CN116710354A - 用于自行车的混合驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自行车的混合驱动系统，包括：曲柄；电动马达；后轮毂壳体；中间驱动部件；第一传动件，将曲柄连接到中间驱动部件；以及第二传动件，将电动马达连接到中间驱动部件。中间驱动部件连接到或能够连接到后轮毂壳体。该系统可以包括在中间驱动部件和后轮毂壳体之间的第一离合器，用于在第一模式下将后轮毂壳体旋转地联接到中间驱动部件，并且在第二模式下将后轮毂壳体从中间驱动部件旋转地分离。

Description

用于自行车的混合驱动系统

技术领域

本发明涉及用于在自行车上换挡的换挡机构。更具体地，本发明涉及用于自行车的混合驱动系统，允许电力和肌肉力量两者用于驱动自行车。

背景技术

由组合来自电动马达的电力和来自骑车者的肌肉力量驱动的自行车通常是已知的。这些自行车具有混合驱动系统，该混合驱动系统允许电力和肌肉力量两者用于驱动自行车。已知的混合自行车驱动系统通常配置为具有传递到从动轮毂的预定量的电扭矩、或具有传递到从动轮毂的电扭矩的量取决于骑车者施加的肌肉力量的量。

用于自行车的已知的混合驱动系统的缺点是功能受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供为使用者提供更多功能的自行车的混合驱动系统。

此外，根据方面，提供了用于自行车的混合驱动系统，该混合驱动系统包括曲柄、电动马达和后轮毂壳体。电动马达可以包括定子和转子。定子可以定位在转子的内部。电动马达可以定位在后轮毂壳体的内部。混合驱动系统还包括中间驱动部件。中间驱动部件可以定位在后轮毂壳体的内部。混合驱动系统包括将曲柄连接到中间驱动部件的第一连接件。第一连接件配置为用于将诸如扭矩的旋转从曲柄传递到中间驱动部件。第一连接件可以是直接将曲柄(例如曲柄轴)联接到中间驱动部件的直接连接件，或间接将曲柄联接到中间驱动部件的间接连接件。第一连接件可以是第一传动件，例如由链条、带和/或万向节驱动件形成。曲柄可以例如经由第一飞轮(freewheel)离合器连接到中间驱动部件。混合驱动系统包括将电动马达连接到中间驱动部件的第二连接。第二连接件配置为用于将诸如转矩的旋转从电动马达传递到中间驱动部件。第二连接件可以是直接将电动马达联接到中间驱动部件的直接连接件，或经由中间结构将马达联接到中间驱动部件的间接连接件。第二连接件可以包括第二传动件。第二传动件可以包括在电动马达的转子和中间驱动部件之间的减速齿轮。第二传动件可以定位在后轮毂壳体的内部。中间驱动部件连接到或能够连接到后轮毂壳体。因此，中间驱动部件可以连接到后轮毂壳体，例如用于允许中间驱动部件驱动后轮毂壳体旋转。中间驱动部件可以从后轮毂壳体释放，例如用于允许中间驱动部件和后轮毂壳体彼此独立地旋转或静止。

电动马达可以定位在曲柄附近。电动马达可以例如与曲柄轴壳体集成在一起。电动马达可以与曲柄轴同心。然后，中间驱动部件也可以定位在曲柄附近，诸如与曲柄轴壳体集成在一起。中间驱动部件可以例如与曲柄轴同心。如果第一连接件是直接连接件并且第二连接件是直接连接件，则中间驱动部件可以直接连接到曲柄轴和电动马达。中间驱动部件由曲柄轴形成。第一连接件和第二连接件可以是一个并且相同。然后，电动马达可以直接联接到曲柄轴，曲柄轴或电动马达经由第一连接件/第二连接件连接到中间驱动部件。然后，中间驱动部件可以间接地连接到后轮毂壳体，例如经由链条、带、万向节驱动件等。

电动马达可以定位在后轮毂壳体处。电动马达可以例如至少部分地定位在后轮毂壳体的内部。电动马达可以与后轮毂壳体同心。然后，中间驱动部件也可以定位在后轮毂壳体附近，诸如在后轮毂壳体中。中间驱动部件可以例如与后轮毂壳体同心。

混合驱动系统可以包括在所述中间驱动部件和所述后轮毂壳体之间的第一离合器，用于在第一模式下将所述后轮毂壳体旋转地联接到所述中间驱动部件，并且在第二模式下将所述后轮毂壳体与所述中间驱动部件旋转地分离。第一离合器可以定位在后轮毂壳体的内部。优选地，第一离合器配置为在第二模式中在至少一个旋转方向上，优选地在正向驱动旋转方向上，将后轮毂壳体与中间驱动部件旋转地分离。第一离合器可以配置为使得在第二模式中不存在从所述曲柄和/或所述电动马达驱动所述毂壳体的组件。

因此，曲柄和电动马达都连接到中间驱动部件以驱动中间驱动部件旋转或由中间驱动部件驱动。第一模式中的第一离合器允许后轮毂壳体由中间驱动部件驱动或驱动中间驱动部件旋转。第二模式中的离合器允许后轮毂壳保持静止或旋转而与中间驱动部件的旋转或静止无关，同时后轮毂保持附接到自行车的车架。

可选地，第一离合器是形式闭合离合器，诸如可以例如手动分离的花键连接件。第一离合器可以是主动形式闭合离合器，诸如可以由致动器分离的离合器。混合驱动系统可以包括致动器，用于将可致动的第一离合器从第一模式带到第二模式，和/或从第二模式带到第一模式。第一离合器可以是主动飞轮离合器，其可以主动脱离。第一离合器可以配置为通过电动致动器主动脱离。因此，主动飞轮离合器可以处于第一模式，从而允许后轮毂壳体由中间驱动部件驱动在正向旋转，并且由飞轮驱动在向后旋转。在第二模式中的主动飞轮离合器允许后轮毂壳体在正向的旋转方向上，例如在正向旋转方向和向后的旋转方向两者上空转。

可选地，中间驱动部件定位在后轮驱动轮毂壳体的内部。可选地，第一离合器定位在后轮驱动毂壳体的内部。因此，紧凑的设计是可能的。

可选地，电动马达配置为当第一离合器处于第二模式时用作发电机。电动马达可以配置为用作来自曲柄的功率的发电机。当第一离合器处于第二模式时，使用者蹬踏以旋转曲柄将不会导致后轮毂壳体由于蹬踏而旋转。因此，自行车可以静止地使用，例如在机械支架上，例如用于训练，诸如在户内训练。由于第一离合器处于第二模式，后轮毂壳体可以保持不动，因此不需要特殊的辊式训练装置或后轮的拆卸。该支架布置成用于将自行车保持在直立位置，并且可以包括自行车的侧向倾斜阻尼器，以适应骑车者在蹬踏期间的侧向运动。将理解，当中间驱动部件刚性地连接到或连接到后轮毂壳体，或通过飞轮离合器连接到后轮毂壳体时，允许中间驱动部件驱动后轮毂壳体在正向方向上旋转，并且在向后的方向上空转，自行车仍然可以用在辊式训练装置上。

配置为用作发电机的电动马达允许蹬踏以驱动发电机，即允许用户在蹬踏期间感觉阻力，以便提供有效的训练。在蹬踏期间经历的阻力可以通过调整连接到发电机的电气负载电阻来调整。

可选地，电动马达配置为当第一离合器处于第一模式时用作发电机。电动马达可以配置为用作来自曲柄和/或轮的功率的发电机。当第一离合器处于第一模式时，使用者蹬踏以旋转曲柄将导致后轮毂壳体由于蹬踏而旋转。因此，自行车可以用于运输和/或训练，例如户外训练。电动马达配置为用作允许蹬踏以驱动后轮毂壳体和发电机两者的发电机，即，允许用户在蹬踏期间感觉到额外的阻力，以便提供有效的训练。通过调整连接到发电机的电气负载电阻，可以调整由于蹬踏期间经历的发电机引起的阻力。

当电动马达配置为作为发电机时，所产生的电力可以用于对自行车的电池进行充电。当第一离合器处于第二模式时，所产生的电力也可用于对家用电池充电、给电器供电或转移至电网。

可选地，电动马达配置为当第一离合器处于第一模式时用作马达。当第一离合器处于第一模式时，使用者蹬踏以旋转曲柄将导致后轮毂壳体由于蹬踏而旋转。因此，自行车可用于运输和/或训练。电动马达配置为用作马达使得自行车在电动马达的辅助下用作自行车。

