DE102021112219A1 - Generator module with eccentric gear for a muscle-powered vehicle and vehicle with the generator module - Google Patents
Generator module with eccentric gear for a muscle-powered vehicle and vehicle with the generator module Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021112219A1 DE102021112219A1 DE102021112219.8A DE102021112219A DE102021112219A1 DE 102021112219 A1 DE102021112219 A1 DE 102021112219A1 DE 102021112219 A DE102021112219 A DE 102021112219A DE 102021112219 A1 DE102021112219 A1 DE 102021112219A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- eccentric
- generator
- gear
- section
- carrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M19/00—Transmissions characterised by use of non-mechanical gearing, e.g. fluid gearing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/60—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts
Abstract
Es wird ein Generatormodul 6 zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Antriebsmodul 7 eines muskelbetriebenen Fahrzeugs 1, mit einem durch einen Fahrzeugbenutzer per Tretkraft antreibbaren Generator 13, wobei der Generator 13 einen Rotor 17 und einen Stator 18 aufweist, mit einer Tretkurbelwelle 12 zur Übertragung einer Tretkraft von einer Tretkurbel 9 auf den Generator 13 und mit einer Getriebeeinrichtung 14 zur Übersetzung der Tretkraft auf den Generator 13, wobei die Tretkurbelwelle 12 über die Getriebeeinrichtung 14 getriebetechnisch mit dem Generator 13 verbunden ist, vorgeschlagen, wobei die Getriebeeinrichtung 14 als ein Exzentergetriebe ausgebildet ist, welches einen drehfest mit der Tretkurbelwelle 12 verbundenen Exzenterradträger 22 mit mehreren Trägerbolzen 27 als Eingangsorgan, mindestens ein Exzenterrad 23, 24 mit mehreren Mitnahmeöffnungen 26 und einer mittigen Exzenteraufnahmeöffnung 25, einen Hohlradabschnitt 28 sowie eine mit dem Rotor 17 drehfest verbundene Exzenterwelle 31 als Ausgangsorgan aufweist, wobei jeweils ein Trägerbolzen 27 in eine der Mitnahmeöffnungen 26 eingreift, die Exzenterwelle 31 in die mittige Exzenteraufnahmeöffnung 25 eingreift und das Exzenterrad 23, 24 in dem Hohlradabschnitt 28 abläuft, wobei die Trägerbolzen 27 jeweils einen Anlaufabschnitt 40 zur Bildung einer axialen Anlauffläche 41 für das mindestens eine Exzenterrad 23, 24 aufweisen.A generator module 6 for generating electrical energy for a drive module 7 of a human-powered vehicle 1, with a generator 13 that can be driven by a vehicle user by pedaling power, the generator 13 having a rotor 17 and a stator 18, with a pedal crankshaft 12 for transmitting a pedaling power from a pedal crank 9 to the generator 13 and with a gear device 14 for transferring the pedaling force to the generator 13, with the pedal crank shaft 12 being geared to the generator 13 via the gear device 14, with the gear device 14 being designed as an eccentric gear, which has an eccentric wheel carrier 22 connected in a rotationally fixed manner to the pedal crankshaft 12 with a plurality of carrier bolts 27 as an input element, at least one eccentric wheel 23, 24 with a number of driving openings 26 and a central eccentric receiving opening 25, a ring gear section 28 and an eccentric connected in a rotationally fixed manner to the rotor 17 shaft 31 as an output element, with a carrier bolt 27 engaging in one of the driving openings 26, the eccentric shaft 31 engaging in the central eccentric receiving opening 25 and the eccentric wheel 23, 24 running in the ring gear section 28, with the carrier bolts 27 each having a contact section 40 to form a axial contact surface 41 for the at least one eccentric wheel 23, 24 have.
Description
Die Erfindung betrifft ein Generatormodul für ein muskelbetriebenes Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem Generatormodul.The invention relates to a generator module for a human-powered vehicle having the features of the preamble of
Es sind elektrische Fahrräder bekannt, welche ohne eine physikalische Antriebsverbindung zwischen Tretkurbel und Hinterrad angetrieben werden können. Der Fahrer treibt dabei mit den Tretkurbeln einen Generator zur Stromerzeugung an, um einen mit dem Hinterrad verbundenen Antriebsmotor mit Strom zu versorgen. Bei einem derartigen Antriebssystem kann somit die physikalische Antriebsverbindung, wie z.B. Kette, Zahnriemen, Kardanwelle etc. entfallen. Um die Drehzahl der Kurbelwelle zu erhöhen und das Drehmoment entsprechend zu reduzieren, kommen üblicherweise konventionelle Getriebetypen, wie z.B. ein- oder mehrstufige Planetengetriebe, Wolfromsatz etc., zum Einsatz, um einen Generator mit wenig Drehmoment und entsprechend kleiner Baugröße einsetzten zu können.Electric bicycles are known which can be driven without a physical drive connection between the crank and the rear wheel. The driver uses the pedal cranks to drive a generator to generate electricity in order to supply electricity to a drive motor connected to the rear wheel. With such a drive system, the physical drive connection, such as a chain, toothed belt, cardan shaft, etc., can be omitted. In order to increase the speed of the crankshaft and reduce the torque accordingly, conventional gear types, such as single or multi-stage planetary gears, tungsten sets, etc., are usually used in order to be able to use a generator with little torque and a correspondingly small size.
Die Druckschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Generatormodul für ein muskelbetriebenes Fahrzeug vorzuschlagen, welches sich durch einen verbesserten Wirkungsgrad auszeichnet.The invention is based on the object of proposing a generator module for a human-powered vehicle which is characterized by improved efficiency.
Diese Aufgabe wird durch ein Generatormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.This object is achieved by a generator module having the features of
Gegenstand der Erfindung ist ein Generatormodul, welches zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Antriebsmodul eines muskelbetriebenen Fahrzeugs ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug als ein elektrisches Fahrrad, auch als E-Bike bekannt, ausgebildet. Grundsätzlich kann das Fahrrad genau zwei Räder aufweisen. Alternativ kann das Fahrzeug jedoch auch mehr als zwei, insbesondere drei oder genau vier Räder aufweisen.The subject matter of the invention is a generator module which is designed and/or suitable for generating electrical energy for a drive module of a human-powered vehicle. In particular, the vehicle is designed as an electric bicycle, also known as an e-bike. In principle, the bicycle can have exactly two wheels. Alternatively, however, the vehicle can also have more than two, in particular three or exactly four wheels.
Das Antriebsmodul dient zur Erzeugung eines elektrischen Antriebsmoments. Das Antriebsmodul umfasst vorzugsweise mindestens einen Elektromotor, welcher elektrische Energie in ein elektrisches Antriebsmoment wandelt. Dabei ist das Antriebsmodul, insbesondere der Elektromotor, mit mindestens oder genau einem Antriebsrad des Fahrzeugs antriebstechnisch verbindbar und/oder verbunden. Prinzipiell ist das Antriebsmodul als ein Radnabenantrieb ausgebildet, welcher in das Antriebsrad des Fahrzeugs integriert ist. Alternativ kann das Antriebsmodul jedoch auch außerhalb des Antriebsrades angeordnet und/oder als zentraler Antriebsmotor für ein oder mehrere Antriebsräder dienen. Grundsätzlich ist das Antriebsrad als ein Hinterrad des Fahrzeugs ausgebildet. Alternativ kann das Antriebsrad jedoch auch als ein Vorderrad des Fahrzeugs ausgebildet sein.The drive module is used to generate an electrical drive torque. The drive module preferably includes at least one electric motor, which converts electrical energy into an electrical drive torque. In this case, the drive module, in particular the electric motor, can be and/or is connected in terms of drive technology to at least or precisely one drive wheel of the vehicle. In principle, the drive module is designed as a wheel hub drive, which is integrated into the drive wheel of the vehicle. Alternatively, however, the drive module can also be arranged outside of the drive wheel and/or can serve as a central drive motor for one or more drive wheels. Basically, the drive wheel is designed as a rear wheel of the vehicle. Alternatively, however, the drive wheel can also be designed as a front wheel of the vehicle.
