DE102017205101B3

DE102017205101B3 - Drive device, vehicle, control method and control device for the drive device

Info

Publication number: DE102017205101B3
Application number: DE102017205101.9A
Authority: DE
Inventors: Stephan Pauli; Phillip Thiebes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2037-03-28

Abstract

Antriebsvorrichtung (100) für ein wenigstens teilweise motorisch angetriebenes Fahrzeug (1), umfassend einen Elektromotor (101) und eine Kurbelwelle (102) mit einem koaxial und drehbar zur Kurbelwelle angeordneten Antriebskettenblatt (111) sowie umfassend ein koaxial zur Kurbelwelle (102) angeordnetes Planetengetriebe (104), wobei die Kurbelwelle (102) dazu eingerichtet ist, mit Pedalen (103) zur Aufnahme eines Fahrerdrehmoments (MF) verbunden zu werden, der Elektromotor (101) dazu eingerichtet ist, ein Motordrehmoment (MM) zum Antrieb des Fahrzeugs (1) zu erzeugen, und das Planetengetriebe (104) Planetenkugeln (106) umfasst.Drive device (100) for an at least partially motor-driven vehicle (1), comprising an electric motor (101) and a crankshaft (102) with a coaxial and rotatable crankshaft drive chain blade (111) and comprising a coaxial with the crankshaft (102) arranged planetary gear (104), wherein the crankshaft (102) is adapted to be connected to pedals (103) for receiving a driver torque (MF), the electric motor (101) is adapted to apply a motor torque (MM) to drive the vehicle (1 ), and the planetary gear (104) comprises planetary balls (106).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein wenigstens teilweise motorisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrrad, das Fahrzeug mit der Antriebsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für die Antriebsvorrichtung sowie ein Steuergerät zur Durchführung des Steuerungsverfahrens.The present invention relates to a drive device for an at least partially motor-driven vehicle, in particular an electric bicycle, the vehicle with the drive device and a control method for the drive device and a control device for carrying out the control method.

Stand der TechnikState of the art

Im Dokument EP 1 023 545 B1 wird ein stufenloses Planetengetriebe mit Reibschluss zwischen Kugeln und Kegelflächen offenbart.In the document EP 1 023 545 B1 discloses a continuously variable planetary gear with frictional engagement between balls and conical surfaces.

Die Schrift DE 10 2014 221 512 A1 beschreibt ein Reibringgetriebe, welches um die Kurbelwelle eines Elektrofahrrads herum angeordnet ist.The font DE 10 2014 221 512 A1 describes a friction ring gear, which is arranged around the crankshaft of an electric bicycle around.

Darüber hinaus offenbart die Schrift DE 20 2012 104 256 U1 ein Rekuperationsverfahren mittels einer elektrischen Maschine in einem Hinterrad.In addition, the Scripture reveals DE 20 2012 104 256 U1 a Rekuperationsverfahren by means of an electric machine in a rear wheel.

Die Schrift WO 2014/172 422 A1 offenbart ein CVT-Getriebe.The font WO 2014/172 422 A1 discloses a CVT transmission.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einer kompakt bauenden Antriebsvorrichtung ein Fahrerdrehmoment und ein Motordrehmoment auf ein Antriebskettenblatt zu übertragen, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Kurbelwelle und dem Antriebskettenblatt stufenlos veränderbar und die Antriebsvorrichtung mittels einer elektrischen Maschine dazu eingerichtet sein soll, ein Fahrzeug anzutreiben und in einem Generatormodus elektrische Energie aus der Bewegung des Fahrzeugs zu erzeugen, das heißt zu rekuperieren.The object of the present invention is to transmit a driver torque and a motor torque to a drive chain blade in a compactly constructed drive device, wherein the gear ratio between a crankshaft and the drive chain blade is continuously variable and the drive device is to be adapted by means of an electric machine to drive a vehicle and to generate in a generator mode electrical energy from the movement of the vehicle, that is to recuperate.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorstehende Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gemäß der unabhängigen Ansprüche 1, 5, 8 und 11 gelöst.The above object is achieved by the present invention according to independent claims 1, 5, 8 and 11.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine für ein wenigstens teilweise motorisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrrad, das Fahrzeug mit der Antriebsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für die Antriebsvorrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät, welches dazu eingerichtet ist, das Steuerungsverfahren durchzuführen.The present invention relates to a drive device with an electric machine for an at least partially motor-driven vehicle, in particular an electric bicycle, the vehicle with the drive device and a control method for the drive device. The invention also relates to a control device which is adapted to carry out the control method.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung umfasst einen Elektromotor beziehungsweise eine elektrische Maschine und eine Kurbelwelle mit einem koaxial und drehbar zur Kurbelwelle angeordneten Antriebskettenblatt sowie ein ebenfalls koaxial zur Kurbelwelle angeordnetes Planetengetriebe. Die Kurbelwelle ist dazu eingerichtet, mit Pedalen zur Aufnahme eines Fahrerdrehmoments verbunden zu werden. Der Elektromotor ist dazu eingerichtet, ein Motordrehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs zu erzeugen. Das Planetengetriebe umfasst wenigstens zwei Planetenkugeln. Bevorzugt umfasst das Planetengetriebe drei bis neun Planetenkugeln. Jede Planetenkugel weist zwei Stabansätze auf. Die Stabansätze verlaufen jeweils in radialer Richtung zur Planetenkugel und sind über die Planetenkugel hinausragend an gegenüber liegenden Seiten der Planetenkugel angeordnet. Die Stabansätze definieren eine Drehachse der jeweiligen Planetenkugel. Als weitere Komponente umfasst das Planetengetriebe einen Umlaufträger, welcher koaxial zur Kurbelwelle angeordnet und mit dem Elektromotor verbunden ist. Der Umlaufträger ist dazu eingerichtet, die Planetenkugeln mittels der Stabansätze der Planetenkugeln mit dem Motordrehmoment bei der Drehung um die Kurbelwelle zu führen. Das Planetengetriebe weist einen ersten Reibring auf, welcher die Kurbelwelle und die Planetenkugeln reibschlüssig verbindet. Der erste Reibring ist dazu eingerichtet, das Fahrerdrehmoment auf die Drehung der Planetenkugeln um deren jeweilige Drehachse zu übertragen, wobei die Drehachse durch die Stellung der Stabansätze eingestellt werden kann. Das Planetengetriebe umfasst zusätzlich einen zweiten Reibring, welcher die Planetenkugeln mit dem Antriebskettenblatt reibschlüssig verbindet. Das Planetengetriebe ist folglich dazu eingerichtet, mittels der Planetenkugeln das Fahrerdrehmoment und das Motordrehmoment zu summieren und auf das Antriebskettenblatt zu übertragen. Zusätzlich weist das Planetengetriebe einen Verstellmechanismus auf, welcher dazu eingerichtet ist, die Stellung der Stabansätze relativ zum Umlaufträger radial zur Kurbelwelle zu verändern. Durch die Veränderung der Stellung ist das Planetengetriebe dazu eingerichtet, ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle beziehungsweise dem Fahrerdrehmoment und dem Antriebskettenblatt einzustellen, wobei das Übersetzungsverhältnis insbesondere stufenlos eingestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass mit nur einem Planetengetriebe zwei Drehmomente, nämlich das Fahrerdrehmoment und das Motordrehmoment, summiert und auf das Antriebskettenblatt übertragen werden. Zusätzlich kann vorteilhafterweise das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Fahrerdrehmoment und dem Antriebskettenblatt eingestellt werden, insbesondere erfolgt die Einstellung stufenlos, wodurch ein sehr komfortables Fahrgefühl für den Fahrer des Fahrzeugs entsteht. Das Planetengetriebe kommt des Weiteren mit wenigen Getriebekomponenten aus und baut kompakt. In einem weiteren Aspekt kann vorteilhafterweise durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ein Drehmoment des Antriebskettenblatts, beispielsweise bei einer Hangabfahrt und/oder beim Bremsen, mittels des zweiten Reibrings, der Planetenkugeln und des Umlaufträgers auf die elektrische Maschine übertragen und Energie in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine erzeugt werden. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist folglich rekuperationsfähig.The drive device according to the invention comprises an electric motor or an electric machine and a crankshaft with a coaxial and rotatable to the crankshaft arranged drive chain and a likewise arranged coaxially to the crankshaft planetary gear. The crankshaft is adapted to be connected to pedals for receiving a driver torque. The electric motor is configured to generate a motor torque for driving the vehicle. The planetary gear comprises at least two planetary balls. Preferably, the planetary gear comprises three to nine planetary balls. Each planet ball has two bar approaches. The rod lugs each extend in the radial direction to the planetary ball and are arranged on the planetary ball protruding on opposite sides of the planetary ball. The rod approaches define an axis of rotation of the respective planetary sphere. As a further component, the planetary gear comprises a circulation carrier, which is arranged coaxially with the crankshaft and connected to the electric motor. The circulation carrier is adapted to guide the planetary balls by means of the rod projections of the planetary balls with the engine torque during rotation about the crankshaft. The planetary gear has a first friction ring, which frictionally connects the crankshaft and the planetary balls. The first friction ring is adapted to transmit the driver torque to the rotation of the planet balls about their respective axis of rotation, wherein the axis of rotation can be adjusted by the position of the rod lugs. The planetary gear additionally comprises a second friction ring which frictionally connects the planet balls with the drive chain blade. The planetary gear is thus adapted to sum by means of the planetary balls, the driver torque and the engine torque and transmitted to the drive chain blade. In addition, the planetary gear has an adjusting mechanism, which is adapted to change the position of the rod approaches relative to the circulation carrier radially to the crankshaft. By changing the position, the planetary gear is adapted to set a transmission ratio between the crankshaft and the driver torque and the drive chain blade, the transmission ratio can be adjusted in particular continuously. The drive device according to the invention has the advantage that with only one planetary gear two torques, namely the driver torque and the engine torque, summed and transmitted to the drive chain blade. In addition, advantageously, the transmission ratio between the driver torque and the drive chain blade can be adjusted, in particular, the setting is infinitely variable, creating a very comfortable driving feel for the driver of the vehicle. The planetary gear also has a few gearbox components and is compact. In a further aspect can advantageously by the drive device according to the invention a torque of the drive chain blade, for example at a downhill slope and / or during braking, by means of the second friction ring, the planetary balls and the rotary carrier transferred to the electric machine and energy generated in a generator operation of the electric machine. The drive device according to the invention is therefore capable of recuperation.

In einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Antriebsvorrichtung als Verstellmechanismus mindestens einen Seilzug und/oder einen Hebel auf. Der Seilzug ist dazu eingerichtet, insbesondere mittels eines elektrisch ansteuerbaren Aktors, verkürzt oder verlängert zu werden beziehungsweise die Hebelstellung ist dazu eingerichtet, insbesondere mittels des Aktors, angepasst zu werden, wodurch jeweils die Stellung der Stabansätze der Planetenkugeln relativ zum Umlaufträger radial zur Kurbelwelle angepasst beziehungsweise eingestellt wird. Diese Ausführung ermöglicht vorteilhafterweise die automatische Einstellung des Übersetzungsverhältnisses oder eine Auswahl des Übersetzungsverhältnisses an einem Lenker des Fahrzeugs.In a particularly preferred embodiment, the drive device has at least one cable pull and / or a lever as the adjusting mechanism. The cable is set up, in particular by means of an electrically controllable actuator to be shortened or extended or the lever position is adapted to be adjusted, in particular by means of the actuator, whereby respectively the position of the rod projections of the planetary balls relative to the circulation carrier radially adapted to the crankshaft or is set. This embodiment advantageously allows the automatic setting of the transmission ratio or a selection of the transmission ratio to a handlebar of the vehicle.

In einer weiteren Ausführung ist ein Stabansatz jeder Planetenkugel mit mindestens einem Federelement verbunden. Das Federelement ist dazu eingerichtet, die Stellung der Stabansätze relativ zum Umlaufträger radial zur Kurbelwelle zu verändern. Durch die Federelemente entsteht insbesondere der Vorteil einer dauerbeständigen rückstellenden Federkraft zur Anpassung der Stellung der Stabansätze beziehungsweise zur Einstellung der Drehachse der Planetenkugeln.In a further embodiment, a rod attachment of each planetary ball is connected to at least one spring element. The spring element is adapted to change the position of the rod approaches relative to the circulation carrier radially to the crankshaft. By the spring elements in particular the advantage of a permanent resistant restoring spring force to adapt the position of the rod approaches or to adjust the axis of rotation of the planetary balls.

Vorzugsweise ist zwischen der Kurbelwelle und dem ersten Reibring ein Freilauf angeordnet. Dadurch entsteht der Vorteil, dass im Falle eines Generatorbetriebs der elektrischen Maschine beziehungsweise einer Rekuperation oder eines fehlenden Fahrerdrehmoments, die Pedale nicht mitgedreht werden, wodurch der Fahrkomfort für den Fahrer erhöht wird.Preferably, a freewheel is arranged between the crankshaft and the first friction ring. This results in the advantage that in the case of a generator operation of the electric machine or a recuperation or a lack of driver torque, the pedals are not rotated, whereby the ride comfort for the driver is increased.

Optional kann ein zusätzlicher Freilauf zwischen dem Elektromotor und dem Umlaufträger angeordnet sein, wodurch der Antrieb des Fahrzeugs durch das Fahrerdrehmoment ohne Motorunterstützung vorteilhafterweise verlustärmer ist.Optionally, an additional freewheel between the electric motor and the circulation carrier can be arranged, whereby the drive of the vehicle by the driver torque without engine assistance is advantageously lossy.

Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Zweirad, bevorzugt ein Elektrofahrrad, welches die Antriebsvorrichtung aufweist. Die Antriebsvorrichtung ist erfindungsgemäß an der Kurbelwelle des Fahrzeugs angeordnet.The invention also relates to a vehicle, in particular a two-wheeler, preferably an electric bicycle, which has the drive device. The drive device is arranged according to the invention on the crankshaft of the vehicle.