可选地，混合驱动系统包括致动器，例如手动致动器或电动致动器，用于将第一离合器从第一模式切换到第二模式，或从第二模式切换到第一模式。致动器例如可以是机械开关，例如在后轮毂上。致动器例如可以是开关，例如在自行车的把手上，用于电致动第一离合器。

可选地，混合驱动系统包括在曲柄和中间驱动部件之间的第一飞轮离合器。可选地或附加地，混合驱动系统包括位于中间驱动部件和第一离合器之间的第一飞轮离合器。可选地或附加地，混合驱动系统包括在第一离合器和后轮毂壳体之间的第一飞轮离合器。第一飞轮离合器可以是被动元件，例如飞轮离合器或飞轮轴承。第一飞轮离合器具有输入部和输出部，并且配置为当输入的速度大于输出的速度时在正向运动方向上自动地接合，并且当输入部的速度小于输出部的速度时在正向方向上脱离。因此，当第一飞轮离合器在曲柄和中间驱动部件之间时，中间驱动部件可以被曲柄驱动在正向方向上旋转，但是曲柄不会被中间驱动部件驱动在正向方向上旋转。当第一飞轮离合器在中间驱动部件和第一离合器之间时，第一离合器可以被中间驱动部件驱动在正向方向上旋转，但是中间驱动部件将不会被第一离合器驱动在正向方向上旋转。当第一飞轮离合器在第一离合器和后轮毂壳体之间时，后轮毂壳体可以被第一离合器驱动在正向方向上旋转，但是第一离合器将不会被后轮毂壳体驱动在正向方向上旋转。可选地，第一飞轮离合器定位在后轮毂壳体的内部。

可选地，混合驱动系统包括在中间驱动部件和后轮毂壳体之间的第三传动件。第三传动件可以具有单位传动比。可选地，第三传动件可以具有减小或增大的传动比。第三传动件可以具有至少两个可选择的不同传动比。第三传动件可以配置为在负载下在至少两个传动比之间转换。可选地，第三传动件定位在后轮毂壳体的内部。可选地，第一离合器是第三传动件的部件。

可选地，第三传动件包括具有至少三个旋转构件的行星齿轮组。该混合驱动系统可以包括第一第二离合器，该第一第二离合器配置为用于选择性地连接至少三个旋转构件中的两个。混合驱动系统可以包括在旋转构件中的一个和第一第二离合器之间的第一第二飞轮离合器。因此，行星齿轮组可以选择性地提供第一传动比和不同的第二传动比。行星齿轮组可以定位在后轮毂壳体的内部。第一第二离合器可以定位在后轮毂壳体的内部。

可选地，混合驱动装置包括在第三传动件的旋转构件中的一个和电动马达的定子之间的第三飞轮离合器。可选地，第三飞轮离合器包括第一离合器。第三飞轮离合器可以定位在后轮毂壳体的内部。

可选地，混合驱动系统包括在曲柄和中间驱动部件之间的第四传动件。第四传动件可以例如在曲柄和第一飞轮离合器之间或在第一飞轮离合器和中间驱动部件之间。第四传动件可以具有单位传动比。可选地，第四传动件可以具有减小或增大的传动比。第四传动件可以具有至少两个可选择的不同传动比。第四传动件可以配置为在负载下在至少两个传动比之间转换。可选地，第四传动件定位在后轮毂壳体的内部。

可选地，第四传动件包括具有至少三个旋转构件的行星齿轮组。该混合驱动系统可以包括第二第二离合器，该第二第二离合器配置为用于选择性地连接至少三个旋转构件中的两个。混合驱动系统可以包括在旋转构件中的一个和第二第二离合器之间的第二第二飞轮离合器。因此，行星齿轮组可以选择性地提供第一传动比和不同的第二传动比。行星齿轮组可以定位在后轮毂壳体的内部。第二第二离合器可以定位在后轮毂壳体的内部。

可选地，混合驱动装置包括在第四传动件的旋转部件中的一个和电动马达的定子之间的第四飞轮离合器。第四飞轮离合器可以定位在后轮毂壳体的内部。

可选地，中间驱动部件由第二传动件和/或第三传动件和/或第四传动件的行星齿轮组的行星架形成，或刚性地连接到第二传动件和/或第三传动件和/或第四传动件的行星齿轮组的行星架。

可选地，所述曲柄经由所述第二传动件和/或所述第三传动件和/或所述第四传动件的所述行星齿轮组的齿圈连接到所述中间驱动部件。

可选地，所述电动马达经由所述第二传动件和/或所述第三传动件和/或所述第四传动件的行星齿轮组的太阳齿轮连接到所述中间驱动部件。

可选地，电动马达的转子或定子经由单向离合器连接到第二传动件和/或第三传动件和/或第四传动件的行星齿轮组的太阳齿轮。可选地，混合驱动系统包括控制器。控制器可以配置为控制提供给电动马达的电力。可替换地或附加地，控制器可以配置为控制提供给用作发电机的电动马达的电气负载电阻。

可选地，控制器布置成随时间跟踪曲柄的预定的参考转速和/或随时间跟踪电动马达的功率输出和骑车者的功率输出之间的预定的参考比。因此，可以获得连续可变传动件。

可选地，混合驱动系统包括速度传感器，该速度传感器配置用于测量自行车的速度和/或自行车的轮的转速，控制器可操作地连接到速度传感器。基于测量自行车的速度和/或自行车的轮的转速，控制器可以随时间跟踪曲柄的预定的参考转速和/或随时间跟踪电动马达的功率输出和骑车者的功率输出之间的预定的参考比。

可选地，混合驱动系统包括在曲柄和中间驱动部件之间的扭矩传感器。扭矩传感器可以确定由骑车者的肌肉力量施加的扭矩。扭矩传感器可以例如连接到控制器。控制器可以例如基于由扭矩传感器确定的扭矩来控制提供给电动马达的电力。可选地，控制器可以例如基于由扭矩传感器确定的扭矩来控制提供给用作发电机的电动马达的电气负载电阻。扭矩传感器可以定位在后轮毂壳体的内部。

扭矩传感器可以与第一飞轮离合器相组合。扭矩传感器可以例如集成在第一飞轮离合器中。扭矩传感器可以与第一传动件或第四传动件组合。扭矩传感器可以例如集成在第一传动件或第四传动件中。扭矩传感器可以集成在曲柄臂中。扭矩传感器可以集成在曲柄轴中。扭矩传感器可以定位在曲柄臂和曲柄轴之间。扭矩传感器可以集成在前链轮中。扭矩传感器可以定位在前链轮和曲柄臂或曲柄轴之间。

可选地，第三传动件和/或第四传动件包括具有至少三个旋转构件的行星齿轮组。

可选地，控制器包括自行车计算机或可通信地连接到自行车计算机。自行车计算机可以包括用户接口。自行车计算机和/或用户接口可以例如由在移动通信设备(诸如智能电话)上执行的、例如经由wifi、蓝牙、nfc等通信地连接到控制器的app形成。用户接口可以包括诸如触摸屏和/或按钮的输入部和诸如屏幕的输出部。用户接口例如可以包括触摸屏。

用户接口可以配置为允许用户选择第一离合器的操作。用户接口例如可以包括控制元件(诸如开关)，用于将第一离合器从第一模式切换到第二模式，或将第一离合器从第二模式切换到第一模式。

用户接口可以配置为允许用户控制电动马达的操作。用户接口例如可以包括控制元件(诸如开关)，用于切换电动马达以用作电动马达或用作发电机。用户接口例如可以包括控制元件，用于设置表示连接到发电机的负载电阻的值的参数。

用户接口可以配置用于设置训练程序。该训练程序可以包括发电机的可变电气负载电阻，例如随时间变化。训练程序可以包括地形的模拟。该模拟可以包括发电机的与模拟的地形的倾斜度对应的可变电气负载电阻。自行车计算机可以配置为由用户编程以遵循特定的负载曲线，并且相应地在骑乘模式(第一模式中的第一离合器)和训练模式(第二模式中的第一离合器)下控制电动马达。

当第一离合器处于第二模式时，发电机的可变电气负载电阻可以直接与模拟的地形的倾斜度相对应。当第一离合器处于第一模式时，发电机的可变电气负载电阻可以基于模拟的地形的期望倾斜度并且基于由骑车者施加的扭矩(例如由扭矩传感器测量的扭矩)来计算。因此，骑车者可以经历提供阻力的训练期，就好像他在山地骑行而实际上在平路上骑行一样。

混合驱动系统可以包括心率传感器以测量骑车者的心率。自行车计算机可以配置为基于所测量的骑车者的心率来调整发电机的电气负载电阻。例如，可以调整电气负载电阻，使得所测量的骑车者的心率与预定的心率对应，或在时间上遵循预定的心率曲线，诸如在训练期间。