Das Generatormodul ist insbesondere separat zu dem Antriebsmodul ausgebildet. Das Generatormodul weist hierzu einen Generator auf, der durch einen Fahrzeugbenutzer per Tretkraft antreibbar ist. Insbesondere erzeugt der Generator eine elektrische Leistung, welche aus der am Generator aufgebrachten Drehmomente und Drehzahlen resultiert. Vorzugsweise kann der Fahrzeugbenutzer die Größe der elektrischen Leistung in Abhängigkeit der Tretkraft bzw. Trittfrequenz variieren. Bevorzugt weist die Antriebsanordnung eine Steuerungseinrichtung auf, welche ausgebildet ist, das Antriebsmoment und/oder eine Antriebsdrehzahl des Antriebsmoduls in Abhängigkeit der Tretkraft und/oder Trittfrequenz zu steuern. Besonders bevorzugt ist der Generator nicht zur Umsetzung eines Betriebs als Antriebsmotor ausgebildet und/oder kann ausschließlich in einem Generatorbetrieb laufen. Alternativ kann der Generator elektromotorisch betrieben werden, um z.B. die Kurbeln in eine bestimmte Position zu bringen. Das Generatormodul weist einen Stator und einen Rotor auf.The generator module is in particular designed separately from the drive module. For this purpose, the generator module has a generator that can be driven by a vehicle user by pedaling. In particular, the generator generates electrical power which results from the torques and speeds applied to the generator. Preferably, the vehicle user can vary the size of the electrical power depending on the pedaling force or pedaling frequency. The drive arrangement preferably has a control device which is designed to control the drive torque and/or a drive speed of the drive module as a function of the pedaling force and/or pedaling frequency. Particularly preferably, the generator is not designed to operate as a drive motor and/or can run exclusively in generator mode. Alternatively, the generator can be operated by an electric motor, e.g. to bring the cranks into a certain position. The generator module has a stator and a rotor.
Das Generatormodul weist eine Tretkurbelwelle auf, welche zur Übertragung der Tretkraft auf den Generator ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind an der Tretkurbelwelle endseitig jeweils eine Tretkurbel angeordnet, über welche die Tretkraft in die Tretkurbelwelle eingeleitet wird. Insbesondere ist die Tretkurbelwelle drehbar in dem Generatormodul gelagert. Bevorzugt definiert die Tretkurbelwelle mit ihrer Rotationsachse eine Hauptdrehachse des Generatormoduls. Die Tretkurbelwelle verläuft durchgängig von einer Tretkurbel zu der anderen Tretkurbel.The generator module has a pedal crankshaft, which is designed and/or suitable for transmitting the pedaling force to the generator. In particular, a pedal crank is arranged at each end of the pedal crankshaft, via which the pedaling force is introduced into the pedal crankshaft. In particular, the pedal crankshaft is rotatably mounted in the generator module. The pedal crankshaft preferably defines a main axis of rotation of the generator module with its axis of rotation. The crankshaft runs continuously from one crank to the other crank.
Das Generatormodul weist eine Getriebeeinrichtung auf, welche zur Übersetzung der Tretkraft auf den Generator ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Tretkurbelwelle ist dabei über die Getriebebeinrichtung getriebetechnisch mit dem Generator verbunden. Insbesondere dient die Getriebeeinrichtung zur Übersetzung ins Schnelle (Betrag (i) < 1), wobei die Drehzahl am Generator vergrößert und das übertragene Drehmoment auf den Generator verkleinert wird. Die Tretkurbelwelle ist in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse bevorzugt durch die Getriebeeinrichtung geführt und/oder koaxial zu der Getriebeeinrichtung angeordnet. Somit wird ein Antriebsstrang gebildet, der von der Tretkurbelwelle zu dem Generator führt, wobei die Tretkurbelwelle und der Generator jeweils einen Teil des Antriebsstrangs bilden.The generator module has a transmission device which is used to translate the pedaling force is designed and/or suitable for the generator. The pedal crankshaft is connected in terms of transmission to the generator via the transmission device. In particular, the transmission device is used for stepping up (amount (i)<1), the speed at the generator being increased and the torque transmitted to the generator being reduced. The pedal crankshaft is preferably guided through the transmission device in the axial direction with respect to the main axis of rotation and/or is arranged coaxially to the transmission device. A drive train is thus formed, which leads from the crankshaft to the generator, with the crankshaft and the generator each forming part of the drive train.
In einer bevorzugten Realisierung ist vorgesehen, dass die Getriebeeinrichtung ein Übersetzungsverhältnis zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang mit einem Betrag von weniger als 1:40, insbesondere 1:30 aufweist. Vorzugsweise weist die Getriebeeinrichtung ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1:10, insbesondere 1:30 und 1:100, insbesondere 1:50 auf. Vorzugsweise weist die Getriebeeinrichtung ein Übersetzungsverhältnis von 1:50 auf. Auf diese Weise wird das durch den Fahrer erzeugte hohe Tretmoment (im Bereich bis ca. 200Nm) am Getriebeeingang mit geringen Drehzahlen (im Bereich 30 bis 120 1/min) in ein geringeres Drehmoment mit hohen Drehzahlen am Getriebeausgang gewandelt.In a preferred implementation, it is provided that the transmission device has a transmission ratio between the transmission input and the transmission output of less than 1:40, in particular 1:30. The transmission device preferably has a transmission ratio of between 1:10, in particular 1:30 and 1:100, in particular 1:50. The transmission device preferably has a transmission ratio of 1:50. In this way, the high pedaling torque generated by the driver (in the range of up to approx. 200Nm) at the transmission input with low speeds (in the range of 30 to 120 rpm) is converted into a lower torque with high speeds at the transmission output.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Getriebeeinrichtung als ein Exzentergetriebe ausgebildet ist. Insbesondere weist das Exzentergetriebe einen Getriebeeingang, insbesondere ein Eingangsorgan, und einen Getriebeausgang, insbesondere ein Ausgangsorgan, auf, wobei die Tretkurbelwelle eingangsseitig und der Generator ausgangsseitig angeordnet ist. In einem Fahrbetrieb wird somit das Tretmoment über das Exzentergetriebe auf den Rotor übertragen, sodass der Rotor relativ zu dem Stator um die Hauptdrehachse rotiert wird. Insbesondere verläuft ein Kraftübertragungsweg zur Übertragung der Tretkraft von der Tretkurbelwelle über das Exzentergetriebe zu dem Generator. Die Tretkurbelwelle ist hierzu in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse durch das Exzentergetriebe geführt und/oder koaxial zu dem Exzentergetriebe angeordnet. Bevorzugt sind das Exzentergetriebe, die Tretkurbelwelle und der Generator koaxial und/oder konzentrisch in Bezug auf die Hauptdrehachse angeordnet.In the context of the invention, it is proposed that the gear device be designed as an eccentric gear. In particular, the eccentric gear has a gear input, in particular an input element, and a gear output, in particular an output element, with the pedal crankshaft being arranged on the input side and the generator on the output side. When driving, the pedaling torque is thus transmitted to the rotor via the eccentric gear, so that the rotor is rotated about the main axis of rotation relative to the stator. In particular, a power transmission path for transmitting the pedaling power runs from the pedal crankshaft via the eccentric gear to the generator. For this purpose, the pedal crankshaft is guided through the eccentric gear in the axial direction with respect to the main axis of rotation and/or is arranged coaxially with the eccentric gear. The eccentric gear, the pedal crankshaft and the generator are preferably arranged coaxially and/or concentrically in relation to the main axis of rotation.
Das Exzentergetriebe weist erfindungsgemäß einen Exzenterradträger mit mehreren Trägerbolzen auf. Insbesondere ist der Exzenterradträger als eine Trägerscheibe ausgebildet. Die Trägerbolzen sind vorzugsweise auf einem gemeinsamen Teilkreis um die Hauptdrehachse regelmäßig in Umlaufrichtung verteilt. Bevorzugt erstrecken sich die Trägerbolzen in einer axialen Richtung und/oder parallel zu der Hauptdrehachse.According to the invention, the eccentric gear has an eccentric wheel carrier with a plurality of carrier bolts. In particular, the eccentric wheel carrier is designed as a carrier disk. The support bolts are preferably regularly distributed in the direction of rotation on a common pitch circle around the main axis of rotation. The carrier bolts preferably extend in an axial direction and/or parallel to the main axis of rotation.
