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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und ein Elektrofahrrad mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
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Fahrräder realisieren kostengünstige, leicht zu handhabende und emissionsfreie Fortbewegungsmittel. Sie haben auch als Sport- beziehungsweise Fitnessgeräte Verbreitung gefunden, und es haben sich für unterschiedliche sportliche Einsatzfelder besonders geeignete Typen herausgebildet.
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In den letzten Jahren wächst die Begeisterung für Elektrofahrräder (insbesondere sogenannte „Pedelecs“) und das auch trotz der für Fahrräder hohen Gewichte und Preise. Potenzielle Kunden sind nicht nur ältere, weniger konditionsstarke oder von sportlichen Ambitionen freie Radfahrer, sondern auch sportliche, jüngere Fahrer, sei es zur Nutzung auf dem Arbeitsweg oder wegen der Möglichkeit, mit ihnen ohne Überbeanspruchung der eigenen Physis den Aktionsradius zu erweitern und/oder die Reisegeschwindigkeit zu erhöhen. Gerade bei Mountainbikern scheint das Interesse an elektrisch unterstützten Mountainbikes zu wachsen. Bei Elektrofahrrädern ist es ein Anliegen, ein zuverlässig unterstützendes Antriebssystem bereitzustellen, welches eine hohe Leistungsübertragung ermöglicht.
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Es ist die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ein zuverlässiges Antriebskonzept für Elektrofahrräder zu schaffen, welches einen besonders übersichtlichen und platzsparenden Aufbau ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 sowie durch ein Elektrofahrrad gemäß dem Patentanspruch 9.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad offenbart. Die Antriebsvorrichtung weist eine Motoreinheit mit einem Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrrads auf. Die Antriebsvorrichtung weist ferner eine erste Getriebestufe und eine zweite Getriebestufe auf, die zum Antreiben des Elektrofahrrads ausgebildet sind. Die erste Getriebestufe ist einerseits mit der Motoreinheit und andererseits mit der zweiten Getriebestufe gekoppelt. Die zweite Getriebestufe ist daher einerseits beziehungsweise antriebsseitig mit der ersten Getriebestufe gekoppelt und dazu ausgebildet, andererseits beziehungsweise abtriebsseitig ein Drehmoment zum Antreiben des Elektrofahrrads abzugeben oder bereitzustellen. Die zweite Getriebestufe ist dabei als Wellgetriebe ausgebildet und in Bezug auf eine Rotationsachse einer Tretkurbel des Elektrofahrrads koaxial angeordnet beziehungsweise dazu eingerichtet, koaxial zu der Tretkurbel angeordnet zu werden.
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Mittels der beschriebenen Antriebsvorrichtung ist ein zuverlässiges Antriebskonzept für Elektrofahrräder realisierbar, welches einen besonders platzsparenden Aufbau ermöglicht. Die beschriebene Antriebsvorrichtung ist insbesondere zur Montage an ein Unterrohr oder an ein Sitzrohr des Elektrofahrrads geeignet und ermöglicht einen vorteilhaften Einklang hinsichtlich einer geringen Geräuschentwicklung, einer hohen Effizienz und kleinen Baugröße.
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Das Wellgetriebe der zweiten Getriebestufe realisiert ein spielfreies Getriebe zur Übertragung von großen Drehmomenten und es wird auch als Spannungswellengetriebe oder als sogenanntes „Harmonic Drive“ bezeichnet. Es ermöglicht eine hohe Übersetzung von zum Beispiel 100:1 und zeichnet sich zudem durch eine hohe Steifigkeit aus. Ein solches Harmonic Drive weist unter anderem ein elliptisches Scheibenelement auf, welches als sogenannter „Wave Generator“ den Antrieb des Wellgetriebes bildet. Ferner ist zum Beispiel eine verformbare zylindrische Stahlbüchse vorhanden, die als „Flexspline“ bezeichnet wird und den Abtrieb des Harmonic Drive ausbildet und durch Rotation des Wave Generators vorgegeben verformt wird. Außerdem ist ein Außenelement vorgesehen, welches auch als „Circular Spline“ bezeichnet wird und welches mittels Verzahnungen mit dem Flexspline zusammenwirkt, sodass zum Beispiel jede Umdrehung des Wave Generators zu einer Relativbewegung von zwei Zähnen des Flexspline hinsichtlich des Circular Spline führt.
