DE102018209409B4

DE102018209409B4 - Drive arrangement for a bicycle or pedelec

Info

Publication number: DE102018209409B4
Application number: DE102018209409.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kaltenbach; Uwe Griesmeier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2018-06-13
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: DE102018209409A1

Abstract

Es wird eine Antriebsanordnung für ein Fahrrad oder Pedelec mit einer manuellen Antriebswelle (1) in einem Gehäuse (3), mit einem koaxial zu der manuellen Antriebswelle (1) angeordneten Rotor (4) eines ersten elektrischen Antriebes (EM 1) und einem achsparallel zu der manuellen Antriebswelle (1) angeordneten Rotor (5) eines zweiten elektrischen Antriebes (EM 2) vorgeschlagen, wobei der Rotor (4) des ersten elektrischen Antriebes (EM 1) über einen ersten Planetenradsatz (PS1) als Überlagerungsgetriebe und über eine Festübersetzung mit der manuellen Antriebswelle (1) und mit einem Abtrieb (2) gekoppelt ist und wobei der Rotor (5) des zweiten elektrischen Antriebes (EM 2) über ein erstes Vorgelegegetriebe als Festübersetzung mit dem Abtrieb (2) und/oder mit dem Ausgang des Überlagerungsgetriebes gekoppelt ist und wobei eine Vorgelegewelle (6) des ersten Vorgelegegetriebes derart in dem Gehäuse (3) angeordnet ist, dass zumindest ein Zahnrad (Z2, Z5) des ersten Vorgelegegetriebes zur Ölversorgung zumindest des ersten Vorgelegegetriebes in einen Ölsumpf (16) des Gehäuses (3) eintaucht. Ferner wird ein Fahrrad oder Pedelec mit einer Antriebsanordnung vorgeschlagen.

A drive arrangement for a bicycle or pedelec with a manual drive shaft (1) in a housing (3), with a rotor (4) arranged coaxially to the manual drive shaft (1) of a first electric drive (EM 1) and an axially parallel to it the manual drive shaft (1) arranged rotor (5) of a second electric drive (EM 2) proposed, the rotor (4) of the first electric drive (EM 1) via a first planetary gear set (PS1) as a superposition gear and via a fixed ratio with the manual drive shaft (1) and is coupled to an output (2) and wherein the rotor (5) of the second electric drive (EM 2) is coupled to the output (2) and / or to the output of the superposition gear via a first countershaft transmission as a fixed transmission and wherein a countershaft (6) of the first countershaft transmission is arranged in the housing (3) in such a way that at least one gear (Z2, Z5) of the first countershaft transmission for oil vers orgung at least the first countershaft transmission is immersed in an oil sump (16) of the housing (3). A bicycle or pedelec with a drive arrangement is also proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrrad, ein Pedelec oder dergleichen Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrrad oder Pedelec mit der Antriebsanordnung.The present invention relates to a drive arrangement for a bicycle, a pedelec or the like vehicle. The invention also relates to a bicycle or pedelec with the drive arrangement.

Beispielsweise in DE 10 2017 219 607 A1 wird eine Antriebsanordnung eines Pedelecs mit einer manuellen Antriebswelle und mit einem ersten elektrischen Antrieb und mit einem zweiten elektrischen Antrieb beschrieben, wobei die manuelle Antriebswelle über einen ersten Planetenradsatz mit dem Abtrieb gekoppelt ist und wobei der zweite elektrische Antrieb über einen weiteren Planetenradsatz als Festübersetzung mit dem Abtrieb gekoppelt ist. Der zweite Antrieb ist achsparallel zu der manuellen Antriebswelle angeordnet. Aufgrund der achsparallelen Anordnung und des komplexen Aufbaus des Planetenradsatzes können sich Probleme hinsichtlich der Schmierung bei der Festübersetzung ergeben.For example in DE 10 2017 219 607 A1 describes a drive arrangement of a pedelec with a manual drive shaft and with a first electric drive and with a second electric drive, the manual drive shaft being coupled to the output via a first planetary gear set and the second electric drive being connected to the output via a further planetary gear set as a fixed ratio Output is coupled. The second drive is arranged axially parallel to the manual drive shaft. Due to the axially parallel arrangement and the complex structure of the planetary gear set, there may be problems with lubrication in the case of the fixed transmission.

Aus der Druckschrift DE 10 2016 224 314 A1 sind eine Fahrrad-Antriebseinheit und eine Steuerung bekannt. Die Antriebseinheit umfasst einen ersten elektrischen Antrieb, der koaxial zu einer manuellen Antriebswelle bzw. Tretlagerkurbelwelle angeordnet ist und unmittelbar mit einem Planetengetriebe gekoppelt ist. Ferner ist ein zweiter elektrischer Antrieb achsparallel zur Tretlagerkurbelwelle angeordnet, wobei auch der zweite elektrische Antrieb unmittelbar mit dem Planetengetriebe gekoppelt ist. Das Planetengetriebe ist sowohl mit der Tretlagerkurbelwelle als auch mit einem Abtrieb des Fahrrades gekoppelt.From the pamphlet DE 10 2016 224 314 A1 a bicycle drive unit and a controller are known. The drive unit comprises a first electric drive which is arranged coaxially to a manual drive shaft or bottom bracket crankshaft and is directly coupled to a planetary gear. Furthermore, a second electric drive is arranged axially parallel to the bottom bracket crankshaft, the second electric drive also being directly coupled to the planetary gear. The planetary gear is coupled both to the bottom bracket crankshaft and to an output of the bicycle.

Aus der Druckschrift DE 10 2017 000 342 A1 ist eine weitere Fahrrad-Antriebsvorrichtung bekannt, bei der jedoch neben einem ersten Planetengetriebe ein zweites Planetengetriebe vorgesehen sind, die miteinander gekoppelt sind.From the pamphlet DE 10 2017 000 342 A1 Another bicycle drive device is known in which, however, a second planetary gear is provided in addition to a first planetary gear, which are coupled to one another.

Aus der Druckschrift DE 11 2015 005 797 T5 ist eine weitere Antriebseinheit für ein Fahrrad bekannt, bei der ebenfalls zwei elektrische Antriebe vorgesehen sind. Die beiden elektrischen Antriebe sind direkt mit einem Planetenradsatz verbunden. Zudem ist der zweite elektrische Antrieb mit der Tretlagerkurbelwelle verbunden.From the pamphlet DE 11 2015 005 797 T5 Another drive unit for a bicycle is known in which two electric drives are also provided. The two electric drives are directly connected to a planetary gear set. In addition, the second electric drive is connected to the bottom bracket crankshaft.

Aus der Druckschrift US 2017 / 0 291 660 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Fahrrad oder Pedelec bekannt. Der Antriebsstrang umfasst ebenfalls zwei elektrische Antriebe, wobei wieder ein erster elektrischer Antrieb koaxial zur Tretlagerkurbelwelle und der zweite elektrische Antrieb achsparallel zur Tretlagerkurbelwelle angeordnet sind. Der erste elektrische Antrieb ist direkt mit einem Planetengetriebe gekoppelt, während der zweite elektrische Antrieb über eine Stirnradstufe mit dem Planetengetriebe gekoppelt ist.From the pamphlet US 2017/0 291 660 A1 a drive train for a bicycle or pedelec is known. The drive train also includes two electric drives, with a first electric drive being arranged coaxially to the bottom bracket crankshaft and the second electric drive being axially parallel to the bottom bracket crankshaft. The first electric drive is coupled directly to a planetary gear, while the second electric drive is coupled to the planetary gear via a spur gear stage.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine besonders bauraumgünstige und drehmomentunterstützungs- sowie schmierungsoptimierte Antriebsanordnung zu realisieren.Accordingly, the present invention is based on the object of realizing a drive arrangement that is particularly economical in terms of installation space and that is optimized for torque support and lubrication.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 13 gelöst, wobei sich vorteilhafte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.According to the invention, this object is achieved by the features of patent claim 1 or 13, with advantageous developments resulting from the subclaims and the description as well as the drawings.

