DE102022212262B3

DE102022212262B3 - Drive device for a human-powered vehicle and vehicle with this drive device

Info

Publication number: DE102022212262B3
Application number: DE102022212262.3A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kutter; Johannes Kaltenbach; Philipp Rechenbach; Uwe Griesmeier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2024-04-04
Anticipated expiration: 2042-11-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung (1) für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung (1) ein Gehäuse (3), eine Pedalwelle (2) zur Aufnahme einer Muskelkraft, und ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Überlagerungsgetriebe (6; 6') aufweist. Das Überlagerungsgetriebe (6; 6') umfasst ein Sonnenrad (7; 7'), ein Hohlrad (10; 10') und ein von einem Planetenträger (8; 8') gehaltenes Planetenrad (9; 9'), das sowohl mit dem Hohlrad (10; 10') als auch mit dem Sonnenrad (7; 7') kämmt. Fener umfasst die Antriebseinrichtung (1) ein Abtriebsrad (5) sowie eine erste (12) und eine zweite elektrische Maschine (13) mit jeweils einem Stator (14, 16) und einem Rotor (15, 17). Die Pedalwelle (2) ist mit dem Überlagerungsgetriebe (6; 6') und das Überlagerungsgetriebe (6; 6') ist mit dem Abtriebsrad (5) mechanisch wirkverbunden. Der Stator (14, 16) der ersten (12) und zweiten elektrischen Maschine (13) ist jeweils am Gehäuse (3) drehfest festgesetzt. Der Rotor (15) der ersten elektrischen Maschine (12) und der Rotor (17) der zweiten elektrischen Maschine (13) ist jeweils mit dem Überlagerungsgetriebe (6; 6') mechanisch wirkverbunden. Die erste (12) und die zweite elektrische Maschine (13) sind koaxial zueinander und achsparallel beabstandet zur Pedalwelle (2) angeordnet.The present invention relates to a drive device (1) for a muscle-powered vehicle, wherein the drive device (1) has a housing (3), a pedal shaft (2) for absorbing muscle power, and a superposition gear (6; 6') designed as a planetary gear. The superposition gear (6; 6') comprises a sun gear (7; 7'), a ring gear (10; 10') and a planet gear (9; 9') held by a planet carrier (8; 8'), which meshes with both the ring gear (10; 10') and the sun gear (7; 7'). The drive device (1) further comprises an output gear (5) and a first (12) and a second electrical machine (13), each with a stator (14, 16) and a rotor (15, 17). The pedal shaft (2) is mechanically operatively connected to the superposition gear (6; 6') and the superposition gear (6; 6') is mechanically operatively connected to the output gear (5). The stator (14, 16) of the first (12) and second electrical machine (13) is each fixed to the housing (3) in a rotationally fixed manner. The rotor (15) of the first electrical machine (12) and the rotor (17) of the second electrical machine (13) are each mechanically operatively connected to the superposition gear (6; 6'). The first (12) and the second electrical machine (13) are arranged coaxially to one another and axially parallel to the pedal shaft (2).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug, bei dem eine Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugs zumindest zeitweise durch eine Muskelkraft eines Fahrers des Fahrzeuges erzeugt wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, das mit einer derartigen Antriebseinrichtung ausgestattet ist.The present invention relates to a drive device for a muscle-powered vehicle, in which a driving force for driving the vehicle is generated at least temporarily by a muscle power of a driver of the vehicle. Furthermore, the present invention relates to a vehicle equipped with such a drive device.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2017 201 325 A1 , der US 2020 / 0 198 727 A1 , der DE 10 2017 219 398 A1 , der DE 10 2019 201 812 B3 , der EP 2 218 634 A1 , der EP 2 924 317 A1 , der DE 10 2016 224 314 A1 , der EP 3 269 628 A1 , der DE 10 2017 003 945 A1 und der CN 1 11 532 369 A sind Antriebseinrichtungen für muskelbetriebene Fahrzeuge bekannt, die mindestens eine elektrische Maschine aufweisen. Dabei ist es bekannt, eine elektrische Maschine achsparallel beabstandet und damit nicht koaxial zur Pedalwelle des muskelbetriebenen Fahrzeuges vorzusehen. Aus der DE 10 2021 000 585 A1 ist ein modulares Antriebssystem bekannt, welches eine von Personen mit Muskelkraft angetriebene Pedaleinheit, eine Radachseinheit und mindestens einen ersten Elektromotor umfasst. Aufgabe der Erfindung war es, eine Antriebseinrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug mit einer optimalen Bauraumausnutzung bereitzustellen.From the EN 10 2017 201 325 A1 , the US 2020 / 0 198 727 A1 , the EN 10 2017 219 398 A1 , the EN 10 2019 201 812 B3 , the EP 2 218 634 A1 , the EP 2 924 317 A1 , the EN 10 2016 224 314 A1 , the EP 3 269 628 A1 , the EN 10 2017 003 945 A1 and the CN 1 11 532 369 A drive devices for muscle-powered vehicles are known which have at least one electric machine. It is known to provide an electric machine parallel to the axis and thus not coaxial to the pedal shaft of the muscle-powered vehicle. From the DE 10 2021 000 585 A1 A modular drive system is known which comprises a pedal unit driven by people using muscle power, a wheel axle unit and at least one first electric motor. The object of the invention was to provide a drive device for a muscle-powered vehicle with optimal use of installation space.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert und bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug. Bei dem muskelbetriebenen Fahrzeug kann es sich um ein Einspurfahrzeug, beispielsweise um ein Zweirad in der Form eines Pedelecs oder E-Bikes handeln. Das muskelbetriebene Fahrzeug kann alternativ ein Mehrspurfahrzeug sein, beispielsweise ein Dreirad oder ein Fahrzeug mit vier Rädern. Das muskelbetriebene Fahrzeug kann auch eine andere Ausgestaltung aufweisen. Die Antriebseinrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem einige oder auch alle Komponenten der Antriebseinrichtung aufgenommen sein können. Das Gehäuse kann an dem Fahrzeug so montiert sein, dass das Gehäuse sich an dem Fahrzeug abstützt. Bei dem Gehäuse kann es sich um ein stationäres Bauteil handeln, welches im Betrieb der Antriebseinrichtung nicht bewegt wird. Ferner weist die Antriebseinrichtung eine Pedalwelle auf, an welcher Pedale angebracht sein können, um die Muskelkraft eines Fahrers auf die Pedalwelle aufzubringen. Ferner umfasst die Antriebseinrichtung ein Abtriebsrad, welches mit einem Rad des muskelbetriebenen Fahrzeugs gekoppelt sein kann, um eine Antriebskraft von dem Abtriebsrad auf das zumindest eine Rad des Fahrzeugs zu dessen Antrieb zu übertragen. Bei dem Abtriebsrad kann es sich um ein Kettenrad, beispielsweise ein Kettenblatt, handeln. Das Abtriebsrad kann mittels eines Endlosumlaufelements, beispielsweise einer Kette, mit dem Rad des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt sein. Das Abtriebsrad ist koaxial zur Pedalwelle angeordnet.The present invention is defined by the patent claims and relates to a drive device for a human-powered vehicle. The human-powered vehicle can be a single-track vehicle, for example a two-wheeler in the form of a pedelec or e-bike. The human-powered vehicle can alternatively be a multi-track vehicle, for example a tricycle or a vehicle with four wheels. The human-powered vehicle can also have a different design. The drive device has a housing in which some or all of the components of the drive device can be accommodated. The housing can be mounted on the vehicle in such a way that the housing is supported on the vehicle. The housing can be a stationary component that is not moved when the drive device is in operation. The drive device also has a pedal shaft to which pedals can be attached in order to apply the muscle power of a driver to the pedal shaft. The drive device further comprises an output gear, which can be coupled to a wheel of the muscle-powered vehicle in order to transmit a driving force from the output gear to the at least one wheel of the vehicle in order to drive it. The output gear can be a chain wheel, for example a chainring. The output gear can be mechanically coupled to the wheel of the vehicle by means of an endless circulating element, for example a chain. The output gear is arranged coaxially to the pedal shaft.