混合驱动系统可以包括踏板速率传感器以测量骑车者的踏板速率。自行车计算机可以配置为基于所测量的骑车者的蹬踏速率来调整发电机的电气负载电阻、提供给电动马达的电力、和/或第一传动件、第二传动件、第三传动件和第四传动件中的一个或多个的传动比。例如，可以调整发电机的电气负载电阻、提供给电动马达的电力、和/或第一传动件、第二传动件、第三传动件和第四传动件中的一个或多个的传动比，使得骑车者的测量蹬踏速率与预定的蹬踏速率对应，或在时间上遵循预定的蹬踏速率曲线，诸如在训练期间。

可选地，第一传动件、第二传动件、第三传动件和第四传动件中的一个或多个是连续可变传动件。自行车计算机可以配置为调整连续可变传动件，使得所测量的骑车者的蹬踏速率与预定的蹬踏速率对应，或在时间上遵循预定的蹬踏速率曲线，诸如在训练期间。

混合驱动系统可以配置为确定骑车者的蹬踏功率。例如，可以基于扭矩传感器来确定蹬踏功率。混合驱动系统可以包括蹬踏功率传感器。自行车计算机可以配置为基于所确定的骑车者的蹬踏功率来调整发电机的电气负载电阻、提供给电动马达的电力、和/或第一传动件、第二传动件、第三传动件和第四传动件中的一个或多个的传动比。例如，可以调整发电机的电气负载电阻、提供给电动马达的电力、和/或第一传动件、第二传动件、第三传动件和第四传动件中的一个或多个的传动比，使得所测量的骑车者的蹬踏功率与预定的蹬踏功率对应，或在时间上遵循预定的蹬踏功率曲线，诸如在训练期间。

可选地，电动马达、中间驱动部件、第一离合器和第二传动件定位在后轮毂壳体的内部。可选地，第一飞轮离合器、第三传动件和第四传动件中的一个或多个也定位在后轮毂壳体的内部。

根据方面，提供了用于自行车的后轮毂组件。后轮毂组件包括可连接到自行车的曲柄的驱动器。驱动器可以例如配置为接收包括多个链轮的盒或例如用于链条或带驱动的多个链轮。驱动器可以配置为将带轮附接到其上，例如用于带驱动。驱动器可以配置为将(锥)齿轮附接到其上，例如用于万向节驱动件。后轮毂组件包括电动马达。后轮毂组件包括中间驱动部件，该中间驱动部件例如经由第一飞轮离合器旋转地联接至驱动器，并且旋转地联接到电动马达的转子。后轮毂组件包括后轮毂壳体。中间驱动部件连接或可连接到后轮毂壳体。后轮毂组件可以包括第二传动件。中间驱动部件可以经由第二传动件旋转地联接到电动马达的转子。

可选地，后轮毂组件还包括在中间驱动部件和后轮毂壳体之间的第一离合器，用于在第一模式下将后轮毂壳体旋转地联接到中间驱动部件，并且在第二模式下将后轮毂壳体旋转地从中间驱动部件分离。

第一离合器可以是形式闭合离合器。第一离合器可以是主动的形式闭合离合器。第一离合器可以是配置为主动脱离的主动飞轮离合器。

可选地，电动马达、中间驱动部件、第一离合器和第二传动件定位在后轮毂组件的后轮毂壳体的内部。可选地，第一飞轮离合器、第三传动件和第四传动件中的一个或多个也定位在后轮毂组件的后轮毂壳体的内部。

可选地，中间驱动部件至少部分地、径向地定位在(锥)齿轮或链轮、多个链轮、盒、带轮的内部。可选地，中间驱动部件径向地定位在一个或多个链轮中的至少一个链轮的内部。链轮、多个链轮、盒、带轮或(锥)齿轮可以具有锥形的中心轴向开口。锥形的中心轴向开口可以具有在远离后轮毂组件的中心的方向减小的内径。锥形的中心轴向开口可在较大的链轮处具有较大的直径，并且在较小的链轮处具有较小的直径。多个链轮中的链轮各自可以具有中心开口，其中，较大链轮的中心开口大于较小链轮的中心开口。可选地，链轮、多个链轮、盒、带轮或(锥)齿轮以及驱动器配置为：将来自链轮、多个链轮、盒、带轮或(锥)齿轮的扭矩在链轮、多个链轮、盒、带轮或(锥)齿轮的轴向地远离轮毂组件的中心(例如远离盒的在盒的最小链轮的方向上的最大链轮)的部分处传递到驱动器。可选地，盒和驱动器配置为：在盒的在盒的最小链轮处或附近的部分处将扭矩从盒传递到驱动器。可选地，一个或多个链轮或盒以及驱动器配置为：在一个或多个链轮或盒的在一个或多个链轮或盒的最小链轮处或附近的部分处将扭矩从一个或多个链轮或盒传递到驱动器。可选地，链轮或多个链轮或盒在小于多个链轮或盒中的最小链轮的直径的直径上将扭矩传递到驱动器。可选地，链轮、多个链轮、盒、带轮或(锥)齿轮在最小直径上将扭矩传递给驱动器。可选择地，链轮、多个链轮、盒、带轮或(锥)齿轮在小于或等于链轮、多个链轮、盒、带轮或(锥)齿轮的最小内径的直径上将扭矩传递到驱动器。可选地，驱动器配置为：在小于连接到驱动器的最小链轮的直径的直径上将扭矩传递到中间驱动部件。

可选地，连接到驱动器的链轮、多个链轮、盒、带轮或(锥)齿轮经由轴承直接支承在轮毂上。后轮毂组件可以包括轴(诸如中空轴)，毂壳体围绕该轴旋转。轴可以配置为相对于自行车的车架固定不动。电动马达的定子可以刚性地连接到轴。可选地，轮毂经由轴承支承在轮轴组件的驱动侧上，该轴承比中间链轮更远离轮轴组件的中心轴向地定位。

可选地，后轮毂组件还包括如以上描述的第三传动件和第四传动件中的一个或多个。

可选地，后轮毂组件还包括扭矩传感器、第二离合器、和第二飞轮离合器中的一个或多个。

可选地，后轮毂壳体配置为与驱动器分离。

根据方面，提供了用于自行车的曲柄轴组件，包括曲柄轴和电动马达。曲柄轴组件包括中间驱动部件，该中间驱动部件可旋转地联接到曲柄轴并且可旋转地联接到电动马达的转子。中间驱动部件连接到或能够连接到后轮毂壳体。

可选地，电动马达的转子与曲柄轴同心。

可选地，曲柄轴组件包括第二传动件，其中，中间驱动部件经由第二传动件旋转地联接到电动马达的转子。

可选地，曲柄轴组件包括在中间驱动部件和后轮毂壳体之间的第一离合器，用于在第一模式下将后轮毂壳体旋转地联接到中间驱动部件，并且在第二模式下在至少一个旋转方向上将后轮毂壳体与中间驱动部件旋转地分离。

可选地，第一离合器是形式闭合离合器、主动形式闭合离合器、或配置为主动脱离的主动飞轮离合器。

根据方面，提供了包括后轮毂组件的后轮。

根据方面，提供了包括后轮和/或曲柄轴组件的自行车。

根据方面，提供了用于骑自行车的方法，该方法包括：向曲柄提供输入扭矩；将输入扭矩传递到中间驱动部件；将输入扭矩的第一部分从中间驱动部件传递到用于推动自行车的后轮；以及将输入扭矩的第二部分从中间驱动部件传递到连接到电气负载电阻的发电机。电气负载电阻的值可以如以上描述的变化。

将理解，考虑到混合驱动系统所提及的所有特征和选择同样适用于后轮毂组件、曲柄轴组件、后轮、自行车和方法，反之亦然。还将清楚的是，可以组合以上方面、特征和选项中的任何一个或多个。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的实施方式，在附图中：