Das Exzentergetriebe weist erfindungsgemäß mindestens oder genau ein Exzenterrad mit mehreren Mitnahmeöffnungen für die Trägerbolzen und einer mittigen Exzenteraufnahmeöffnung auf, wobei jeweils ein Trägerbolzen in eine der Mitnahmeöffnungen eingreift. Insbesondere ist der freie Durchmesser der Mitnahmeöffnungen größer ausgebildet als der Durchmesser der Trägerbolzen.According to the invention, the eccentric gear has at least or precisely one eccentric wheel with a plurality of driving openings for the carrier bolts and a central eccentric receiving opening, with each carrier bolt engaging in one of the driving openings. In particular, the free diameter of the entrainment openings is designed to be larger than the diameter of the carrier bolts.
Das Exzentergetriebe weist erfindungsgemäß einen Hohlradabschnitt auf, wobei das mindestens eine Exzenterrad in einem Betrieb mit dem Außenumfang in dem Hohlradabschnitt abläuft. Der Hohlradabschnitt kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.According to the invention, the eccentric gear has a ring gear section, wherein the at least one eccentric wheel runs in operation with the outer circumference in the ring gear section. The ring gear section can be designed in one piece or in multiple pieces.
Das Exzentergetriebe weist erfindungsgemäß eine Exzenterwelle auf, wobei die Exzenterwelle in die mittige Exzenteraufnahmeöffnung eingreift. Insbesondere weist die Exzenterwelle mindestens oder genau einen Exzenterabschnitt auf, wobei der Exzenterabschnitt einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Vorzugsweise greift die Exzenterwelle über den Exzenterabschnitt in die mittige Exzenteraufnahmeöffnung ein. Optional ist zwischen dem Exzenterabschnitt und der Exzenteraufnahmeöffnung eine Exzenterradlagereinrichtung angeordnet, um die Reibung zu verringern.According to the invention, the eccentric gear has an eccentric shaft, the eccentric shaft engaging in the central eccentric receiving opening. In particular, the eccentric shaft has at least or exactly one eccentric section, the eccentric section having a circular cross section. The eccentric shaft preferably engages in the central eccentric receiving opening via the eccentric section. An eccentric wheel bearing device is optionally arranged between the eccentric section and the eccentric receiving opening in order to reduce friction.
Erfindungsgemäß weisen die Trägerbolzen jeweils einen Anlaufabschnitt auf, welcher zur Bildung einer axialen Anlauffläche für das mindestens eine Exzenterrad ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere hat der Anlaufabschnitt die Funktion, dass mindestens eine Exzenterrad in axialer Richtung in Bezug auf eine Bolzenachse des Trägerbolzens zu führen und/oder gegen eine axiale Verlagerung und/oder Verkippung auf dem Trägerbolzen zu halten. Vorzugsweise kann das mindestens eine Exzenterrad in einem Betrieb mit seiner dem Anlaufabschnitt zugewandten axialen Stirnfläche an der Anlauffläche anliegen und/oder anlaufen, sodass das Exzenterrad in axialer Richtung gesichert ist.According to the invention, the carrier bolts each have a contact section which is designed and/or suitable for forming an axial contact surface for the at least one eccentric wheel. In particular, the contact section has the function of guiding at least one eccentric wheel in the axial direction in relation to a bolt axis of the carrier bolt and/or holding it against axial displacement and/or tilting on the carrier bolt. During operation, the at least one eccentric wheel can preferably abut and/or run against the contact surface with its axial end face facing the contact section, so that the eccentric wheel is secured in the axial direction.
Da der Anlaufabschnitt mit den Trägerbolzen und somit mit dem Exzenterradträger umläuft, entsteht nur eine geringe Relativgeschwindigkeit zwischen dem Exzenterrad und dem Anlaufabschnitt, wodurch die Reibung und somit der Verschleiß des mindestens einen Exzenterrades reduziert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die axiale Führung der Anlaufabschnitte, nur die Trägerbolzen selbst bzw. die Anlaufabschnitte genau gefertigt werden müssen, um eine hohe Führungsgenauigkeit für die Exzenterräder zu erreichen. Somit können umliegende Bauteile, welche untergeordnete Genauigkeitsanforderungen aufweisen, einfacher und kostengünstiger gefertigt werden. Die somit kostengünstig erreichbare hohe Führungsgenauigkeit hat zudem auch einen positiven Einfluss auf das Getriebegeräusch sowie den Getriebewirkungsgrad.Since the run-up section rotates with the carrier bolts and thus with the eccentric wheel carrier, there is only a low relative speed between the eccentric wheel and the run-up section, which reduces the friction and thus the wear of the at least one eccentric wheel. A further advantage is that due to the axial guidance of the approach sections, only the carrier bolts themselves or the approach sections have to be manufactured precisely in order to achieve a high degree of guidance accuracy for the eccentric wheels. Thus, surrounding components, which are subordinate Exactly have performance requirements, can be manufactured more simply and cost-effectively. The high guidance accuracy that can be achieved in this way at low cost also has a positive influence on the gear noise and the gear efficiency.
In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Trägerbolzen jeweils mit einem axialen Ende an dem Exzenterradträger festgelegt sind und an dem Exzenterradträger abgewandten Ende den Anlaufabschnitt aufweisen. Insbesondere sind die Trägerbolzen formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem Exzenterradträger festgelegt. Vorzugsweise weist der Exzenterradträger je Trägerbolzen eine Bolzenaufnahme auf, wobei die Trägerbolzen in der jeweiligen Bolzenaufnahme verliersicher, insbesondere axialfest, aufgenommen sind. Insbesondere ist der Anlaufabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Bolzenachse beabstandet zu dem Exzenterradträger angeordnet, wobei das mindestens eine Exzenterrad axial zwischen dem Exzenterradträger und dem Anlaufabschnitt, insbesondere formschlüssig, aufgenommen ist. Es wird somit ein Trägerbolzen vorgeschlagen, welcher sich durch eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung auszeichnet und zugleich einfach zu montieren ist.In a specific embodiment, it is provided that the carrier bolts are each fixed with an axial end to the eccentric wheel carrier and have the contact section on the end facing away from the eccentric wheel carrier. In particular, the carrier bolts are positively and/or non-positively and/or firmly fixed to the eccentric wheel carrier. The eccentric wheel carrier preferably has a bolt receptacle for each carrier bolt, with the carrier bolts being held captively, in particular axially fixed, in the respective bolt receptacle. In particular, the approach section is arranged at a distance from the eccentric wheel carrier in the axial direction with respect to the bolt axis, the at least one eccentric wheel being accommodated axially between the eccentric wheel carrier and the approach section, in particular with a positive fit. A carrier bolt is thus proposed which is characterized by a simple and cost-effective design and at the same time is easy to assemble.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Anlaufabschnitt als ein radial nach außen gerichteter Anlaufbund ausgebildet ist, wobei sich die Anlauffläche in Bezug auf eine Bolzenachse des zugehörigen Trägerbolzens zumindest annähernd in einer Radialebene erstreckt. Insbesondere ist „zumindest annähernd“ dahingehend zu verstehen, dass sich die Anlauffläche in der Radialebene erstreckt, wobei eine Winkelabweichung der Anlauffläche gegenüber der Radialebene von mehr als +/- 1 Grad, vorzugsweise +/- 5 Grad, im Speziellen +/- 10 Grad inbegriffen ist. Der Anlaufbund weist vorzugsweise einen Außendurchmesser auf, welcher größer als ein Innendurchmesser der Mitnahmeöffnungen ist. Insbesondere ist der Anlaufbund koaxial und/oder konzentrisch zu dem Trägerbolzen bzw. der Bolzenachse angeordnet. Es wird somit ein Trägerbolzen vorgeschlagen, welcher besonders einfach zu fertigen ist.In a further specification, it is provided that the contact section is designed as a radially outwardly directed contact collar, with the contact surface extending at least approximately in a radial plane in relation to a bolt axis of the associated carrier bolt. In particular, “at least approximately” should be understood to mean that the contact surface extends in the radial plane, with an angular deviation of the contact surface from the radial plane of more than +/- 1 degree, preferably +/- 5 degrees, in particular +/- 10 degrees is included. The stop collar preferably has an outside diameter that is larger than an inside diameter of the entrainment openings. In particular, the stop collar is arranged coaxially and/or concentrically to the carrier bolt or the bolt axis. A carrier bolt is thus proposed which is particularly easy to manufacture.