Darüber hinaus weist die Antriebseinrichtung ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Überlagerungsgetriebe auf. Bei dem Planetengetriebe kann es sich um einen Minus-Planetenradsatz handeln. Das Planetengetriebe weist ein Sonnenrad, ein Hohlrad und mindestens ein von einem Planetenträger gehaltenes Planetenrad auf, welches sowohl mit dem Hohlrad als auch mit dem Sonnenrad kämmt. Darüber hinaus umfasst die Antriebseinrichtung eine erste und eine zweite elektrische Maschine. Jede der elektrischen Maschinen umfasst einen Stator, der jeweils am Gehäuse der Antriebseinrichtung drehfest festgesetzt ist, und einen Rotor, der innerhalb des jeweiligen Stators angeordnet sein kann. Die beiden Statoren der ersten und zweiten elektrischen Maschine können auch durch ein einziges einen Stator ausbildendes Element bereitgestellt werden.In addition, the drive device has a superposition gear designed as a planetary gear. The planetary gear can be a minus planetary gear set. The planetary gear has a sun gear, a ring gear and at least one planet gear held by a planet carrier, which meshes with both the ring gear and the sun gear. In addition, the drive device comprises a first and a second electrical machine. Each of the electrical machines comprises a stator, which is fixed in a rotationally fixed manner to the housing of the drive device, and a rotor, which can be arranged within the respective stator. The two stators of the first and second electrical machines can also be provided by a single element forming a stator.

Die Pedalwelle ist mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit dem Planetenträger des Überlagerungsgetriebes, mechanisch wirkverbunden. In einer Ausführungsform wird die mechanische Wirkverbindung der Pedalwelle mit dem Überlagerungsgetriebe dahingehend bereitgestellt, dass die Pedalwelle mit dem Planetenträger des Überlagerungsgetriebes permanent drehfest verbunden ist. Das Überlagerungsgetriebe ist ferner mit dem Abtriebsrad mechanisch wirkverbunden. Beispielsweise ist das Hohlrad des Überlagerungsgetriebes mit dem Abtriebsrad mechanisch wirkverbunden, beispielsweise permanent drehfest verbunden. Der Rotor der ersten elektrischen Maschine ist mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise dem Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes, mechanisch wirkverbunden, beispielsweise über eine Stirnradstufe. Der Rotor der zweiten elektrischen Maschine ist ebenfalls mit dem Überlagerungsgetriebe mechanisch wirkverbunden, beispielsweise mit dem Planetenträger oder dem Hohlrad des Überlagerungsgetriebes. Diese mechanische Wirkverbindung kann ebenfalls über eine Stirnradstufe bereitgestellt werden.The pedal shaft is mechanically operatively connected to the superposition gear, for example with the planet carrier of the superposition gear. In one embodiment, the mechanical operative connection of the pedal shaft to the superposition gear is provided in such a way that the pedal shaft is permanently connected in a rotationally fixed manner to the planet carrier of the superposition gear. The superposition gear is also mechanically operatively connected to the driven gear. For example, the ring gear of the superposition gear is mechanically operatively connected to the driven gear, for example permanently connected in a rotationally fixed manner. The rotor of the first electric machine is mechanically operatively connected to the superposition gear, for example the sun gear of the superposition gear, for example via a spur gear stage. The rotor of the second electric machine is also mechanically operatively connected to the superposition gear, for example with the planet carrier or the ring gear of the superposition gear. This mechanical active connection can also be provided via a spur gear stage.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die erste und zweite elektrische Maschine koaxial zueinander und achsparallel beabstandet zur Pedalwelle angeordnet. In anderen Worten sind sowohl die erste Maschine als auch die zweite Maschine koaxial zu einer Vorgelegeachse vorgesehen, welche achsparallel beabstandet zur Pedalwelle angeordnet ist. Keine der elektrischen Maschinen ist demnach koaxial zur Pedalwelle angeordnet. Diese Ausgestaltung erlaubt eine optimale Bauraumausnutzung, da aufgrund der typischen Form einer Fahrradkurbel der axial verfügbare Bauraum auf einer Vorgelegeachse höher als auf der Pedalwelle ist. Ferner kann so eine Antriebseinrichtung bereitgestellt werden, die keine Schalteinrichtungen bzw. Aktuatoren erfordert. Es gibt dabei kein festes Drehzahlverhältnis zwischen Kurbel und Kettenblatt, also zwischen Pedalwelle und Abtriebsrad, wodurch eine separate Ketten- oder Nabenschaltung entfallen kann. Stattdessen kann die Übersetzung zwischen Pedalwelle und Abtriebsrad lediglich durch Variation der Drehzahlen der elektrischen Maschinen eingestellt werden.In the context of the present invention, the first and second electric machines are arranged coaxially to each other and axially parallel to the pedal shaft. In other words, both the The first machine and the second machine are both provided coaxially to a countershaft, which is arranged parallel to the axis and at a distance from the pedal shaft. None of the electrical machines are therefore arranged coaxially to the pedal shaft. This design allows optimum use of installation space, since the typical shape of a bicycle crank means that the axially available installation space on a countershaft is greater than on the pedal shaft. Furthermore, a drive device can be provided that does not require any switching devices or actuators. There is no fixed speed ratio between the crank and the chainring, i.e. between the pedal shaft and the output gear, which means that a separate chain or hub gear is not necessary. Instead, the gear ratio between the pedal shaft and the output gear can be adjusted simply by varying the speeds of the electrical machines.

Sind zwei Elemente mechanisch wirkverbunden, so sind diese unmittelbar oder mittelbar derart miteinander gekoppelt, dass eine Bewegung des einen Elements in zumindest einer Bewegungsrichtung eine Reaktion des anderen Elements bewirkt. Beispielsweise kann eine mechanische Wirkverbindung durch eine formschlüssige oder reibschlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Die mechanische Wirkverbindung kann einem Kämmen von korrespondierenden Verzahnungen der zwei Elemente entsprechen. Zwischen Elementen können dabei weitere Elemente, beispielsweise ein oder mehrere Stirnradstufen, vorgesehen sein. Unter einer permanent drehfesten Verbindung zweier Elemente wird hingegen eine Verbindung verstanden, bei welcher die beiden Elemente zu allen bestimmungsgemäßen Zuständen des Getriebes starr miteinander gekoppelt sind. Die Elemente können dabei als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen.If two elements are mechanically operatively connected, they are directly or indirectly coupled to one another in such a way that a movement of one element in at least one direction of movement causes a reaction of the other element. For example, a mechanical active connection can be provided by a positive or frictional connection. The mechanical active connection can correspond to a meshing of corresponding toothings of the two elements. Additional elements, for example one or more spur gear stages, can be provided between elements. On the other hand, a permanently rotationally fixed connection between two elements is understood to be a connection in which the two elements are rigidly coupled to one another in all intended states of the transmission. The elements can be present as individual components that are connected to one another in a rotationally fixed manner or in one piece.

Zwischen zwei mechanisch wirkverbundenen Komponenten kann ein Freilauf vorgesehen sein, der bewirkt, dass eine Bewegung des einen Elements lediglich in eine Drehrichtung eine Reaktion des anderen Elements hervorruft, während bei einer Bewegung in einer entgegengesetzten Drehrichtung keine Reaktion des anderen Elements auftritt. Der Freilauf kann ein erstes und ein weiteres Element aufweisen, und so gestaltet sein, dass eine relative Drehung zwischen den Elementen des Freilaufs nur in einer ersten Richtung gestattet ist, während die Relativdrehung zwischen den Elementen in der zu der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung unterbunden wird. Zu diesem Zweck können Klinkenelemente, Verzahnungen oder ähnliches vorgesehen sein, die optional gegeneinander verspannt sein können, um ineinander einzurasten. Der Aufbau des Freilaufs ist frei wählbar, solange die beschriebene Funktion des Freilaufs erfüllt wird.A freewheel can be provided between two mechanically connected components, which means that a movement of one element only in one direction of rotation causes a reaction in the other element, while a movement in an opposite direction of rotation does not cause any reaction from the other element. The freewheel can have a first and a further element and can be designed in such a way that a relative rotation between the elements of the freewheel is only permitted in a first direction, while the relative rotation between the elements in the direction opposite to the first direction is prevented. For this purpose, ratchet elements, gears or the like can be provided, which can optionally be braced against one another in order to engage with one another. The structure of the freewheel can be freely selected, as long as the described function of the freewheel is fulfilled.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Rotor der ersten elektrischen Maschine über ein weiteres Planetengetriebe mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit dem Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes, mechanisch wirkverbunden. Das weitere Planetengetriebe kann ein weiteres Sonnenrad, einen weiteren Planetenträger mit einem darauf drehbar gelagerten weiteren Planetenrad und ein weiteres Hohlrad aufweisen. Das weitere Hohlrad kann am Gehäuse drehfest festgesetzt sein. Das weitere Sonnenrad kann mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine mechanisch wirkverbunden sein. Der weitere Planetenträger kann mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit dem Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes mechanisch wirkverbunden sein. Bei dem weiteren Planetengetriebe kann es sich um einen Minus-Planetenradsatz handeln.According to one embodiment, the rotor of the first electric machine is mechanically operatively connected to the superposition gear, for example to the sun gear of the superposition gear, via a further planetary gear. The further planetary gear can have a further sun gear, a further planet carrier with a further planetary gear rotatably mounted thereon and a further ring gear. The further ring gear can be fixed to the housing in a rotationally fixed manner. The further sun wheel can be mechanically operatively connected to the rotor of the first electrical machine. The further planet carrier can be mechanically operatively connected to the superposition gear, for example with the sun gear of the superposition gear. The further planetary gear can be a minus planetary gear set.