图1示出了混合驱动系统的示意图；

图2A示出了混合驱动系统的示意图；

图2B示出了混合驱动系统的示意图；

图3示出了混合驱动系统的示意图；

图4示出了轮毂组件的剖视图的示例的示意图；

图5A示出了轮毂组件的剖视图的示例的示意图；

图5B示出了轮毂组件的剖视图的示例的示意图；

图6示出了混合驱动系统的示意图；

图7示出了混合驱动系统的示意图；

图8示出了轮毂组件的剖视图的示例的示意图；以及

图9示出了轮毂组件的剖视图的示例的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于自行车的混合驱动系统1的示例的示意图。驱动系统1包括曲柄2、电动马达4和后轮毂壳体6。电动马达4包括定子8和转子10。在该示例中，定子8被绘制为围绕转子10。定子8定位在转子10内部也是可能的。驱动系统1还包括中间驱动部件12。在该示例中，驱动系统1包括第一传动件14，诸如由链条、带和/或万向节驱动件形成。第一传动件14将曲柄2连接到中间驱动部件12。这里，曲柄通过第一飞轮离合器16连接到中间驱动部件12。在该示例中，电动马达4定位在后轮处。电动马达4可以例如集成在后轮毂壳体6中。将理解的是，电动马达4定位在曲柄2附近也是可能的。电动马达4可以例如安装到或集成到曲柄轴组件中。当电动马达4定位在曲柄处时，可以省略第一传动件，即由直接连接件或具有单位传动比的传动件代替。

在该示例中，驱动系统1包括将电动马达4连接到中间驱动部件12的第二传动件18。在该示例中，第二传动件18包括在电动马达4的转子8和中间驱动部件12之间的减速齿轮。还设想了其中省略第二传动件的实施方式，即由直接连接件或具有单位传动比的传动件代替。驱动系统1包括在中间驱动部件12和后轮毂壳体6之间的第一离合器20。第一离合器20可以选择性地处于第一模式或第二模式。在第一模式中，第一离合器20将后轮毂壳体6旋转地联接到中间驱动部件12。因此，当第一离合器20处于第一模式时，例如通过曲柄2和/或电动马达4驱动中间驱动部件12旋转，将驱动后轮毂壳体6旋转。在第二模式中，第一离合器20使后轮毂壳体6与中间驱动部件12旋转地分离。因此，当第一离合器20处于第二模式时，例如通过曲柄2和/或电动马达4驱动中间驱动部件12旋转，将不会驱动后轮毂壳体6旋转。当第一离合器20处于第二模式时，尽管曲柄2和电动马达4旋转，后轮毂壳体6可以保持静止。

例如，除了提供给曲柄2的肌肉力量之外，电动马达4的转子8可以向中间驱动部件12提供扭矩。因此，电动马达4可以用作马达。当第一离合器20处于第一模式时，使用者蹬踏以旋转曲柄2将导致后轮毂壳体6由于蹬踏而旋转。因此，自行车可用于运输和/或训练。电动马达4配置为用作马达，使得自行车在电动马达的辅助下用作自行车。

可选地，当曲柄2用作肌肉力量的输入部时，电动马达4的转子8可以制动曲柄2的旋转。因此，电动马达4可用作发电机并产生能量。能量可以例如用于对自行车的电池进行充电。电动马达的转子8可以通过诸如蹬踏向旋转曲柄2提供机械阻力。通过控制连接到电动马达4的电气端子的电气负载电阻的量，可以控制由转子提供的机械阻力的量。

当第一离合器20处于第二模式时，电动马达的转子8可以在不驱动后轮毂壳体旋转的情况下提供机械阻力以旋转曲柄2，诸如通过蹬踏。因此，自行车可用于训练(例如在户内)，而不需要在自行车的后轮(和前轮)不旋转时使用外部辊。用作发电机的电动马达4允许蹬踏以驱动发电机，即，允许用户在蹬踏期间感觉阻力，以便提供有效的训练。

当第一离合器20处于第一模式时，电动马达的转子8可以在驱动后轮毂壳旋转的同时提供机械阻力以旋转曲柄2，例如通过蹬踏。因此，自行车可用于训练(例如在户外)，同时提供额外的阻力。用作发电机的电动马达4允许蹬踏以驱动发电机，即，允许用户在蹬踏期间感觉阻力，以便提供有效的训练。

在该示例中，第一飞轮离合器16具有例如经由第一传动件14连接到曲柄2的输入部，以及连接到中间驱动部件12的输出部。第一飞轮离合器16配置为当在自行车的输入部的转速高于输出部的转速时在正向运动方向上自动接合，即将其输入部旋转联接到其输出部。第一飞轮离合器16配置为当在自行车的输入部的转速低于输出部的转速时在正向运动方向上脱离，即将其输入部与其输出部旋转地分离。因此，中间驱动部件12可以被曲柄2驱动在正向方向上旋转，但是曲柄2不会被中间驱动部件12驱动在正向方向上旋转。因此，可以停止曲柄2的旋转，而不会感觉到转子8的惯性。

图2A示出了用于自行车的混合驱动系统1的示例的示意图。图2A的系统1类似于图1的系统1。在该示例中，驱动系统1包括在中间驱动部件12和后轮毂壳体6之间的第三传动件22。这里，第三传动件22包括至少两个可选择的不同传动比。这里，第三传动件22配置为在负载下在至少两个传动比之间转换。在该示例中，至少两个可选择的传动件中的一个具有单位传动比。另一个或多个传动比可以是减小和/或增大传动比。

图2B示出了用于自行车的混合驱动系统1的示例的示意图。图2B的系统1类似于图1的系统1。在该示例中，驱动系统1包括在曲柄2和中间驱动部件12之间的第四传动件24。这里，第四传动件24将第一传动件14连接到中间驱动部件12。这里，第四传动件24包括至少两个可选择的不同传动比。这里，第四传动件24配置为在负载下在至少两个传动比之间转换。在该示例中，至少两个可选择的传动件中的一个具有单位传动比。另一个或多个传动比可以是减小和/或增大传动比。

图3示出了用于自行车的混合驱动系统1的示例的示意图。图3的系统1类似于图2A的系统1。在该示例中，中间驱动部件12经由第三传动件22和第一离合器20驱动毂壳体6。在该示例中，第三传动件22包括行星齿轮组26。行星齿轮组包括至少三个旋转构件。这里，至少三个旋转构件包括太阳齿轮26S、具有一个或多个行星齿轮26P的行星架26C、以及齿圈26R。第三传动件还包括第二离合器48和第二飞轮离合器50。例如，中间驱动部件12刚性地连接到齿圈26R。太阳齿轮26S连接到如以下解释的轴36。在该示例中，第三传动件22包括两个可选择的传动比。为了在两个传动比之间切换，第三传动件22包括第二离合器48。在第一传动模式中，第二离合器48旋转地联接行星架26C以与齿圈26R共同旋转。因此，提供了单位传动比。由于太阳齿轮26S和轴36之间的第二飞轮离合器50，太阳齿轮26S被允许相对于轴36在正向驱动方向上旋转。在第二传动模式中，第二离合器48将行星架26C从齿圈26R分离。因此，行星架26C可以独立于齿圈26R旋转。第二飞轮离合器50防止太阳齿轮26S相对于轴36在向后的驱动方向上旋转。因此，提供了减小的传动比。

在该示例中，第一离合器20被集成到第二飞轮离合器50中。这里，在第一模式中，第二飞轮离合器如以上描述工作。即，第二飞轮离合器50允许太阳齿轮26S在正向驱动方向上旋转，并防止太阳齿轮26S在向后的驱动方向上旋转。在第二模式中，第二飞轮离合器50允许太阳齿轮在向后的驱动方向上旋转。因此，齿圈26R将通过行星齿轮26P驱动太阳齿轮26S。当太阳齿轮在向后的驱动方向上自由旋转时，行星架26C将不会旋转，并且轮毂壳体6将不会被第三传动件22驱动旋转。

如图3所示，可以有与第二离合器48串联的另一个飞轮离合器。此外，如图3所示，在混合驱动系统1中的各个位置处可以有一个或多个可选的飞轮离合器(用虚线三角形表示)。这些可选的飞轮离合器可以附加到第一飞轮离合器或第二飞轮离合器上、或代替第一飞轮离合器或第二飞轮离合器。

图4示出了轮毂组件3的剖视图的示例的示意图。轮毂组件3可以是混合驱动系统1的部件。图4示出了包括一个或多个输入链轮30的盒28。盒28或输入链轮30可以是第一传动件14的部件。链轮30可以例如由链条(未示出)驱动，链条又由附接到曲柄2的前链轮驱动。盒安装到驱动器34，该驱动器34例如经由轴承38可旋转地安装到轴36上。驱动器34经由第一飞轮离合器16联接到中间驱动部件12。在该示例中，中间驱动部件12形成内壳体，该内壳体可旋转地容纳在毂壳体6的内部。这里，毂壳体6经由轴承42可旋转地安装到中间驱动部件12的外侧。将理解，代替盒28，单个链轮30、或多个链轮30、或带轮、或(锥)齿轮附接到驱动器34也是可能的。