In einer ersten möglichen Umsetzung ist vorgesehen, dass der Anlaufabschnitt und der Trägerbolzen jeweils als zwei separate Bauteile ausgebildet sind, wobei der Anlaufabschnitt zumindest axialfest an dem Trägerbolzen montiert ist. Prinzipiell sind die Trägerbolzen jeweils als Zylinderbolzen ausgebildet, welche entsprechend in die Bolzenaufnahme montiert sind. Alternativ können die Trägerbolzen und der Exzenterradträger jedoch auch aus einem gemeinsame Materialabschnitt, insbesondere einstückig, gefertigt sein. Der Anlaufabschnitt kann dabei lösbar oder unlösbar an dem Trägerbolzen montiert sein. Vorzugsweise ist der Anlaufabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Bolzenachse formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem Bolzenabschnitt angeordnet. Beispielsweise kann der Anlaufabschnitt über eine Schraub-, Press- oder Schweißverbindung an dem Trägerbolzen montiert sein. Durch die mehrteilige Ausgestaltung des Trägerbolzens kann der Trägerbolzen in einfacher Weise an unterschiedliche Baubreiten des Exzentergetriebes angepasst werden. Des Weiteren können durch die mehrteilige Ausgestaltung, der Trägerbolzen und der Anlaufabschnitt aus unterschiedlichen Materialen gefertigt werden, um beispielsweise die Reibung an der Anlauffläche weiter zu reduzieren.In a first possible implementation, it is provided that the contact section and the support bolt are each formed as two separate components, with the contact section being mounted at least axially fixed on the support bolt. In principle, the carrier bolts are each designed as cylinder bolts, which are mounted accordingly in the bolt receptacle. Alternatively, however, the carrier bolts and the eccentric wheel carrier can also be made from a common material section, in particular in one piece. The approach section can be detachably or non-detachably mounted on the carrier bolt. The contact section is preferably arranged on the bolt section in a form-fitting and/or force-fitting manner and/or with a material connection in the axial direction in relation to the bolt axis. For example, the run-up section can be mounted on the carrier bolt via a screw, press or welded connection. Due to the multi-part configuration of the carrier bolt, the carrier bolt can be easily adapted to different overall widths of the eccentric gear. Furthermore, due to the multi-part configuration, the carrier bolt and the contact section can be made of different materials, for example in order to further reduce the friction on the contact surface.
In einer alterativen möglichen Umsetzung ist vorgesehen, dass der Anlaufabschnitt und der Trägerbolzen aus einem gemeinsamen Materialabschnitt gefertigt sind. Insbesondere sind der Trägerbolzen und der Anlaufabschnitt einstückig, z.B. aus einem gemeinsamen Guss, gefertigt. Vorzugsweise schließt sich unmittelbar an den Anlaufabschnitt ein Bolzenabschnitt an, welcher endseitig mit seinem freien Ende in die Bolzenaufnahme montiert ist. Beispielsweise kann der Trägerbolzen als ein Drehteil, ein Schmiedeteil oder ein Umformteil ausgebildet sein. Es wird somit ein Trägerbolzen vorgeschlagen, welcher sich durch eine einfache und kostengünstige Fertigung sowie eine robuste Ausgestaltung auszeichnet.In an alternative possible implementation, it is provided that the contact section and the carrier bolt are made from a common material section. In particular, the carrier bolt and the contact section are made in one piece, e.g. from a joint casting. A bolt section, which is mounted at the end with its free end in the bolt receptacle, is preferably directly adjacent to the contact section. For example, the carrier bolt can be designed as a turned part, a forged part or a formed part. A carrier bolt is thus proposed which is characterized by simple and inexpensive manufacture and a robust design.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Exzentergetriebe je Trägerbolzen eine Lagerhülse aufweist. Insbesondere dienen die Lagerhülsen zur Übertragung des Drehmoments auf das mindestens eine Exzenterrad. Die Lagerhülse ist insbesondere in Bezug auf die Bolzenachse koaxial und/oder konzentrisch auf dem Trägerbolzen angeordnet. Vorzugsweise ist die Lagerhülse als ein Spanlosteil und/oder Umformteil ausgebildet. Die Lagerhülse ist über eine Hülsenlagerung drehbar auf dem jeweiligen Trägerbolzen gelagert. Prinzipiell kann die Hülsenlagerung als eine Gleitlagerung ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Hülsenlagerung jedoch als eine Wälzkörperlagerung ausgebildet. Die Lagerhülse ist in axialer Richtung in Bezug auf die Bolzenachse an dem Anlaufabschnitt abgestützt ist. Die Lagerhülse kann dabei in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse formschlüssig und/oder spielfrei zwischen dem Exzenterradträger und an dem Anlaufabschnitt angeordnet sein. Insbesondere bildet der Anlaufabschnitt bei einer Ausgestaltung der Hülsenlagerung als Wälzkörperlagerung ein Bord für die Wälzkörper, wobei die Wälzkörper und/oder die Lagerhülse in einem Betrieb an der Anlauffläche anlaufen können. Durch diese Ausgestaltung kann ein geräuscharmer Lauf mit geringen Reibungsverlusten bei dem Generatormodul erreicht werden.In a further development it is provided that the eccentric gear has a bearing sleeve for each carrier bolt. In particular, the bearing sleeves serve to transmit the torque to the at least one eccentric wheel. The bearing sleeve is arranged coaxially and/or concentrically on the carrier bolt, in particular with respect to the bolt axis. The bearing sleeve is preferably designed as a non-cutting part and/or formed part. The bearing sleeve is rotatably mounted on the respective support pin via a sleeve bearing. In principle, the sleeve bearing can be designed as a plain bearing. However, the sleeve bearing is preferably designed as a rolling element bearing. The bearing sleeve is supported on the run-on section in the axial direction in relation to the bolt axis. The bearing sleeve can be arranged in the axial direction in relation to the main axis of rotation in a form-fitting manner and/or without play between the eccentric wheel carrier and on the approach section. In particular, when the sleeve bearing is designed as a rolling body bearing, the run-on section forms a rim for the rolling bodies, with the rolling bodies and/or the bearing sleeve being able to run against the run-on surface during operation. With this configuration, low-noise operation with low friction losses can be achieved in the generator module.
In einer weiteren möglichen Ausführung ist vorgesehen, dass die Antriebsanordnung ein Gehäuse aufweist, welches insbesondere zur Aufnahme des Generators und des Exzentergetriebes ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind der Generator und das Exzentergetriebe vollständig in dem Gehäuse aufgenommen. Bevorzugt ist die Tretkurbelwelle abschnittsweise durch das Gehäuse geführt, wobei die Tretkurbelwelle über mindestens eine weitere Lagereinrichtung, vorzugsweise ein Wälzlager, radial an dem Gehäuse abgestützt ist. Das Gehäuse kann mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig ausgebildet sein. Insbesondere weist das Gehäuse einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Exzentergetriebes und des Generators auf, wobei das Exzentergetriebe und der Generator in axialer und/oder radialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse formschlüssig in dem Gehäuse aufgenommen sind. Bevorzugt ist der Stator fest mit dem Gehäuse verbunden.In a further possible embodiment it is provided that the drive arrangement has a housing which is designed and/or suitable in particular for accommodating the generator and the eccentric gear. In particular, the generator and the eccentric gear are completely accommodated in the housing. The pedal crankshaft is preferably guided in sections through the housing, with the pedal crankshaft being supported radially on the housing via at least one further bearing device, preferably a roller bearing. The housing can be constructed in several parts, preferably in two parts. In particular, the housing has a receiving space for receiving the eccentric gear and the generator, the eccentric gear and the generator being positively received in the housing in the axial and/or radial direction in relation to the main axis of rotation. The stator is preferably firmly connected to the housing.