In einer Ausführungsform ist das Überlagerungsgetriebe koaxial zur Pedalwelle und das weitere Planetengetriebe koaxial zur ersten elektrischen Maschine und damit auch zur zweiten elektrischen Maschine angeordnet. Das weitere Planetengetriebe ist demnach in der vorliegenden Ausführungsform achsparallel beabstandet zur Pedalwelle vorgesehen. Das weitere Sonnenrad kann in dieser Ausführungsform permanent drehfest mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine verbunden sein. Der weitere Planetenträger des weiteren Planetengetriebes kann über eine Stirnradstufe mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit dem Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes, mechanisch wirkverbunden sein. Bei der Stirnradstufe kann es sich um eine zweistufige Stirnradstufe handeln, die ein um eine Achse drehbares Zwischenrad aufweisen kann. In einer alternativen Ausführungsform können zwischen dem Überlagerungsgetriebe und dem Rotor der ersten elektrischen Maschine neben dem weiteren Planetengetriebe und der Stirnradstufe noch weitere Planeten- und/oder Stirnradstufen vorgesehen sein. In einer Ausführungsform ist lediglich eine einstufige Stirnradstufe vorhanden und das Zwischenrad entfällt. Ferner kann alternativ zu der Stirnradstufe auch ein Endlosumlaufelement, beispielsweise eine Kette, vorgesehen sein. Die vorliegende Ausführungsform hat den Vorteil, dass aufgrund des weiteren Planetengetriebes, welches als Hochtreiber-Planetenstufe für die erste elektrische Maschine fungiert, die Drehzahl der Stirnräder der Stirnradstufe geringer ist. So kann der Achsabstand zwischen Pedalwelle und elektrischer Maschine, also Vorgelegewelle, gering gehalten werden. Das weitere Planetengetriebe und die erste elektrische Maschine können dabei derart ausgebildet sein, dass das weitere Planetengetriebe bauraumneutral oder zumindest nahezu bauraumneutral unter der ersten elektrischen Maschine angeordnet ist. So kann die axiale Länge der Antriebseinrichtung minimiert werden.In one embodiment, the superposition gear is arranged coaxially to the pedal shaft and the further planetary gear is arranged coaxially to the first electrical machine and thus also to the second electrical machine. In the present embodiment, the further planetary gear is therefore provided axially parallel to the pedal shaft. In this embodiment, the additional sun wheel can be permanently connected to the rotor of the first electric machine in a rotationally fixed manner. The further planet carrier of the further planetary gear can be mechanically operatively connected via a spur gear stage to the superposition gear, for example to the sun gear of the superposition gear. The spur gear stage can be a two-stage spur gear stage, which can have an intermediate gear that can be rotated about an axis. In an alternative embodiment, further planetary and/or spur gear stages can be provided between the superposition gear and the rotor of the first electric machine in addition to the further planetary gear and the spur gear stage. In one embodiment, only a single-stage spur gear is present and the intermediate gear is omitted. Furthermore, as an alternative to the spur gear stage, an endless circulating element, for example a chain, can also be provided. The present embodiment has the advantage that the speed of the spur gears of the spur gear stage is lower due to the additional planetary gear, which functions as a high-driver planetary stage for the first electric machine. In this way, the center distance between the pedal shaft and the electrical machine, i.e. the countershaft, can be kept small. The further planetary gear and the first electrical machine can be designed in such a way that the further planetary gear is arranged under the first electrical machine in a space-neutral manner or at least almost in a space-neutral manner. The axial length of the drive device can thus be minimized.

Gemäß einer Ausführungsform sind sowohl das Überlagerungsgetriebe als auch das weitere Planetengetriebe koaxial zur Pedalwelle angeordnet. Das weitere Sonnenrad kann in diesem Fall mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine über eine Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein. Der weitere Planetenträger kann in dieser Ausführungsform mit dem Überlagerungsgetriebe mechanisch wirkverbunden sein. Beispielsweise ist in dieser Ausführungsform der weitere Planetenträger mit dem Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes permanent drehfest verbunden. Bei der Stirnradstufe kann es sich um eine zweistufige Stirnradstufe handeln, die ein um eine Achse drehbares Zwischenrad aufweisen kann. Auch eine einstufige Stirnradstufe oder eine drei- oder mehrstufige Stirnradstufe kann vorgesehen sein. Ferner kann in dieser Ausführungsform neben dem weiteren Planetengetriebe auch noch ein weiteres Planetengetriebe vorgesehen sein, welches in dem Drehmomentübertragungspfad zwischen dem Überlagerungsgetriebe und der ersten elektrischen Maschine angeordnet ist. Diese Ausführungsform führt zu dem Vorteil, dass das weitere Planetengetriebe koaxial zur Pedalwelle vorgesehen ist und demnach nicht unterhalb der ersten elektrischen Maschine integriert werden muss. So kann eine erste elektrische Maschine mit geringerem Bauraum vorgesehen werden.According to one embodiment, both the superposition gear and the further planetary gear are arranged coaxially to the pedal shaft. In this case, the additional sun gear can be mechanically operatively connected to the rotor of the first electrical machine via a spur gear stage. In this embodiment, the further planet carrier can be mechanically operatively connected to the superposition gear. For example, in this embodiment, the further planet carrier is permanently connected in a rotationally fixed manner to the sun gear of the superposition gear. The spur gear stage can be a two-stage spur gear stage, which can have an intermediate gear that can be rotated about an axis. A single-stage spur gear stage or a three-stage or multi-stage spur gear stage can also be provided. Furthermore, in this embodiment, in addition to the further planetary gear, a further planetary gear can also be provided, which is arranged in the torque transmission path between the superposition gear and the first electrical machine. This embodiment has the advantage that the further planetary gear is provided coaxially with the pedal shaft and therefore does not have to be integrated below the first electrical machine. A first electrical machine with a smaller installation space can thus be provided.

Gemäß einer Ausführungsform sind sowohl das Überlagerungsgetriebe als auch das weitere Planetengetriebe koaxial zur ersten elektrischen Maschine angeordnet. In dieser Ausführungsform kann das weitere Sonnenrad permanent drehfest mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine verbunden sein. Der weitere Planetenträger kann mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit dem Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes, permanent drehfest verbunden sein. Ferner ist in dieser Ausführungsform das Überlagerungsgetriebe mit der Pedalwelle über eine Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden. So kann beispielsweise der Planetenträger des Überlagerungsgetriebes mit der Pedalwelle über eine Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein. Bei der Stirnradstufe kann es sich um eine zweistufige Stirnradstufe handeln, welche ein um eine Achse drehbares Zwischenrad aufweisen kann. Alternativ hierzu kann es sich um eine einstufige, dreistufige oder mehrstufige Stirnradstufe handeln. Bei der einstufigen Stirnradstufe kann das Zwischenrad entfallen. Alternativ zu der Stirnradstufe kann auch ein Endlosumlaufelement, beispielsweise eine Kette, vorgesehen sein.According to one embodiment, both the superposition gear and the further planetary gear are arranged coaxially to the first electrical machine. In this embodiment, the further sun gear can be permanently connected to the rotor of the first electric machine in a rotationally fixed manner. The further planet carrier can be permanently connected in a rotationally fixed manner to the superposition gear, for example to the sun gear of the superposition gear. Furthermore, in this embodiment, the superposition gear is mechanically operatively connected to the pedal shaft via a spur gear stage. For example, the planet carrier of the superposition gear can be mechanically operatively connected to the pedal shaft via a spur gear stage. The spur gear stage can be a two-stage spur gear stage, which can have an intermediate gear that can be rotated about an axis. Alternatively, it can be a single-stage, three-stage or multi-stage spur gear stage. With the single-stage spur gear stage, the intermediate gear can be omitted. As an alternative to the spur gear stage, an endless circulating element, for example a chain, can also be provided.