Demzufolge wird eine Antriebsanordnung für ein Fahrrad oder Pedelec mit einer manuellen Antriebswelle in einem Gehäuse vorgeschlagen, in dem ein koaxial zu der manuellen Antriebswelle angeordneter Rotor eines ersten elektrischen Antriebes und ein achsparallel zu der manuellen Antriebswelle angeordneter Rotor eines zweiten elektrischen Antriebes vorgesehen sind, wobei der Rotor des ersten elektrischen Antriebes über zumindest einen Planetenradsatz als Überlagerungsgetriebe mit der manuellen Antriebswelle und mit einem Abtrieb gekoppelt ist. Um eine möglichst optimierte Schmierung zumindest der Festübersetzung des zweiten Antriebes zu realisieren, ist vorgesehen, dass der Rotor des zweiten elektrischen Antriebes über ein erstes Vorgelegegetriebe oder dergleichen mit dem Abtrieb und/oder mit dem Überlagerungsgetriebe gekoppelt ist, wobei eine Vorgelegewelle des ersten Vorgelegegetriebes derart in dem Gehäuse angeordnet ist, dass zumindest ein Zahnrad des Vorgelegegetriebes zur Ölversorgung zumindest des Vorgelegegetriebes in einen Ölsumpf des Gehäuses eintaucht.Accordingly, a drive arrangement for a bicycle or pedelec with a manual drive shaft in a housing is proposed in which a rotor of a first electric drive arranged coaxially to the manual drive shaft and a rotor of a second electric drive arranged axially parallel to the manual drive shaft are provided, wherein the The rotor of the first electric drive is coupled to the manual drive shaft and to an output via at least one planetary gear set as a superposition gear. In order to achieve the best possible lubrication of at least the fixed gear ratio of the second drive, it is provided that the rotor of the second electric drive is coupled to the output and / or to the superposition gear via a first countershaft gear or the like, a countershaft of the first countershaft gear in such a way the housing is arranged so that at least one gear of the countershaft transmission for supplying oil to at least the countershaft transmission is immersed in an oil sump of the housing.

Durch die mechanische Anbindung des zweiten elektrischen Antriebes über ein Vorgelegegetriebe an den Abtrieb wird eine Festübersetzung bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für den zweiten elektrischen Antrieb realisiert. Als Vorgelegegetriebe wird ein Getriebe mit je einer An- und Abtriebswelle und zumindest einer im Gehäuse gelagerten Vorgelegewelle bezeichnet. Bei einem einstufigen Vorgelegegetriebe bildet die Vorgelegewelle den Abtrieb, während bei einem zweistufigen Vorgelegegetriebe der Antrieb und Abtrieb koaxial angeordnet ist, während die Vorgelegewelle achsparallel zum Antrieb und Abtrieb angeordnet ist. Bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung kann vorzugsweise ein zweistufiges Vorgelegegetriebe verwendet werden.The mechanical connection of the second electrical drive to the output via a countershaft gearbox results in a fixed transmission in the drive arrangement according to the invention for the second electrical drive. A countershaft gearbox is a gearbox with one input and one output shaft each and at least one countershaft mounted in the housing. In a single-stage countershaft transmission, the countershaft forms the output, while in a two-stage countershaft transmission, the drive and output are arranged coaxially, while the countershaft is arranged axially parallel to the input and output. In the proposed drive arrangement, a two-stage countershaft transmission can preferably be used.

Der Begriff der manuellen Antriebswelle bedeutet, dass es sich um eine Antriebswelle handelt, die mittels Muskelkraft angetrieben oder betrieben werden kann. Eine Tretkurbel, also eine durch den Fuß angetriebene Kurbel, ist eine beispielhafte Ausführung für eine manuelle Antriebswelle.The term manual drive shaft means that it is a drive shaft that is driven or operated by means of muscle power can be practiced. A pedal crank, ie a crank driven by the foot, is an exemplary embodiment for a manual drive shaft.

Die Festübersetzung des zweiten Antriebes ist parallel zur Überlagerungsfunktion des ersten elektrischen Antriebes bei der Antriebsanordnung vorgesehen. Eine Festübersetzung ist eine Übersetzung mit konstantem Übersetzungswert. Durch das vorgeschlagene Vorgelegegetriebe ergibt sich eine besonders bauraumgünstige und schmierungsoptimierte Antriebsanordnung.The fixed transmission of the second drive is provided in parallel to the superimposition function of the first electric drive in the drive arrangement. A fixed translation is a translation with a constant translation value. The proposed countershaft transmission results in a particularly space-saving and lubrication-optimized drive arrangement.

Über die erfindungsgemäße Erweiterung mit dem zweiten elektrischen Antrieb ist es möglich, bei jeder Fahrgeschwindigkeit eine gewünschte Drehmomentunterstützung einzustellen. Die Trittfrequenz wird mithilfe der Variation der Drehzahl des ersten elektrischen Antriebs durch die Überlagerungsfunktion des Überlagerungsgetriebe eingestellt, wobei das Überlagerungsgetriebe durch zum Beispiel einem Planetenradsatz oder dergleichen gebildet wird, wobei dem Überlagerungsgetriebe vorzugsweise eine Festübersetzung beispielsweise in Form von weiteren Planetenradsätzen, Vorgelegegetrieben oder dergleichen vorgeschaltet sind, während, wie bereits beschrieben, das frei wählbare Moment durch den zweiten elektrischen Antrieb eingestellt wird. Hierbei ist es ohne weiteres möglich, dass die als elektrische Maschinen ausgeführten ersten und zweiten elektrischen Antriebe sowohl motorisch oder auch generatorisch wirken können.The expansion according to the invention with the second electric drive makes it possible to set a desired torque support at any driving speed. The cadence is set by varying the speed of the first electric drive through the superposition function of the superposition gear, the superposition gear being formed by, for example, a planetary gear set or the like, with the superposition gear preferably being preceded by a fixed gear, for example in the form of further planetary gear sets, countershaft gears or the like , while, as already described, the freely selectable torque is set by the second electric drive. It is easily possible here for the first and second electrical drives, which are designed as electrical machines, to act both as motors or as generators.

Des Weiteren kann ein höheres Anfahrmoment realisiert werden, da der zweite elektrische Antrieb am Abtrieb unabhängig von dem ersten elektrischen Antrieb ein Drehmoment am Kettenrad beziehungsweise am Abtrieb des Pedelecs aufbringen kann. Bei Fahrgeschwindigkeiten oberhalb der Abregelgeschwindigkeit, beispielsweise größer 25 km/h, kann der zweite elektrische Antrieb entsprechend gegenbremsen, sodass die aufgrund der Drehmomentabstützung an dem ersten Planetenradsatz auftretende motorische Leistung des ersten elektrischen Antriebes kompensiert wird. Es entsteht dann quasi eine elektrische Blindleistung, wobei der effektive Antrieb oberhalb der Unterstützungsgeschwindigkeit dann über die Muskelkraft des Fahrers erfolgt. Dadurch wird der Fahrkomfort deutlich erhöht, da mit der vorgeschlagenen Antriebsanordnung eine optimierte motorische Unterstützung bis zur Abregelgeschwindigkeit ermöglicht wird. Zudem ist in vorteilhafter Weise kein Drehmomentsensor erforderlich, da das Drehmoment an der Tretkurbelwelle indirekt über die Abstützfunktion des ersten elektrischen Antriebes an dem ersten Planetenradsatz ermittelt werden kann. Durch das Überlagerungsgetriebe wird eine Überlagerungsfunktion realisiert, welche eine Drehzahlvariabilität ermöglicht, das heißt die Trittfrequenz kann durch Änderung der Drehzahl des ersten elektrischen Antriebes bei gegebener Fahrgeschwindigkeit durch die Überlagerungsfunktion des Überlagerungsgetriebes variiert werden. Aus diesem Grund ist keine konventionelle mechanische Übersetzungseinrichtung erforderlich. Durch den zweiten elektrischen Antrieb liegt eine Drehmomentvariabilität vor. Demzufolge wird mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung quasi ein CVT-Getriebe realisiert, sodass keine konventionelle mechanische Übersetzungsverstelleinrichtung, wie zum Beispiel eine Kettenschaltung oder Nabenschaltung erforderlich ist. Mit dem Begriff CVT wird allgemein ein stufenlos verstellbares Getriebe bezeichnet.Furthermore, a higher starting torque can be achieved, since the second electric drive at the output can apply a torque to the sprocket or to the output of the pedelec independently of the first electric drive. At travel speeds above the limiting speed, for example greater than 25 km / h, the second electric drive can counter-brake accordingly, so that the motor power of the first electric drive that occurs due to the torque support on the first planetary gear set is compensated for. An electrical reactive power then arises, so to speak, with the effective drive above the support speed then taking place via the muscle power of the driver. This significantly increases driving comfort, since the proposed drive arrangement enables optimized motor support up to the governing speed. In addition, no torque sensor is advantageously required, since the torque on the crankshaft can be determined indirectly via the support function of the first electric drive on the first planetary gear set. The superposition gear realizes a superposition function which enables speed variability, that is, the cadence can be varied by changing the speed of the first electric drive at a given driving speed through the superposition function of the superposition gear. For this reason, no conventional mechanical transmission device is required. The second electric drive provides a torque variability. As a result, a CVT transmission, as it were, is implemented with the drive arrangement according to the invention, so that no conventional mechanical gear ratio adjustment device, such as, for example, a derailleur or gear hub, is required. The term CVT generally refers to a continuously variable transmission.