In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Fahrzeug mindestens einen Sensor auf, wobei der Sensor wenigstens einen Betriebsparameter des Fahrzeugs erfasst. Der Sensor ist insbesondere ein Nickwinkelsensor beziehungsweise ein Gyroskop, wobei der erfasste Betriebsparameter des Fahrzeugs insbesondere ein Nickwinkel des Fahrzeugs ist. Der Nickwinkel ist ein Drehwinkel bei einer Drehung des Fahrzeugs um die Querachse des Fahrzeugs, insbesondere relativ zur Horizontalen. Der Sensor ist beispielsweise in der Antriebsvorrichtung oder in einem Steuergerät zur Ansteuerung der Antriebsvorrichtung angeordnet. Der Sensor ist somit beispielsweise dazu eingerichtet, eine Hangauffahrt des Fahrzeugs oder eine Hangabfahrt des Fahrzeugs, das heißt eine Neigung des Fahrzeugs relativ zur Horizontalen beziehungsweise eine Drehung um dessen Querachse zu erkennen. In dieser Weiterbildung ist die Antriebsvorrichtung dazu eingerichtet, dass Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und dem Antriebskettenblatt in Abhängigkeit des erfassten Betriebsparameters zu ändern. Dies erfolgt insbesondere mittels eines elektrischen Aktors, welcher in der Antriebsvorrichtung angeordnet ist, wobei der Aktor beispielsweise den Seilzug als Verstellmechanismus verlängert oder verkürzt. Durch diese Weiterbildung entsteht der Vorteil, dass das Übersetzungsverhältnis automatisiert eingestellt wird.In a preferred embodiment, the vehicle has at least one sensor, wherein the sensor detects at least one operating parameter of the vehicle. The sensor is in particular a pitch angle sensor or a gyroscope, wherein the detected operating parameter of the vehicle is in particular a pitch angle of the vehicle. The pitch angle is a rotation angle during a rotation of the vehicle about the transverse axis of the vehicle, in particular relative to the horizontal. The sensor is arranged for example in the drive device or in a control device for controlling the drive device. The sensor is thus configured, for example, to detect a slope of the vehicle or a downhill slope of the vehicle, that is to say an inclination of the vehicle relative to the horizontal or a rotation about its transverse axis. In this development, the drive device is set up to change the gear ratio between the crankshaft and the drive chain blade as a function of the detected operating parameter. This is done in particular by means of an electrical actuator, which is arranged in the drive device, wherein the actuator, for example, extends the cable as adjusting or shortened. This development provides the advantage that the transmission ratio is set automatically.

In einer Weiterführung weist das Fahrzeug einen Generatorbetriebsschalter auf, wobei der Generatorbetriebsschalter insbesondere am Lenker des Fahrzeugs angeordnet und dazu eingerichtet ist, einen Rekuperationswunsch des Fahrzeugfahrers zu erfassen. In dieser Weiterführung ist die Antriebsvorrichtung dazu eingerichtet, die elektrische Maschine beziehungsweise den Elektromotor der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit des erfassten Rekuperationswunsches in einen Generatorbetrieb zu schalten. Dadurch entsteht der Vorteil, dass die Antriebsvorrichtung aus der kinetischen Energie des Fahrzeugs elektrische Energie erzeugt und das Fahrzeug gebremst wird. Insbesondere ist der Rekuperationswunsch weiter differenzierbar, das heißt der Generatorbetriebsschalter weist mehrere Positionen zur Auswahl unterschiedlicher Generatorbetriebsarten auf, so dass die Bremswirkung des Fahrzeugs im Generatorbetriebsmodus beziehungsweise beim Rekuperieren angepasst werden kann.In a continuation, the vehicle has a generator operating switch, wherein the generator operating switch is arranged in particular on the handlebar of the vehicle and is adapted to detect a recuperation request of the vehicle driver. In this continuation, the drive device is set up to switch the electric machine or the electric motor of the drive device as a function of the detected recuperation request into a generator mode. This results in the advantage that the drive device generates electrical energy from the kinetic energy of the vehicle and brakes the vehicle. In particular, the recuperation request is further differentiable, that is, the generator operating switch has a plurality of positions for selecting different generator modes, so that the braking effect of the vehicle in the generator operating mode or during recuperation can be adjusted.

Die Erfindung betrifft auch das Steuerungsverfahren für die Antriebsvorrichtung. Das Steuerungsverfahren umfasst in einem ersten Schritt eine Erfassung mindestens eines Betriebsparameters mittels des Sensors. In einem weiteren Schritt wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und dem Antriebskettenblatt in Abhängigkeit des erfassten Betriebsparameters eingestellt. Durch das Steuerungsverfahren erfolgt vorteilhafterweise eine automatisierte Einstellung des Übersetzungsverhältnisses der Antriebsvorrichtung.The invention also relates to the control method for the drive device. In a first step, the control method comprises detection of at least one operating parameter by means of the sensor. In a further step, the transmission ratio between the crankshaft and the drive chain blade is set as a function of the detected operating parameter. By the control method is advantageously carried out an automated adjustment of the transmission ratio of the drive device.

Vorzugsweise umfasst das Steuerungsverfahren in einem optionalen Schritt eine Erfassung eines Rekuperationswunsches des Fahrers mittels des Generatorbetriebsschalters. In einem weiteren Schritt erfolgt anschließend eine Ansteuerung des Elektromotors beziehungsweise der elektrischen Maschine der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit des Rekuperationswunsches zur Schaltung des Elektromotors in einen Generatorbetrieb. Durch diese Ausgestaltung des Steuerungsverfahrens erfolgt vorteilhafterweise ein durch den Fahrzeugfahrer schaltbarer, insbesondere anpassbarer, Generatorbetrieb.Preferably, the control method comprises detection in an optional step a Rekuperationswunsches the driver by means of the generator operating switch. In a further step, then an activation of the electric motor or the electric machine of the drive device in response to the Rekuperationswunsches for switching the electric motor is carried out in a generator mode. By this embodiment of the control method advantageously takes place by the vehicle driver switchable, in particular adaptable, generator operation.

Zusätzlich kann in einem weiteren Schritt eine Aktivierung des Freilaufs zwischen der Kurbelwelle und dem ersten Reibring des Planetengetriebes in Abhängigkeit des erfassten Betriebsparameters und/oder des erfassten Rekuperationswunsches erfolgen. Ein aktivierter Freilauf weist den Vorteil auf, dass die Pedale in Fahrt nicht mitdrehen.In addition, in a further step, an activation of the freewheel between the crankshaft and the first friction ring of the planetary gear in dependence on the detected operating parameter and / or the detected Rekuperationswunsches done. An activated freewheel has the advantage that the pedals do not rotate while driving.

Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät. Das Steuergerät umfasst eine Recheneinheit, welche dazu eingerichtet ist, das Steuerungsverfahren durchzuführen.The invention also relates to a control device. The control unit comprises a computing unit which is set up to perform the control method.

Die Recheneinheit erfasst mindestens ein Sensorsignal von dem wenigstens einen Sensor, welcher zumindest einen Betriebsparameter erfasst. Bevorzugt ist der Sensor ein Nickwinkelsensor, wobei das Sensorsignal des Nickwinkelsensors den Nickwinkel repräsentiert. Die Recheneinheit erzeugt ein Stellsignal für einen Aktor in Abhängigkeit des erfassten Sensorsignals, wobei das Stellsignal dazu eingerichtet ist, einen Aktor anzusteuern, wobei der Aktor den Verstellmechanismus der Antriebsvorrichtung zur Anpassung des Übersetzungsverhältnisses einstellt.The arithmetic unit detects at least one sensor signal from the at least one sensor, which detects at least one operating parameter. Preferably, the sensor is a pitch angle sensor, wherein the sensor signal of the pitch angle sensor represents the pitch angle. The arithmetic unit generates a control signal for an actuator as a function of the detected sensor signal, wherein the control signal is adapted to control an actuator, wherein the actuator adjusts the adjustment mechanism of the drive device for adjusting the transmission ratio.