Gemäß einer Ausführungsform ist das weitere Sonnenrad des weiteren Planetenradsatzes der oben beschriebenen Ausführungsformen über einen Freilauf an dem Gehäuse drehfest festgesetzt. Bei dem Freilauf kann es sich um eine Rücklauf- oder Vorlaufsperre handeln, um ein Rückwärts- oder Vorwärtsdrehen der ersten elektrischen Maschine zu verhindern. So wird ein mechanisch fester Gang hinzugefügt, welcher als mechanischer Anfahrgang genutzt werden kann.According to one embodiment, the additional sun gear of the additional planetary gear set of the embodiments described above is fixed to the housing in a rotationally fixed manner via a freewheel. The freewheel can be a reverse or forward rotation lock to prevent the first electric machine from rotating backwards or forwards. This adds a mechanically fixed gear that can be used as a mechanical starting gear.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Rotor der zweiten elektrischen Maschine über ein zusätzliches Planetengetriebe mit dem Überlagerungsgetriebe mechanisch wirkverbunden. Das zusätzliche Planetengetriebe kann ein zusätzliches Sonnenrad, einen zusätzlichen Planetenträger mit einem darauf drehbar gelagerten zusätzlichen Planetenrad und ein zusätzliches Hohlrad aufweisen. Neben dem zusätzlichen Planetengetriebe können in dem Drehmomentübertragungspfad zwischen dem Überlagerungsgetriebe und dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine zusätzliche Planeten- und/oder Stirnradstufen vorgesehen sein. Das zusätzliche Hohlrad des zusätzlichen Planetengetriebes kann in dieser Ausführungsform an dem Gehäuse drehfest festgesetzt sein. Das zusätzliche Sonnenrad des zusätzlichen Planetengetriebes kann mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine mechanisch wirkverbunden sein. Der zusätzliche Planetenträger des zusätzlichen Planetenradsatzes kann mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise einem von dem Planetenträger und dem Hohlrad des Überlagerungsgetriebes, mechanisch wirkverbunden sein.According to one embodiment, the rotor of the second electric machine is mechanically operatively connected to the superposition gear via an additional planetary gear. The additional planetary gear can have an additional sun gear, an additional planet carrier with an additional planet gear rotatably mounted thereon, and an additional ring gear. In addition to the additional planetary gear, additional planetary and/or spur gear stages can be provided in the torque transmission path between the superposition gear and the rotor of the second electric machine. The additional ring gear of the additional planetary gear can be fixed to the housing in a rotationally fixed manner in this embodiment. The additional sun gear of the additional planetary gear can be mechanically operatively connected to the rotor of the second electric machine. The additional planet carrier of the additional planetary gear set can be mechanically operatively connected to the superposition gear, for example one of the planet carrier and the ring gear of the superposition gear.

In einer Ausführungsform ist das Überlagerungsgetriebe koaxial zur Pedalwelle und das zusätzliche Planetengetriebe koaxial zur zweiten elektrischen Maschine und damit auch zur ersten elektrischen Maschine angeordnet. Das zusätzliche Sonnenrad kann in dieser Ausführungsform permanent drehfest mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine verbunden sein. Der zusätzliche Planetenträger des zusätzlichen Planetenradsatzes kann in dieser Ausführungsform über eine Stirnradstufe mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit einem von dem Planetenträger und dem Hohlrad des Überlagerungsgetriebes, mechanisch wirkverbunden sein. Bei der Stirnradstufe kann es sich um eine zweistufige Stirnradstufe handeln, die ein auf einer Achse drehbares Zwischenrad aufweisen kann. Alternativ hierzu kann es sich um eine einstufige Stirnradstufe handeln, bei welcher das Zwischenrad entfällt. Auch eine drei- oder mehrstufige Stirnradstufe ist möglich. In einer alternativen Ausführungsform ist anstatt der Stirnradstufe ein Endlosumlaufelement, beispielsweise eine Kette, vorgesehen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass aufgrund der zusätzlichen Planetenstufe, welche als Hochtreiber-Planetenstufe für die zweite elektrische Maschine fungiert, die Drehzahl der Stirnräder der Stirnradstufe gering gehalten werden kann. So kann der Achsabstand zwischen der Pedalwelle und der zweiten elektrischen Maschine, also der Vorgelegewelle, ebenfalls gering gehalten werden. Das zusätzliche Planetengetriebe kann in dieser Ausführungsform bauraumneutral oder nahezu bauraumneutral unterhalb der zweiten elektrischen Maschine angeordnet sein, um so die axiale Baulänge der Antriebseinrichtung zu verkürzen.In one embodiment, the superposition gear is arranged coaxially to the pedal shaft and the additional planetary gear is arranged coaxially to the second electrical machine and thus also to the first electrical machine. In this embodiment, the additional sun gear can be permanently connected to the rotor of the second electrical machine in a rotationally fixed manner. In this embodiment, the additional planet carrier of the additional planetary gear set can be mechanically connected to the superposition gear via a spur gear stage, for example to one of the planet carrier and the ring gear of the superposition gear. The spur gear stage can be a two-stage spur gear stage, which can have an intermediate gear that can rotate on an axis. Alternatively, it can be a single-stage spur gear stage, in which the intermediate gear is omitted. A three- or multi-stage spur gear stage is also possible. In an alternative embodiment, an endless circulating element, for example a chain, is provided instead of the spur gear stage. One advantage of this embodiment is that due to the additional planetary stage, which functions as a high-driver planetary stage for the second electrical machine, the speed of the spur gears of the spur gear stage can be kept low. This means that the center distance between the pedal shaft and the second electric machine, i.e. the countershaft, can also be kept small. The additional planetary gear can be integrated into the In this embodiment, it can be arranged in a space-neutral or almost space-neutral manner below the second electrical machine in order to shorten the axial length of the drive device.

Gemäß einer Ausführungsform sind das Überlagerungsgetriebe und das zusätzliche Planetengetriebe koaxial zur Pedalwelle angeordnet. Das zusätzliche Sonnenrad kann in dieser Ausführungsform mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine über eine ergänzende Planetenstufe und eine Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein. Bei der Stirnradstufe kann es sich um eine zweistufige Stirnradstufe handeln, die ein um eine Achse drehbares Zwischenrad aufweisen kann. Ebenfalls kann es sich um eine einstufige Stirnradstufe handeln, bei der das Zwischenrad entfällt. Auch eine drei- oder mehrstufige Stirnradstufe ist möglich. Zusätzlich kann zu der zusätzliche Planetenstufe und der ergänzenden Planetenstufe noch eine oder mehrere Planetenstufen in dem Drehmomentübertragungspfad zwischen dem Überlagerungsgetriebe und der zweiten elektrischen Maschine vorgesehen sein. Der zusätzliche Planetenträger des zusätzlichen Planetengetriebes kann in dieser Ausführungsform mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit dem Planetenträger oder dem Hohlrad des Überlagerungsgetriebes, permanent drehfest verbunden sein. Die ergänzende Planetenstufe kann ein ergänzendes Sonnenrad, einen ergänzenden Planetenträger mit dem darauf drehbar gelagerten ergänzenden Planetenrad und ein ergänzendes Hohlrad aufweisen. Das ergänzende Hohlrad kann drehfest an dem Gehäuse festgesetzt sein. Das ergänzende Sonnenrad kann über die Stirnradstufe mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine mechanisch wirkverbunden sein. Der ergänzende Planetenträger kann permanent drehfest mit dem zusätzlichen Sonnenrad des zusätzlichen Planetenradsatzes verbunden sein. Diese Ausführungsform führt zu dem Vorteil, dass der zusätzliche Planetenradsatz nicht unterhalb der zweiten elektrischen Maschine vorgesehen ist, wodurch eine zweite elektrische Maschine mit optimiertem Bauraum verwendet werden kann.According to one embodiment, the superposition gear and the additional planetary gear are arranged coaxially to the pedal shaft. In this embodiment, the additional sun gear can be mechanically operatively connected to the rotor of the second electric machine via a supplementary planetary stage and a spur gear stage. The spur gear stage can be a two-stage spur gear stage, which can have an intermediate gear that can be rotated about an axis. It can also be a single-stage spur gear stage in which the intermediate gear is omitted. A three-stage or multi-stage spur gear stage is also possible. In addition to the additional planetary stage and the supplementary planetary stage, one or more planetary stages can be provided in the torque transmission path between the superposition gear and the second electric machine. In this embodiment, the additional planet carrier of the additional planetary gear can be permanently connected in a rotationally fixed manner to the superposition gear, for example to the planet carrier or the ring gear of the superposition gear. The supplementary planetary stage can have a supplementary sun gear, a supplementary planet carrier with the supplementary planetary gear rotatably mounted thereon and a supplementary ring gear. The additional ring gear can be fixed to the housing in a rotationally fixed manner. The additional sun gear can be mechanically operatively connected to the rotor of the second electrical machine via the spur gear stage. The additional planet carrier can be permanently connected in a rotationally fixed manner to the additional sun gear of the additional planetary gear set. This embodiment leads to the advantage that the additional planetary gear set is not provided below the second electrical machine, whereby a second electrical machine with optimized installation space can be used.