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Alternativ zu dem Wellgetriebe kann die zweite Getriebestufe der Antriebsvorrichtung ein Zykloidgetriebe umfassen, welches auch ein spielfreies Getriebe zur Übertragung von großen Drehmomenten realisiert. Zykloidgetriebe übertragen Drehmomente wälzend mittels Kurvenscheiben.
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Die zweite Getriebestufe ist insbesondere mittels einer Abtriebswelle mit der Tretkurbel des Elektrofahrrads gekoppelt beziehungsweise mit dieser koppelbar, wenn ein unterstützender Antrieb gefordert ist. Die Abtriebswelle ist insbesondere fest mit einem Zahnrad oder Kettenblatt des Elektrofahrrads gekoppelt oder mit einer dieser Komponenten ausgebildet. Die Tretkurbel ist insbesondere fest mit der oder den Pedalen des Elektrofahrrads gekoppelt. Die Antriebseinheit ermöglicht somit das Ausbilden eines platzsparenden und effizienten Antriebs, bei dem ein Pedalbetrieb und ein unterstützender Elektroantrieb kombiniert und mittels der Abtriebswelle gekoppelt oder bei Bedarf koppelbar sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der Antriebsvorrichtung ist die erste Getriebestufe als Riemengetriebe ausgebildet, welches ein erstes und ein zweites Getrieberad sowie ein Riemenelement umfasst. Das Riemenelement koppelt die beiden Getrieberäder miteinander, wobei das erste Getrieberad mit der Motoreinheit und das zweite Getrieberad mit der zweiten Getriebestufe gekoppelt ist.
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Auf diese Weise kann ein nutzbringendes elektrisches Antriebssystem für Elektrofahrräder bereitgestellt werden, welches eine niedrigübersetzte Getriebestufe in Form des Riemengetriebes und eine hochübersetzte Getriebestufe in Form des Wellgetriebes aufweist. Alternativ zu dem Riemengetriebe kann die erste Getriebestufe auch als Stirnradgetriebe ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Antriebsvorrichtung weist die zweite Getriebestufe einen Wellenerzeuger, einen zylindrischen Außenring mit einer Innenverzahnung und ein elastisches Übertragungselement mit einer Außenverzahnung auf, die in Abstimmung auf die Innenverzahnung des Außenrings vorgegeben ausgebildet ist. Die zweite Getriebestufe weist zudem ein Radialkupplungselement auf. Der Wellenerzeuger ist in einem Betrieb zur vorgegebenen Verformung des Übertragungselements, der Außenring als Antrieb und das Radialkupplungselement als Abtrieb der zweiten Getriebestufe ausgebildet. Das Übertragungselement ist zwischen dem Außenring und dem Radialkupplungselement angeordnet und stellt eine vorgegebene Übersetzung der zweiten Getriebestufe bereit.
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Eine solche Ausführungsform konkretisiert den Aufbau der zweiten Getriebestufe als Wellgetriebe, bei dem zum Beispiel die Außenverzahnung des elastischen Übertragungselement zwei Zähne weniger aufweist als die Innenverzahnung des Außenrings. Zudem weist das beschriebene Wellgetriebe das Radialkupplungselement auf, welches eine zuverlässige Übertragung eines Drehmoments vom Abtrieb der zweiten Getriebestufe auf eine Abtriebswelle des Antriebsystems beziehungsweise der Tretkurbel ermöglicht.