这里，盒28具有锥形的中心轴向开口29。锥形的中心轴向开口9在较大的链轮处具有较大的直径，并且在较小的链轮处具有较小的直径。这里，轮毂壳体6延伸到锥形的中心轴向开口29中。因此，轮毂壳体6至少部分地径向地定位在盒28内部。在该示例中，中间驱动部件12也至少部分地径向地定位在盒28内部。盒28经由轴承31支承在轮毂壳体6上。将理解，在该示例中，盒28在盒28的轴向地远离轮毂组件3的中心的远端处将扭矩传递到驱动器34。因此，盒28在比盒28的最小链轮30的直径小的直径上将扭矩传递到驱动器34。这里，盒28在小于或等于盒的最小链轮的内径的直径上将扭矩传递到驱动器34。同样在该示例中，驱动器34在小于或等于盒28的最小链轮30的内径的直径上将扭矩传递到中间驱动部件12。将清楚的是，在单个链轮30、多个链轮30、带轮或(锥)齿轮附接到驱动件34上的情况下，锥形的中心开口29也可以设置在单个链轮30、多个链轮30、带轮或(锥)齿轮中。考虑到图4所示的盒28，特别是考虑到中心开口29及其与中间驱动部件12和轮毂壳体6的关系，所解释的内容类似地适用于单链轮、多链轮、带轮或(锥)齿轮。

图4还示出了电动马达4。在该示例中，定子10同心地定位在电动马达4的转子8内部。定子10刚性地连接到轴36。轴36配置为附接到自行车的车架，使得轴36不相对于车架旋转。因此，定子10相对于车架固定。转子8经由第二传动件18连接到中间驱动部件12。在该示例中，第二传动件是行星齿轮组44。这里，转子8驱动行星齿轮组44的太阳齿轮44S。行星架44C刚性地连接到轴36。在该示例中，行星架44C承载两种尺寸的行星齿轮44P。齿圈44R刚性联接到中间驱动部件12。因此，行星齿轮组44形成从转子8到中间驱动部件12的减小的传动比。

在图4中，中间驱动部件12经由第三传动件22和第一离合器20驱动轮毂壳体6。在该示例中，第三传动件22包括行星齿轮组26。这里，中间驱动部件12刚性连接到齿圈26R。行星架26C刚性地连接到第一离合器20的输入部。太阳齿轮26S连接到如以下解释的轴36。在该示例中，第三传动件22包括两个可选择的传动比。为了在两个传动比之间切换，第三传动件22包括第二离合器48。在第一模式中，第二离合器48旋转地联接行星架26C，以与齿圈26R共同旋转。因此，提供了单位传动比。由于太阳齿轮26S和轴36之间的第二飞轮离合器50，太阳齿轮26S被允许相对于轴36在正向驱动方向上旋转。在第二模式中，第二离合器48将行星架26C与齿圈26R分离。因此，行星架26C可以独立于齿圈26R旋转。第二飞轮离合器50防止太阳齿轮26S相对于轴36在向后的驱动方向上旋转。因此，提供了减小的传动比。

在该示例中，第一离合器20可以选择性地处于第一模式或第二模式。在第一模式中，第一离合器20将毂壳体6联接到第三传动件22，以由第三传动件22驱动旋转。在第二模式中，第一离合器20将毂壳体6与第三传动件22分离，使得毂壳体能够独立于第三传动件22的旋转而旋转或静止。

将理解，毂壳体6可以包括用于将自行车车轮的辐条连接到其上的辐条凸缘52。

在图4的示例中，电动马达4、中间驱动部件12、第一离合器20和第二传动件18定位在后轮毂壳体6的内部。此外，在图4的示例中，第一飞轮离合器16也定位在后轮毂壳体6的内部。在图4的示例中，第三传动件22、第二离合器48和第二飞轮离合器50定位在后轮毂壳体6的内部。

图5A示出了轮毂组件3的剖视图的示例的示意图。图5A的示例类似于图4的示例。在图5A的示例中，轮毂组件3包括电动马达4。电动马达4定位在轮毂壳体6的内部。这里，中间驱动部件12包括毂壳体6的内部的内壳体12A。当第一离合器20处于如以上描述的第二模式中时，内壳体可以独立于毂壳体6旋转。在该示例中，轮毂组件包括容纳第三传动件的传动件壳体22H。内壳体12A配置为例如通过合适的螺纹连接件可释放地连接到传动件壳体22H。

图5B示出了轮毂组件3的剖视图的示例的示意图。在该示例中，轮毂组件3不包括电动马达。在该示例中，内壳体12B具有较小的内径，不需要将电动马达容纳在内壳体12B的内部。结果，轮毂壳体6也可以至少部分地设置有较小的内径。这里，轮毂壳体6还部分地设置有较小的外径。轮毂组件3可以布置成使得其可以随意与图5A的电动马达4、中间驱动部件12A和毂壳体6一起使用、或在没有电动马达的情况下与图5B的中间驱动部件12B和毂壳体6A一起使用。中间驱动部件12B和毂壳体6A例如可以作为用于在图5A的毂壳体组件3上进行改装的套件提供。电动马达4、中间驱动部件12A和毂壳体6例如可以作为用于在图5B的毂壳体组件3上进行改装的套件提供。毂壳体组件3可以包括中间驱动部件12A和12B两者以及毂壳体6和6A两者，因此使用者可选择要安装的所需部件。

至此所描述的混合驱动系统1和轮毂组件3可以如下使用。

在第一使用情况下，电动马达4可配置为当第一离合器20处于第二模式时用作发电机。当第一离合器20处于第二模式时，使用者蹬踏以旋转曲柄2将不会导致后轮毂壳体6由于蹬踏而旋转。因此，自行车可以静止地使用，例如在机械支架(未示出)上，例如用于训练(诸如户内训练)。该支架可以布置成用于将自行车保持在直立位置，并且可以包括自行车的侧向倾斜的阻尼器，以适应在蹬踏期间的侧向骑车者运动。配置为用作发电机的电动马达4允许蹬踏驱动发电机，即允许用户在蹬踏期间感觉阻力，以便提供有效的训练。在蹬踏期间经历的阻力可以通过调整连接到发电机的电气负载电阻来调整。

在第二种使用情况下，电动马达4可以配置为当第一离合器20处于第一模式时用作发电机。当第一离合器20处于第一模式时，使用者蹬踏以旋转曲柄2将导致后轮毂壳体6由于蹬踏而旋转。因此，自行车可用于运输和/或训练，例如户外训练。配置为用作发电机的电动马达4允许蹬踏以驱动后轮毂壳体6和发电机两者，即，允许用户在蹬踏期间感觉到额外的阻力，以便提供有效的训练。通过调整连接到发电机的电气负载电阻，可以调整在蹬踏期间由于发电机所经历的阻力。

当电动马达4配置为用作发电机时，所产生的电力可以用于对自行车的电池进行充电。当第一离合器20处于第二模式时，所产生的电力也可用于对家用电池充电、给电器供电或转移到电网。

在第三种使用情况下，电动马达4配置为当第一离合器20处于第一模式时用作马达。当第一离合器20处于第一模式时，使用者蹬踏以旋转曲柄将导致后轮毂壳体6由于蹬踏而旋转。因此，自行车可以用于运输和/或训练。电动马达4配置为用作马达，使得自行车在电动马达的辅助下用作自行车。

图6示出了用于自行车的混合驱动系统1的示例的示意图。在图6中，混合驱动系统1包括控制器54。在该示例中，控制器54配置为控制提供给电动马达4的电力。在该示例中，控制器54还配置为控制提供给用作发电机的电动马达4的电气负载电阻。

在该示例中，系统1包括在曲柄和中间驱动部件之间的扭矩传感器56。扭矩传感器56可以与第一飞轮离合器16相组合。在该示例中，扭矩传感器56集成在第一飞轮离合器16中。扭矩传感器56连接到控制器54。在该示例中，控制器54配置为例如基于由扭矩传感器56确定的扭矩来控制提供给用作发电机的电动马达4的电气负载电阻。这里，控制器54还可以配置为例如基于由扭矩传感器56确定的扭矩来控制提供给电动马达54的电力。例如如图4所示，扭矩传感器56可以定位在轮毂壳体6的内部。

在该示例中，控制器54例如经由wifi、蓝牙、nfc等通信地连接到自行车计算机58。将理解，控制器是自行车计算机的部件、或自行车计算机是控制器的部件也是可能的。自行车计算机58包括用户接口60。在该示例中，用户接口60由在移动通信装置(诸如智能电话)上执行的app形成。这里，用户接口60被提供为触摸屏62。