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die manuelle Antriebswelle als Tretlagerkurbelwelle ausgeführt ist, sodass quasi als Antriebsanordnung ein Tretlagergetriebe realisiert wird, welches in einem Tretlagergehäuse angeordnet ist. Als Abtrieb kann vorzugsweise ein Ketten- oder Riemenrad vorgesehen sein.As part of an advantageous development of the invention, it can be provided that the manual drive shaft is designed as a bottom bracket crankshaft, so that a bottom bracket gear is implemented as a drive arrangement, which is arranged in a bottom bracket housing. A chain or belt wheel can preferably be provided as the output.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Fahrrad oder Pedelec mit der vorbeschriebenen Antriebsanordnung, wobei sich die vorbeschriebenen und weitere Vorteile ergeben.Another aspect of the present invention relates to a bicycle or pedelec with the drive arrangement described above, resulting in the advantages described above and other advantages.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für einen Fahrrad oder ein Pedelec;
1 A eine schematische Seitenansicht der Antriebsanordnung gemäß 1 bis 4
2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der Antriebsanordnung;
3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsvariante der Antriebsanordnung;
4 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsvariante der Antriebsanordnung;
5 eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsvariante der Antriebsanordnung;
5 A eine schematische Seitenansicht der Antriebsanordnung gemäß 5;
5 B eine schematische Seitenansicht einer alternativen Anordnung der Antriebsanordnung gemäß 5; und
6 eine schematische Ansicht einer sechsten Ausführungsvariante der Antriebsanordnung.

The present invention is further explained below with reference to the drawing. Show it:

1 a schematic view of a first variant embodiment of the drive arrangement according to the invention for a bicycle or a pedelec;
1 A a schematic side view of the drive assembly according to 1 until 4th
2 a schematic view of a second embodiment of the drive arrangement;
3 a schematic view of a third embodiment of the drive arrangement;
4th a schematic view of a fourth variant embodiment of the drive arrangement;
5 a schematic view of a fifth embodiment of the drive arrangement;
5 A a schematic side view of the drive assembly according to 5 ;
5 B a schematic side view of an alternative arrangement of the drive assembly according to FIG 5 ; and
6th a schematic view of a sixth variant embodiment of the drive arrangement.

In den 1 bis 6 sind verschiedene Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein motorunterstütztes Fahrrad oder Pedelec beispielhaft dargestellt. Die beispielhaft als Tretlagergetriebe ausgeführte Antriebsanordnung umfasst eine manuelle Antriebswelle 1, die als Tretlagerkurbelwelle ausgeführt ist und in einem Tretlagergehäuse 3 angeordnet ist. Ferner umfasst die Antriebsanordnung einen koaxial zu der manuellen Antriebswelle 1 angeordneten Rotor 4 eines ersten elektrischen Antriebes EM 1 und einen achsparallel zu der manuellen Antriebswelle 1 angeordneten Rotor 5 eines zweiten elektrischen Antriebes EM 2. Der Rotor 4 des ersten elektrischen Antriebes EM 1 ist über einen ersten Planetenradsatz PS1 als Überlagerungsgetriebe zum Realisieren einer Überlagerungsfunktion und über eine Festübersetzung mit der manuellen Antriebswelle 1 und mit einem Abtrieb 2 gekoppelt, wobei der Abtrieb 2 beispielhaft als Ketten- oder Riemenrad ausgeführt ist.In the 1 until 6th different design variants of a drive arrangement according to the invention for a motor-assisted bicycle or pedelec are shown by way of example. The drive arrangement, which is designed as a bottom bracket transmission by way of example, comprises a manual drive shaft 1, which is designed as a bottom bracket crankshaft and is arranged in a bottom bracket housing 3. Furthermore, the drive arrangement comprises a rotor 4 of a first electric drive EM 1, arranged coaxially to the manual drive shaft 1, and a rotor 5, arranged axially parallel to the manual drive shaft 1, of a second electric drive EM 2. The rotor 4 of the first electric drive EM 1 is via a first planetary gear set PS1 as a superposition gear for realizing a superposition function and coupled via a fixed ratio to the manual drive shaft 1 and to an output 2, the output 2 being designed as a chain or belt wheel, for example.

Zur Optimierung der Schmierungsfunktion beziehungsweise zum Optimieren der Ölversorgung ist vorgesehen, dass der Rotor 5 des zweiten elektrischen Antriebes EM 2 über ein erstes Vorgelegegetriebe als Festübersetzung mit dem Abtrieb 2 und/oder mit dem Ausgang des Überlagerungsgetriebes gekoppelt ist, wobei eine Vorgelegewelle 6 des ersten Vorgelegegetriebes derart in dem Gehäuse 3 angeordnet ist, dass zumindest ein Zahnrad Z2, Z5 des ersten Vorgelegegetriebes zur Ölversorgung zumindest des ersten Vorgelegegetriebes in einen Ölsumpf 16 des Gehäuses 3 eintaucht. Auf diese Weise kann das Zahnrad Z2, Z5 Öl aus dem Ölsumpf 16 zum Schmieren des ersten Vorgelegegetriebes fördern.To optimize the lubrication function or to optimize the oil supply, it is provided that the rotor 5 of the second electric drive EM 2 is coupled as a fixed transmission to the output 2 and / or to the output of the superposition gear via a first countershaft transmission, with a countershaft 6 of the first countershaft transmission is arranged in the housing 3 in such a way that at least one gear Z2, Z5 of the first countershaft transmission for supplying oil to at least the first countershaft transmission is immersed in an oil sump 16 of the housing 3. In this way, the gear Z2, Z5 can deliver oil from the oil sump 16 to lubricate the first countershaft transmission.

Der Ölsumpf 16 befindet sich am Boden des Gehäuses 3 und erreicht je nach Ölfüllmenge ein bestimmtes Ölstandsniveau, welches in den Seitenansichten angedeutet ist. Durch das von dem Vorgelegegetriebe abtropfende Öl wird zusätzlich auch der erste Planetenradsatz PS1 mit Öl versorgt und dadurch ausreichend geschmiert. Darüber hinaus ist es möglich, dass weitere Zahnräder in den Ölsumpf 16 eintauchen, um weitere Bauteile zu schmieren. Insgesamt wird bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung aufgrund der Ölversorgung eine längere Betriebsdauer ermöglicht.The oil sump 16 is located on the bottom of the housing 3 and, depending on the amount of oil, reaches a certain oil level, which is indicated in the side views. The oil dripping from the countershaft transmission also supplies the first planetary gear set PS1 with oil and thereby lubricates it sufficiently. In addition, it is possible for further gear wheels to dip into the oil sump 16 in order to lubricate further components. Overall, the drive arrangement according to the invention enables a longer operating time due to the oil supply.