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Ist zum Beispiel die erste Getriebestufe, wie zuvor beschrieben, als Riemengetriebe ausgebildet, ist das zweite Getrieberad des Riemengetriebes mit dem Außenring des Wellgetriebes und das Radialkupplungselement mit der Tretkurbel gekoppelt. Somit kann ein besonders kompakter und zuverlässiger Aufbau der Antriebsvorrichtung mit einer niedrigübersetzten und einer hochübersetzten Getriebestufe realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Antriebsvorrichtung weist das Radialkupplungselement in Bezug auf die Rotationsachse der Tretkurbel an einer Außenseite eine Mehrzahl von radialen Vorsprüngen auf, die in Abstimmung auf eine Mehrzahl von Ausnehmungen ausgebildet sind, die an einer dem Radialkupplungselement zugewandten Stirnseite des Übertragungselements ausgebildet sind. Mittels Ineinandergreifen der Vorsprünge und der Ausnehmungen ist das Radialkupplungselement entlang der Rotationsachse der Tretkurbel mit dem Übertragungselements koppelbar und von diesem entkoppelbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Radialkupplungselement somit entlang der Rotationsachse der Tretkurbel verschiebbar. Das Radialkupplungselement ermöglicht somit in einem gekoppelten Zustand eine zuverlässige Übertragung des Drehmoments vom Abtrieb der zweiten Getriebestufe auf den Abtrieb des Antriebsystems beziehungsweise der Antriebsvorrichtung oder in einem entkoppelten Zustand ein unabhängiges Rotieren der Tretkurbel frei von der abgekoppelten ersten und zweiten Getriebestufe. Ein Entkoppeln der Tretkurbel von der beschriebenen Antriebsvorrichtung kann zum Beispiel nutzbringend sein, um eine Entkoppelung des Kraftflusses beim Rückwärtsschieben des Elektrofahrrads zu erreichen und um somit ein Mitschleppen des Getriebes und des Motors zu verhindern, oder wenn die Antriebsvorrichtung einer Wartung bedarf, um wieder einen fehlerfreien oder widerstandsarmen Betrieb einzurichten. In einem solchen Fall ist es nicht erforderlich, die Getriebestufen mitzudrehen und entsprechende Zusatzkraft aufzubringen und ein mit der Antriebsvorrichtung versehenes Elektrofahrrad kann sozusagen als normales Fahrrad weiter verwendet werden. Die Antriebsvorrichtung weist somit bevorzugt die beschriebene axiale Verschiebbarkeit des Radialkupplungselements auf. Alternativ kann aber auch ein axial fixiertes Radialkupplungselement vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Antriebsvorrichtung sind die radialen Vorsprünge des Radialkupplungselements so ausgebildet, dass sie in Bezug auf einen mit dem Übertragungselement gekoppelten Zustand entlang der Rotationsachse der Tretkurbel vorgegeben über die Stirnseite des Übertragungselements hinausragen. Anders formuliert, sind die Vorsprünge größer oder länger ausgebildet, als die Ausnehmungen tief sind. Auf diese Weise kann eine sichere Kopplung zwischen den beiden Komponenten und eine zuverlässige Drehmomentübertragung von dem Übertragungselement auf das Radialkupplungselement eingerichtet werden. Eine Überdeckung der Vorsprünge ist insbesondere abhängig von den wirkenden Kräften und kann zum Beispiel mehrere Millimeter betragen. Alternativ können die Vorsprünge des Radialkupplungselements und die Stirnseite des Übertragungselements so ausgebildet sein, dass sozusagen eine eins-zu-eins-Überdeckung oder eine Deckungsgleichheit der Kontaktflächen eingerichtet ist, sodass eine mechanisch zuverlässige Kopplung realisierbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Antriebsvorrichtung ist die zweite Getriebestufe insbesondere so angeordnet und ausgebildet, dass sie in einem betriebsbereit montierten Zustand die Tretkurbel in Bezug auf die Rotationsachse der Tretkurbel koaxial umgibt. Dies ermöglicht einen besonders platzsparenden und übersichtlichen Aufbau der Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und trägt zudem dazu bei, ein Gesamtgewicht gering zu halten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Antriebsvorrichtung sind die Motoreinheit und die Getriebestufen so angeordnet, dass eine Rotationsachse der Motoreinheit parallel beabstandet zu der Rotationsachse der Tretkurbel ausgerichtet ist. Auch eine solche Ausführungsform ermöglicht einen besonders platzsparenden und übersichtlichen Aufbau der Antriebsvorrichtung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Elektrofahrrad offenbart, das einen Fahrradrahmen mit einem unteren Rahmenabschnitt aufweist, der sich zu einem Tretlager mit einer Tretkurbel erstreckt. Das Elektrofahrrad weist eine Antriebsvorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf, die in oder an dem Rahmenabschnitt angeordnet ist, sodass die zweite Getriebestufe koaxial zu der Tretkurbel angeordnet ist, sodass mittels der zweiten Getriebestufe ein Drehmoment zum Antreiben des Elektrofahrrads übertragbar ist. Das Elektrofahrrad ermöglicht im Wesentlichen die zuvor genannten Eigenschaften, Vorteile und Funktionen.
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Zur Anbringung an dem Rahmenabschnitt weist dieser beispielsweise eine Aussparung aus, sodass die Antriebsvorrichtung zuverlässig aufgenommen werden kann. Gemäß einer Ausführungsform ist die Antriebsvorrichtung zum Beispiel als Baugruppe im bereits gekoppelten Zustand an den Rahmenabschnitt angeordnet, insbesondere montiert.