Gemäß einer Ausführungsform sind das Überlagerungsgetriebe und das zusätzliche Planetengetriebe koaxial zur zweiten elektrischen Maschine angeordnet. Demnach ist in dieser Ausführungsform das Überlagerungsgetriebe nicht koaxial zur Pedalwelle vorgesehen. Das zusätzliche Sonnenrad des zusätzlichen Planetengetriebes kann in dieser Ausführungsform mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine mechanisch wirkverbunden sein, beispielsweise permanent drehfest verbunden sein. Der zusätzliche Planetenträger des zusätzlichen Planetenradsatzes kann mit dem Überlagerungsgetriebe, beispielsweise mit dem Planetenträger oder dem Hohlrad des Überlagerungsgetriebes, permanent drehfest verbunden sein. Ferner kann das Überlagerungsgetriebe mit dem Abtriebsrad der Antriebseinrichtung über eine Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein. Beispielsweise ist das Hohlrad des Überlagerungsgetriebes mit dem Abtriebsrad über eine Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden. Bei der Stirnradstufe kann es sich um eine zweistufige Stirnradstufe handeln, die ein um eine Achse drehbares Zwischenrad aufweisen kann. Alternativ kann es sich um eine einstufige Stirnradstufe handeln, bei welcher das Zwischenrad entfallen kann. Auch eine drei- oder mehrstufige Stirnradstufe ist möglich. In einer alternativen Ausgestaltung ist anstatt der Stirnradstufe ein Endlosumlaufelement vorgesehen, beispielsweise eine Kette.According to one embodiment, the superposition gear and the additional planetary gear are arranged coaxially to the second electrical machine. Accordingly, in this embodiment, the superposition gear is not provided coaxially to the pedal shaft. In this embodiment, the additional sun gear of the additional planetary gear can be mechanically operatively connected to the rotor of the second electrical machine, for example, permanently connected in a rotationally fixed manner. The additional planet carrier of the additional planetary gear set can be permanently connected in a rotationally fixed manner to the superposition gear, for example to the planet carrier or the ring gear of the superposition gear. Furthermore, the superposition gear can be mechanically operatively connected to the output gear of the drive device via a spur gear stage. For example, the ring gear of the superposition gear is mechanically operatively connected to the output gear via a spur gear stage. The spur gear stage can be a two-stage spur gear stage, which can have an intermediate gear that can rotate about an axis. Alternatively, it can be a single-stage spur gear stage, in which the intermediate gear can be omitted. A three- or multi-stage spur gear stage is also possible. In an alternative embodiment, an endless circulating element, for example a chain, is provided instead of the spur gear stage.

Gemäß einer Ausführungsform ist in einer der obigen Ausführungsformen ein Freilauf in dem Drehmomentübertragungspfad zwischen der Pedalwelle und dem Überlagerungsgetriebe vorgesehen. Beispielsweise ist ein derartiger Freilauf mit dem Planetenträger des Überlagerungsgetriebes und der Pedalwelle mechanisch wirkverbunden. So können störende Massenträgheitseffekte der elektrischen Maschinen beim plötzlichen Stillstand der Pedalwelle vermieden werden.According to one embodiment, in one of the above embodiments, a freewheel is provided in the torque transmission path between the pedal shaft and the superposition gear. For example, such a freewheel is mechanically operatively connected to the planet carrier of the superposition gear and the pedal shaft. In this way, disruptive mass inertia effects of the electrical machines can be avoided when the pedal shaft suddenly comes to a standstill.

Gemäß einer Ausführungsform ist in einer der obigen Ausführungsformen ein Freilauf mit der Pedalwelle und dem Abtriebsrad mechanisch wirkverbunden. Gemäß dieser Ausführungsform kann auch eine Überholkupplung zwischen Pedalwelle und Abtriebsrad hinzugefügt werden. Die Abtriebsdrehzahl kann somit nie langsamer als die Pedalwellendrehzahl sein. Durch Regelung der Drehzahl der ersten elektrischen Maschine kann die Abtriebsdrehzahl erhöht werden und der Freilauf öffnet. Es wird somit also ein mechanischer fester Gang hinzugefügt, bei dem Pedalwelle und Abtrieb direkt miteinander verbunden sind. Dieser Gang kann als mechanischer Anfahrgang genutzt werden.According to one embodiment, in one of the above embodiments, a freewheel is mechanically operatively connected to the pedal shaft and the driven wheel. According to this embodiment, an overrunning clutch can also be added between the pedal shaft and the driven gear. The output speed can therefore never be slower than the pedal shaft speed. By regulating the speed of the first electrical machine, the output speed can be increased and the freewheel opens. This adds a mechanical fixed gear in which the pedal shaft and output are directly connected to each other. This gear can be used as a mechanical starting gear.

Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug mit mindestens zwei Rädern und einer Antriebseinrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Das Abtriebsrad der Antriebseinrichtung ist über ein Kraftübertragungselement mit einem der Räder zum Antrieb des Fahrzeugs gekoppelt. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Zweirad, beispielsweise ein Pedelec oder E-Bike, handeln, wie oben ausgeführt. Hinsichtlich des Verständnisses und der Vorteile der einzelnen Merkmale wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den Ausführungsformen der Antriebseinrichtung verwiesen.The present invention further relates to a vehicle with at least two wheels and a drive device according to one of the previously described embodiments. The output wheel of the drive device is coupled to one of the wheels for driving the vehicle via a power transmission element. The vehicle can be a two-wheeler, for example a pedelec or e-bike, as explained above. With regard to the understanding and advantages of the individual features, reference is made to the above statements in connection with the embodiments of the drive device.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

1 shows a drive device for a muscle-powered vehicle according to a first th embodiment of the present invention.
2 shows a drive device for a muscle-powered vehicle according to a second embodiment of the present invention.
3 shows a drive device for a human-powered vehicle according to a third embodiment of the present invention.
4 shows a drive device for a human-powered vehicle according to a fourth embodiment of the present invention.
5 shows a drive device for a human-powered vehicle according to a fifth embodiment of the present invention.
6 shows a drive device for a human-powered vehicle according to a sixth embodiment of the present invention.
7 shows a drive device for a human-powered vehicle according to a seventh embodiment of the present invention.
8th shows a drive device for a human-powered vehicle according to an eighth embodiment of the present invention.

Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments

1 zeigt eine Antriebseinrichtung 1 für ein muskelbetriebenes Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Antriebseinrichtung 1 umfasst eine Pedalwelle 2 sowie ein Gehäuse 3. An der Pedalwelle 2 sind Pedale 4 (zu sehen in 3) permanent drehfest montiert, über welche ein Fahrer des muskelbetriebenen Fahrzeugs ein Drehmoment in die Antriebseinrichtung 1 einleiten kann. Das Gehäuse 3 der Antriebseinrichtung 1 kann an einem Rahmen des muskelbetriebenen Fahrzeugs befestigt werden. Bei dem muskelbetriebenen Fahrzeug handelt es sich in der vorliegenden Ausführungsform um ein Fahrrad, beispielsweise ein Pedelec. Darüber hinaus umfasst die Antriebseinrichtung 1 ein Abtriebsrad 5, welches als Kettenblatt ausgebildet sein kann, um den Abtrieb mit einem Hinterrad des Fahrrads mechanisch wirkzuverbinden, beispielsweise über eine Kette oder einen Riemen. 1 shows a drive device 1 for a human-powered vehicle according to a first embodiment of the present invention. The drive device 1 includes a pedal shaft 2 and a housing 3. Pedals 4 (seen in.) are on the pedal shaft 2 3 ) permanently mounted in a rotationally fixed manner, via which a driver of the human-powered vehicle can introduce a torque into the drive device 1. The housing 3 of the drive device 1 can be attached to a frame of the human-powered vehicle. In the present embodiment, the muscle-powered vehicle is a bicycle, for example a Pedelec. In addition, the drive device 1 includes an output wheel 5, which can be designed as a chainring in order to mechanically connect the output to a rear wheel of the bicycle, for example via a chain or a belt.