在图6的示例中，用户接口60包括控制元件64(这里是屏幕按钮)，用于将第一离合器20从第一模式切换到第二模式，反之亦然。在该示例中，用户接口60包括用于切换电动马达以用作马达或用作发电机的控制元件66(这里是屏幕按钮)。用户接口可以包括用于设置表示电动马达辅助的值的参数的控制元件68。用户接口可以包括用于设置表示连接到发电机的电气负载电阻的值的参数的控制元件70。

在该示例中，用户接口60包括用于设置训练程序的控制元件72(这里是屏幕按钮)。训练程序可以包括发电机的可变电气负载电阻，例如随时间变化。训练程序可以包括地形的模拟。该模拟可以包括发电机的与模拟的地形的倾斜度对应的可变电气负载电阻。用户接口60可以例如呈现多个训练程序并且允许用户选择一个。训练程序可以例如对应于实际存在的地形，诸如“阿尔普迪埃(1’alpe d’Huez)”、“冯杜山(mont Ventoux)”、“奥比斯克山(col d'Aubisque)”、“麦格尔路沿线(mergellandroute)”等。自行车计算机58可以配置为由用户编程以遵循预定的负载分布，并相应地在骑行模式(第一模式中的第一离合器)和训练模式(第二模式中的第一离合器)中控制用作发电机的电动马达4。

当第一离合器20处于第二模式时，发电机的可变电气负载电阻可以直接与模拟的地形的倾斜对应。当第一离合器20处于第一模式时，发电机的可变电气负载电阻可以基于所期望的模拟的地形的倾斜度、并且基于由骑车者施加的扭矩(例如由扭矩传感器56测量的扭矩)来计算。因此，骑车者可以经历提供阻力的训练期，就好像他在山地骑行而实际上在平路上骑行一样。

在图6的示例中，系统1包括用于测量骑车者的心率的心率传感器74。心率传感器74通信地连接到控制器54和/或自行车计算机58。在该示例中，自行车计算机58配置为基于所测量的骑车者的心率来调整发电机4的电气负载电阻。例如，可以调整电气负载电阻，使得所测量的骑车者的心率与预定的心率对应，或在时间上遵循预定的心率曲线，诸如在训练期间。

在图6的示例中，该系统包括用于测量骑车者的蹬踏速率的蹬踏速率传感器76。蹬踏速率传感器76通信地连接到控制器54和/或自行车计算机58。在该示例中，自行车计算机58配置为基于所测量的骑车者的蹬踏速率来调整发电机4的电气负载电阻、提供给电动马达4的电力、和/或第一传动件14、第二传动件18、第三传动件22和第四传动件24中的一个或多个的传动比。例如，可以调整发电机的电气负载电阻，提供给电动马达的电力、和/或第一传动件、第二传动件、第三传动件和第四传动件中的一个或多个的传动比，使得骑车者的测量蹬踏速率与预定的蹬踏速率对应，或在时间上遵循预定的蹬踏速率曲线，诸如在训练期间。第一传动件、第二传动件、第三传动件和第四传动件中的一个或多个可以是连续可变的传动件。自行车计算机58可以配置为调整连续可变传动件的传动比，使得所测量的骑车者的蹬踏速率与预定的蹬踏速率对应，或在时间上遵循预定的蹬踏速率曲线，诸如在训练期间。

系统1可配置为确定骑车者的蹬踏功率。例如，可以基于扭矩传感器56来确定蹬踏功率。可选地或附加地，系统1可以包括蹬踏功率传感器。在该示例中，自行车计算机58配置为基于所确定的骑车者的蹬踏功率来调整发电机4的电气负载电阻、提供给电动马达4的电力、和/或第一传动件14、第二传动件18、第三传动件22和第四传动件24中的一个或多个的传动比。例如，可以调整发电机的电气负载电阻、提供给电动马达的电力、和/或第一传动件、第二传动件、第三传动件和第四传动件中的一个或多个的传动比，使得所测量的骑车者的蹬踏功率与预定的蹬踏功率对应，或在时间上遵循预定的蹬踏功率曲线，诸如在训练期间。

图7示出了用于自行车的混合驱动系统1的示例的示意图。图7的系统1类似于图3的系统1。下面将讨论关于图3的差别和一些相似性。

在该示例中，中间驱动部件12直接驱动毂壳体6。例如，中间驱动部件12刚性地连接或可连接到毂壳体6。类似于图3的混合驱动系统1，第三传动件22包括行星齿轮组26。行星齿轮组包括至少三个旋转构件。这里，该至少三个旋转构件包括太阳齿轮26S、具有一个或多个行星齿轮26P的行星架26C、以及齿圈26R。第三传动件还包括第二离合器48和第二飞轮离合器50。这里，中间驱动部件12刚性地连接到行星架26C。特别地，中间驱动部件12由行星架26C形成。这里，第三传动件22的行星架26C刚性地连接到毂壳体6，但是行星架26C也可以经由例如花键(spline)或离合器连接到或能够连接到毂壳体6。第三传动件22的太阳齿轮26S连接到轴36，类似于关于前面的附图所解释的，例如关于图3所解释的。

图8示出了轮毂组件3的剖视图的示例的示意图。轮毂组件3可以是混合驱动系统1的部件，特别是图7所示的混合系统1的部件。图8的轮毂组件示出与图4的轮毂组件相似。下面将讨论这些差别以及一些相似性。图8示出了单个链轮30。将理解，代替单个链轮30，盒28、或多个链轮、或带轮、或(锥)齿轮附接到驱动器34也是可能的。考虑到图4，特别是考虑到中心开口29及其与中间驱动部件12和轮毂壳体6的关系，也考虑到单个链轮、多个链轮、带轮或(锥)齿轮，对盒28的解释与图8类似。

在图8中，驱动器34经由第一飞轮离合器16驱动旋转的中间壳体13。中间壳体13经由第三传动件22驱动毂壳体6。在该示例中，省略了第一离合器20，当然也可以包括第一离合器20。在该示例中，第三传动件22包括行星齿轮组26。这里，中间壳体13刚性地连接到齿圈26R。行星架26C刚性地连接到毂壳体6。行星架26C刚性地连接到第一离合器20的输入部、并且第一离合器20的输出部刚性地连接到毂壳体6是可能的。在该示例中，行星架26C形成中间驱动部件12。太阳齿轮26S连接到如以下解释的轴36。在该示例中，第三传动件22包括两个可选择的传动比。为了在两个传动比之间切换，第三传动件22包括第二离合器48。在第一模式中，第二离合器48旋转地联接行星架26C，以与齿圈26R共同旋转。因此，提供了单位传动比。由于太阳齿轮26S和轴36之间的第二飞轮离合器50，太阳齿轮26S被允许相对于轴36在正向驱动方向上旋转。在第二模式中，第二离合器48将行星架26C与齿圈26R分离。因此，行星架26C可以独立于齿圈26R旋转。第二飞轮离合器50防止太阳齿轮26S相对于轴36在向后的驱动方向上旋转。因此，提供了减小的传动比。

图8还示出了电动马达4。在该示例中，转子8同心地定位在电动马达4的定子10的内部。定子10刚性地连接到轴36。轴36配置为附接到自行车的车架，使得轴36不相对于车架旋转。转子8经由第二传动件18连接到中间驱动部件12。这里，转子8驱动太阳齿轮18S。太阳齿轮18S驱动行星齿轮18P，该行星齿轮18P围绕刚性地连接到轴36的轴18A旋转。在该示例中，行星齿轮18P是两种尺寸的堆叠齿轮。行星齿轮18P与连接齿轮19啮合，连接齿轮19也与第三传动件22的行星齿轮26P啮合。

将理解，毂壳体6可以包括用于将自行车车轮的辐条连接到其上的辐条凸缘52。

在图8的示例中，电动马达4、中间驱动部件12和第二传动件18定位在后轮毂壳体6的内部。此外，在图8的示例中，第一飞轮离合器16也定位在后轮毂壳体6的内部。在图8的示例中，第三传动件22、第二离合器48和第二飞轮离合器50定位在后轮毂壳体6的内部。

图9示出了轮毂组件3的剖视图的示例的示意图。轮毂组件3可以是混合驱动系统1的部件，尤其是图7所示的混合驱动系统1的部件。图9的轮毂组件与图8的轮毂组件相似，并且因此也与图4的轮毂组件相似。下面将讨论与关于如图8所示的轮毂组件的不同以及一些相似之处。

在图9中，第三传动件22的太阳齿轮26S与第二传动件18的行星齿轮18P啮合。这里，太阳齿轮26S是两种尺寸的堆叠齿轮。类似于图8的轮毂组件，图9的轮毂组件可以被视为具有刚性地固定到第三传动件22的太阳齿轮26S(例如与第三传动件22的太阳齿轮26S一体地形成)的中间齿轮19'。