In einer bevorzugten Weiterbildung erfasst die Recheneinheit ein Schaltsignal. Das Schaltsignal repräsentiert einen mittels eines Generatorbetriebsschalters erfassten Rekuperationswunsch des Fahrzeugfahrers. In Abhängigkeit des erfassten Schaltsignals erzeugt die Recheneinheit ein Steuersignal für den Elektromotor, wobei das Steuersignal dazu eingerichtet ist, den Elektromotor in einen Generatorbetrieb zu schalten.In a preferred development, the arithmetic unit detects a switching signal. The switching signal represents a detected by a generator operating switch Rekuperationswunsch the vehicle driver. In dependence on the detected switching signal, the arithmetic unit generates a control signal for the electric motor, wherein the control signal is set up to switch the electric motor into a generator mode.

Vorzugsweise erzeugt die Recheneinheit außerdem ein Aktivierungsignal für den Freilauf zwischen der Kurbelwelle und dem ersten Reibring in Abhängigkeit des erfassten Schaltsignals und/oder des erfassten Betriebsparameters.Preferably, the arithmetic unit also generates an activation signal for the freewheel between the crankshaft and the first friction ring in dependence on the detected switching signal and / or the detected operating parameter.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert.

1: Fahrzeug mit Antriebsvorrichtung
2: Antriebsvorrichtung mit Seilzug als Verstellmechanismus
3: Antriebsvorrichtung mit Hebel als Verstellmechanismus
4: Ablaufdiagramm des Steuerungsverfahrens
5: Steuergerät für das Steuerungsverfahren

The present invention will be explained below with reference to preferred embodiments and accompanying drawings.

1 : Vehicle with drive device
2 : Drive device with cable as adjusting mechanism
3 : Drive device with lever as adjusting mechanism
4 : Flowchart of the control method
5 : Control device for the control method

Ausführungsbeispieleembodiments

1 zeigt ein Fahrzeug 1, welches zumindest teilweise motorisch angetrieben wird. Das Fahrzeug 1 ist ein Elektrofahrrad. Das Elektrofahrrad als Fahrzeug 1 weist beispielsweise eine Antriebsvorrichtung 100 im Bereich der Kurbelwelle 102 beziehungsweise der Tretlager des Fahrzeugs 1 auf. Das Fahrzeug 1 weist des Weiteren ein Schaltelement 2, einen Sensor 3 zur Erfassung eines Betriebsparameters, insbesondere einen Nickwinkelsensor 3, einen Generatorbetriebsschalter 7 und ein Steuergerät 4 auf. Das Fahrzeug 1 weist in 1 eine Neigung auf, das heißt es befindet sich in einer Hangauffahrt. Der Nickwinkelsensor 3 erfasst einen Nickwinkel 5, welcher diese Drehung des Fahrzeugs 1 um dessen Querachse repräsentiert. Zusätzlich ist ein optionaler für Elektrofahrräder typischer Energiespeicher am Rahmen des Fahrzeugs 1 angeordnet. 1 shows a vehicle 1 , which is at least partially driven by a motor. The vehicle 1 is an electric bicycle. The electric bicycle as a vehicle 1 has, for example, a drive device 100 in the area of the crankshaft 102 or the bottom bracket of the vehicle 1 on. The vehicle 1 further includes a switching element 2 , a sensor 3 for detecting an operating parameter, in particular a pitch angle sensor 3 , a generator operating switch 7 and a controller 4 on. The vehicle 1 points in 1 a slope, that is it is located in a slope. The pitch angle sensor 3 detects a pitch angle 5 which represents this rotation of the vehicle 1 about its transverse axis. In addition, an optional energy storage typical for electric bicycles on the frame of the vehicle 1 arranged.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 100 ist in 2 dargestellt. Die Antriebsvorrichtung 100 umfasst einen Elektromotor 101 beziehungsweise eine elektrische Maschine 101. Der Elektromotor 101 ist dazu eingerichtet, ein Motordrehmoment M_M zu erzeugen beziehungsweise als elektrische Maschine 101 in einem Generatorbetrieb ein Drehmoment M_A eines Antriebskettenblatts 111 der Antriebsvorrichtung 100 aufzunehmen und dessen Energie zu rekuperieren. Die Antriebsvorrichtung 100 weist eine Kurbelwelle 102, welche mit Pedalen 103 zur Übertragung des Fahrerdrehmoments M_F verbunden ist, auf. Die Kurbelwelle 102, der Elektromotor 101 und das Antriebskettenblatt 111 sind mit einem Planetengetriebe 104 verbunden. Das Planetengetriebe 104 und das Antriebskettenblatt 111 sind jeweils drehbar und koaxial um die Kurbelwelle 102 angeordnet. Zwischen der Kurbelwelle 102 und dem Planetengetriebe 104 kann zusätzlich ein optionaler Freilauf 116 und eine optionale erste Vorübersetzung 114 zur Drehzahlerhöhung vorgesehen werden. Optional kann die erste Vorübersetzung 114 als Planetengetriebe ausgestaltet sein. Des Weiteren kann eine Lagerung der Vorübersetzung 114 in Axialrichtung der Kurbelwelle durch einen weiteren Freilauf zwischen dem Gehäuse der Antriebsvorrichtung 100 und der Vorübersetzung 114 angeordnet sein.An embodiment of a drive device according to the invention 100 is in 2 shown. The drive device 100 includes an electric motor 101 or an electric machine 101 , The electric motor 101 is configured to generate a motor torque M _M or as an electric machine 101 in a generator operation, a torque M _{A of} a drive chain blade 111 the drive device 100 to absorb and recuperate its energy. The drive device 100 has a crankshaft 102 , which with pedals 103 for transmitting the driver torque M _{F is} connected to. The crankshaft 102 , the electric motor 101 and the drive chainring 111 are with a planetary gear 104 connected. The planetary gear 104 and the drive chainring 111 are each rotatable and coaxial about the crankshaft 102 arranged. Between the crankshaft 102 and the planetary gear 104 In addition, an optional freewheel 116 and an optional first pretranslation 114 be provided to increase the speed. Optionally, the first pretranslation 114 be designed as a planetary gear. Furthermore, a storage of pre-translation 114 in the axial direction of the crankshaft by a further freewheel between the housing of the drive device 100 and the pretranslation 114 be arranged.