Die Antriebseinrichtung 1 weist ferner ein als Planetengetriebe ausgestaltetes Überlagerungsgetriebe 6 auf, das koaxial zur Pedalwelle 2 angeordnet ist. Das Überlagerungsgetriebe 6 umfasst ein Sonnenrad 7, einen Planetenträger 8, auf dem Planetenräder 9 drehbar gelagert sind, und ein Hohlrad 10. Die Pedalwelle 2 ist mit dem Planetenträger 8 des Überlagerungsgetriebes 6 mechanisch wirkverbunden. In der Ausführungsform von 1 erfolgt die mechanische Wirkverbindung über einen Freilauf 11. Das Abtriebsrad 5 ist mit dem Hohlrad 10 des Überlagerungsgetriebes 6 permanent drehfest verbunden. Ferner umfasst die Antriebseinrichtung 1 eine erste elektrische Maschine 12 und eine zweite elektrische Maschine 13. Die erste elektrische Maschine 12 umfasst einen Stator 14 sowie einen Rotor 15. Die zweite elektrische Maschine 13 umfasst ebenfalls einen Stator 16 sowie einen Rotor 17. Die elektrischen Maschinen 12 und 13 sind jeweils koaxial zueinander sowie zu einer Vorgelegeachse R und achsparallel beabstandet zur Pedalwelle 2 angeordnet. Dabei sind die Statoren 14 und 16 der ersten 12 bzw. zweiten elektrischen Maschine 13 jeweils am Gehäuse 3 festgesetzt. Die Rotoren 15 bzw. 17 der ersten 12 bzw. zweiten elektrischen Maschine 13 sind jeweils koaxial zu den Statoren 14 bzw. 16 und drehbar innerhalb derselben vorgesehen.The drive device 1 further comprises a superposition gear 6 designed as a planetary gear, which is arranged coaxially to the pedal shaft 2. The superposition gear 6 comprises a sun gear 7, a planet carrier 8, on which planet gears 9 are rotatably mounted, and a ring gear 10. The pedal shaft 2 is mechanically operatively connected to the planet carrier 8 of the superposition gear 6. In the embodiment of 1 the mechanical operative connection is via a freewheel 11. The output gear 5 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the ring gear 10 of the superposition gear 6. The drive device 1 also comprises a first electrical machine 12 and a second electrical machine 13. The first electrical machine 12 comprises a stator 14 and a rotor 15. The second electrical machine 13 also comprises a stator 16 and a rotor 17. The electrical machines 12 and 13 are each arranged coaxially to one another and to a countershaft axis R and axially parallel to the pedal shaft 2. The stators 14 and 16 of the first 12 and second electrical machines 13 are each fixed to the housing 3. The rotors 15 and 17 of the first 12 and second electrical machines 13 are each provided coaxially to the stators 14 and 16 and rotatable within the same.

Der Rotor 15 der ersten elektrischen Maschine 12 ist mit dem Sonnenrad 7 des Überlagerungsgetriebes 6 mechanisch wirkverbunden. In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt dies über die Kombination aus einer Stirnrad- und einer Planetenstufe. Genauer gesagt umfasst die Antriebseinrichtung 1 einen weiteren koaxial zur Pedalwelle 2 angeordneten Planetenradsatz 18 mit einem weiteren Sonnenrad 19, einem weiteren Planetenträger 20, auf dem Planetenräder 21 drehbar gelagert sind, und einem weiteren Hohlrad 22. Das weitere Hohlrad 22 ist permanent drehfest an dem Gehäuse 3 festgesetzt. Der weitere Planetenträger 20 ist permanent drehfest mit dem Sonnenrad 7 des Überlagerungsgetriebes 6 über eine Hohlwelle 23 verbunden, die koaxial zur Pedalwelle 2 angeordnet ist. Der weitere Planetenradsatz 18 ist an dem Ende der Antriebseinrichtung 1 vorgesehen, welches in Richtung der Pedalwelle 2 abgewandt von dem Überlagerungsgetriebe 6 angeordnet ist.The rotor 15 of the first electric machine 12 is mechanically operatively connected to the sun gear 7 of the superposition gear 6. In the present embodiment, this is done via the combination of a spur gear and a planetary stage. More precisely, the drive device 1 comprises a further planetary gear set 18 arranged coaxially to the pedal shaft 2 with a further sun gear 19, a further planet carrier 20 on which planet gears 21 are rotatably mounted, and a further ring gear 22. The further ring gear 22 is permanently fixed to the housing 3 in a rotationally fixed manner. The further planet carrier 20 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the sun gear 7 of the superposition gear 6 via a hollow shaft 23 which is arranged coaxially to the pedal shaft 2. The further planetary gear set 18 is provided at the end of the drive device 1 which is arranged in the direction of the pedal shaft 2 facing away from the superposition gear 6.

Um den weiteren Planetenradsatz 18, welcher koaxial zur Pedalwelle 2 angeordnet ist, an die erste elektrische Maschine 12, genauer gesagt den Rotor 15 der ersten elektrischen Maschine 12, welcher achsparallel beabstandet zur Pedalwelle 2 vorgesehen ist, anzubinden, weist die Antriebseinrichtung 1 eine Stirnradstufe 24 auf. Die Stirnradstufe 24 ist in der vorliegenden Ausführungsform zweistufig ausgebildet und umfasst ein Zwischenrad 25, das auf einer Zwischenachse 26 drehbar gelagert ist. Die Zwischenachse 26 ist permanent drehfest an dem Gehäuse 3 festgesetzt. Ferner ist die Zwischenachse 26 zwischen der Pedalwelle 2 und der Vorgelegeachse R, zu welcher die elektrischen Maschinen 12 und 13 koaxial angeordnet sind, vorgesehen. Das Zwischenrad 25 kämmt sowohl mit dem weiteren Sonnenrad 19 des zweiten Planetenradsatzes 18 als auch mit einer Verzahnung, die auf einer koaxial zur Vorgelegeachse R angeordneten und permanent drehfest mit dem Rotor 15 verbundenen Hohlwelle 27 vorgesehen ist.In order to connect the further planetary gear set 18, which is arranged coaxially to the pedal shaft 2, to the first electrical machine 12, more precisely the rotor 15 of the first electrical machine 12, which is provided axially parallel to the pedal shaft 2, the drive device 1 has a spur gear stage 24 on. In the present embodiment, the spur gear stage 24 is designed in two stages and includes an intermediate gear 25 which is rotatably mounted on an intermediate axis 26. The intermediate axis 26 is permanently fixed to the housing 3 in a rotationally fixed manner. Furthermore, the intermediate axis 26 is between the pedal shaft 2 and the countershaft R, to which the electrical machines 12 and 13 are arranged coaxially, provided. The intermediate gear 25 meshes both with the further sun gear 19 of the second planetary gear set 18 and with a toothing which is provided on a hollow shaft 27 which is arranged coaxially to the countershaft axis R and is permanently connected to the rotor 15 in a rotationally fixed manner.

Die zweite elektrische Maschine 13, genauer gesagt der zweite Rotor 17, ist in der vorliegenden Ausführungsform von 1 mit dem Planetenträger 8 des Überlagerungsgetriebes 6 mechanisch wirkverbunden. Hierfür ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Kombination aus einem Stirnradgetriebe und zwei Planetenradsätzen vorgesehen. Genauer gesagt umfasst die Antriebseinrichtung 1 einen zusätzlichen Planetenradsatz 28 mit einem zusätzlichen Sonnenrad 29, einen zusätzlichen Planetenträger 30 mit darauf gelagerten Planetenrädern 31 und einem zusätzlichen Hohlrad 32. Ferner umfasst die Antriebseinrichtung 1 einen ergänzenden Planetenradsatz 33 mit einem ergänzenden Sonnenrad 34, einem ergänzenden Planetenträger 35 mit darauf drehbar gelagerten Planetenrädern 36 und einem ergänzenden Hohlrad 37.The second electric machine 13, more precisely the second rotor 17, is in the present embodiment of 1 mechanically operatively connected to the planet carrier 8 of the superposition gear 6. For this purpose, a combination of a spur gear and two planetary gear sets is provided in the present embodiment. More precisely, the drive device 1 comprises an additional planetary gear set 28 with an additional sun gear 29, an additional planet carrier 30 with planetary gears 31 mounted thereon and an additional ring gear 32. The drive device 1 also comprises a supplementary planetary gear set 33 with a supplementary sun gear 34, a supplementary planet carrier 35 with planetary gears 36 rotatably mounted thereon and a supplementary ring gear 37.