Gemäß dieser Ausführung ist das Gehäuse, insbesondere der Aufnahmeraum, in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse durch eine Zwischenwand in einen Generatorraum für das Generatormodul und einen Getrieberaum für das Getriebemodul unterteilt ist. Insbesondere kann der Getrieberaum als ein, insbesondere mit einer Öl- oder Fettschmierung versehener Nassraum und der Generatorraum als ein Trockenraum ausgebildet. Vorzugsweise ist die Zwischenwand in radialer Richtung einerseits an dem Gehäuse und andererseits an der Exzenterwelle, vorzugsweise fluiddicht, abgestützt. Im Speziellen kann die Zwischenwand über eine Dichtung an der Exzenterwelle und/oder dem Gehäuse dichtend anliegen. Alternativ oder optional ergänzend kann die Zwischenwand fest mit dem Gehäuse verbunden sein. Dabei ist vorgesehen, dass die Zwischenwand in axialer Richtung von dem mindestens einen Exzenterrad beabstandet angeordnet ist. Insbesondere übernimmt die Zwischenwand somit keine Führungsfunktion für das mindestens eine Exzenterrad, sodass die Zwischenwand somit besonders einfach und kostengünstig gefertigt werden kann. Sollte der Generatorraum nicht vom Getrieberaum abgedichtet werden müssen, so kann erfindungsgemäß auch komplett auf die Zwischenwand verzichtet werden, wobei die Führungsfunktion des mindestens einen Exzenterrads ausschließlich durch die Trägerbolzen bzw. die Anlaufabschnitte übernommen wird. Dadurch kann die Antriebsanordnung kompakter und kostengünstiger ausgestaltet werden.According to this embodiment, the housing, in particular the receiving space, is divided in the axial direction with respect to the main axis of rotation by an intermediate wall into a generator space for the generator module and a gear space for the gear module. In particular, the gear compartment can be configured as a wet compartment, in particular provided with oil or grease lubrication, and the generator compartment can be configured as a dry compartment. The intermediate wall is preferably supported in the radial direction on the housing on the one hand and on the eccentric shaft on the other hand, preferably in a fluid-tight manner. In particular, the intermediate wall can be in sealing contact with the eccentric shaft and/or the housing via a seal. Alternatively or optionally in addition, the intermediate wall can be permanently connected to the housing. It is provided that the intermediate wall is arranged at a distance from the at least one eccentric wheel in the axial direction. In particular, the partition wall does not assume any guiding function for the at least one eccentric wheel, so that the partition wall can be manufactured particularly easily and inexpensively. If the generator space does not have to be sealed off from the gear space, the partition wall can also be dispensed with entirely according to the invention, with the guide function of the at least one eccentric wheel being taken over exclusively by the carrier bolts or the contact sections. As a result, the drive arrangement can be made more compact and less expensive.
In einer weiteren konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass das Exzentergetriebe zwei diametral und/oder gegengleich, z.B. um 180° in Umlaufrichtung, versetzte Exzenterräder aufweist. Die Exzenterräder sind bevorzugt axial aneinandergrenzend angeordnet. Vorzugsweise sind die Exzenterräder kontaktierend zueinander angeordnet und/oder Gleiten im Betrieb aufeinander ab. Dabei sind die beiden Exzenterräder in axialer Richtung zwischen dem Exzenterradträger und dem Anlaufabschnitt angeordnet sind. Vorzugsweise sind die beiden Exzenterräder in axialer Richtung in Bezug auf die Bolzenachse formschlüssig oder mit einem geringen Axialspiel zwischen Exzenterradträger und dem Anlaufabschnitt angeordnet. Durch diese Realisierung werden Querkräfte in dem Exzentergetriebe reduziert.In a further specific implementation, it is provided that the eccentric gear has two eccentric wheels that are offset diametrically and/or in opposite directions, e.g. by 180° in the direction of rotation. The eccentric wheels are preferably arranged axially adjacent to one another. The eccentric wheels are preferably arranged in contact with one another and/or slide off one another during operation. The two eccentric wheels are arranged in the axial direction between the eccentric wheel carrier and the approach section. Preferably, the two eccentric wheels are arranged in a form-fitting manner in the axial direction in relation to the bolt axis or with a small axial play between the eccentric wheel carrier and the approach section. This implementation reduces transverse forces in the eccentric gear.
In einer ersten möglichen Umsetzung kann das mindestens eine, vorzugsweise beide Exzenterräder als Kurvenscheiben ausgebildet sein. Insbesondere ist die Kurvenscheibe als eine flache Scheibe ausgebildet, welche am Außenumfang eine Kurvenform aufweist. Die Kurvenform der mindestens einen Kurvenscheibe sowie die Innenkontur des Hohlradabschnitts können prinzipiell beliebig ausgebildet sein, solange diese die Funktion des Exzentergetriebes übernehmen können. Besonders bevorzugt ist das Exzentergetriebe jedoch als ein Zykloidengetriebe ausgebildet, wobei durch den Außenumfang der mindestens einen Kurvenscheibe eine Zykloidenform dargestellt ist.In a first possible implementation, the at least one, preferably both, eccentric wheels can be designed as cam discs. In particular, the cam disk is designed as a flat disk which has a curved shape on the outer circumference. The curve shape of the at least one cam disc and the inner contour of the ring gear section can in principle be of any desired design, as long as they can assume the function of the eccentric gear. However, the eccentric gear is particularly preferably designed as a cycloid gear, with a cycloid shape being represented by the outer circumference of the at least one cam disk.
In einer zweiten möglichen Umsetzung kann das mindestens eine, vorzugsweise beide Exzenterräder als Zahnradscheiben ausgebildet sein. Insbesondere ist die Zahnradscheibe als eine flache Scheibe ausgebildet. Die Zahnradscheibe weist am Außenumfang eine Außenverzahnung und der Hohlradabschnitt am Innenumfang eine Innenverzahnung auf, wobei die Außenverzahnung mit der Innenverzahnung bereichsweise in Eingriff steht. Die jeweilige Verzahnung ist insbesondere als Evolventenverzahnung ausgeführt. Besonders bevorzugt unterscheiden sich die Anzahl der Zähne der Innenumfangsstirnradverzahnung und der Außenumfangsstirnradverzahnung um mindestens oder genau einen Zahn.In a second possible implementation, the at least one, preferably both, eccentric wheels can be designed as toothed wheel disks. In particular, the gear wheel disk is designed as a flat disk. The toothed wheel disk has external teeth on the outer circumference and the ring gear section has internal teeth on the inner circumference, the outer teeth being in engagement with the inner teeth in some areas. The respective toothing is designed in particular as an involute toothing. Particularly preferably, the number of teeth of the inner circumferential spur gear and the outer circumferential spur gear differ by at least or exactly one tooth.