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Die beschriebene elektrische Antriebsvorrichtung für Elektrofahrräder umfasst neben einem Elektromotor eine erste niedrigübersetzte Getriebestufe, die vorzugsweise als Riemengetriebe oder Stirnradgetriebe ausgelegt ist, sowie eine zweite hochübersetzte Getriebestufe, die vorzugsweise als Wellgetriebe oder Zykloidgetriebe ausgelegt ist. Bevorzugt umfasst die Antriebsvorrichtung auch das verschiebbare Radialkupplungselement, welches das Drehmoment vom Abtrieb der zweiten Getriebestufe auf den Abtrieb des Antriebsystems überträgt und somit zu einer nutzbringenden und zuverlässigen Leistungsübertragung von der Motoreinheit auf die Tretkurbel des Elektrofahrrads beiträgt.
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Die Antriebsvorrichtung ermöglicht ein effizientes mechanisches System zum Unterstützen beim Fahrradfahren und hält zudem eine Geräuschentwicklung gering und Bauform kompakt. Dies wird insbesondere durch die zweistufige Getriebeauslegung ermöglicht, bei der zum Beispiel das Riemengetriebe bei geringen Leistungen und hohen Drehzahlen sehr effizient und geräuscharm arbeiten kann, während das Wellgetriebe auf sehr kompaktem Bauraum hohe Drehmomente übertragen kann.
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Um den benötigten Bauraum des Wellgetriebes in axialer Ausrichtung entlang der Rotationsachse der Tretkurbel besonders kurz zu gestalten, ist bevorzugt das Radialkupplungselement zwischen Abtrieb des Wellgetriebes und dem Abtrieb Gesamtsystems vorgesehen.
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Die beschriebenen Ausführungsformen der Antriebsvorrichtung ermöglichen unter anderem folgende vorteilhafte Betriebseigenschaften:
- • geringe Geräuschentwicklung und hoher Wirkungsgrad durch ein Riemengetriebe in der ersten Getriebestufe.
- • hohe Leistungsdichte und geringer Platzbedarf in der zweiten Getriebestufe durch das Wellgetriebe bei hohen Drehmomenten.
- • geringer Platzbedarf für die zweite Getriebestufe, da ein üblicherweise langer Auslauf eines zugehörigen Abtriebs des Wellgetriebes durch das kurzbauende Radialkupplungselement ersetzt werden kann
- • geringe Kosten, da die zweite Getriebestufe aus Werkzeug fallenden Kunststoffteilen beziehungsweise mittels Kunststoffspritzgießen oder aus Metall-Druckgussteilen mittels Metall-Druckguss, zum Beispiel aus Aluminium oder Magnesium, fertigbar ist. Es kann auf eine wettbewerbsfähige Leistungsdichte und eine hohe Positionsgenauigkeit des Getriebes verzichtet und gleichzeitig ein geringes Gewicht der Antriebsvorrichtung realisiert werden.
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Ausführungsformen, Vorteile und Funktionen werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der angehängten Figuren erläutert. In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Elektrofahrrads mit einer montierten Antriebsvorrichtung,
- 2-6 schematische, perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispiels der Antriebsvorrichtung für das Elektrofahrrad, und
- 7 eine schematische Ansicht einer Schnittdarstellung einer zweiten Getriebestufe der Antriebsvorrichtung für das Elektrofahrrad.
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Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht in sämtlichen Figuren alle dargestellten Elemente mit zugehörigen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt schematisch ein Elektrofahrrad 1 mit einem Fahrradrahmen 2, welcher unter anderem einen unteren Rahmenabschnitt 3 aufweist, welcher ein Unterrohr ausbildet. Der Rahmenabschnitt 3 erstreckt sich in Richtung eines Tretlagers, welches eine Tretkurbel 4 umfasst, die mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung 5 für das Elektrofahrrad 1 gekoppelt oder koppelbar ist.
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Die 2-6 zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 5 oder von Komponenten der Antriebsvorrichtung 5 in verschiedenen perspektivischen Ansichten. 7 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung Komponenten der Antriebsvorrichtung 5.