Des Weiteren ist die mechanische Anbindung des ersten Planetenradsatzes PS 1 als Überlagerungsgetriebe bei sämtlichen Ausführungsvarianten gleich ausgeführt. Hierbei bildet ein Sonnenrad 7 des ersten Planetenradsatzes PS1 den Eingang und ist mit der Festübersetzung des ersten elektrischen Antriebes EM 1 verbunden, während ein Planetenradträger 8 des ersten Planetenradsatzes PS1 mit der manuellen Antriebswelle 1 beziehungsweise mit der Tretkurbel verbunden ist und ein Hohlrad 9 des ersten Planetenradsatzes PS1 ist mit einem mit dem Abtrieb 2 verbundenen sechsten Zahnrad Z 6 verbunden. Als Abtrieb 2 ist ein Ketten- oder Riemenrad vorgesehen, welches eine konstante Übersetzung zum Hinterrad aufweist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die Drehmomentübersetzung zwischen dem Hohlrad 9 und dem Planetenradträger 8 des ersten Planetenradsatzes PS1 maximal ist. Somit kann der erste elektrische Antrieb EM 1 ein hohes Drehmoment an der manuellen Antriebswelle 1 beziehungsweise an der Tretkurbel abstützen.Furthermore, the mechanical connection of the first planetary gear set PS 1 as a superposition gear is designed in the same way in all design variants. A sun gear 7 of the first planetary gear set PS1 forms the input and is connected to the fixed ratio of the first electric drive EM 1, while a planetary gear carrier 8 of the first planetary gear set PS1 is connected to the manual drive shaft 1 or the pedal crank and a ring gear 9 of the first planetary gear set PS1 is connected to a sixth gear Z 6 connected to output 2. A chain or belt wheel is provided as output 2, which has a constant transmission ratio to the rear wheel. Another advantage results from the fact that the torque transmission between the ring gear 9 and the planetary gear carrier 8 of the first planetary gear set PS1 is at a maximum. The first electric drive EM 1 can thus support a high torque on the manual drive shaft 1 or on the pedal crank.

Das Moment des ersten elektrischen Antriebes ist nicht frei wählbar, weil das Muskelkraftmoment abgestützt werden muss. Jedoch liegt eine Drehmomentvariabilität vor, da das Antriebsmoment am Hinterrad mit dem zweiten elektrischen Antrieb EM 2 variiert werden kann. Hierbei ist die Drehzahl des zweiten elektrischen Antriebes EM 2 nicht frei wählbar, weil der zweite elektrische Antrieb EM 2 mit einer Festübersetzung an den Abtrieb 2 angebunden ist. Im Stillstand des ersten elektrischen Antriebes EM 2 stellt der erste Planetenradsatz PS1 eine Übersetzung ins Schnelle von der manuellen Antriebswelle 1 zum Abtrieb 2 dar. Bei einer gegebenen Fahrgeschwindigkeit ergibt sich eine bestimmte Trittfrequenz. Wenn die tatsächliche Trittfrequenz höher als die vorbestimmte Trittfrequenz ist, so dreht sich der erste elektrische Antrieb EM 1 vorwärts und arbeitet generatorisch. Wenn der Fahrer dennoch unterstützt werden soll, muss der zweite elektrische Antrieb EM 2 motorisch arbeiten und Drehmoment addieren. Dies kann zum Beispiel bei langsamer Bergauffahrt der Fall sein. Wenn die tatsächliche Trittfrequenz niedriger als die vorbestimmte Trittfrequenz ist, dreht sich der erste elektrische Antrieb EM 1 rückwärts und arbeitet motorisch. Wenn der Fahrer dennoch nicht unterstützt werden soll oder weniger unterstützt werden soll, muss der zweite elektrische Antrieb EM 2 generatorisch arbeiten und Drehmoment wegnehmen beziehungsweise dagegen bremsen. Dies ist zum Beispiel bei Fahrgeschwindigkeiten oberhalb von der Abregelgeschwindigkeit der Fall. Oberhalb dieser Abregelgeschwindigkeit darf das elektrische Antriebssystem den Fahrer nicht mehr unterstützen. Es entsteht dann elektrische Blindleistung und der effektive Antrieb erfolgt jedoch rein mit Muskelkraft. Bei welcher Fahrgeschwindigkeit die Grenze zwischen motorischen und generatorischen Betrieb an dem ersten elektrischen Antrieb EM 1 liegt, kann mit der Endübersetzung eingestellt werden. Eine kurze Übersetzung eignet sich für Anwendungen, wie Mountainbikes, da der erste elektrische Antrieb schon bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten in den motorischen Betrieb übergeht. Eine lange Übersetzung eignet sich für Anwendungen, wie zum Beispiel Stadt- und Trekkingräder, da der erste elektrische Antrieb EM 1 erst bei höheren Fahrgeschwindigkeiten in den motorischen Betrieb übergeht und bei gewünschter geringer Unterstützungsstufe keine elektrische Blindleistung entsteht.The moment of the first electric drive cannot be freely selected because the muscle force moment must be supported. However, there is a torque variability, since the drive torque on the rear wheel can be varied with the second electric drive EM 2. Here, the speed of the second electric drive EM 2 cannot be freely selected because the second electric drive EM 2 is connected to the output 2 with a fixed transmission. When the first electric drive EM 2 is at a standstill, the first planetary gear set PS1 represents a high-speed translation from the manual drive shaft 1 to the output 2. At a given driving speed, there is a certain cadence. If the actual cadence is higher than the predetermined cadence, the first electric drive EM 1 rotates forward and works as a generator. If the driver should still be supported, the second electric drive EM 2 has to work as a motor and add torque. This can be the case, for example, when driving slowly uphill. If the actual cadence is lower than the predetermined cadence, the first electric drive EM 1 rotates backwards and works as a motor. If the driver is still not to be assisted or to be less assisted, the second electric drive EM 2 must work as a generator and remove torque or brake against it. This is the case, for example, at driving speeds above the limiting speed. Above this limit speed, the electric drive system is no longer allowed to support the driver. There is then electrical reactive power and the effective drive is carried out purely with muscle power. The driving speed at which the limit between motor and generator operation is at the first electric drive EM 1 can be set with the final transmission. A short gear ratio is suitable for applications such as mountain bikes, since the first electric drive switches to motor operation even at low driving speeds. A long gear ratio is suitable for applications such as city and trekking bikes, since the first electric drive EM 1 only turns into the motor-driven one at higher driving speeds Operation and no electrical reactive power is generated at the desired low support level.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist kein Drehmomentsensor nötig, da das Drehmoment an der manuellen Antriebswelle 1 indirekt über die Abstützfunktion des ersten elektrischen Antriebes EM 1 mit dem ersten Planetenradsatz PS1 ermittelt werden kann. Ferner ergibt sich ein Kostenvorteil, da 2 baugleiche elektrische Maschinen als elektrische Antriebe EM 1 und EM 2 eingesetzt werden können.No torque sensor is required in the drive arrangement according to the invention, since the torque on the manual drive shaft 1 can be determined indirectly via the support function of the first electric drive EM 1 with the first planetary gear set PS1. Furthermore, there is a cost advantage, since two identical electrical machines can be used as electrical drives EM 1 and EM 2.

Die in den 1 bis 4 dargestellte erste, zweite, dritte und vierte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung weist jeweils als Festübersetzung für den ersten elektrischen Antrieb EM 1 einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz PS2, PS3 auf, die hintereinander geschaltet sind. Hierbei ist der Eingang jeweils das Sonnenrad 13 des zweiten Planetenradsatzes PS2 beziehungsweise das Sonnenrad 10 des dritten Planetenradsatzes PS3 und der Ausgang jeweils der Planetenradträger 14 des zweiten Planetenradsatzes PS2 beziehungsweise der Planetenradträger 11 des dritten Planetenradsatzes, während das Hohlrad 15 des zweiten Planetenradsatzes PS2 und das Hohlrad 12 des dritten Planetenradsatzes PS3 an dem Gehäuse 3 festgesetzt sind. Demzufolge ergibt sich die höchstmögliche Festübersetzung für den ersten elektrischen Antrieb EM 1. Somit kann eine kleinbauende und kostengünstige elektrische Maschine mit geringem Drehmoment und hoher Drehzahl verwendet werden.The ones in the 1 until 4th The illustrated first, second, third and fourth variant of the drive arrangement according to the invention each have a second and a third planetary gear set PS2, PS3, which are connected in series, as a fixed transmission for the first electric drive EM 1. The input is the sun gear 13 of the second planetary gear set PS2 or the sun gear 10 of the third planetary gear set PS3 and the output is the planetary gear carrier 14 of the second planetary gear set PS2 or the planetary gear carrier 11 of the third planetary gear set, while the ring gear 15 of the second planetary gear set PS2 and the ring gear 12 of the third planetary gear set PS3 are fixed on the housing 3. This results in the highest possible fixed gear ratio for the first electric drive EM 1. Thus, a compact and inexpensive electric machine with low torque and high speed can be used.