Das Planetengetriebe 104 umfasst mindestens zwei, bevorzugt zwischen drei und neun Planetenkugeln 106. Die Planetenkugeln 106 weisen jeweils zwei Stabansätze 107 auf. Die Stabansätze 107 sind jeweils in radialer Richtung zur Planetenkugel 106 verlaufend und über die Planetenkugel 106 hinausragend an gegenüber liegenden Seiten der Planetenkugel 106 angeordnet. Eine Stellung der Stabansätze 107 einer Planetenkugel 106 definiert jeweils die Drehachse 119 der Planetenkugel 106. Mit einer Änderung der Stellung der Drehachse 119 relativ zu einem Umlaufträger 105 und in radialer Richtung zur Kurbelwelle 102 ändert sich das Übersetzungsverhältnis n zwischen einem ersten Reibring 109 und einen zweiten Reibring 110, welche mit den Planetenkugeln im Reibkontakt stehen, wobei der erste Reibring 109 mit der Kurbelwelle 102 und der zweite Reibring 110 mit dem Antriebskettenblatt 111 verbunden ist. Demnach lässt sich das Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle 102 und dem Antriebskettenblatt 111 mittels einer Veränderung der Stellung der Stabansätze 107 beziehungsweise der Drehachse 119 der Planetenkugeln 106 einstellen.The planetary gear 104 comprises at least two, preferably between three and nine planet spheres 106 , The planet spheres 106 each have two rod approaches 107. The rod approaches 107 are each in the radial direction to the planetary sphere 106 running and over the planet sphere 106 protruding on opposite sides of the planetary sphere 106 arranged. A position of the rod approaches 107 a planetary sphere 106 defines each axis of rotation 119 the planet sphere 106 , With a change in the position of the axis of rotation 119 relative to a circulation carrier 105 and in the radial direction to the crankshaft 102 the gear ratio n changes between a first friction ring 109 and a second friction ring 110 which are in frictional contact with the planet balls, wherein the first friction ring 109 with the crankshaft 102 and the second friction ring 110 with the drive chainring 111 connected is. Accordingly, can the ratio between the crankshaft 102 and the drive chain blade 111 by means of a change in the position of the rod approaches 107 or the axis of rotation 119 the planet balls 106 to adjust.

Die Einstellung der Stellung der Stabansätze 107 erfolgt in 2 mittels eines Verstellmechanismus 112 und mittels optionalen Federelementen 113. Der Verstellmechanismus 112 ist in 2 als Seilzug 112 realisiert, wobei der Seilzug 112 typischerweise durch Rollen umgelenkt ist. Der Seilzug 112 kann mittels eines Schaltelements 2 und/oder bevorzugt mittels eines elektrisch ansteuerbaren Aktors 160 verkürzt oder verlängert werden.The adjustment of the position of the rod approaches 107 takes place in 2 by means of an adjusting mechanism 112 and by means of optional spring elements 113 , The adjustment mechanism 112 is in 2 as a cable pull 112 realized, wherein the cable 112 is typically deflected by rollers. The cable 112 can by means of a switching element 2 and / or preferably be shortened or lengthened by means of an electrically controllable actuator 160.

Der Reibschluss zwischen dem ersten Reibring 109 und den Planetenkugeln 106 sowie der Reibschluss zwischen dem zweiten Reibring 110 und den Planetenkugeln 106 erfolgt bevorzugt mittels eines Spezialöls. Das Spezialöl verfestigt sich unter Scherung in einem ersten Reibringspalt 109a des ersten Reibrings 109 und in einem zweiten Reibringspalt 110a des zweiten Reibrings 110, wodurch jeweils eine reibschlüssige Verbindung im ersten Ringspalt 109a und im zweiten Ringspalt 110a erzeugt wird.The frictional engagement between the first friction ring 109 and the planet balls 106 and the frictional engagement between the second friction ring 110 and the planet balls 106 are preferably carried out by means of a special oil. The special oil solidifies under shear in a first friction ring gap 109a of the first friction ring 109 and in a second friction ring gap 110a of the second friction ring 110 , whereby in each case a frictional connection in the first annular gap 109a and in the second annular gap 110a is produced.

Das Planetengetriebe 104 weist bevorzugt ein optionales Sonnenrad 118 zur Abstützung der Planetenkugeln 106 auf, wobei das Sonnenrad 118 drehbar oder alternativ drehfest mit der Kurbelwelle 102 verbunden ist.The planetary gear 104 preferably has an optional sun gear 118 for supporting the planet balls 106 on, with the sun gear 118 rotatable or alternatively non-rotatable with the crankshaft 102 connected is.

Zusätzlich weist das Planetengetriebe 104 einen Umlaufträger 105 auf. Der Umlaufträger 105 ist koaxial und drehbar mit der Kurbelwelle 102 verbunden und führt die Planetenkugel 106 in Umlaufrichtung um die Kurbelwelle 102. Der Umlaufträger 105 ist mit dem Elektromotor 101 verbunden, wobei in dem Beispiel aus 2 zwischen dem Umlaufträger 105 und dem Elektromotor 101 eine optionale zweite Vorübersetzung 115 zur Drehzahlreduktion mit einem optionalen weiteren Freilauf 117 angeordnet ist. Der Umlaufträger 105 ist folglich dazu eingerichtet, das Motordrehmoment M_M des Elektromotors 101 aufzunehmen und auf eine Drehung der Planetenkugeln 106 um die Achse der Kurbelwelle 102 zu übertragen. Das mittels des Umlaufträgers 105 auf die Planetenkugeln 106 aufgebrachte Drehmoment, welches das durch die Vorübersetzung 115 übersetzte Motordrehmoment M_M ist, wird durch den Reibkontakt des zweiten Reibrings 110 mittels des Spezialöls im Reibringspalt 110a auf das Antriebskettenblatt 111 übertragen. Das Motorübersetzungsverhältnis zwischen dem Elektromotor 101 beziehungsweise dem Umlaufträger 105 und dem zweiten Reibring 110 wird durch die Stellung der Stabansätze 107 nicht beeinflusst und ist somit konstant beziehungsweise fest, das heißt das Motorübersetzungsverhältnis wird durch die Konstruktion der Antriebsvorrichtung 100 definiert und kann nicht durch den Verstellmechanismus 112 beziehungsweise den Fahrzeugfahrer verändert werden.In addition, the planetary gear has 104 a circulation carrier 105 on. The circulation carrier 105 is coaxial and rotatable with the crankshaft 102 connected and leads the planetary sphere 106 in the direction of rotation around the crankshaft 102 , The circulation carrier 105 is connected to the electric motor 101 connected in the example 2 between the circulation carrier 105 and the electric motor 101 an optional second pretranslation 115 for speed reduction with an optional further freewheel 117 is arranged. The circulation carrier 105 is thus adapted to the motor torque M _{M of} the electric motor 101 absorb and on a rotation of the planetary orbs 106 around the axis of the crankshaft 102 transferred to. The means of the circulation carrier 105 on the planet balls 106 applied torque, which by the pre-translation 115 translated motor torque M _M , is due to the frictional contact of the second friction ring 110 by means of the special oil in the friction ring gap 110a on the drive chain blade 111 transfer. The engine gear ratio between the electric motor 101 or the circulation bearer 105 and the second friction ring 110 is determined by the position of the rod approaches 107 is not affected and thus is constant or fixed, that is, the engine gear ratio is determined by the construction of the drive device 100 defined and can not by the adjustment mechanism 112 or the vehicle driver to be changed.

