DE102022108378B3 - Drive system for an e-bike or pedelec - Google Patents
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Abstract
Antriebssystem (10) für ein E-Bike oder Pedelec, mit einer Pedalwelle (11), mit einer elektrischen Maschine (12), die mit der Pedalwelle (11) wirkverbunden ist, mit einem Getriebe (13), wobei das Getriebe (13) zwischen die elektrische Maschine (12) und die Pedalwelle (11) geschaltet ist, wobei das Getriebe (13) eine Stirnrad-Getriebestufe (14), einer erste Kegelrad-Getriebestufe (15) und eine zweite Kegelrad-Getriebestufe (16) aufweist, wobei die Stirnrad-Getriebestufe (14) direkt mit der elektrischen Maschine (12) wirkverbunden ist, wobei die zweite Kegelrad-Getriebestufe (16) direkt mit der Pedalwelle (11) wirkverbunden ist, und wobei die erste Kegelrad-Getriebestufe (15) zwischen die Stirnrad-Getriebestufe (14) und die zweite Kegelrad-Getriebestufe (16) geschaltet ist.Drive system (10) for an e-bike or pedelec, with a pedal shaft (11), with an electric machine (12) which is operatively connected to the pedal shaft (11), with a gear (13), the gear (13) is connected between the electric machine (12) and the pedal shaft (11), the gear (13) having a spur gear stage (14), a first bevel gear stage (15) and a second bevel gear stage (16), wherein the spur gear stage (14) is operatively connected directly to the electric machine (12), the second bevel gear stage (16) being operatively connected directly to the pedal shaft (11), and the first bevel gear stage (15) between the spur gear -Gear stage (14) and the second bevel gear stage (16) is switched.
Description
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec.The invention relates to a drive system for an e-bike or pedelec.
Ein Antriebssystem eines Fahrrads, sei es eines konventionellen Fahrrads oder eines E-Bikes oder eines Pedelecs, verfügt über eine Pedalwelle, wobei mit der Pedalwelle Tretkurbeln wirkverbunden sind. Die Tretkurbeln tragen Pedale, auf denen sich ein Fahrer des Fahrrads mit seinen Füßen abstützt. Ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec verfügt darüber hinaus über eine elektrische Maschine, die ebenfalls mit der Pedalwelle wirkverbunden ist. Zwischen die elektrische Maschine und die Pedalwelle kann ein Getriebe geschaltet sein.A drive system of a bicycle, be it a conventional bicycle or an e-bike or a pedelec, has a pedal shaft, with pedal cranks being operatively connected to the pedal shaft. The cranks carry pedals on which a rider of the bicycle supports himself with his feet. A drive system for an e-bike or pedelec also has an electric machine that is also actively connected to the pedal shaft. A transmission can be connected between the electric machine and the pedal shaft.
Aus der Praxis bekannte Antriebssysteme für ein E-Bike oder Pedelec benötigen viel Bauraum. Hierdurch wird der ästhetische Gesamteindruck des E-Bikes oder Pedelecs beeinträchtigt.Drive systems known from practice for an e-bike or pedelec require a lot of installation space. This affects the overall aesthetic impression of the e-bike or pedelec.
Aus
Es besteht Bedarf an einem neuartigen, kompakt bauenden Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec. Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec zu schaffen.There is a need for a new, compact drive system for an e-bike or pedelec. The object of the invention is to create such a drive system for an e-bike or pedelec.
Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a drive system for an e-bike or pedelec according to claim 1.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec weist eine Pedalwelle, eine elektrische Maschine, die mit der Pedalwelle wirkverbunden ist, und ein Getriebe auf, wobei das Getriebe zwischen die elektrische Maschine und die Pedalwelle geschaltet ist. Das Getriebe des erfindungsgemäßen Antriebssystems weist eine Stirnrad-Getriebestufe, eine erste Kegelrad-Getriebestufe und eine zweite Kegelrad-Getriebestufe auf, wobei die Stirnrad-Getriebestufe direkt mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist, wobei die zweite Kegelrad-Getriebestufe direkt mit der Pedalwelle wirkverbunden ist, und wobei die erste Kegelrad-Getriebestufe zwischen die Stirnrad-Getriebestufe und die zweite Kegelrad-Getriebestufe geschaltet ist.The drive system according to the invention for an e-bike or pedelec has a pedal shaft, an electric machine that is operatively connected to the pedal shaft, and a gear, with the gear being connected between the electric machine and the pedal shaft. The transmission of the drive system according to the invention has a spur gear stage, a first bevel gear stage and a second bevel gear stage, the spur gear stage being operatively connected directly to the electric machine, the second bevel gear stage being operatively connected directly to the pedal shaft, and wherein the first bevel gear stage is connected between the spur gear stage and the second bevel gear stage.
Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem verfügt das Getriebe über die Stirnrad-Getriebestufe, die erste Kegelrad-Getriebestufe und die zweite Kegelrad-Getriebestufe. Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec zeichnet sich durch eine kompakte Bauform aus.In the drive system according to the invention, the transmission has the spur gear stage, the first bevel gear stage and the second bevel gear stage. The drive system according to the invention for an e-bike or pedelec is characterized by a compact design.
Vorzugsweise erstreckt sich die elektrische Maschine abschnittsweise entlang und/oder seitlich neben der Pedalwelle. Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform.The electrical machine preferably extends in sections along and/or laterally next to the pedal shaft. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise ist ein erstes Zahnrad der Stirnrad-Getriebestufe koaxial zu einer Antriebswelle der elektrischen Maschine angeordnet ist, wobei ein in das erste Zahnrad der Stirnrad-Getriebestufe kämmendes zweites Zahnrad der Stirnrad-Getriebestufe und ein erstes Kegelrad der ersten Kegelrad-Getriebestufe koaxial angeordnet und drehfest verbunden sind, wobei ein in das erste Kegelrad der ersten Kegelrad-Getriebestufe kämmendes zweites Kegelrad der ersten Kegelrad-Getriebestufe und ein erstes Kegelrad der zweiten Kegelrad-Getriebestufe koaxial angeordnet und drehfest verbunden sind, und wobei ein in das erste Kegelrad der zweiten Kegelrad-Getriebestufe kämmendes zweites Kegelrad der zweiten Kegelrad-Getriebestufe koaxial zu der Pedalwelle angeordnet ist. Auch diese Weiterbildung dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform. A first gear wheel of the spur gear stage is preferably arranged coaxially to a drive shaft of the electric machine, with a second gear wheel of the spur gear stage meshing with the first gear wheel of the spur gear stage and a first bevel gear of the first bevel gear stage being arranged coaxially and non-rotatably connected are, wherein a meshing in the first bevel gear of the first bevel gear stage second bevel gear of the first bevel gear stage and a first bevel gear of the second bevel gear stage are arranged coaxially and non-rotatably connected, and wherein a meshing in the first bevel gear of the second bevel gear stage second bevel gear of the second bevel gear stage is arranged coaxially to the pedal shaft. This development also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise verläuft die Antriebswelle der elektrischen Maschine senkrecht zur Pedalwelle. Dies ist bevorzugt, um ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform bereitzustellen.The drive shaft of the electric machine preferably runs perpendicularly to the pedal shaft. This is preferred in order to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise ist das zweite Kegelrad der ersten Kegelrad-Getriebestufe zwischen der elektrischen Maschine und der Pedalwelle, insbesondere zwischen der elektrischen Maschine und dem zweiten Kegelrad der zweiten Kegelrad-Getriebestufe, angeordnet. Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform.The second bevel gear of the first bevel gear stage is preferably arranged between the electric machine and the pedal shaft, in particular between the electric machine and the second bevel gear of the second bevel gear stage. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise erstreckt sich das zweite Zahnrad der Stirnrad-Getriebestufe abschnittsweise entlang und/oder oberhalb der elektrischen Maschine und der Pedalwelle. Hiermit kann der Bauraumbedarf des Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec weiter reduziert werden.The second gear wheel of the spur gear stage preferably extends in sections along and/or above the electric machine and the pedal shaft. In this way, the installation space requirement of the drive system for an e-bike or pedelec can be further reduced.
