装置20的外衬套38通过优选多件式地构造的缓冲器64、例如橡胶金属轴承与壳体12耦联。

谐波传动装置20的外衬套38和缓冲器64构造为可预装配的单元66(图2)，从而可预装配的单元66在预装配状态下可以作为整体安装到驱动单元10的壳体12中。

缓冲器64具有金属的内环68和金属的外环70，其中，例如环状的弹性体72在径向上布置在内环68和外环70之间。外环70以其外周面贴靠在壳体12的内周面上。谐波传动装置20的外衬套38以其外周面贴靠在内环68的内周面上。

谐波传动装置20的外衬套38借助配合与缓冲器64的内环68耦联。

外环70由与驱动单元10的壳体12相同的材料构造，或由具有与驱动单元10的壳体12相同的膨胀系数的材料构造。外环70和/或壳体12可以由铝构造。

内环68由与谐波传动装置20的外衬套38相同的材料构造，或者由具有与谐波传动装置20的外衬套38相同的膨胀系数的材料构造。内环68和/或外衬套38可以由钢构造。

弹性体72具有第一端侧74和对置的第二端侧76。在端侧74、76上分别构造有环绕的留空部78、80。留空部78、80例如可以具有三角形的横截面。

附图标记列表

10 驱动单元

12 壳体

14 踏板曲轴

16 辅助驱动器、电辅助驱动器

18 电动马达

20 谐波传动装置

22 输出轴

24 第一滚动轴承

26 壳体盖

28 第二滚动轴承

30 第三滚动轴承

32 第四滚动轴承

34 波发生器

36 内衬套

38 外衬套

39 滚动轴承(柔性轴承)

40 第一自由轮离合器

42 第二自由轮离合器

43 轴凸肩

44 定子

46 转子

48 定子承载件

50 电子电路板、电子单元

52 承载区段

54 紧固区段

58 滚动轴承

60 电驱动支路

62 人工的驱动支路

64 缓冲器

66 可预装配的单元

68 内环

70 外环

72 弹性体

74 第一端侧

76 第二端侧

78 留空部

80 留空部。

Claims (11)

1.用于人工驱动的车辆、尤其是自行车或EPAC的驱动单元(10)，所述驱动单元具有壳体(12)、带有转子(44)的电动马达(18)、踏板曲轴(14)、与所述转子(44)耦联的谐波传动装置(20)和输出轴(22)，其中，所述谐波传动装置(20)具有带有内齿部的外衬套(38)，其特征在于，所述谐波传动装置(20)的外衬套(38)通过缓冲器(64)与所述壳体(12)耦联。

2.根据权利要求1所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述谐波传动装置(20)具有波发生器(34)和具有外齿部的能变形的内衬套(36)。

3.根据权利要求1或2所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述谐波传动装置(20)的外衬套(38)与所述壳体(12)抗相对转动地耦联。

4.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述踏板曲轴(14)和所述谐波传动装置(20)分别借助自由轮离合器(40、42)与所述输出轴(22)耦联，其中，所述谐波传动装置(20)、所述自由轮离合器(40、42)和所述输出轴(22)彼此同轴地布置在所述壳体(12)中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述谐波传动装置(20)的外衬套(38)和所述缓冲器(64)构造为能预装配的单元(66)，从而预装配的单元(66)能够装配到所述驱动单元(10)的壳体(12)中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述缓冲器(64)具有金属的内环(68)和金属的外环(70)，其中，弹性体(72)在径向上布置在内环(68)和外环(70)之间。

7.根据权利要求6所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述谐波传动装置(20)的外衬套(38)借助配合与所述缓冲器(64)的内环(68)耦联。

8.根据权利要求6或7所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述缓冲器(64)的外环(70)由与所述驱动单元(10)的壳体(12)相同的材料构造，或者由具有与所述驱动单元(10)的壳体(12)相同的膨胀系数的材料构造。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述缓冲器(64)的内环(68)由与所述谐波传动装置(20)的外衬套(38)相同的材料构造，或者由具有与所述谐波传动装置(20)的外衬套(38)相同的膨胀系数的材料构造。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述内环(68)由钢构造，和/或所述外环(70)由铝构造。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的驱动单元(10)，其特征在于，所述弹性体(72)具有第一端侧(74)和对置的第二端侧(76)，其中，优选环绕的留空部(78、80)至少构造在其中一个端侧(74、76)上。

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