Im Detail ist bei der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsvariante vorgesehen, dass der Rotor 4 des ersten elektrischen Antriebes EM 1 mit einem Sonnenrad 13 eines zweiten Planetenradsatzes PS2 als Festübersetzung verbunden ist, wobei ein Hohlrad 15 des zweiten Planetenradsatzes PS2 und ein Hohlrad 12 eines dritten Planetenradsatzes PS3 als Festübersetzung an dem Gehäuse 3 festgesetzt sind. Ferner ist ein Planetenradträger 14 des zweiten Planetenradsatzes PS2 mit einem Sonnenrad 10 des dritten Planetenradsatzes PS3 verbunden, wobei ein Planetenradträger 11 des dritten Planetenradsatzes PS 3 mit einem Sonnenrad 7 des ersten Planetenradsatzes PS 1 als Überlagerungsgetriebe verbunden ist. Ferner ist ein Planetenradträger 8 des ersten Planetenradsatzes PS 1 mit der manuellen Antriebswelle 1 verbunden, wobei ein Hohlrad 9 des ersten Planetenradsatzes PS 1 mit einem mit dem Abtrieb 2 verbundenen sechsten Zahnrad Z6 verbunden ist.In detail, the first, second, third and fourth variant embodiments provide that the rotor 4 of the first electric drive EM 1 is connected to a sun gear 13 of a second planetary gear set PS2 as a fixed transmission, with a ring gear 15 of the second planetary gear set PS2 and a ring gear 12 a third planetary gear set PS3 are fixed as a fixed ratio on the housing 3. Furthermore, a planetary gear carrier 14 of the second planetary gear set PS2 is connected to a sun gear 10 of the third planetary gear set PS3, a planetary gear carrier 11 of the third planetary gear set PS 3 being connected to a sun gear 7 of the first planetary gear set PS 1 as a superposition gear. Furthermore, a planetary gear carrier 8 of the first planetary gear set PS 1 is connected to the manual drive shaft 1, a ring gear 9 of the first planetary gear set PS 1 being connected to a sixth gear Z6 connected to the output 2.

Zudem ist bei der ersten und zweiten Ausführungsvariante vorgesehen, dass ein Antriebsritzel Z1 des Rotors 5 des zweiten elektrischen Antriebes EM 2 mit einem zweiten Zahnrad Z2 als Festrad der Vorgelegewelle 6 in Eingriff steht, wobei ein drittes Zahnrad Z3 als Festrad der Vorgelegewelle 6 mit einem vierten Zahnrad Z4 als Losrad in Eingriff steht. Ferner steht ein mit dem vierten Zahnrad Z4 verbundenes fünftes Zahnrad Z5 als Losrad mit einem sechsten Zahnrad Z6 direkt in Eingriff oder ist über einen Ketten- oder Riementrieb 17 gekoppelt, wobei das sechste Zahnrad Z6 mit dem Abtrieb 2 und dem Hohlrad 9 als Ausgang des ersten Planetenradsatzes PS 1 verbunden ist.In addition, it is provided in the first and second variant that a drive pinion Z1 of the rotor 5 of the second electric drive EM 2 meshes with a second gear Z2 as a fixed gear of the countershaft 6, a third gear Z3 as a fixed gear of the countershaft 6 with a fourth Gear Z4 is engaged as a loose wheel. Furthermore, a fifth gear Z5 connected to the fourth gear Z4 is in direct engagement as a loose gear with a sixth gear Z6 or is coupled via a chain or belt drive 17, the sixth gear Z6 with the output 2 and the ring gear 9 as the output of the first Planetary PS 1 is connected.

Demgegenüber ist bei der dritten und vierten Ausführungsvariante vorgesehen, dass ein Antriebsritzel Z1 des Rotors 5 des zweiten elektrischen Antriebes EM 2 mit einem zweiten Zahnrad Z2 als Festrad der Vorgelegewelle 6 in Eingriff steht, wobei ein fünftes Zahnrad Z5 als Festrad der Vorgelegewelle 6 mit einem siebenten Zahnrad Z7 als Losrad in Eingriff steht, welches mit einem sechsten Zahnrad Z6 in Eingriff steht oder wobei ein drittes Zahnrad Z3 als Festrad der Vorgelegewelle 6 mit einem sechsten Zahnrad Z6 über einen Ketten- oder Riementrieb 17 gekoppelt ist, und wobei das sechste Zahnrad Z6 mit dem Abtrieb 2 und dem Hohlrad 9 des ersten Planetenradsatzes PS 1 verbunden ist.In contrast, it is provided in the third and fourth variant that a drive pinion Z1 of the rotor 5 of the second electric drive EM 2 meshes with a second gear Z2 as a fixed gear of the countershaft 6, a fifth gear Z5 as a fixed gear of the countershaft 6 with a seventh Gear Z7 is engaged as a loose gear, which engages with a sixth gear Z6 or wherein a third gear Z3 as a fixed gear of the countershaft 6 is coupled to a sixth gear Z6 via a chain or belt drive 17, and the sixth gear Z6 with the output 2 and the ring gear 9 of the first planetary gear set PS 1 is connected.

Im Rahmen eines Zahlenbeispiels kann eine Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes PS1 mit minus 2 und eine Standübersetzung des zweiten und dritten Planetenradsatzes PS2, PS3 als Festübersetzung von jeweils minus 3,1 angenommen werden. Dadurch ergibt sich eine Drehmomentübersetzung von dem ersten elektrischen Antrieb EM 1 zur manuellen Antriebswelle 1 von circa 50. Als maximales Drehmoment der baugleichen Antriebe EM 1 und EM 2 werden 3 Nm angesetzt. Demzufolge kann der erste elektrische Antrieb EM 1 ein Trittmoment von maximal 150 Nm abstützen beziehungsweise überlagern. Alternativ könnten auch alle drei Planetenradsätze PS1, PS2, PS3 aus Kostengründen die gleiche Standübersetzung von etwa minus 2,7 aufweisen, um eine Gesamtübersetzung von circa 50 für den ersten elektrischen Antrieb EM 1 zu erhalten.In the context of a numerical example, a stationary gear ratio of the first planetary gear set PS1 with minus 2 and a stationary gear ratio of the second and third planetary gear set PS2, PS3 can be assumed as a fixed gear ratio of minus 3.1 in each case. This results in a torque transmission from the first electric drive EM 1 to the manual drive shaft 1 of approximately 50. The maximum torque of the drives EM 1 and EM 2, which are identical in construction, is assumed to be 3 Nm. As a result, the first electric drive EM 1 can support or superimpose a step torque of a maximum of 150 Nm. Alternatively, for cost reasons, all three planetary gear sets PS1, PS2, PS3 could also have the same stationary gear ratio of approximately minus 2.7 in order to obtain a total gear ratio of approximately 50 for the first electric drive EM 1.