Vorzugsweise entspricht die Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung der Antriebswelle der elektrischen Maschine maximal dem Durchmesser des zweiten Kegelrads der ersten Kegelrad-Getriebestufe und/oder maximal dem Durchmesser des zweiten Kegelrads der zweiten Kegelrad-Getriebestufe. Insbesondere ist die Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung der Antriebswelle derselben kleiner als der Durchmesser des zweiten Kegelrads der ersten Kegelrad-Getriebestufe und kleiner als der Durchmesser des zweiten Kegelrads der zweiten Kegelrad-Getriebestufe. Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform.The dimensions of the electrical machine in the direction of the drive shaft of the electrical machine preferably correspond at most to the diameter of the second bevel gear of the first bevel gear stage and/or at most to the diameter of the second bevel gear of the second bevel gear stage. In particular, the dimensions of the electric machine in the direction of the drive shaft are smaller than the diameter of the second bevel gear of the first bevel gear stage and smaller than the diameter of the second bevel gear of the second bevel gear stage. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise ist die Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung der Pedalwelle und/oder die Abmessung der elektrischen Maschine senkrecht zur Pedalwelle sowie senkrecht zur Antriebswelle der elektrischen Maschine kleiner als der Durchmesser des zweiten Zahnrads der Stirnrad-Getriebestufe. Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform.The dimension of the electric machine in the direction of the pedal shaft and/or the dimension of the electric machine perpendicular to the pedal shaft and perpendicular to the drive shaft of the electric machine is preferably smaller than the diameter of the second gear of the spur gear stage. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise weist das Getriebe des erfindungsgemäßen Antriebssystems für ein E-Bike oder für ein Pedelec ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1:60 und 1:70 auf.The transmission of the drive system according to the invention for an e-bike or for a pedelec preferably has a transmission ratio of between 1:60 and 1:70.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematisierte Seitenansicht eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec; -
2 eine schematisierte Draufsicht des Antriebssystems der1 .
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1 a schematic side view of a drive system for an e-bike or pedelec; -
2 a schematic top view of the drive system of FIG1 .
Das Antriebssystem 10 verfügt über eine Pedalwelle 11. Mit der Pedalwelle 11 sind nicht gezeigte Tretkurbeln, welche Pedale tragen, wirkverbunden.The
Das Antriebssystem 10 verfügt weiterhin über eine elektrische Maschine 12. Die elektrische Maschine 12 ist ebenfalls mit der Pedalwelle 11 wirkverbunden, und zwar über ein Getriebe 13, das zwischen die elektrische Maschine 12 und die Pedalwelle 11 geschaltet ist.The
Das Getriebe 13 verfügt über eine Stirnrad-Getriebestufe 14, eine erste Kegelrad-Getriebestufe 15 und eine zweite Kegelrad-Getriebestufe 16.The
Die Stirnrad-Getriebestufe 14 des Getriebes 13 ist direkt mit der elektrischen Maschine 12 gekoppelt bzw. wirkverbunden, nämlich mit einer Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12.The
Die zweite Kegelrad-Getriebestufe 16 des Getriebes 13 ist direkt mit der Pedalwelle 11 gekoppelt bzw. wirkverbunden.The second
Die erste Kegelrad-Getriebestufe 15 des Getriebes 13 ist zwischen die Stirnrad-Getriebestufe 14 und die zweite Kegelrad-Getriebestufe 16 geschaltet.The first
Ein erstes Zahnrad 14a der Stirnrad-Getriebestufe 14 ist koaxial zu der Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 angeordnet und drehfest mit derselben verbunden. In dieses erste Zahnrad 14a der Stirnrad-Getriebestufe 14 kämmt ein zweites Zahnrad 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14. Dieses zweite Zahnrad 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14 ist koaxial zu einem ersten Kegelrad 15a der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 angeordnet ist und drehfest mit demselben verbunden. Ein in das erste Kegelrad 15a der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 kämmendes zweites Kegelrad 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und ein erstes Kegelrad 16a der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 sind koaxial angeordnet und drehfest miteinander verbunden. Ein in das erste Kegelrad 16a der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 kämmendes zweites Kegelrad 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 ist koaxial zu der Pedalwelle 11 angeordnet ist und derselben drehfest wirkverbunden. Die Zahnräder 14a, 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14 können auch als Stirnräder bezeichnet werden.A
Bei den beiden Kegelrad-Getriebestufen 15, 16 handelt es sich jeweils um eine 90°-Kegelrad-Getriebestufe, das heißt, dass die Drehachsen der Kegelräder 15a, 15b der Kegelrad-Getriebestufe 15 um 90° zueinander versetzt angeordnet sind, und dass auch die Drehachsen der Kegelräder 16a, 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 um 90° zueinander versetzt angeordnet sind.The two