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Die Antriebsvorrichtung 5 umfasst eine Motoreinheit 6 mit einem Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrrads 1 und eine erste Getriebestufe sowie eine zweite Getriebestufe, die zum Antreiben des Elektrofahrrads 1 ausgebildet sind. Die erste Getriebestufe ist als Riemengetriebe 10 ausgebildet und einerseits mit der Motoreinheit 6 und andererseits mit der zweiten Getriebestufe gekoppelt. Die zweite Getriebestufe ist als Wellgetriebe 20 ausgebildet und einerseits mit der ersten Getriebestufe beziehungsweise dem Riemengetriebe 10 gekoppelt und dazu eingerichtet, andererseits ein Drehmoment zum Antreiben des Elektrofahrrads 1 abzugeben oder zu übertragen. Die Seite der zweiten Getriebestufe, die mit der ersten Getriebestufe gekoppelt ist, stellt somit eine Antriebsseite des Wellgetriebes 20 dar. Die Seite der zweiten Getriebestufe, die zum Abgeben des Drehmoments und zum Antreiben des Elektrofahrrads 1 vorgesehen ist, stellt somit eine Abtriebsseite des Wellgetriebes 20 dar.
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Die Antriebsvorrichtung 5 ist insbesondere nicht direkt, sondern mittels einer Abtriebswelle 25 mit der Tretkurbel 4 gekoppelt oder mit dieser bei Bedarf koppelbar (s. 5 und 6). Die Abtriebswelle 25 ist wiederum mittels eines Adapters, eines sogenannten „Spider“, mit einem Kettenblatt des Elektrofahrrads 1 verbunden. Das Kettenblatt treibt wiederum über eine Kette ein Hinterrad des Elektrofahrrads 1 an. Eine Welle der Tretkurbel 4 ist von der Abtriebswelle 25 durch einen Freilauf entkoppelbar, um ein Mitschleppen der Kurbeln durch den Motor beziehungsweise die Antriebsvorrichtung 5 zu verhindern.
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Das Riemengetriebe 10 umfasst ein erstes Getrieberad 11 und ein zweites Getrieberad 12 sowie ein Riemenelement 13, das die beiden Getrieberäder 11, 12 miteinander koppelt. Das erste Getrieberad 11 ist mit der Motoreinheit 6 gekoppelt, sodass eine Rotationsachse 7 der Motoreinheit 6 mit einer Rotationsachse des ersten Getrieberads 11 zusammenfällt. Das zweite Getrieberad 12 ist mit dem Wellgetriebe 20 gekoppelt, sodass eine Rotationsachse 8 der Tretkurbel 4 mit einer Rotationsachse des Wellgetriebes 20 und des zweiten Getrieberads 12 zusammenfällt.
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Das Wellgetriebe 20 ist so ausgebildet, dass es die Tretkurbel 4 in Bezug auf die Rotationsachse 8 koaxial umgibt. Die Motoreinheit 6 und das Riemengetriebe 10 sowie das Wellgetriebe 20 sind so angeordnet, dass die Rotationsachsen 7 und 8 im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Zudem sind die Motoreinheit 6, das Riemengetriebe 10 und das Wellgetriebe 20 in einem Gehäuse 30 zusammen verbaut.
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Das Wellgetriebe 20 umfasst einen zylindrischen Außenring 22 mit einer Innenverzahnung 221 (s. 5 und 6). Das Wellgetriebe 20 umfasst weiter ein elastisches Übertragungselement 21 mit einer Außenverzahnung 213, die in Abstimmung auf die Innenverzahnung 221 des Außenrings 22 vorgegeben ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Außenverzahnung 213 des Übertragungselements 21 weniger Zähne als die Innenverzahnung 221 des Außenrings 22. Das Wellgetriebe 20 umfasst außerdem ein Radialkupplungselement 23. Der Außenring 22 fungiert als Antrieb und das Radialkupplungselement 23 als Abtrieb des Wellgetriebes 20. Das Übertragungselement 21 ist zwischen dem Außenring 22 und dem Radialkupplungselement 23 angeordnet und stellt durch die aufeinander abgestimmten Außenverzahnung 213 und Innenverzahnung 221 eine vorgegebene Übersetzung bereit. Das Wellgetriebe 20 umfasst ferner einen Wellenerzeuger 24, der auch als „Wave Generator“ bezeichnet wird und der zur vorgegebenen Verformung des Übertragungselements 21 ausgebildet ist. Das Wellgetriebe 20 realisiert somit ein sogenanntes „Harmonic Drive“.
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Gemäß 3 ist das zweite Getrieberad 12 des Riemengetriebes 10 mit dem Außenring 22 des Wellgetriebes 20 und fungiert diesbezüglich als Antrieb. Das Radialkupplungselement 23 ist direkt oder mittels eines oder mehrerer Übersetzungselemente mit der Tretkurbel 4 gekoppelt (s. 5).