Die in 2 vorgeschlagene Antriebsvorrichtung 100 realisiert somit ein verstellbares, insbesondere stufenlos verstellbares, Übersetzungsverhältnis n zwischen der Kurbelwelle 102 und dem Antriebskettenblatt 111. Außerdem wird durch die in 2 dargestellte Antriebsvorrichtung 100 das Motordrehmoment M_M auf das Antriebskettenblatt 111 mit einem festen Motorübersetzungsverhältnis übertragen. Zusätzlich kann mittels der Antriebsvorrichtung 100, beispielsweise bei einer Bergabfahrt und/oder beim Bremsen, ein Drehmoment M_A des Antriebskettenblatts 111 durch den Elektromotor beziehungsweise die elektrische Maschine 101 in einem Generatorbetrieb rekuperiert werden, das heißt eine kinetische Energie des Fahrzeug in elektrische Energie umgewandelt werden, welche beispielsweise in dem Energiespeicher am Fahrzeug 1 gespeichert wird. Durch einen optionalen Freilauf 116 kann der Generatorbetrieb beziehungsweise die Rekuperation bei feststehender Kurbelwelle 102 beziehungsweise Pedalen 103 durchgeführt werden, wodurch das Verletzungsrisiko reduziert und ein angenehmes Fahrgefühl für den Fahrzeugfahrer erzeugt wird. Die Freiläufe 116 und 117 können aktiv durch Eingabe des Fahrers oder mittels eines Sensorsignals geschaltet werden.In the 2 proposed drive device 100 thus realizes an adjustable, in particular infinitely variable, transmission ratio n between the crankshaft 102 and the drive chain blade 111 , Moreover, by the in 2 illustrated drive device 100 the motor torque M _M on the drive chain blade 111 transmitted with a fixed engine gear ratio. In addition, by means of the drive device 100 For example, during downhill and / or braking, a torque M _{A of} the drive chain blade 111 by the electric motor or the electric machine 101 be recuperated in a generator mode, that is, a kinetic energy of the vehicle to be converted into electrical energy, which, for example, in the energy storage on the vehicle 1 is stored. Through an optional freewheel 116 can the generator operation or recuperation at a fixed crankshaft 102 or pedals 103 be carried out, which reduces the risk of injury and a pleasant driving experience for the vehicle driver is generated. The freewheels 116 and 117 can be actively switched by entering the driver or by means of a sensor signal.

In 3 ist eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 100 dargestellt. Der erste Reibring 109 ist in 3 drehfest mit der Kurbelwelle 102 verbunden. Optional ist ein Freilauf 116 zwischen dem ersten Reibring 109 und der Kurbelwelle 102 angeordnet. Der erste Reibring 109 überträgt das Fahrerdrehmoment M_F auf die Drehung der Planetenkugel 106 um deren Drehachse 119. Der zweite Reibring 110 ist reibschlüssig mit den Planetenkugeln 106 und drehfest mit dem Antriebskettenblatt 111 verbunden. Die Stellung der Drehachse 119 der Planetenkugeln 106 wird mittels des Verstellmechanismus 112 angepasst beziehungsweise eingestellt. Der Verstellmechanismus 112 umfasst in diesem Beispiel einen Seilzug 112 zur Verschiebung einer koaxial zur Kurbelwelle 102 angeordneten Hohlwelle 201 und Hebel 202. Der Seilzug 112 wird beispielsweise mittels eines Aktors 160 verkürzt oder verlängert. Die Hebel 202 sind mit der Hohlwelle 201 und den Stabansätzen 107 verbunden. Durch Verschiebung der Hohlwelle 201 in axialer Richtung kann die Stellung der Stabansätze 107 beziehungsweise die Drehachse 119 der Planetenkugeln 106 eingestellt werden. Drehbar um die Kurbelwelle 102 gelagerte Federelemente 204 sind in axialer Richtung an der Hohlwelle 201 fixiert und zwischen der Hohlwelle 201 und einem Kurbelwellenabsatz 203 angeordnet. Die Federelemente 204 sind dazu eingerichtet, eine Rückstellkraft auf die Hohlwelle 201 zu erzeugen. Der Elektromotor 101 ist über eine Vorübersetzung 115 zur Drehzahlreduktion und mittels eines weiteren Freilaufs 117 und einem Umlaufträger 105 verbunden, wobei der Umlaufträger 105 in diesem Beispiel drehfest mit den Hebeln 112 und 202 der Verstelleinrichtung 112 verbunden ist. Weitere Federelemente können zwischen den Verstellmechanismus 112 und dem Umlaufträger 105 angeordnet sein und diese drehfest verbinden. Der Umlaufträger 105 führt durch die drehfeste Verbindung mittels der Hebel 112 und der Stabansätze 107 die Planetenkugeln 106 bei der Drehung der Planetenkugeln 106 um die Kurbelwelle 102 und überträgt das Motordrehmoment M_M auf die Drehung der Planetenkugeln 106 um die Kurbelwelle 102. In anderen Worten ist die Drehachse 119 einer Planetenkugel 106 ist in jeder Einstellung der Drehachse 119 zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses n in einer radialen Ebene zur Kurbelwelle 102 angeordnet, wobei die radiale Ebene einer Planetenkugel 106 durch die Achse der Kurbelwelle 102 und durch die Drehachse 119 der Planetenkugel 106 definiert wird. Der Umlaufträger 105 führt beziehungsweise dreht die Planetenkugel 106 um die Achse der Kurbelwelle 102, wobei die Stellung der Drehachse 119 in der umlaufenden radialen Ebene der Planetenkugel 106 durch die Drehung um die Kurbelwelle 102 nicht verändert wird. Das Motorübersetzungsverhältnis zwischen dem Umlaufträger 105 und dem zweiten Reibring 110 wird durch die Stellung der Stabansätze 107 nicht beeinflusst und ist somit konstant beziehungsweise fest.In 3 is an alternative embodiment of the drive device according to the invention 100 shown. The first friction ring 109 is in 3 non-rotatable with the crankshaft 102 connected. Optional is a freewheel 116 between the first friction ring 109 and the crankshaft 102 arranged. The first friction ring 109 transmits the driver torque M _F to the rotation of the planetary ball 106 around its axis of rotation 119 , The second friction ring 110 is frictionally engaged with the planetary balls 106 and rotationally fixed with the drive chain blade 111 connected. The position of the axis of rotation 119 of the planetary balls 106 is by means of the adjustment mechanism 112 adjusted or adjusted. The adjustment mechanism 112 includes in this example a cable 112 to Displacement of a coaxial to the crankshaft 102 arranged hollow shaft 201 and levers 202 , The cable 112 is shortened or lengthened, for example, by means of an actuator 160. The levers 202 are with the hollow shaft 201 and the rod approaches 107 connected. By shifting the hollow shaft 201 in the axial direction, the position of the rod approaches 107 or the axis of rotation 119 the planet balls 106 be set. Rotatable around the crankshaft 102 mounted spring elements 204 are in the axial direction on the hollow shaft 201 fixed and between the hollow shaft 201 and a crankshaft shoulder 203 arranged. The spring elements 204 are adapted to a restoring force on the hollow shaft 201 to create. The electric motor 101 is about a pretranslation 115 for speed reduction and by means of another freewheel 117 and a circulation bearer 105 connected, wherein the circulation carrier 105 rotatable in this example with the levers 112 and 202 the adjustment 112 connected is. Other spring elements can be between the adjusting mechanism 112 and the circulation bearer 105 be arranged and connect these rotatably. The circulation carrier 105 leads through the non-rotatable connection by means of the lever 112 and the rod approaches 107 the planet balls 106 during the rotation of the planet balls 106 around the crankshaft 102 and transmits the motor torque M _M to the rotation of the planetary balls 106 around the crankshaft 102 , In other words, the axis of rotation 119 a planetary sphere 106 is in any setting of the rotation axis 119 to change the gear ratio n in a radial plane to the crankshaft 102 arranged, wherein the radial plane of a planetary ball 106 through the axis of the crankshaft 102 and through the axis of rotation 119 the planet sphere 106 is defined. The circulation carrier 105 The planetary ball 106 rotates or rotates about the axis of the crankshaft 102 , where the position of the axis of rotation 119 in the circumferential radial plane of the planetary sphere 106 by the rotation around the crankshaft 102 not changed. The engine gear ratio between the circulation carrier 105 and the second friction ring 110 is determined by the position of the rod approaches 107 is not affected and is thus constant or fixed.