Die Stirnrad-Getriebestufe 14 ist eingerichtet ist, durch die Antriebswelle 12a angetrieben zu werden. Die erste Kegelrad-Getriebestufe 15 ist eingerichtet, durch die Stirnrad-Getriebestufe 14 angetrieben zu werden. Die zweite Kegelrad-Getriebestufe 16 ist eingerichtet, durch die erste Kegelrad-Getriebestufe 15 angetrieben zu werden und auf die Pedalwelle 11 ein Antriebs-Drehmoment zu übertragen, welches von der elektrischen Maschine 12 erzeugt und vom Getriebe 13, nämlich den drei Getriebestufen 14, 15 und 16, gewandelt wird. The
Die Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 erstreckt sich in Z-Richtung bzw. Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs.The
Die elektrische Maschine 12 erstreckt sich in Y-Richtung bzw. in Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs abschnittsweise entlang der Pedalwelle 11 und in X-Richtung bzw. in Längsrichtung des E-Bikes oder Pedelecs seitlich neben, vorzugsweise hinter, der Pedalwelle 11.The
Das zweite Kegelrad 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 ist in X-Richtung bzw. in Längsrichtung des E-Bikes oder Pedelecs zwischen der elektrischen Maschine 12 und der Pedalwelle 11 angeordnet, und zwar zwischen der elektrischen Maschine 12 und dem zweiten Kegelrad 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16.The
In diesem Bereich zwischen der elektrischen Maschine 12 und der Pedalwelle 11 sind auch das erste Kegelrad 15a der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und das erste Kegelrad 16a der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 angeordnet, nämlich in X-Richtung bzw. in Längsrichtung des E-Bikes oder des Pedelecs zwischen dem zweiten Kegelrad 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und der Pedalwelle 11.The
Das zweite Zahnrad 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14 erstreckt sich in der vertikalen Z-Richtung und damit in Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs gesehen oberhalb der elektrischen Maschine 12 sowie oberhalb der Pedalwelle 11 und überlappt die elektrische Maschine 12 und die Pedalwelle 11 abschnittsweise.The
Die Abmessung Z12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung deren Antriebswelle 12a und damit in Hochrichtung bzw. Z-Richtung des E-Bikes oder Pedelecs entspricht maximal dem Durchmesser D15b des zweiten Kegelrads 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und/oder maximal dem Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16.The dimension Z12 of the
Vorzugsweise ist die Abmessung Z12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung deren Antriebswelle 12a kleiner als Durchmesser D15b des zweiten Kegelrads 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und kleiner als der Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16.The dimension Z12 of the
Die Abmessung Y12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung der Pedalwelle 11 und damit in Y-Richtung bzw. Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs und/oder die Abmessung X12 der elektrischen Maschine 12 senkrecht zur Pedalwelle 11 sowie senkrecht zur Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 ist vorzugsweise kleiner als der Durchmesser D14b des zweiten Zahnrads 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14. Die Abmessung Y12 und die Abmessung X12 der elektrischen Maschine 12 sind insbesondere gleich groß und entsprechen insbesondere dem Durchmesser der elektrischen Maschine 12.The dimension Y12 of the
Die Abmessung Z12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung der Antriebswelle 12a derselben und damit in Z-Richtung oder Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs beträgt insbesondere 40±4 mm oder 45±5 mm.The dimension Z12 of the
Die Abmessungen Y12 und X12 der elektrischen Maschine 12 senkrecht zur Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 betragen insbesondere 60±6 mm.The dimensions Y12 and X12 of the
Der Durchmesser D15b des zweiten Kegelrads 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und der Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 betragen insbesondere 50±5 mm.The diameter D15b of the
Der Durchmesser D14b des zweiten Zahnrads 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14 beträgt insbesondere 80±8 mm.The diameter D14b of the
Ein Durchmesser des ersten Zahnrads 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14 beträgt insbesondere 10±1 mm.A diameter of the
Ein Durchmesser des ersten Kegelrads 15a der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und ein Durchmesser des ersten Kegelrads 16a der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 betragen insbesondere jeweils 20±2 mm.A diameter of the
Es kann ein sehr kompakt bauendes Antriebssystem 10 bereitgestellt werden, das in X-Richtung eine Abmessung von insbesondere 125±13 mm, in Z-Richtung eine Abmessung von insbesondere 55±5 oder 60±6 mm und in Y-Richtung eine Abmessung von insbesondere 80±8 mm aufweist.A very
Insbesondere ist es möglich, ein Getriebe 13 bereitzustellen, dessen Übersetzungsverhältnis zwischen 1:60 und 1:70, insbesondere 1:65, beträgt.In particular, it is possible to provide a
Das Antriebssystem 10 baut kompakt und benötigt wenig Bauraum. Es weist die drei Getriebestufen 14, 15, 16 auf. Das Antriebssystem 10 beeinträchtigt nicht den ästhetischen Gesamteindruck eines E-Bikes oder Pedelecs.The
Insbesondere findet das Antriebssystem 10 bei E-Bikes oder Pedelecs mit einem hydraulischen Bremssystem Verwendung.In particular, the
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE |
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R082 | Change of representative |
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