在本文中，参考本发明的实施方式的具体示例来描述本发明。然而，将显而易见的是，在不脱离本发明的实质的情况下，可以在其中进行各种修改、变化、替换和改变。

图2B的系统包括第四传动件24。将理解，在图2A、图3、图4、图5A、图5B和图6的示例中，第四传动件24可以代替第三传动件，或除了第三传动件之外还可以使用第四传动件24。

显然，在图2A、图3、图4、图5A、图5B和图6的示例中的第三传动件22可以被省略。第三传动件22可以例如由直接连接件或具有单位传动比的传动件代替。

将理解，在示例中，可以省略第一传动件14和/或第二传动件18。第一传动件和/或第二传动件可以例如由直接连接件或具有单位传动比的传动件代替。

在图1、图2A、图2B、图3、图6和图7的示例中，电动马达4可以定位在后轮或曲柄处。电动马达4可以例如集成在后轮毂壳体6中。电动马达4可以例如安装到或集成到曲柄轴组件中。

然而，可以设想其它修改。

为了清楚和简明描述的目的，特征在本文中描述为相同或单独实施方式的部分，然而，具有在这些单独实施方式中描述的特征的所有或一些的组合的替换实施方式也被设想和理解为落入根据权利要求书所概括的本发明的框架内。因此，说明书、附图和示例被认为是说明性的，而不是限制性的。本发明旨在包括落入所附权利要求的精神和范围内的所有替换、修改和变型。此外，所描述的许多元件是功能实体，其可以以任何适当的组合和位置实现为离散或分布式组件或与其它组件相组合。

在权利要求中，置于括号内的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除存在权利要求中所列的特征或步骤以外的其它特征或步骤。此外，词语“一(a)”和“一(an)”不应被解释为限于“仅一个”，而是用于表示“至少一个”，并且不排除多个。在互不相同的权利要求中陈述某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能被用于优点。

Claims (86)

1.用于自行车的混合驱动系统，包括：

-曲柄；

-电动马达；

-后轮毂壳体；

-中间驱动部件；

-第一连接件，将所述曲柄连接到所述中间驱动部件；以及

-第二连接件，将所述电动马达连接到所述中间驱动部件；

其中，所述中间驱动部件连接到或能够连接到所述后轮毂壳体。

2.根据权利要求1所述的混合驱动系统，包括在所述中间驱动部件和所述后轮毂壳体之间的第一离合器，用于在第一模式下将所述后轮毂壳体旋转地联接到所述中间驱动部件，并且在第二模式下在至少一个旋转方向上将所述后轮毂壳体与所述中间驱动部件旋转地分离。

3.根据权利要求2所述的混合驱动系统，其中，所述第一离合器布置成在所述第二模式中在至少正向驱动旋转方向上将所述后轮毂壳体与所述中间驱动部件旋转地分离。

4.根据权利要求2或3所述的混合驱动系统，其中，所述第一离合器布置成在所述第二模式中将所述后轮毂壳体与所述中间驱动部件旋转地分离，使得不存在从所述曲柄和/或所述电动马达驱动所述毂壳体的组件。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述第一离合器是形式闭合离合器。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述第一离合器是主动形式闭合离合器。

7.根据权利要求2-4中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述第一离合器是配置为主动脱离的主动飞轮离合器。

8.根据权利要求7所述的混合驱动系统，其中，所述第一离合器配置为通过电动致动器主动脱离。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达配置为当所述第一离合器处于所述第二模式时用作发电机。

10.根据权利要求9所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达配置为用作来自所述曲柄的功率的发电机。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达配置为当所述第一离合器处于第一模式时用作发电机。

12.根据权利要求11所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达配置为用作来自所述曲柄和/或所述轮的功率的发电机。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达配置为当所述第一离合器处于第一模式时用作用于驱动所述轮的马达。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的混合驱动系统，包括手动致动器或电动致动器，用于将所述第一离合器从第一模式切换到第二模式，或将所述第一离合器从第二模式切换到第一模式。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的混合驱动系统，包括在所述曲柄和所述中间驱动部件之间的第一飞轮离合器，所述第一飞轮离合器具有输入部和输出部，并且配置为当所述输入部的速度大于所述输出部的速度时在正向运动方向上自动地接合，并且当所述输入部的速度小于所述输出部的速度时在正向方向上脱离。

16.根据权利要求2或从属于权利要求2的权利要求3-14中任一项所述的混合驱动系统，包括在所述中间驱动部件和所述第一离合器之间的第一飞轮离合器，所述第一飞轮离合器具有输入部和输出部，并且配置为当所述输入部的速度高于所述输出部的速度时在正向运动方向上自动地接合，并且当所述输入部的速度低于所述输出部的速度时在正向方向上脱离。

17.根据权利要求2或从属于权利要求2的权利要求3-14中任一项所述的混合驱动系统，包括在所述第一离合器和所述后轮毂壳体之间的第一飞轮离合器，所述第一飞轮离合器具有输入部和输出部，并且配置为当所述输入部的速度大于所述输出部的速度时在正向运动方向上自动地接合，并且当所述输入部的速度小于所述输出部的速度时在正向方向上脱离。

18.根据权利要求1-17中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达定位在所述曲柄附近。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达的转子与曲柄轴同心。

20.根据权利要求1-17中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达定位在所述后轮毂壳体处。

21.根据权利要求1-17或20中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达的所述转子与所述后轮毂壳体同心。

22.根据权利要求1-21中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述第一连接件是第一传动件。

23.根据权利要求1-22中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述第二连接件是第二传动件。

24.根据权利要求1-23中任一项所述的混合驱动系统，包括在所述中间驱动部件和所述后轮毂壳体之间的第三传动件。

25.根据权利要求1-24中任一项所述的混合驱动系统，包括在所述曲柄和所述中间驱动部件之间的第四传动件。

26.根据权利要求24或25所述的混合驱动系统，其中，所述第三传动件和/或所述第四传动件具有至少两个可选择的传动比。

27.根据权利要求26所述的混合驱动系统，其中，所述第三传动件和/或所述第四传动件配置为在负载下在至少两个传动比之间转换。

28.根据权利要求20-27中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述第一离合器是所述第三传动件的部件。

29.根据权利要求1-28中任一项所述的混合驱动系统，包括在所述曲柄和所述中间驱动部件之间的扭矩传感器。

30.根据权利要求15和29所述的混合驱动系统，其中，所述扭矩传感器与所述第一飞轮离合器相组合。

31.根据权利要求15和29所述的混合驱动系统，其中，所述扭矩传感器与所述第一传动件或所述第四传动件相组合。

32.根据权利要求1-31中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述第二传动件和/或所述第三传动件和/或所述第四传动件包括具有至少三个旋转构件的行星齿轮组。

33.根据权利要求32所述的混合驱动系统，包括第二离合器，所述第二离合器配置为用于选择性地连接所述至少三个旋转构件中的两个。

34.根据权利要求33所述的混合驱动系统，包括在所述旋转构件中的一个和所述第二离合器之间的第二飞轮离合器。

35.根据权利要求32-34中任一项所述的混合驱动系统，包括在所述旋转构件中的一个和所述电动马达的定子之间的第三飞轮离合器。

36.根据权利要求35所述的混合驱动系统，其中，所述第三飞轮离合器包括所述第一离合器。

37.根据前述权利要求中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述第二传动件包括在所述电动马达的转子和所述中间驱动部件之间的减速齿轮。

38.根据前述权利要求中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述中间驱动部件由所述第二传动件和/或所述第三传动件和/或所述第四传动件的行星齿轮组的行星架形成，或刚性地连接到所述第二传动件和/或所述第三传动件和/或所述第四传动件的行星齿轮组的行星架。

39.根据权利要求38所述的混合驱动系统，其中，所述曲柄经由所述第二传动件和/或所述第三传动件和/或所述第四传动件的所述行星齿轮组的齿圈连接到所述中间驱动部件。

40.根据权利要求38或39所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达经由所述第二传动件和/或所述第三传动件和/或所述第四传动件的行星齿轮组的太阳齿轮连接到所述中间驱动部件。

41.根据权利要求40所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达的转子或定子经由离合器、优选地经由单向离合器连接到所述第二传动件和/或所述第三传动件和/或所述第四传动件的所述行星齿轮组的所述太阳齿轮。

42.根据前述权利要求中任一项所述的混合驱动系统，包括控制器，所述控制器配置为控制提供给所述电动马达的电力和/或配置为控制提供给用作发电机的所述电动马达的电力负载电阻。

43.根据权利要求42所述的混合驱动系统，其中，所述控制器布置成跟踪所述曲柄的预定的参考转速和/或所述电动马达的功率输出和所述骑车者的功率输出之间的预定的参考比。