Die Festübersetzung des zweiten elektrischen Antriebs EM 2 besteht aus einem Stirnradgetriebe in Vorgelegebauweise mit den drei Zahnradpaaren Z1/Z2, Z3/Z4 und Z5/Z6. Für das Zahnradpaar Z1/Z2 wird beispielhaft eine Übersetzung von minus 4 (negatives Vorzeichen wegen Drehrichtungsumkehr) für das Zahnradpaar Z3/Z4 wird beispielhaft eine Übersetzung von minus 4 und für das Zahnradpaar Z5/Z6 wird beispielhaft eine Übersetzung von minus 1,4 angesetzt. Dadurch ergibt sich eine Übersetzung für den zweiten elektrischen Antrieb EM 2 zum Abtrieb 2 von etwa 22. Bei einer beispielhaften Übersetzung des Abtriebes 2 zum Hinterrad von 1,1 kann der zweite elektrische Antrieb EM 2 ein maximales Drehmoment am Hinterrad von 73 Nm erzeugen. Bei einem beispielhaften Radumfang von 2,1 m ergibt sich eine Fahrgeschwindigkeit von 7 km/h, welches 56 Umdrehungen/min sind und 60 Umdrehungen/min Trittfrequenz, hat der erste elektrische Antrieb EM 1 eine Drehzahl von 1400 Umdrehungen/min vorwärts und der zweite elektrische Antrieb EM 2 ebenfalls 1400 Umdrehungen/min vorwärts. Der erste elektrische Antrieb EM 1 arbeitet generatorisch, um das Tretkurbelmoment abzustützen. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 10 km/h hat der erste elektrische Antrieb EM 1 eine Drehzahl von 0 Umdrehungen/min und der zweite elektrische Antrieb EM 2 etwa 2000 Umdrehungen/min vorwärts. In diesem Fall ist die Tretkurbeldrehzahl etwa 60 Umdrehungen/min. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 25 km/h, welches ungefähr 198 Umdrehungen/min am Hinterrad sind und eine Trittfrequenz von 60 Umdrehungen/min vorliegt, hat der erste elektrische Antrieb EM 1 eine Drehzahl von etwa minus 4500 Umdrehungen/min rückwärts und der zweite elektrische Antrieb EM 2 etwa 4900 Umdrehungen/min vorwärts. Der erste elektrische Antrieb EM 1 arbeitet motorisch, um das Tretkurbelmoment abzustützen.The fixed transmission of the second electric drive EM 2 consists of a spur gear in countershaft design with the three gear pairs Z1 / Z2, Z3 / Z4 and Z5 / Z6. For the gear pair Z1 / Z2, a gear ratio of minus 4 (negative sign due to the reversal of the direction of rotation) is exemplarily assumed for the gear wheel pair Z3 / Z4 a gear ratio of minus 4 and for the gear wheel pair Z5 / Z6 a gear ratio of minus 1.4 is exemplified. This results in a translation for the second electric drive EM 2 to the output 2 of about 22. In an exemplary translation of the output 2 to Rear wheel of 1.1, the second electric drive EM 2 can generate a maximum torque of 73 Nm at the rear wheel. With an exemplary wheel circumference of 2.1 m results in a driving speed of 7 km / h, which is 56 revolutions / min and 60 revolutions / min cadence, the first electric drive EM 1 has a speed of 1400 revolutions / min forward and the second electric drive EM 2 also 1400 revolutions / min forward. The first electric drive EM 1 works as a generator in order to support the pedal crank torque. At a driving speed of 10 km / h, the first electric drive EM 1 has a speed of 0 revolutions / min and the second electric drive EM 2 has about 2000 revolutions / min forwards. In this case the crank speed is about 60 revolutions / min. At a driving speed of 25 km / h, which is about 198 revolutions / min on the rear wheel and a cadence of 60 revolutions / min, the first electric drive EM 1 has a speed of about minus 4500 revolutions / min backwards and the second electric drive EM 2 about 4900 revolutions / min forward. The first electric drive EM 1 works as a motor to support the pedal crank torque.

Die zweite Ausführungsvariante gemäß 2 unterscheidet sich von den ersten Ausführungsvarianten nur dadurch, dass anstelle eines Zahneingriffes bei dem Zahnradpaar Z5/Z6 ein Ketten- beziehungsweise ein Riementrieb 17 vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich eine höhere Übersetzung, weil das fünfte Zahnrad Z5 einen kleineren Durchmesser haben kann.The second variant according to 2 differs from the first embodiment variants only in that instead of a tooth engagement in the gear pair Z5 / Z6, a chain or belt drive 17 is provided. This results in a higher gear ratio because the fifth gear Z5 can have a smaller diameter.

Die dritte Ausführungsvariante gemäß 3 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsvariante dadurch, dass das Zahnradpaar Z3/Z4 entfällt und stattdessen ein Zwischenrad beziehungsweise ein siebtes Zahnrad Z7 zwischen dem Zahneingriff Z5/Z6 vorgesehen ist. Hierbei ergibt sich der Vorteil einer höheren Übersetzung zwischen dem fünften Zahnrad Z5 und dem sechsten Zahnrad Z6, weil das fünfte Zahnrad Z5 einen kleineren Durchmesser haben kann. Insgesamt kann dadurch eine kleinere Festübersetzung realisiert werden.The third variant according to 3 differs from the first variant in that the gear wheel pair Z3 / Z4 is omitted and instead an intermediate gear or a seventh gear wheel Z7 is provided between the tooth meshing Z5 / Z6. This has the advantage of a higher gear ratio between the fifth gear Z5 and the sixth gear Z6, because the fifth gear Z5 can have a smaller diameter. Overall, a smaller fixed gear ratio can be achieved as a result.

Die vierte Ausführungsvariante gemäß 4 unterscheidet sich von der dritten Ausführungsvariante dadurch, dass anstelle des siebten Zahnrades Z7 ein Ketten- oder Riementrieb 17 vorgesehen ist.The fourth variant according to 4th differs from the third variant in that a chain or belt drive 17 is provided instead of the seventh gear Z7.

Aus der Seitenansicht gemäß 1 A ergibt sich, dass sowohl das zweite Zahnrad Z2 als auch das sechste Zahnrad Z 6 in den Ölsumpf 16 eintaucht, sodass sowohl das erste Vorgelegegetriebe des zweiten elektrischen Antriebes EM 2 als auch das Überlagerungsgetriebe und die Festübersetzung für den ersten elektrischen Antrieb EM 1 ausreichend mit Öl versorgt werden.From the side view according to 1 A the result is that both the second gear Z2 and the sixth gear Z 6 are immersed in the oil sump 16, so that both the first countershaft transmission of the second electric drive EM 2 and the superposition gear and the fixed ratio for the first electric drive EM 1 have sufficient oil are supplied.

Bei der fünften Ausführungsvariante gemäß 5 ist als Festübersetzung für den ersten elektrischen Antrieb EM 1 ein zweites Vorgelegegetriebe vorgesehen, dem der erste Planetenradsatz PS1 als Überlagerungsgetriebe nachgeschaltet ist. Im Detail ist bei der fünften Ausführungsvariante vorgesehen, dass das Antriebsritzel Z8 des Rotors 4 des ersten elektrischen Antriebes EM 1 mit dem neunten Zahnrad Z 9 als Festrad einer Vorgelegewelle 18 des zweiten Vorgelegegetriebes als Festübersetzung in Eingriff steht, wobei ein zehntes Zahnrad Z10 als Festrad der Vorgelegewelle 18 des zweiten Vorgelegegetriebes mit einem elften Zahnrad Z11 als Losrad der manuellen Antriebswelle 1 in Eingriff steht, welches mit dem Sonnenrad 7 des ersten Planetenradsatzes PS1 als Überlagerungsgetriebe verbunden ist. Ferner ist der Planetenradträger 8 des ersten Planetenradsatzes PS1 mit der manuellen Antriebswelle 1 verbunden, wobei das Hohlrad 9 des ersten Planetenradsatzes PS1 mit einem mit dem Abtrieb 2 verbundenen ersten Zahnrad Z1 verbunden ist. Zudem steht das erste Zahnrad Z1 direkt oder über einen Ketten- oder Riementrieb 17 A mit einem vierzehnten Zahnrad Z14 als Losrad in Eingriff, wobei ein mit dem vierzehnten Zahnrad Z14 verbundenes dreizehntes Zahnrad Z13 als Losrad mit einem zwölften Zahnrad Z12 als Festrad der Vorgelegewelle 6 des ersten Vorgelegegetriebes in Eingriff steht. Ferner steht das fünfte Zahnrad Z5 als Festrad der Vorgelegewelle 6 des ersten Vorgelegegetriebes mit dem Antriebsritzel Z4 des Rotors 5 des zweiten elektrischen Antriebes EM 2 in Eingriff.In the fifth variant according to 5 a second countershaft transmission is provided as a fixed ratio for the first electric drive EM 1, which is followed by the first planetary gear set PS1 as a superposition gear. In detail, the fifth variant provides that the drive pinion Z8 of the rotor 4 of the first electric drive EM 1 meshes with the ninth gear Z 9 as a fixed gear of a countershaft 18 of the second countershaft transmission as a fixed ratio, with a tenth gear Z10 as a fixed gear Countershaft 18 of the second countershaft gear is in engagement with an eleventh gear Z11 as a loose gear of the manual drive shaft 1, which is connected to the sun gear 7 of the first planetary gear set PS1 as a superposition gear. Furthermore, the planetary gear carrier 8 of the first planetary gear set PS1 is connected to the manual drive shaft 1, the ring gear 9 of the first planetary gear set PS1 being connected to a first gear Z1 connected to the output 2. In addition, the first gear Z1 is directly or via a chain or belt drive 17 A in engagement with a fourteenth gear Z14 as a loose gear, with a thirteenth gear Z13 connected to the fourteenth gear Z14 as an idler gear with a twelfth gear Z12 as a fixed gear of the countershaft 6 of the first countershaft gear is engaged. Furthermore, the fifth gear Z5, as a fixed gear of the countershaft 6 of the first countershaft transmission, meshes with the drive pinion Z4 of the rotor 5 of the second electric drive EM 2.