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Das Radialkupplungselement 23 weist in Bezug auf die Rotationsachse 8 an einer Außenseite eine Mehrzahl von radialen Vorsprüngen 232 auf, die in Abstimmung auf eine Mehrzahl von Ausnehmungen 212 ausgebildet sind, die an einer dem Radialkupplungselement 23 zugewandten Stirnseite 214 des Übertragungselements 21 ausgebildet sind. Somit ist das Radialkupplungselement 23 entlang der Rotationsachse 8 mit dem Übertragungselement 21 koppelbar, indem die radialen Vorsprünge 232 in die Ausnehmungen 212 eingreifen.
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Anders formuliert weist das Übertragungselement 21 eine Mehrzahl von Vorsprüngen 211 auf, die sich an der Stirnseite 214 in Richtung des Radialkupplungselements 23 erstrecken und die Ausnehmungen 212 vorgegeben begrenzen. Die Vorsprünge 232 wiederum begrenzen auch Ausnehmungen 231 an der umlaufenden Außenseite des Radialkupplungselements 23. In einem gekoppelten Zustand des Übertragungselements 21 mit dem Radialkupplungselement 23 greifen auch die Vorsprünge 211 in die Ausnehmungen 231 ein.
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Vorzugsweise sind die radialen Vorsprünge 232 und die Ausnehmungen 212 äquidistant verteilt an der jeweiligen Komponente ausgebildet. Alternativ können die Vorsprünge 211, 232 und die Ausnehmungen 232, 212 auch anders verteilt sein und/oder in unterschiedlicher Anzahl ausgebildet sein.
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Das Radialkupplungselement 23 ermöglicht eine besonders kurze Ausgestaltung des Wellgetriebes 20 und zudem eine Entkopplung der Antriebsvorrichtung 5 von der Tretkurbel 4 beziehungsweise von der Abtriebswelle 25, dadurch dass das Radialkupplungselement 23 entlang der Rotationsachse 8 verschiebbar ausgebildet und von dem Übertragungselement 21 entkoppelbar ist (s. 6). Bei Bedarf kann das Elektrofahrrad 1 somit sozusagen als normales Fahrrad genutzt werden, ohne Komponenten der Antriebsvorrichtung 5 mitdrehen zu müssen. Dies kann zum Beispiel nutzbringend sein, wenn die Antriebsvorrichtung 5 nicht störungsfrei funktioniert oder einer Wartung bedarf.
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Das Radialkupplungselement 23 ist zudem mittels der Abtriebswelle 25 mit der Tretkurbel 4 gekoppelt. Alternativ kann das Radialkupplungselement 23 auch direkt oder mittels eines oder mehrerer Übertragungselemente mit der Tretkurbel 4 oder der Abtriebswelle 25 gekoppelt sein.
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Mittels der beschriebenen Antriebsvorrichtung 5 ist ein zuverlässiges Antriebskonzept für Elektrofahrräder realisierbar, welches einen besonders und platzsparenden Aufbau ermöglicht. Die Antriebsvorrichtung 5 ist insbesondere zur Montage an ein Unterrohr oder an ein Sitzrohr des Elektrofahrrads 1 geeignet und ermöglicht ein vorteilhaftes Antriebssystem insbesondere hinsichtlich einer geringen Geräuschentwicklung, einer hohen Effizienz und einer kleinen Baugröße.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrofahrrad
- 2
- Fahrradrahmen
- 3
- Rahmenabschnitt (Unterrohr)
- 4
- Tretkurbel
- 5
- Antriebsvorrichtung
- 6
- Motoreinheit
- 7
- Rotationsachse der Motoreinheit / der ersten Getriebestufe
- 8
- Rotationsachse der Tretkurbel / der zweiten Getriebestufe
- 10
- Riemengetriebe / erste Getriebestufe
- 11
- erstes Getrieberad
- 12
- zweites Getrieberad
- 13
- Riemenelement
- 20
- Wellgetriebe / zweite Getriebestufe
- 21
- elastisches Übertragungselement
- 211
- Vorsprung des Übertragungselements
- 212
- Ausnehmung des Übertragungselements
- 213
- Außenverzahnung des Übertragungselements
- 214
- Stirnseite des Übertragungselements
- 22
- zylindrischer Außenring
- 221
- Innenverzahnung des Außenrings
- 23
- Radialkupplungselement
- 231
- Ausnehmung des Radialkupplungselements
- 232
- Vorsprung des Radialkupplungselements
- 24
- Wellenerzeuger
- 25
- Abtriebswelle der Tretkurbel
- 30
- Gehäuse