Der zusätzliche Planetenträger 30 ist permanent drehfest mit dem Planetenträger 8 des Überlagerungsgetriebes 6 verbunden. Das zusätzliche Hohlrad 32 sowie das ergänzende Hohlrad 37 sind permanent drehfest an dem Gehäuse 3 festgesetzt. Ferner ist das zusätzliche Sonnenrad 29 permanent drehfest mit dem ergänzenden Planetenträger 35 verbunden. Das ergänzende Sonnenrad 34 ist in der vorliegenden Ausführungsform über eine Stirnradstufe 38 an die zweite elektrische Maschine 13 angebunden. Hierfür ist ein Zwischenrad 39 vorgesehen, das wie das Zwischenrad 25 auf der Achse 26 drehbar gelagert ist. Das Zwischenrad 39 kämmt mit dem ergänzenden Sonnenrad 34 sowie mit einer auf einer Hohlwelle 40 vorgesehenen Verzahnung, die koaxial zur Vorgelegeachse R angeordnet und permanent drehfest mit dem Rotor 17 der zweiten elektrischen Maschine 13 verbunden ist.The additional planet carrier 30 is permanently connected to the planet carrier 8 of the superposition gear 6 in a rotationally fixed manner. The additional ring gear 32 and the additional ring gear 37 are permanently fixed to the housing 3 in a rotationally fixed manner. Furthermore, the additional sun gear 29 is permanently connected to the additional planet carrier 35 in a rotationally fixed manner. In the present embodiment, the additional sun gear 34 is connected to the second electric machine 13 via a spur gear stage 38. For this purpose, an intermediate wheel 39 is provided, which, like the intermediate wheel 25, is rotatably mounted on the axle 26. The intermediate gear 39 meshes with the supplementary sun gear 34 and with a toothing provided on a hollow shaft 40, which is arranged coaxially to the countershaft axis R and is permanently connected in a rotationally fixed manner to the rotor 17 of the second electrical machine 13.

In der vorliegenden Ausführungsform sind der zusätzliche 28 und ergänzende Planetenradsatz 33 in Axialrichtung der Pedalwelle 2 zwischen dem Überlagerungsgetriebe 6 und dem weiteren Planetenradsatz 18 angeordnet. Der Planetenradsatz des Überlagerungsgetriebes 6, der weitere Planetenradsatz 18, der zusätzliche Planetenradsatz 28 und der ergänzende Planetenradsatz 33 sind allesamt koaxial zur Pedalwelle 2 ausgebildet. Die koaxial zur Vorgelegeachse R vorgesehenen elektrischen Maschinen 12 und 13 sind damit achsparallel beabstandet zur Pedalwelle 2 vorgesehen und an den weiteren 18 bzw. ergänzenden Planetenradsatz 33 mittels der zweistufigen Stirnradstufen 24 bzw. 38 angebunden.In the present embodiment, the additional 28 and supplementary planetary gear set 33 are arranged in the axial direction of the pedal shaft 2 between the superposition gear 6 and the further planetary gear set 18. The planetary gear set of the superposition gear 6, the further planetary gear set 18, the additional planetary gear set 28 and the additional planetary gear set 33 are all designed coaxially to the pedal shaft 2. The electric machines 12 and 13 provided coaxially to the countershaft axis R are therefore provided at a distance axially parallel to the pedal shaft 2 and are connected to the further 18 or supplementary planetary gear set 33 by means of the two-stage spur gear stages 24 and 38, respectively.

Die in 2 gezeigte Ausführungsform entspricht der in 1 gezeigten Ausführungsform mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der zusätzliche Planetenträger 30' der zweiten Ausführungsform aus 2 permanent drehfest mit dem Hohlrad 10 des Überlagerungsgetriebes 6 und damit mit dem Abtriebsrad 5 verbunden. Im Unterschied hierzu ist der zusätzliche Planetenträger 30 in der in 1 gezeigten Ausführungsform permanent drehfest mit dem Planetenträger 8 des Überlagerungsgetriebes 6 verbunden. Im Übrigen entspricht die in 2 gezeigte Ausgestaltung jener aus 1.In the 2 The embodiment shown corresponds to that in 1 Embodiment shown except for the differences described below. In contrast to that in 1 The embodiment shown is the additional planet carrier 30 'of the second embodiment 2 permanently connected in a rotationally fixed manner to the ring gear 10 of the superposition gear 6 and thus to the driven gear 5. In contrast to this, the additional planet carrier 30 is in the in 1 Embodiment shown is permanently connected to the planet carrier 8 of the superposition gear 6 in a rotationally fixed manner. Otherwise corresponds to the in 2 shown embodiment of that 1 .

Die Ausführungsform gemäß 3 entspricht jener von 1 mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Im Unterschied zu der Ausführungsform von 1 weist die Ausführungsform gemäß 3 zunächst den ergänzenden Planetenradsatz 33 nicht auf. Stattdessen umfasst die Antriebseinrichtung 1 der Ausführungsform gemäß 3 lediglich das Überlagerungsgetriebe 6, den weiteren Planetenradsatz 18' und den zusätzlichen Planetenradsatz 28'. Die Planetenradsätze 18' bzw. 28' sind in dieser dritten Ausführungsform koaxial zur Vorgelegeachse R und damit der ersten 12 bzw. zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet. Demnach sind der weitere 18' und zusätzliche Planetenradsatz 28' achsparallel beabstandet zur Pedalwelle 2 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind der weitere Planetenradsatz 18' bzw. der zusätzliche Planetenradsatz 28' bauraumneutral unter der jeweiligen elektrischen Maschine 12 bzw. 13 angeordnet, um die axiale Erstreckung der Antriebseinrichtung 1 zu minimieren.The embodiment according to 3 corresponds to that of 1 except for the differences described below. In contrast to the embodiment of 1 has the embodiment according to 3 initially the additional planetary gear set 33 is not available. Instead, the drive device comprises 1 according to the embodiment 3 only the superposition gear 6, the further planetary gear set 18 'and the additional planetary gear set 28'. In this third embodiment, the planetary gear sets 18' and 28' are arranged coaxially to the countershaft axis R and thus to the first 12 and second electrical machine 13, respectively. Accordingly, the further 18 'and additional planetary gear set 28' are provided axially parallel to the pedal shaft 2. In the present embodiment, the further planetary gear set 18' or the additional planetary gear set 28' are arranged under the respective electric machine 12 or 13 in a space-neutral manner in order to minimize the axial extent of the drive device 1.

Das weitere Sonnenrad 19' ist permanent drehfest mit dem Rotor 15 der ersten elektrischen Maschine 12 verbunden. Das weitere Hohlrad 22' ist permanent drehfest an dem Gehäuse 3 festgesetzt. Der weitere Planetenträger 20' mit den darauf drehbar gelagerten Planetenrädern 21' ist permanent drehfest mit einer Welle 27' verbunden. Auf der Welle 27' ist ein mit dem Zwischenrad 25' kämmendes Zahnrad vorgesehen, wobei das Zwischenrad 25' ferner mit einem Zahnrad kämmt, das permanent drehfest auf einer koaxial zur Pedalwelle 2 angeordneten Hohlwelle 23' angeordnet ist. Letztere Hohlwelle 23' ist permanent drehfest mit dem Sonnenrad 7 des Überlagerungsgetriebes 6 verbunden. Das Sonnenrad 29' des zusätzlichen Planetenradsatzes 28' ist permanent drehfest mit dem Rotor 17 der zweiten elektrischen Maschine 13 verbunden. Das Hohlrad 32' des zusätzlichen Planetenradsatzes 28' ist permanent drehfest an dem Gehäuse 3 festgesetzt. Ferner ist der zusätzliche Planetenträger 30" mit den darauf drehbar vorgesehenen Planetenrädern 31' permanent drehfest mit einer Welle 40' verbunden. Auf der Welle 40', die separat von der Welle 27' aber koaxial zu dieser vorgesehen ist, ist ein Zahnrad permanent drehfest vorgesehen, das mit dem Zwischenrad 39' kämmt. Das Zwischenrad 39' kämmt wiederum mit einem Zahnrad, das permanent drehfest auf einer Hohlwelle 50' vorgesehen ist, die permanent drehfest mit dem Planetenträger 8 des Überlagerungsgetriebes 6 verbunden ist. Die Hohlwelle 50' ist koaxial zu der Hohlwelle 23' und der Pedalwelle 2, radial jedoch außerhalb der Hohlwelle 23' und der Pedalwelle 2 angeordnet. Die Wellen 27' und 40' sind koaxial zueinander und koaxial zur Vorgelegeachse R angeordnet.The further sun gear 19 'is permanently connected to the rotor 15 of the first electrical machine 12 in a rotationally fixed manner. The further ring gear 22 'is permanently fixed to the housing 3 in a rotationally fixed manner. The further planet carrier 20' with the planet gears 21' rotatably mounted thereon is permanently connected to a shaft 27' in a rotationally fixed manner. A gear wheel meshing with the intermediate wheel 25' is provided on the shaft 27', the intermediate wheel 25' also meshing with a gear wheel which is permanently arranged in a rotationally fixed manner on a hollow shaft 23' arranged coaxially to the pedal shaft 2. The latter hollow shaft 23 'is permanently connected to the sun gear 7 of the superposition gear 6 in a rotationally fixed manner. The sun gear 29 'of the additional planetary gear set 28' is permanently connected to the rotor 17 of the second electric machine 13 in a rotationally fixed manner. The ring gear 32 'of the additional planetary gear set 28' is permanently fixed to the housing 3 in a rotationally fixed manner. Furthermore, the additional planet carrier 30" with the rotatable planet gears 31' provided thereon is permanently connected in a rotationally fixed manner to a shaft 40'. On the shaft 40', which is separate from the shaft 27 'but is provided coaxially with this, a gear wheel is permanently rotatably provided which meshes with the intermediate gear 39'. The intermediate gear 39 'in turn meshes with a gear that is permanently non-rotatably provided on a hollow shaft 50', which is permanently connected to the planet carrier 8 of the superposition gear 6 in a non-rotatable manner. The hollow shaft 50 'is arranged coaxially with the hollow shaft 23' and the pedal shaft 2, but radially outside the hollow shaft 23' and the pedal shaft 2. The shafts 27 'and 40' are arranged coaxially to one another and coaxially to the countershaft axis R.