In der Antriebsvorrichtung 110 ist besonders bevorzugt, nicht gezeigt, außerdem ein Drehmomentsensor angeordnet, wobei der Drehmomentsensor dazu eingerichtet ist, das Fahrerdrehmoment M_F zu erfassen. Beispielsweise weist die Sensorvorrichtung eine zusätzliche Welle zur Erfassung des Fahrerdrehmoment M_F auf.In the drive device 110 is particularly preferred, not shown, also arranged a torque sensor, wherein the torque sensor is adapted to detect the driver torque M _F. For example, the sensor device has an additional shaft for detecting the driver torque M _F.

Die Erfindung betrifft auch das Steuerungsverfahren für die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 100 des wenigstens teilweise motorisch angetriebenen Fahrzeugs 1. Ein Ablaufdiagramm des Steuerungsverfahrens ist in 4 dargestellt. Das Steuerungsverfahren umfasst einen ersten Schritt 410 einer Erfassung eines Betriebsparameters, insbesondere des Nickwinkels 5 des Fahrzeugs 1. Alternativ wird im ersten Schritt 410 als Betriebsparameter eine Beschleunigung des Fahrzeugs in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs oder das Fahrerdrehmoment M_F erfasst. Anschließend erfolgt ein Schritt 430 zur Einstellung des Übersetzungsverhältnis n zwischen der Kurbelwelle 102 und dem Antriebskettenblatt 111 in Abhängigkeit des erfassten Betriebsparameters, insbesondere des Nickwinkels 5.The invention also relates to the control method for the drive device according to the invention 100 of the at least partially motor-driven vehicle 1. A flow chart of the control method is shown in FIG 4 shown. The control process comprises a first step 410 a detection of an operating parameter, in particular the pitch angle 5 of the vehicle 1 , Alternatively, in the first step 410 detected as operating parameters acceleration of the vehicle in the direction of the longitudinal axis of the vehicle or the driver torque M _F. This is followed by a step 430 for adjusting the transmission ratio n between the crankshaft 102 and the drive chain blade 111 depending on the detected operating parameter, in particular the pitch angle 5 ,

In einem optionalen Schritt 420 vor dem Schritt 430 kann die Stellung eines Schaltelements 2 erfasst werden, wobei die Stellung des Schaltelements 2 eine manuelle Auswahl eines Übersetzungsverhältnisses durch den Fahrer des Fahrzeugs 1 repräsentiert. Die Einstellung 430 des Übersetzungsverhältnis n erfolgt in dieser Ausführung zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Stellung des Schaltelements 2.In an optional step 420 before the step 430 can the position of a switching element 2 be detected, the position of the switching element 2 represents a manual selection of a gear ratio by the driver of the vehicle 1. The attitude 430 the transmission ratio n is additionally carried out in this embodiment in dependence on the detected position of the switching element 2 ,

In einem optionalen Schritt 440 nach dem Schritt 430 wird die Erfassung eines Rekuperationswunsches des Fahrzeugfahrers mittels eines Generatorbetriebsschalters 6 beziehungsweise eines Rücktrittserkennungssensors durchgeführt. Alternativ kann im Schritt 440 der Rekuperationswunsch in Abhängigkeit des erfassten Betriebsparameters automatisiert erfasst werden. In einem an den Schritt 440 anschließenden Schritt 450 erfolgt die Ansteuerung des Elektromotors beziehungsweise der elektrischen Maschine 101 der Antriebsvorrichtung 100 zur Schaltung des Elektromotors 101 in den Generatorbetrieb in Abhängigkeit des erfassten Rekuperationswunsches. Im Generatorbetrieb ist die Antriebsvorrichtung 100 dazu eingerichtet, eine kinetische Energie des Fahrzeugs 1 mit der Antriebsvorrichtung 100 in elektrische Energie umzuwandeln.In an optional step 440 after the step 430 the detection of a desire for recuperation of the vehicle driver by means of a generator operating switch 6 and a return detection sensor is performed. Alternatively, in step 440 the recuperation request can be detected automatically as a function of the detected operating parameter. In one step 440 subsequent step 450 the control of the electric motor or the electric machine takes place 101 the drive device 100 for switching the electric motor 101 in the generator mode depending on the detected Rekuperationswunsches. In generator mode, the drive device 100 to set up a kinetic energy of the vehicle 1 with the drive device 100 to convert into electrical energy.

In einem optionalen, anschließenden Schritt 460 weist das Steuerungsverfahren eine Aktivierung des Freilaufs 116 zwischen der Kurbelwelle 102 und dem ersten Reibring 109 des Planetengetriebes 104 der Antriebseinheit 100 in Abhängigkeit des erfassten Rekuperationswunsches und/oder des erfassten Betriebsparameters auf. Durch die Aktivierung 460 des Freilaufs 116 wird vorteilhafterweise beispielsweise ein Mitdrehen der Pedale 103 während des Generatorbetriebs des Elektromotors 101 beziehungsweise der elektrischen Maschine 101 vermieden.In an optional, subsequent step 460 the control method has an activation of the freewheel 116 between the crankshaft 102 and the first friction ring 109 of the planetary gear 104 the drive unit 100 depending on the detected recuperation request and / or the detected operating parameter. By activation 460 of the freewheel 116 is advantageously, for example, a turning of the pedals 103 during generator operation of the electric motor 101 or the electric machine 101 avoided.

In 5 ist ein Steuergerät 4 mit einer Recheneinheit 301 dargestellt. Die Recheneinheit 301 erfasst ein Sensorsignal mittels des Sensors 3, wobei das Sensorsignal den erfassten Betriebsparameter repräsentiert. Beispielsweise ist der Sensor 3 der Nickwinkelsensor 3 und das Sensorsignal repräsentiert den erfassten Nickwinkel 5. Die Recheneinheit 301 erzeugt ein Stellsignal für den Aktor 160 in Abhängigkeit des erfassten Sensorsignals, wobei der Aktor 160 dazu eingerichtet ist, den Verstellmechanismus 112, insbesondere den Seilzug 112 der Antriebsvorrichtung 100 zur Anpassung des Übersetzungsverhältnisses n einzustellen, beispielsweise den Seilzug 112 zu verkürzen. Die Recheneinheit 301 ist somit dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren durchzuführen.In 5 is a control unit 4 with a computing unit 301 shown. The arithmetic unit 301 detects a sensor signal by means of the sensor 3 wherein the sensor signal represents the detected operating parameter. For example, the sensor 3 the pitch angle sensor 3 and the sensor signal represents the detected pitch angle 5 , The arithmetic unit 301 generates a control signal for the actuator 160 as a function of the detected sensor signal, wherein the actuator 160 is adapted to the adjustment mechanism 112 , in particular the cable 112 the drive device 100 to adjust the transmission ratio n, for example, the cable 112 To shorten. The arithmetic unit 301 is thus adapted to carry out the control method according to the invention.