In einer möglichen Realisierung ist vorgesehen, dass der Exzenterradträger ein Eingangsorgan der Getriebeeinrichtung und die Exzenterwelle ein Ausgangsorgan der Getriebeeinrichtung bildet. Insbesondere ist der Exzenterradträger hierzu drehfest mit der Tretkurbelwelle verbunden und die Exzenterwelle drehfest mit dem Rotor verbunden. Dabei ist der Hohlradabschnitt fest oder zumindest drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Alternativ bildet der Hohlradabschnitt das Eingangsorgan der Getriebeeinrichtung und die Exzenterwelle das Ausgangsorgan der Getriebeeinrichtung. Insbesondere ist der Hohlradabschnitt hierzu drehfest mit der Tretkurbelwelle verbunden und die Exzenterwelle drehfest mit dem Rotor verbunden. Dabei ist der Exzenterradträger fest oder zumindest drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Insbesondere ist das Eingangsorgan formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Tretkurbelwelle, vorzugsweise zumindest drehfest, verbunden. Alternativ können das Eingangsorgan und die Tretkurbelwelle auch aus einem gemeinsamen Materialabschnitt gebildet sein. Insbesondere ist das Ausgangsorgan formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Rotor, vorzugsweise zumindest drehfest, verbunden. Alternativ können das Ausgangsorgan und der Rotor auch aus einem gemeinsamen Materialabschnitt gebildet sein. Bevorzugt ist das Eingangsorgan in Bezug auf die Hauptdrehachse koaxial und/oder konzentrisch zu der Tretkurbelwelle angeordnet und/oder das Ausgangsorgan in Bezug auf die Hauptdrehachse koaxial und/oder konzentrisch zu dem Rotor angeordnet.In one possible implementation, it is provided that the eccentric wheel carrier forms an input element of the transmission device and the eccentric shaft forms an output element of the transmission device. In particular, the eccentric wheel carrier is connected to the pedal crankshaft in a rotationally fixed manner for this purpose, and the eccentric shaft is connected in a rotationally fixed manner to the rotor. The ring gear section is fixed or at least non-rotatably connected to the housing. Alternatively, the ring gear section forms the input element of the transmission device and the eccentric shaft forms the output element of the transmission device. In particular, the ring gear section is non-rotatably connected to the pedal crankshaft and the eccentric shaft is non-rotatably connected to the rotor. The eccentric wheel carrier is connected to the housing in a fixed or at least non-rotatable manner. In particular, the input organ positively and/or non-positively and/or cohesively with the pedal crankshaft, preferably at least non-rotatably connected. Alternatively, the input element and the pedal crankshaft can also be formed from a common material section. In particular, the output member is connected to the rotor in a form-fitting and/or force-fitting and/or cohesive manner, preferably at least in a rotationally fixed manner. Alternatively, the output member and the rotor can also be formed from a common material section. The input element is preferably arranged coaxially and/or concentrically with respect to the main axis of rotation with respect to the pedal crankshaft and/or the output element is arranged coaxially and/or concentrically with respect to the main axis of rotation with respect to the rotor.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit dem Generatormodul und dem Antriebsmodul, wie diese bereits zuvor beschrieben wurden. Das Generatormodul ist zur Bereitstellung der elektrischen Energie über eine elektrische Leitung unmittelbar mit dem Antriebsmodul verbunden. Insbesondere kann der Elektromotor somit direkt durch den vom Generator erzeugten Strom gespeist werden. Alternativ oder optional ergänzend ist das Generatormodul zur Bereitstellung der elektrischen Energie mittelbar über ein Energiespeichermodul mit dem Antriebsmodul verbunden. Insbesondere ist das Energiespeichermodul als ein Akkumulator ausgebildet, welcher während der Fahrt vom Generator gespeist wird und zudem von einer externen Stromquelle geladen werden kann. Insbesondere kann der Elektromotor somit durch den in dem Energiespeichermodul gespeicherten Strom gespeist werden.A further object of the invention relates to a drive arrangement with the generator module and the drive module, as these have already been described above. In order to provide the electrical energy, the generator module is connected directly to the drive module via an electrical line. In particular, the electric motor can thus be fed directly by the current generated by the generator. Alternatively or optionally in addition, the generator module is connected to the drive module indirectly via an energy storage module to provide the electrical energy. In particular, the energy storage module is designed as an accumulator, which is fed by the generator while driving and can also be charged from an external power source. In particular, the electric motor can thus be fed by the current stored in the energy storage module.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit dem Generatormodul und/oder der Antriebsanordnung wie diese bereits zuvor beschrieben wurden. Another subject matter of the invention relates to a vehicle with the generator module and/or the drive arrangement as already described above.
Insbesondere ist das Fahrzeug ein muskelbetriebenes Fahrzeug, insbesondere Fahrrad, ausgebildet, welches durch einen Elektromotor angetrieben wird. Insbesondere zeichnet sich das Fahrzeug dadurch aus, dass die für den Elektromotor benötigte elektrische Energie zumindest teilweise mittels des Generatormoduls durch den Fahrer erzeugt wird.In particular, the vehicle is a human-powered vehicle, in particular a bicycle, which is driven by an electric motor. In particular, the vehicle is characterized in that the electrical energy required for the electric motor is at least partially generated by the driver using the generator module.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Antriebsanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 eine Schnittdarstellung eines Generatormoduls der Antriebsanordnung.
-
1 a schematic representation of a vehicle with a drive arrangement as an embodiment of the invention; -
2 a sectional view of a generator module of the drive arrangement.
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding or identical parts are each provided with the same reference symbols in the figures.
Das Fahrzeug 1 weist eine Antriebsanordnung 5 auf, welche zum Antrieb des Hinterrads 4 dient. Das Hinterrad 4 bildet somit ein Antriebsrad des Fahrzeugs 1, wobei das Vorderrad 3 antriebslos bleibt. Optional kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Vorderrad 3 angetrieben wird.The
Die Antriebsanordnung 5 umfasst ein Generatormodul 6, optional ein Antriebsmodul 7 und ein Energiespeichermodul 8. Das Generatormodul 6 ist im Bereich des Tretlagers angeordnet und kann durch einen Fahrzeugbenutzer per Tretkraft angetrieben werden, um elektrische Energie für das Antriebsmodul 7 zu erzeugen. Das Generatormodul 6 weist hierzu zwei diametral zueinander angeordnete Tretkurbeln 9 auf, welche per Tretkraft in Rotation versetzt werden, um elektrische Leistung in dem Generatormodul 6 zu erzeugen.The
Das Fahrrad weist keine mechanische Antriebsverbindung zwischen den Tretkurbeln 9 und dem Antriebsrad 4 auf. Das Generatormodul 6 ist lediglich über eine elektrische Leitung 10 mit dem Antriebsmodul 6 und/oder dem Energiespeichermodul 8 elektrisch verbunden, um die für das Antriebsmodul 7 nötige elektrische Energie bereitzustellen. Das Antriebsmodul 7 kann beispielsweise als ein in das Hinterrad 4 integrierter Radnabenmotor ausgebildet sein, welcher ein elektrisches Antriebsmoment auf das Hinterrad 4 überträgt. Das Antriebsmodul 7 kann dabei direkt durch die von dem Generatormodul 6 erzeugte elektrische Energie oder mittelbar durch die in dem Energiespeichermodul 8 gespeicherte elektrische Energie versorgt werden. Das Energiespeichermodul 8 kann während der Fahrt von Generatormodul 6 gespeist werden und darüber hinaus von einer externen Stromquelle geladen werden. Optional kann die vom Generatormodul 6 bereitgestellte elektrische Energie einem Verbraucher 11, z.B. Licht, zur Verfügung gestellt werden.The bicycle has no mechanical drive connection between the pedal cranks 9 and the