Aus der Seitenansicht gemäß 5 A wird ersichtlich, dass sowohl das erste Zahnrad Z1 als auch das fünfte Zahnrad Z5 zur Ölversorgung des ersten Vorgelegegetriebes des zweiten elektrischen Antriebes EM 2 in den Ölsumpf 16 eintauchen. Zudem taucht auch das neunte Zahnrad Z9 in den Ölsumpf 16 ein, sodass dadurch auch das zweite Vorgelegegetriebe des ersten elektrischen Antriebes EM 1 ausreichend mit Öl versorgt wird.From the side view according to 5 A it can be seen that both the first gear Z1 and the fifth gear Z5 for the oil supply of the first countershaft transmission of the second electric drive EM 2 are immersed in the oil sump 16. In addition, the ninth gear Z9 is also immersed in the oil sump 16, so that the second countershaft transmission of the first electric drive EM 1 is also adequately supplied with oil.

Die Seitenansicht gemäß 5 B zeigt eine alternative Anordnung, aus der sich ergibt, dass die räumliche Anordnung der zweiten Vorgelegewelle 18 verändert ist.The side view according to 5 B shows an alternative arrangement from which it results that the spatial arrangement of the second countershaft 18 is changed.

Bei der sechsten Ausführungsvariante gemäß 6 ist als Festübersetzung des ersten elektrischen Antriebes EM 1 der zweite Planetenradsatz PS2 vorgesehen, der dem ersten Planetenradsatz PS1 vorgeschaltet ist. Dadurch kann gegenüber der ersten Ausführungsvariante der dritte Planetenradsatz PS3 als Festübersetzung entfallen, sodass eine kürzere axiale Bauweise möglich ist. Die geringere Festübersetzung kann dadurch ausgeglichen werden, dass ein größerer Durchmesser bei den Radsatzelementen des ersten Planetenradsatzes PS1 und des zweiten Planetenradsatzes PS2 sowie ein größerer Durchmesser des ersten elektrischen Antriebes EM 1 vorgesehen werden. Bei den Planetenradsätzen PS1, PS2 ist dadurch eine höhere Standübersetzung möglich. Bei dem ersten elektrischen Antrieb EM 1 ist ein höheres Drehmoment möglich. Beide Maßnahmen zusammen ermöglichen es, das Tretkurbelmoment des Fahrers abstützen zu können. Der Entfall zum Beispiel des dritten Planetenradsatzes PS3 ist ebenso bei der ersten, zweiten und vierten Ausführungsvariante möglich.In the sixth variant according to 6th the second planetary gear set PS2 is provided as a fixed ratio of the first electric drive EM 1, which is connected upstream of the first planetary gear set PS1. As a result, compared to the first embodiment variant, the third planetary gear set PS3 can be dispensed with as a fixed transmission, so that a shorter axial design is possible. The lower fixed ratio can be compensated for by having a larger diameter in the gear set elements of the first planetary gear set PS1 and the second planetary gear set PS2 as well a larger diameter of the first electric drive EM 1 can be provided. With the planetary gear sets PS1, PS2 a higher stationary ratio is possible. A higher torque is possible with the first electric drive EM 1. Both measures together make it possible to support the pedal crank torque of the driver. The omission of the third planetary gear set PS3, for example, is also possible in the first, second and fourth variant embodiments.

Im Detail ist bei der sechsten Ausführungsvariante vorgesehen, dass der Rotor 4 des ersten elektrischen Antriebes EM 1 mit dem Sonnenrad 13 des zweiten Planetenradsatzes PS 2 als Festübersetzung verbunden ist, wobei der Planetenradträger 14 des zweiten Planetenradsatzes PS 2 mit dem Sonnenrad 7 des ersten Planetenradsatzes PS 1 als Überlagerungsgetriebe verbunden ist. Ferner ist das Hohlrad 15 des zweiten Planetenradsatzes PS 2 an dem Gehäuse 3 festgesetzt, wobei der Planetenradträger 8 mit der manuellen Antriebswelle 1 verbunden ist. Ferner ist ein Hohlrad 9 des ersten Planetenradsatzes PS 1 mit dem mit dem Abtrieb 2 verbundenen sechsten Zahnrad Z6 verbunden, wobei das sechste Zahnrad Z6 mit einem siebten Zahnrad Z7 als Losrad in Eingriff steht. Zudem steht das siebte Zahnrad Z7 mit einem fünften Zahnrad Z 5 als Festrad der Vorgelegewelle 6 des ersten Vorgelegegetriebes in Eingriff, wobei das zweite Zahnrad Z2 als Festrad der Vorgelegewelle 6 des ersten Vorgelegegetriebes mit einem Antriebsritzel Z1 des Rotors 5 des zweiten elektrischen Antriebes EM 2 in Eingriff steht.In detail, the sixth variant provides that the rotor 4 of the first electric drive EM 1 is connected to the sun gear 13 of the second planetary gear set PS 2 as a fixed transmission, the planetary gear carrier 14 of the second planetary gear set PS 2 with the sun gear 7 of the first planetary gear set PS 1 is connected as a superposition gear. Furthermore, the ring gear 15 of the second planetary gear set PS 2 is fixed on the housing 3, the planetary gear carrier 8 being connected to the manual drive shaft 1. Furthermore, a ring gear 9 of the first planetary gear set PS 1 is connected to the sixth gear Z6 connected to the output 2, the sixth gear Z6 meshing with a seventh gear Z7 as a loose gear. In addition, the seventh gear Z7 meshes with a fifth gear Z 5 as a fixed gear of the countershaft 6 of the first countershaft transmission, the second gear Z2 as a fixed gear of the countershaft 6 of the first countershaft transmission with a drive pinion Z1 of the rotor 5 of the second electric drive EM 2 in Engagement is.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: manuelle Antriebswelle beziehungsweise Tretkurbellagerwellemanual drive shaft or crank shaft
22: AbtriebDownforce
33: Tretlagergehäuse beziehungsweise GehäuseBottom bracket housing or housing
44th: Rotor eines ersten elektrischen AntriebesRotor of a first electric drive
55: Rotor eines zweiten elektrischen AntriebesRotor of a second electric drive
66th: Vorgelegewelle eines ersten VorgelegegetriebesCountershaft of a first countershaft transmission
77th: Sonnenrad des ersten PlanetenradsatzesSun gear of the first planetary gear set
88th: Planetenradträger des ersten PlanetenradsatzesPlanet carrier of the first planetary gear set
99: Hohlrad des ersten PlanetenradsatzesRing gear of the first planetary gear set
1010: Sonnenrad des dritten PlanetenradsatzesSun gear of the third planetary gear set
1111th: Planetenradträger des dritten PlanetenradsatzesPlanet carrier of the third planetary gear set
1212th: Hohlrad des dritten PlanetenradsatzesRing gear of the third planetary gear set
1313th: Sonnenrad des zweiten PlanetenradsatzesSun gear of the second planetary gear set
1414th: Planetenradträger des zweiten PlanetenradsatzesPlanet carrier of the second planetary gear set
1515th: Hohlrad des zweiten PlanetenradsatzesRing gear of the second planetary gear set
1616: ÖlsumpfOil sump
17, 17A17, 17A: Ketten- oder RiementriebChain or belt drive
1818th: Vorgelegewelle eines zweiten VorgelegegetriebesCountershaft of a second countershaft transmission
EM 1EM 1: erster elektrischer Antriebfirst electric drive
EM 2EM 2: zweiter elektrischer Antriebsecond electric drive
PS 1PS 1: erster Planetenradsatzfirst planetary gear set
PS 2PS 2: zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
PS 3PS 3: dritter Planetenradsatzthird planetary gear set
Z1Z1: Antriebsritzel beziehungsweise erstes ZahnradDrive pinion or first gear
Z2Z2: zweites Zahnradsecond gear
Z3Z3: drittes Zahnradthird gear
Z4Z4: viertes Zahnradfourth gear
Z5Z5: fünftes Zahnradfifth gear
Z6Z6: sechstes Zahnradsixth gear
Z7Z7: siebtes Zahnradseventh gear
Z8Z8: Antriebsritzel beziehungsweise achtes ZahnradDrive pinion or eighth gear
Z9Z9: neuntes Zahnradninth gear
Z10Z10: zehntes Zahnradtenth gear
Z11Z11: elftes Zahnradeleventh gear
Z12Z12: zwölftes Zahnradtwelfth gear
Z13Z13: dreizehntes Zahnradthirteenth gear
Z14Z14: vierzehntes Zahnradfourteenth gear