44.根据权利要求42或43所述的混合驱动系统，包括速度传感器，所述速度传感器配置为用于测量所述自行车的速度和/或所述自行车的轮的转速，所述控制器可操作地连接到所述速度传感器。

45.根据权利要求42-44中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述控制器包括自行车计算机或能够通信地连接到自行车计算机。

46.根据权利要求45所述的混合驱动系统，其中，所述自行车计算机可以包括用户接口，所述用户接口包括诸如触摸屏和/或按钮的输入部和诸如屏幕的输出部。

47.根据权利要求45或46所述的混合驱动系统，其中，所述用户接口配置为允许用户选择所述第一离合器的操作。

48.根据权利要求45、46或47所述的混合驱动系统，其中，所述用户接口配置为允许所述用户控制所述电动马达的操作。

49.根据权利要求48所述的混合驱动系统，其中，所述用户接口包括控制元件，所述控制元件用于将所述电动马达切换为用作马达或用作发电机。

50.根据权利要求48或49所述的混合驱动系统，其中，所述用户接口包括控制元件，所述控制元件用于设置表示连接到所述发电机的电气负载电阻的值的参数。

51.根据权利要求42-50中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述自行车计算机配置为由所述用户编程以遵循特定的负载曲线，并且相应地控制所述电动马达。

52.根据前述权利要求中任一项所述的混合驱动系统，包括心率传感器，用于测量所述骑车者的心率。

53.根据权利要求52和权利要求45-51中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述自行车计算机配置为基于所测量的所述骑车者的所述心率来调整所述发电机的所述电气负载电阻，例如使得所测量的所述骑车者的所述心率与预定的心率对应，或在时间上遵循预定的心率曲线。

54.根据前述权利要求中任一项所述的混合驱动系统，包括蹬踏速率传感器，用于测量所述骑车者的蹬踏速率。

55.根据权利要求54和权利要求45-51或53中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述自行车计算机配置为基于所测量的所述骑车者的所述蹬踏速率来调整所述发电机的电气负载电阻、提供给所述电动马达的电力、和/或所述第一传动件、所述第二传动件、所述第三传动件和所述第四传动件中的一个或多个的传动比，例如使得所测量的所述骑车者的所述蹬踏速率与预定的蹬踏速率对应，或在时间上遵循预定的蹬踏速率曲线。

56.根据前述权利要求中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述第一传动件、所述第二传动件、所述第三传动件和所述第四传动件中的一个或多个是连续可变传动件。

57.根据权利要求56和权利要求45-51、53或55中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述自行车计算机配置为调整所述连续可变传动件，使得所测量的所述骑车者的所述蹬踏速率与预定的蹬踏速率对应，或在时间上遵循预定的蹬踏速率曲线。

58.根据前述权利要求中任一项所述的混合驱动系统，所述混合驱动系统配置为确定所述骑车者的蹬踏功率。

59.根据权利要求58和权利要求45-51、53、55或57中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述自行车计算机配置为基于所确定的所述骑车者的所述蹬踏功率来调整所述发电机的电气负载电阻、提供给所述电动马达的电力、和/或所述第一传动件、所述第二传动件、所述第三传动件和所述第四传动件中的一个或多个的传动比，例如使得所测量的所述骑车者的所述蹬踏功率与预定的蹬踏功率对应，或在时间上遵循预定的蹬踏功率曲线。

60.根据前述权利要求中任一项所述的混合驱动系统，其中，所述电动马达、所述中间驱动部件、所述第一离合器和所述第二传动件定位在所述后轮毂壳体的内部。

61.根据权利要求60所述的混合驱动系统，其中，所述第一飞轮离合器、所述第三传动件和所述第四传动件中的一个或多个定位在所述后轮毂壳体的内部。

62.用于自行车的后轮毂组件，包括：

-驱动器，能够连接到所述自行车的曲柄；

-电动马达；

-中间驱动部件，旋转地联接到所述驱动器，并且旋转地联接到所述电动马达的转子；以及

-后轮毂壳体；

其中，所述中间驱动部件连接到或能够连接到所述后轮毂壳体。

63.根据权利要求62所述的后轮毂组件，包括第二传动件，其中，所述中间驱动部件经由所述第二传动件旋转地联接到所述电动马达的所述转子。

64.根据权利要求62或63所述的后轮毂组件，其中，所述电动马达的所述转子与所述后轮毂壳体同心。

65.根据权利要求62、63或64所述的后轮毂组件，包括在所述中间驱动部件和所述后轮毂壳体之间的第一离合器，用于在第一模式下将所述后轮毂壳体旋转地联接到所述中间驱动部件，并且在第二模式下在至少一个旋转方向上将所述后轮毂壳体与所述中间驱动部件旋转地分离。

66.根据权利要求65所述的后轮毂组件，其中，所述第一离合器是形式闭合离合器。

67.根据权利要求65或66所述的后轮毂组件，其中，所述第一离合器是主动形式闭合离合器。

68.根据权利要求65所述的后轮毂组件，其中，所述第一离合器是配置为主动脱离的主动飞轮离合器。

69.根据权利要求62-68中任一项所述的后轮毂组件，包括轴，诸如中空轴，所述毂壳体围绕所述轴旋转，其中，所述电动马达的定子刚性地连接到所述轴。

70.根据权利要求62-69中任一项所述的后轮毂组件，其中，所述轮毂壳体和/或所述中间驱动部件至少部分地、径向地定位在连接到所述驱动器的齿轮或链轮、多个链轮、盒、带轮的内部。

71.根据权利要求70所述的后轮毂组件，其中，所述链轮、所述多个链轮、所述盒、所述带轮或所述齿轮具有锥形的中心轴向开口，所述锥形的中心轴向开口具有在远离所述后轮毂组件的中心的方向上减小的内径。

72.根据权利要求70或71所述的后轮毂组件，其中，所述链轮、所述多个链轮、所述盒、所述带轮或所述齿轮以及所述驱动器配置为：将来自所述链轮、所述多个链轮、所述盒、所述带轮或所述齿轮的扭矩在所述链轮、所述多个链轮、所述盒、所述带轮或所述齿轮的轴向地远离所述轮毂组件的中心的部分处传递到所述驱动器。

73.根据权利要求62-72中任一项所述的后轮毂组件，其中，所述驱动器配置为：在小于连接到所述驱动器的最小链轮的直径的直径上将扭矩传递到所述中间驱动部件。

74.根据权利要求62-73中任一项所述的后轮毂组件，其中，连接到所述驱动器的一个或多个链轮、盒、带轮或齿轮经由在所述轮毂壳体上的轴承直接支承。

75.根据权利要求62-74中任一项所述的后轮毂组件，其中，所述轮毂壳体经由轴承支承在所述轮毂组件的驱动侧上，所述轴承比中间链轮的轴向位置更远离所述轮毂组件的中心轴向地定位。

76.根据权利要求62-75中任一项所述的后轮毂组件，其中，所述后轮毂壳体配置为与所述驱动器分离。

77.用于自行车的曲柄轴组件，包括：

-曲柄轴；

-电动马达；

-中间驱动部件，旋转地联接到所述曲柄轴并且旋转地联接到所述电动马达的转子；

其中，所述中间驱动部件连接到或能够连接到后轮毂壳体。

78.根据权利要求77所述的曲柄轴组件，其中，所述电动马达的所述转子与所述曲柄轴同心。

79.根据权利要求77或78所述的曲柄轴组件，包括第二传动件，其中，所述中间驱动部件经由所述第二传动件旋转地联接到所述电动马达的所述转子。

80.根据权利要求77、78或79所述的曲柄轴组件，包括在所述中间驱动部件和所述后轮毂壳体之间的第一离合器，用于在第一模式下将所述后轮毂壳体旋转地联接到所述中间驱动部件，并且在第二模式下在至少一个旋转方向上将所述后轮毂壳体与所述中间驱动部件旋转地分离。

81.根据权利要求80所述的曲柄轴组件，其中，所述第一离合器是形式闭合离合器。

82.根据权利要求80或81所述的曲柄轴组件，其中，所述第一离合器是主动形式闭合离合器。

83.根据权利要求80所述的曲柄轴组件，其中，所述第一离合器是配置为主动脱离的主动飞轮离合器。

84.自行车后轮，包括根据权利要求1-61中任一项所述的混合驱动系统、或根据权利要求62-76中任一项所述的后轮毂组件。

85.自行车，包括根据权利要求84所述的后轮。

86.自行车，包括根据权利要求77-83中任一项所述的曲柄轴组件。