Die
Das Generatormodul 6 weist einen Generator 13 sowie eine Getriebeeinrichtung 14 auf, welche gemeinsam in einem Gehäuse 15 aufgenommen sind. Der Generator 13 weist einen Stator 16 und einen Rotor 17 auf, wobei die Tretkurbelwelle 12 mit einem Getriebeeingang und der Rotor 17 mit einem Getriebeausgang der Getriebeeinrichtung 14 verbunden ist. Der Stator 16 hingegen ist gehäusefest mit dem Gehäuse 15 verbunden und verbleibt somit stationär. Die Getriebeeinrichtung 14 dient dazu, ein in die Tretkurbelwelle 12 eingeleitetes Tretmoment über die Getriebeeinrichtung 14 auf den Generator 13 zu übersetzen.The
Die Getriebeeinrichtung 14 ist als ein Exzentergetriebe ausgebildet. Das Exzentergetriebe 14 ist in Bezug auf die Hauptdrehachse 100 koaxial zu dem Generator 13 und der Tretkurbelwelle 12 und in axialer Richtung formschlüssig zwischen dem Generator 13 und dem Gehäuse 15 angeordnet.The gear device 14 is designed as an eccentric gear. The eccentric gear 14 is arranged in relation to the main axis of
Das Gehäuse 15 ist zweiteilig ausgebildet, wobei das Gehäuse 15 einen Gehäusegrundkörper 18 aufweist, welcher in axialer Richtung durch einen Gehäusedeckel 19 abgeschlossen ist. Dabei weisen der Gehäusegrundkörper 18 und der Gehäusedeckel 19 jeweils eine zentrale Durchgangsöffnung 20, 21 auf, welche zur Durchführung der Tretkurbelwelle 12 durch das Gehäuse 15 dienen.The
Das Exzentergetriebe 15 weist als Eingangsorgan einen Exzenterradträger 22 auf, welcher drehfest mit der Tretkurbelwelle 12 verbunden ist. Dabei ist der Exzenterradträger 22 mit einem Wellenfortsatz der Tretkurbelwelle 12 einteilig ausgebildet, sodass eine Welle-Nabe-Verbindung zwischen der Tretkurbelwelle 12 und der Getriebeeinrichtung 14 eingespart werden kann. Bei einer Rotation der Tretkurbelwelle 12 wird der Exzenterradträger 22 ebenfalls rotiert und die Drehbewegung ins Schnelle übersetzt. In einer bevorzugten Realisierung ist vorgesehen, dass das Exzentergetriebe 14 ein Übersetzungsverhältnis zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang mit einem Betrag von weniger als 1:30 aufweist. Vorzugsweise weist das Exzentergetriebe 14 ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1:30 und 1:100 auf. Vorzugsweise weist das Exzentergetriebe 14 ein Übersetzungsverhältnis von 1:50 auf. Auf diese Weise wird das durch den Fahrer erzeugte hohe Tretmoment (im Bereich bis ca. 200 Nm) am Getriebeeingang/Eingangsorgan mit geringen Drehzahlen (im Bereich 30 bis 120 1/min) in ein geringeres Drehmoment mit hohen Drehzahlen am Getriebeausgang/Ausgangsorgan gewandelt.The
Ferner sind zwei Exzenterräder 23, 24 vorgesehen, wobei die Exzenterräder 23, 24 jeweils eine Exzenteraufnahmeöffnung 25 und eine Mehrzahl von außermittigen Mitnahmeöffnungen 26 aufweisen. Die Exzenterräder 23, 24 sind gegengleich zueinander angeordnet, um Querkräfte im Betrieb zu verkleinern.Furthermore, two
Der Exzenterradträger 22 weist eine Mehrzahl von Trägerbolzen 27 auf, wobei die Trägerbolzen 27 in die Mitnahmeöffnungen 26 der Exzenterräder 23, 24 eingreifen, so dass diese in Umlaufrichtung von den Trägerbolzen 27 und damit von dem Exzenterradträger 22 mitgenommen werden. Die Trägerbolzen 27 sind hierzu an dem Exzenterradträger 22 festgelegt und erstrecken sich in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse 100 radial innerhalb eines Hohlradabschnitts 28, welcher drehfest mit dem Gehäusegrundkörper 18 verbunden ist.The
Die Exzenterräder 23, 24 weisen an ihrem Außenumfang eine Außenverzahnung 29 und der Hohlradabschnitt 28 an seinem Innenumfang eine Innenverzahnung 30 auf, wobei die Außenverzahnung 29 und die Innenverzahnung 30 ausschließlich abschnittsweise und zwar um 180° und/oder gegengleich versetzt ineinander eingreifen. Beispielsweise sind die Außenverzahnung 29 und die Innenverzahnung 30 als Stirnradverzahnung, insbesondere als Evolventenverzahnung, ausgebildet.The eccentric gears 23, 24 have
Ein Ausgangsorgan des Exzentergetriebes 14 ist als eine Hohlwelle 31 ausgebildet, wobei die Hohlwelle 31 zwei Exzenterabschnitte 32, 33 aufweist, wobei die Exzenterabschnitte 32, 33 über jeweils eine Exzenterradlagereinrichtung 34 in die Exzenteraufnahmeöffnung 25 der Exzenterräder 23, 24 eingreifen. Die Hohlwelle 31 ist drehfest mit dem Rotor 17 verbunden. Die Tretkurbelwelle 12 ist in Bezug auf die Hauptdrehachse 100 koaxial zu der Hohlwelle 31 angeordnet, wobei die Tretkurbelwelle 12 relativ zu der Hohlwelle 31 und/oder zu dem Rotor 17 über eine Rotorlagereinrichtung 35 gelagert ist und beispielsweise als eine Wälzkörperlagerung ausgebildet ist.An output element of the eccentric gear 14 is designed as a
Das Getriebemodul 6 weist eine Zwischenwand 36 auf, welche das Gehäuse 15 in einen Generatorraum 37 zur Aufnahme des Generators 13 und einen Getrieberaum 38 zur Aufnahme der Getriebeeinrichtung 14, insbesondere des Exzentergetriebes 14, unterteilt. Zur weiteren Verkleinerung der Reibungsverluste in dem Generatormodul 6, insbesondere in der Getriebeeinrichtung 14 und im Speziellen in dem Exzentergetriebe 14 ist der Getrieberaum 38 mit einer Öl- oder Fettschmierung versehen. Der Generatorraum 37 bildet vorzugsweise einen Trockenraum, wobei der Getrieberaum 38 durch die Zwischenwand 36 und eine Dichtungseinrichtung 39 relativ zu der Hohlwelle 31 von dem Trockenraum getrennt ist. Beispielsweise ist die Dichtungseinrichtung 39 als ein Radialwellendichtring ausgebildet, welcher an einem Außenumfang der Hohlwelle 33 dichtend anliegt.The
Das dem Exzenterradträger 22 abgewandte Exzenterrad 24 muss axial geführt bzw. gegen axiale Verlagerung und Verkippung gehalten werden. Erfolgt dies konventionell durch die Zwischenwand 36, so entsteht durch die hohe Relativdrehzahl zwischen Tretkurbelwelle 12 und Gehäuse 15 zusätzliche Reibung, welche den Gesamtwirkungsgrad des Generatormoduls 6 verschlechtert. Außerdem ist zwischen diesem Exzenterrad 24 und der Zwischenwand 36 eine sehr genaue Führung erforderlich, so dass eine hohe Anforderung an die Präzision der beteiligten Einzelteile gestellt wird und somit hohe Bauteilkosten verursacht werden.The
Um sowohl den Wirkungsgrad zu optimieren und die Bauteilkosten gering zu halten, wird vorgeschlagen, die Trägerbolzen 27 mit einem Anlaufabschnitt 40 zu versehen, welcher eine Anlauffläche 41 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse 100 für das Exzenterrad 24 bildet. Der Anlaufabschnitt 40 ist als ein Anlaufbund ausgebildet, welcher sich in radialer Richtung in Bezug auf eine Bolzenachse 101 auf der dem Exzenterradträger 27 abgewandten Seite an den jeweiligen Trägerbolzen 27 anschließt. Dabei erstreckt sich die Anlauffläche 41 in Bezug auf die Bolzenachse 101 in einer Radialebene, wobei das Exzenterrad 24 an der Anlauffläche 41 geführt bzw. axial gehalten wird. Die Anlaufabschnitte 40 weisen jeweils eine radiale Erstreckung auf, welche größer ist als ein maximaler Durchmesser der Mitnahmeöffnungen 26.In order to optimize both the efficiency and to keep the component costs low, it is proposed to provide the
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Trägerbolzen 27 und der jeweils zugehörige Anlaufabschnitt 40 aus einem gemeinsamen Materialabschnitt gefertigt. Beispielsweise sind die Trägerbolzen 27 und die Anlaufabschnitte 40 einstückig, z.B. aus einem Guss, gefertigt. Das freie axiale Ende des Trägerbolzens 27 ist in eine entsprechende Bolzenaufnahme 42 des Exzenterradträgers 22 verliersicher, z.B. über eine Pressverbindung, montiert.In this exemplary embodiment, the