Claims

Drive arrangement for a bicycle or pedelec, with a manual drive shaft (1) in a housing (3), with a rotor (4) of a first electric drive (EM 1) arranged coaxially to the manual drive shaft (1) and with an axially parallel to the manual drive shaft (1) arranged rotor (5) of a second electric drive (EM 2), the rotor (4) of the first electric drive (EM 1) via a first Pla netenradsatz (PS 1) is coupled as a superposition gear and via a fixed ratio with the manual drive shaft (1) and with an output (2), the rotor (5) of the second electric drive (EM 2) via a first countershaft gear as a fixed ratio with the Output (2) is coupled, and wherein a countershaft (6) of the first countershaft transmission is arranged in the housing (3) in such a way that at least one gear (Z2, Z5) of the first countershaft transmission for supplying oil to at least the first countershaft transmission in an oil sump (16 ) of the housing (3) is immersed.

Drive arrangement according to Claim 1 , characterized in that the rotor (4) of the first electric drive (EM 1) is arranged in the housing (3) in such a way that at least one gearwheel (Z1, Z6) coupled to the superposition gear for supplying oil to at least the superposition gear in the oil sump ( 16) of the housing (3) is immersed.

Drive arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that a second planetary gear set (PS2) and / or a third planetary gear set (PS3) are provided as the fixed transmission of the first electric drive (EM 1).

Drive arrangement according to Claim 3 , characterized in that the rotor (4) of the first electric drive (EM 1) is connected to a sun gear (13) of a second planetary gear set (PS 2) as a fixed ratio, that a ring gear (15) of the second planetary gear set (PS 2) and a ring gear (12) of a third planetary gear set (PS 3) are fixed as a fixed ratio on the housing (3) that a planetary gear carrier (14) of the second planetary gear set (PS 2) is connected to a sun gear (10) of the third planetary gear set (PS 3) is that a planetary gear carrier (11) of the third planetary gear set (PS 3) is connected to a sun gear (7) of the first planetary gear set (PS 1) as a superposition gear, that a planetary gear carrier (8) of the first planetary gear set (PS 1) is connected to the manual drive shaft (1) is connected and that a ring gear (9) of the first planetary gear set (PS 1) is connected to a sixth gear (Z6) connected to the output (2). ( 1 until 4th )

Drive arrangement according to Claim 3 or 4th , characterized in that a drive pinion (Z1) of the rotor (5) of the second electric drive (EM 2) meshes with a second gear (Z2) as a fixed gear of the countershaft (6), that a third gear (Z3) as a fixed gear the countershaft (6) is in engagement with a fourth gear (Z4) as a loose gear, so that a fifth gear (Z5) connected to the fourth gear (Z4) is in direct engagement as a loose gear with a sixth gear (Z6) or via a chain - Or belt drive (17) is coupled, the sixth gear (Z6) being connected to the output (2) and the ring gear (9) of the first planetary gear set (PS 1). ( 1 and 2 )

Drive arrangement according to Claim 3 or 4th , characterized in that a drive pinion (Z1) of the rotor (5) of the second electric drive (EM 2) meshes with a second gear (Z2) as a fixed gear of the countershaft (6), that a fifth gear (Z5) as a fixed gear the countershaft (6) is in engagement with a seventh gear (Z7) as idler gear, which engages with a sixth gear (Z6) or that a third gear (Z3) as a fixed gear of the countershaft (6) with a sixth gear (Z6 ) is coupled via a chain or belt drive (17) and that the sixth gear (Z6) is connected to the output (2) and the ring gear (9) of the first planetary gear set (PS 1). ( 3 and 4th )

Drive arrangement according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that a second countershaft transmission with a countershaft (18) is provided as a fixed ratio of the first electric drive (EM 1).

Drive arrangement according to Claim 7 , characterized in that a drive pinion (Z8) of the rotor (4) of the first electric drive (EM 1) is engaged with a ninth gear (Z9) as a fixed gear of a countershaft (18) of a second countershaft transmission as a fixed ratio, that a tenth gear (Z10) as a fixed gear of the countershaft (18) of the second countershaft gear is in engagement with an eleventh gear (Z11) as a loose gear of the manual drive shaft (1), which is connected to a sun gear (7) of the first planetary gear set (PS 1) as a superposition gear that a planetary gear carrier (8) of the first planetary gear set (PS 1) is connected to the manual drive shaft (1), that a ring gear (9) of the first planetary gear set (PS 1) is connected to a first gear (Z1 ) is connected that the first gear (Z1) directly or via a chain or belt drive (17 A) with a fourteenth gear (Z 14) is in engagement as a loose gear, that one with the fourteenth gear (Z14) ve Bound thirteenth gear (Z13) as idler gear with a twelfth gear (Z12) as a fixed gear of the countershaft (6) of the first countershaft gear is in mesh, so that a fifth gear (Z5) as a fixed gear of the countershaft (6) of the first countershaft with a drive pinion ( Z4) of the rotor (5) of the second drive (EM 2) is in engagement. ( 5 )

Drive arrangement according to Claim 3 , characterized in that the rotor (4) of the first electric drive (EM 1) is connected to a sun gear (13) of the second planetary gear set (PS 2) as a fixed ratio, that a planetary gear carrier (14) of the second planetary gear set (PS 2) with a sun gear (7) of the first planetary gear set (PS 1 ) is connected as a superposition gear, that a ring gear (15) of the second planetary gear set (PS 2) is fixed on the housing (3), that a planet carrier (8) is connected to the manual drive shaft (1), that a ring gear (9) of the first planetary gear set (PS 1) is connected to a sixth gear (Z6) connected to the output (2), that the sixth gear (Z6) meshes with a seventh gear (Z7) as a loose gear, that the seventh gear (Z7 ) meshes with a fifth gear (Z5) as a fixed gear of the countershaft (6) of the first countershaft transmission, that a second gear (Z2) as a fixed gear of the countershaft (6) of the first countershaft with a drive pinion (Z1) of the rotor (5) of the two th electric drive (EM 2) is engaged. ( 6th )

Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the manual drive shaft (1) is designed as a bottom bracket crankshaft.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the output (2) is designed as a chain or belt wheel.

Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first electric drive (EM 1) and the second electric drive (EM 2) are each designed as an electric machine which can be operated both as a motor and as a generator.

Bicycle or pedelec with a drive arrangement according to one of the preceding claims.