Zusätzlich kann das Steuergerät 4 dazu eingerichtet sein ein Übersetzungssignal von dem Schaltelement 2 zu erfassen, wobei das Übersetzungssignal die manuelle Auswahl eines Übersetzungsverhältnisses durch den Fahrzeugfahrer repräsentiert. Recheneinheit 301 erzeugt das Stellsignal für den Aktor 160 in dieser Ausführung zusätzlich in Abhängigkeit des erfassten Übersetzungssignals. Es kann alternativ vorgesehen sein, dass das Schaltelement 2 durch mechanische Verbindung mit dem Seilzug 112 unmittelbar das Übersetzungsverhältnis n schaltet.In addition, the control unit 4 be set up to a translation signal from the switching element 2 to capture, wherein the translation signal represents the manual selection of a gear ratio by the vehicle driver. computer unit 301 generates the actuating signal for the actuator 160 in this embodiment additionally in dependence of the detected translation signal. It may alternatively be provided that the switching element 2 by mechanical connection with the cable 112 immediately the transmission ratio n switches.

Die Recheneinheit 301 erfasst des Weiteren optional ein Schaltsignal. Das Schaltsignal repräsentiert einen mittels eines Generatorbetriebsschalters 8 erfassten Rekuperationswunsch des Fahrzeugfahrers, wobei der Generatorbetriebsschalter 8 ein Rücktrittserkennungssensor sein kann. In Abhängigkeit des erfassten Schaltsignals erzeugt die Recheneinheit 301 ein Steuersignal für den Elektromotor 101, wobei das Steuersignal dazu eingerichtet ist, den Elektromotor 101 in einen Generatorbetrieb zu schalten.The arithmetic unit 301 Furthermore, optionally detects a switching signal. The switching signal represents one by means of a generator operating switch 8th detected recuperation request of the vehicle driver, the generator operating switch 8th may be a retirement detection sensor. Depending on the detected switching signal, the arithmetic unit generates 301 a control signal for the electric motor 101 wherein the control signal is adapted to the electric motor 101 to switch to a generator mode.

Die Recheneinheit 301 kann außerdem optional ein Aktivierungssignal für den Freilauf 116 erzeugen, wobei das Aktivierungssignal dazu eingerichtet ist, den Freilauf 116 zu aktivieren.The arithmetic unit 301 may also optionally generate an enable signal for the freewheel 116, wherein the enable signal is adapted to the freewheel 116 to activate.

Claims

Drive device (100) for an at least partially motor-driven vehicle (1), comprising at least one electric motor (101) and a crankshaft (102) with a coaxial and rotatable crankshaft drive chain blade (111) and a coaxial with the crankshaft (102) arranged planetary gear (104), wherein • the crankshaft (102) is adapted to be connected to pedals (103) for receiving a driver torque (M _F ), • the electric motor (101) is adapted to drive a motor torque (M _M ) of the vehicle (1), and • the planetary gear (104) comprises at least the following components i. two planetary balls (106) each having two rod extensions (107), wherein the rod extensions (107) are arranged in the radial direction to the planetary ball (106) and projecting beyond the planetary ball (106) on opposite sides of the planetary ball (106), wherein the Bar approaches (107) define a rotation axis (119) of the respective planetary ball (106), ii. a circulation carrier (105) disposed coaxially with the crankshaft (102) and connected to the electric motor (101), the circulation carrier (105) being adapted to rotate the planetary balls (106) about the axis of the crankshaft by means of the rod extensions (107) (102), whereby the engine torque (M _M ) is transmitted to the rotation of the planet balls (106) about the axis of the crankshaft (102), and iii. a first friction ring (109) frictionally connecting the crankshaft (102) and the planetary balls (106) whereby the first friction ring (109) is adapted to apply the driver torque (M _F ) to the rotation of the planetary balls (106) about the axis of rotation thereof (119), iv. a second friction ring (110) which frictionally connects the planet balls (106) to the drive chain blade (111) whereby the second friction ring (109) is adapted to apply the driver torque (M _F ) and motor torque (M _M ) to the drive chain 111), v. an adjustment mechanism (112) adapted to change the position of the rod extensions (107) relative to the circulation carrier (105) radially to the crankshaft (102), whereby a gear ratio (n) between the crankshaft (102) and the drive chain blade (111 ) is set.

Drive device (100) after Claim 1 , characterized in that as adjusting mechanism (112) at least one cable pull (112) and / or a lever (202) is provided.

Drive device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a rod extension (107) of each planetary ball (106) with at least one spring element (113, 204) is connected, wherein the spring element (113, 204) is adapted to the position the rod lugs (107) relative to the circulation carrier (105) radially to the crankshaft (102) to change.

Drive device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a first freewheel (116) is arranged between the crankshaft (102) and the first friction ring (109).

Vehicle (1), comprising the following component • a drive device (100) according to one of Claims 1 to 4 wherein the drive device (100) is arranged on the crankshaft (102) of the vehicle (1).

Vehicle (1) to Claim 5 , characterized in that the vehicle (1) comprises the following component A sensor (3), wherein the sensor (3) is adapted to detect an operating parameter of the vehicle (1), in particular a pitch angle (5), wherein • the drive device (100) is adapted to a transmission ratio (n ) between the crankshaft (102) and a drive chain blade (111) of the drive device (100) in response to the detected operating parameter.

Vehicle (1) according to one of Claims 5 or 6 , characterized in that the vehicle (1) comprises the following component • a generator operating switch (6), wherein the generator operating switch (6) is adapted to detect a Rekuperationswunsch the vehicle driver, wherein • the drive device (100) is adapted to an electric motor (101) of the drive device (100) in response to the detected Rekuperationswunsches in a generator mode to switch.

Control method for a drive device (100) according to one of Claims 1 to 4 in that the drive device (100) has at least one crankshaft (102), a drive chain blade (111) and an adjustment mechanism (112), the control method having at least the following steps: detecting (410) an operating parameter of a vehicle (1), in particular a pitch angle (5), by means of a sensor (3), and • adjustment (430) of a transmission ratio (n) between the crankshaft (102) and the drive chain blade (111) in dependence on the detected operating parameter by means of the adjusting mechanism (112).

Control method according to Claim 8 , characterized in that the control method comprises the following steps: detection (440) of a recuperation request of the vehicle driver by means of a generator operating switch (6), and control of an electric motor (101) of the drive device (100) as a function of the detected recuperation request to the circuit of the electric motor (101) in a generator mode.

Control procedure according to one of Claims 8 or 9 , characterized in that the control method comprises the following step: Activation (460) of a freewheel (116) between the crankshaft (102) and a first friction ring (109) of a planetary gear (104) of the drive unit (100) as a function of the detected Rekuperationswunsches and / or the detected operating parameter.

Control unit (4), comprising a computing unit (301), wherein the computing unit (301) is adapted to a control method according to one of Claims 8 to 10 wherein the arithmetic unit (301) detects a sensor signal, the sensor signal representing an operating parameter of a vehicle detected by a sensor, and generates an actuating signal for an actuator as a function of the detected sensor signal the actuator (160) is adapted to an adjusting mechanism (112) of a drive device (100) for adapting a transmission ratio (n) according to one of Claims 1 to 4 adjust.

Control unit (4) after Claim 11 characterized in that the arithmetic unit (301) detects • a switching signal, wherein the switching signal represents a recuperation request of the driver detected by means of a generator operating switch, and • generates a control signal for an electric motor (101) as a function of the detected switching signal, the control signal being set up for this purpose is to switch the electric motor (101) in a generator mode.

Control unit (4) according to one of Claims 11 or 12 , characterized in that the arithmetic unit (301) • an activation signal for a freewheel (116) between a crankshaft (102) and a first friction ring (109) in response to the detected switching signal and / or the detected operating parameters generated.