Ferner ist zu erkennen, dass auf den Trägerbolzen 27 jeweils eine Lagerhülse 43 koaxial zur Bolzenachse 101 aufgesetzt ist, welche axial durch den Anlaufabschnitt 40 gesichert ist bzw. axial an der Anlauffläche 41 abgestützt ist. Die Lagerhülse 43 ist auf dem Trägerbolzen 27 über eine Hülsenlagerung 44 drehbar gelagert. Die Hülsenlagerung 44 ist als eine Gleitlagerung oder als eine Wälzkörperlagerung ausgebildet. Der Außendurchmesser der Trägerbolzen 27 ist kleiner als die Mitnahmeöffnungen 26 ausgebildet, so dass die Lagerhülsen 43 am Innenumfang der Mitnahmeöffnungen 26 ablaufen können. Als Wälzkörperlagerung ausgebildet, weist die Hülsenlagerung 44 mehrerer um die Bolzenachse 101 verteilte Wälzkörper auf, wobei der Anlaufabschnitt 40 einen seitlichen Bord für die Wälzkörper bildet.It can also be seen that a bearing
Da der Anlaufabschnitt 40 mit dem Exzenterradträger 22 umläuft, entsteht durch die somit geringere Relativgeschwindigkeit zwischen Anlaufabschnitt 40 und Exzenterräder 23, 24 weniger Reibung, was zu einem gesteigerten Wirkungsgrad und weniger Verschleiß führt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nur noch die Trägerbolzen 27 genau gefertigt werden müssen, um eine hohe Führungsgenauigkeit für die Exzenterräder 23, 24 zu erreichen. Dadurch können das Gehäuse 15 und die Zwischenwand 36 deutlich einfacher und kostengünstiger gefertigt werden, da diese Bauteile nur noch untergeordnete Genauigkeitsanforderungen aufweisen und nicht mehr zur Führung der Exzenterzahnräder 23, 24 dienen. Die somit kostengünstig erreichbare hohe Führungsgenauigkeit hat auch einen positiven Einfluss auf das Getriebegeräusch sowie den sonstigen Getriebewirkungsgrad der Getriebeeinrichtung 14. Sollte der Generatorraum 37 innerhalb des Gehäuses 15 nicht vom Getrieberaum 38 abgedichtet werden müssen, so kann auch komplett auf die Zwischenwand 36 verzichtet werden, da die Führungsfunktion ausschließlich durch die Trägerbolzen 27 übernommen wird. Dadurch kann Bauraum eingespart und Kosten reduziert werden.Since the run-up
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Rahmenframe
- 33
- Vorderradfront wheel
- 44
- Hinterradrear wheel
- 55
- Antriebsanordnungdrive assembly
- 66
- Generatormodulgenerator module
- 77
- Antriebsmoduldrive module
- 88th
- Energiespeichermodulenergy storage module
- 99
- Tretkurbelcrank
- 1010
- LeitungManagement
- 1111
- Verbraucherconsumer
- 1212
- Tretkurbelwellepedal crankshaft
- 1313
- Generatorgenerator
- 1414
- Getriebeeinrichtunggear mechanism
- 1515
- GehäuseHousing
- 1616
- Statorstator
- 1717
- Rotorrotor
- 1818
- Gehäusegrundkörperhousing body
- 1919
- Gehäusedeckelhousing cover
- 2020
- Durchgangsöffnungpassage opening
- 2121
- Durchgangsöffnungpassage opening
- 2222
- Exzenterradträgereccentric wheel carrier
- 2323
- erstes Exzenterradfirst eccentric wheel
- 2424
- zweites Exzenterradsecond eccentric wheel
- 2525
- Exzenteraufnahmeöffnungeccentric receiving opening
- 2626
- Mitnahmeöffnungenentrainment openings
- 2727
- Trägerbolzensupport bolts
- 2828
- Hohlradabschnittring gear section
- 2929
- Außenverzahnungexternal teeth
- 3030
- Innenverzahnunginternal teeth
- 3131
- Hohlwellehollow shaft
- 3232
- erster Exzenterabschnittfirst eccentric section
- 3333
- zweiter Exzenterabschnittsecond eccentric section
- 3434
- Exzenterradlagereinrichtungeccentric wheel bearing device
- 3535
- Rotorlagereinrichtungrotor bearing device
- 3636
- Zwischenwandpartition
- 3737
- Generatorraumgenerator room
- 3838
- Getrieberaumgear room
- 3939
- Dichtungseinrichtungsealing device
- 4040
- Anlaufabschnittapproach section
- 4141
- Anlaufflächecontact surface
- 4242
- Bolzenaufnahmebolt mount
- 4343
- Lagerhülsebearing sleeve
- 4444
- Hülsenlagerung sleeve storage
- 100100
- Hauptdrehachsemain axis of rotation
- 101101
- Bolzenachsebolt axle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 59709997 D1 [0003]DE 59709997 D1 [0003]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021112219.8A DE102021112219A1 (en) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | Generator module with eccentric gear for a muscle-powered vehicle and vehicle with the generator module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021112219.8A DE102021112219A1 (en) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | Generator module with eccentric gear for a muscle-powered vehicle and vehicle with the generator module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021112219A1 true DE102021112219A1 (en) | 2022-11-17 |
Family
ID=83806201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021112219.8A Pending DE102021112219A1 (en) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | Generator module with eccentric gear for a muscle-powered vehicle and vehicle with the generator module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021112219A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE59709997D1 (en) | 1996-01-10 | 2003-06-12 | Magnet Motor Gmbh | Vehicle that can be operated with muscle power, especially a bicycle |
-
2021
- 2021-05-11 DE DE102021112219.8A patent/DE102021112219A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE59709997D1 (en) | 1996-01-10 | 2003-06-12 | Magnet Motor Gmbh | Vehicle that can be operated with muscle power, especially a bicycle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102018001795B4 (en) | Drive system | |
DE102013220299A1 (en) | Vehicle with electric auxiliary drive and steplessly adjustable planetary gearbox | |
DE102021102992A1 (en) | Drive arrangement for a human-powered vehicle and vehicle with the drive arrangement | |
DE3924817A1 (en) | DRIVE, ESPECIALLY FOR WHEELCHAIRS | |
EP4291480A1 (en) | Drive assembly comprising an eccentric gearbox for a human-powered vehicle, and vehicle comprising said drive assembly | |
DE102019114120A1 (en) | Motor unit | |
DE10315151A1 (en) | Device for relative angular displacement of a camshaft relative to the driving drive wheel | |
WO2017092740A1 (en) | Epicyclic gearing for a motor vehicle drive unit | |
DE102020200137B3 (en) | Gear arrangement | |
WO2021110330A1 (en) | Electromechanically driveable brake pressure generator | |
DE102021119145A1 (en) | Drive arrangement for a human-powered vehicle with two identical transmission devices and vehicle with the drive arrangement | |
DE102021118294A1 (en) | Eccentric gear, generator module with the eccentric gear and vehicle with the generator module | |
WO2014044277A1 (en) | Gear assembly | |
DE102021117436A1 (en) | Eccentric gear, generator module with the eccentric gear and vehicle with the eccentric gear | |
DE102021112219A1 (en) | Generator module with eccentric gear for a muscle-powered vehicle and vehicle with the generator module | |
WO2020064044A1 (en) | Transmission unit for a motor vehicle transmission with a spur gear arranged rotatably on an intermediate shaft | |
DE102021112782A1 (en) | Eccentric gear, generator module with the eccentric gear, actuator module with the eccentric gear and vehicle with the eccentric gear | |
EP0622544B1 (en) | Adjusting mechanism for axial-flow pump blades | |
DE102013015844A1 (en) | Transmission device with eccentric lantern component | |
DE102021101189A1 (en) | Drive arrangement for a human-powered vehicle and vehicle with the drive arrangement | |
DE102007057391A1 (en) | Toothed rack servo steering mechanism for motor vehicle, has elastic connection unit forming part of coupling over which rotor and ball nut of ball screw are fixedly connected in movable manner relative to each other in axial direction | |
DE102022123121B3 (en) | Propulsion arrangement and human-powered vehicle | |
DE102021108781B4 (en) | Drive assembly with eccentric gear for a human-powered vehicle and vehicle with the drive assembly | |
DE102022102393A1 (en) | Eccentric gear, generator module with the eccentric gear and vehicle with the generator module | |
EP2298636B1 (en) | Gear assembly for a bicycle with an auxiliary drive |