In der Ausführungsform gemäß 3 sind der weitere 18' und zusätzliche Planetenradsatz 28' demnach koaxial zu der ersten 12 bzw. zweiten elektrischen Maschine 13 vorgesehen und an das Überlagerungsgetriebe 6 mittels zweistufiger Stirnradstufen 24' bzw. 38' angebunden. Die erste elektrische Maschine 12 ist mit dem Sonnenrad 7 des Überlagerungsgetriebes 6 über den weiteren Planetenradsatz 18' und die zweistufige Stirnradstufe 24' mechanisch wirkverbunden. Die zweite elektrische Maschine 13 ist mit dem Planetenträger 8 des Überlagerungsgetriebes 6 über den zusätzlichen Planetenradsatz 28' und die zweistufige Stirnradstufe 38' mechanisch wirkverbunden. In Axialrichtung der Pedalwelle 2 ausgehend von dem Abtriebsrad 5 ist die zweite elektrische Maschine 13 mit dem zusätzlichen Planetenradsatz 28' vor dem Überlagerungsgetriebe 6 angeordnet, welches wiederum vor der Stirnradstufe 38' angeordnet ist. Auf die Stirnradstufe 38' folgt in Axialrichtung der Pedalwelle 2 die Stirnradstufe 24' und anschließend die erste elektrische Maschine 12 mit dem weiteren Planetenradsatz 18'.In the embodiment according to 3 The further 18' and additional planetary gear set 28' are therefore provided coaxially with the first 12 and second electric machine 13 and connected to the superposition gear 6 by means of two-stage spur gear stages 24' and 38'. The first electric machine 12 is mechanically operatively connected to the sun gear 7 of the superposition gear 6 via the further planetary gear set 18 'and the two-stage spur gear stage 24'. The second electric machine 13 is mechanically operatively connected to the planet carrier 8 of the superposition gear 6 via the additional planetary gear set 28 'and the two-stage spur gear stage 38'. In the axial direction of the pedal shaft 2, starting from the driven gear 5, the second electric machine 13 with the additional planetary gear set 28 'is arranged in front of the superposition gear 6, which in turn is arranged in front of the spur gear stage 38'. The spur gear stage 38' is followed in the axial direction of the pedal shaft 2 by the spur gear stage 24' and then the first electric machine 12 with the further planetary gear set 18'.

4 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vierte Ausführungsform gemäß 4 entspricht der dritten Ausführungsform gemäß 3 mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform kämmt das Zwischenrad 39' der Stirnradstufe 38' in der Ausführungsform gemäß 4 mit einem Zahnrad, das permanent drehfest auf einer Hohlwelle 50" vorgesehen ist, die koaxial zur Pedalwelle 2 vorgesehen ist. Die Hohlwelle 50" ist permanent drehfest mit dem Hohlrad 10 des Überlagerungsgetriebes 6 sowie mit dem Abtriebsrad 5 ausgebildet. Darüber hinaus unterscheidet sich die Ausführungsform gemäß 4 von jener aus 3 in der axialen Anordnung von dem Überlagerungsgetriebe 6. So ist das Überlagerungsgetriebe 6 in der Ausführungsform gemäß 4 zwischen der zweistufigen Stirnradstufe 38' und der zweistufigen Stirnradstufe 24' vorgesehen, während es bei der Ausführungsform in 3 vor den Stirnradstufen 38' und 24' angeordnet ist. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment according to 4 corresponds to the third embodiment according to 3 except for the differences described below. In contrast to the 3 shown embodiment, the intermediate gear 39' of the spur gear stage 38' in the embodiment according to 4 with a gear wheel that is permanently fixed in rotation on a hollow shaft 50" that is coaxial with the pedal shaft 2. The hollow shaft 50" is permanently fixed in rotation with the ring gear 10 of the superposition gear 6 and with the output gear 5. In addition, the embodiment according to 4 from that 3 in the axial arrangement of the superposition gear 6. Thus, the superposition gear 6 in the embodiment according to 4 between the two-stage spur gear stage 38' and the two-stage spur gear stage 24', while in the embodiment in 3 is arranged in front of the spur gear stages 38' and 24'.

Die in 5 gezeigte Ausführungsform entspricht der in 4 gezeigten Ausführungsform mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Im Unterschied zu der Ausführungsform aus 4 ist in der Ausführungsform von 5 die Stirnradstufe 24' zwischen der ersten elektrischen Maschine 12 und der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet. Die Stirnradstufe 38' mit dem Zwischenrad 39' sowie das Überlagerungsgetriebe 6 sind in Axialrichtung der Pedalwelle 2 zwischen dem Abtriebsrad 5 und der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet, wobei vom Abtriebsrad 5 aus betrachtet das Überlagerungsgetriebe 6 auf die Stirnradstufe 38' folgt.In the 5 The embodiment shown corresponds to the one in 4 shown embodiment with the exception of the differences described below. In contrast to the embodiment of 4 is in the embodiment of 5 the spur gear stage 24' is arranged between the first electrical machine 12 and the second electrical machine 13. The spur gear stage 38' with the intermediate gear 39' and the superposition gear 6 are arranged in the axial direction of the pedal shaft 2 between the output gear 5 and the second electrical machine 13, with the superposition gear 6 following the spur gear stage 38' when viewed from the output gear 5.

Die Ausführungsform gemäß 6 entspricht der Ausführungsform gemäß 3 mit der Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Im Unterschied zu der Ausführungsform von 3 ist in der Ausführungsform gemäß 6 das Überlagerungsgetriebe 6' nicht koaxial zur Pedalwelle 2 sondern koaxial zur Vorgelegeachse R und damit zur ersten 12 und zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet. In Axialrichtung der Pedalwelle 2 ist von dem Abtriebsrad 5 aus betrachtet die zweite elektrische Maschine 13 mit dem zusätzlichen Planetenradsatz 28' vor der Stirnradstufe 38'' angeordnet. Letzteres ist vor dem Überlagerungsgetriebe 6' vorgesehen, das vor der Stirnradstufe 24'' angeordnet ist, wobei die Stirnradstufe 24'' vor der ersten elektrischen Maschine 12 mit dem weiteren Planetenradsatz 18' angeordnet ist.The embodiment according to 6 corresponds to the embodiment according to 3 with the exception of the differences described below. In contrast to the embodiment of 3 is in the embodiment according to 6 the superposition gear 6' is not arranged coaxially to the pedal shaft 2 but coaxially to the countershaft R and thus to the first 12 and second electric machine 13. In the axial direction of the pedal shaft 2, viewed from the output gear 5, the second electric machine 13 with the additional planetary gear set 28' is arranged in front of the spur gear stage 38''. The latter is provided in front of the superposition gear 6', which is arranged in front of the spur gear stage 24'', with the spur gear stage 24'' being arranged in front of the first electric machine 12 with the further planetary gear set 18'.

Das Sonnenrad 7' des Überlagerungsgetriebes 6' ist koaxial zum Planetenträger 20' des weiteren Planetenradsatzes 18' angeordnet und permanent drehfest mit diesem verbunden. Der Planetenträger 8' des Überlagerungsgetriebes 6' ist koaxial zum Planetenträger 30'' des zusätzlichen Planetenradsatzes 28' angeordnet und permanent drehfest mit diesem verbunden. Eine Hohlwelle 23'' ist koaxial zu dem Sonnenrad 7' des Überlagerungsgetriebes 6' angeordnet und permanent drehfest mit dem Planetenträger 8' des Überlagerungsgetriebes 6' verbunden. Auf der Hohlwelle 23'' ist ein Zahnrad permanent drehfest vorgesehen, welches mit dem Zwischenrad 25'' kämmt. Das Zwischenrad 25'' kämmt wiederum mit einem Zahnrad, welches permanent drehfest mit dem Freilauf 11 verbunden und über den Freilauf 11 mit der Pedalwelle 2 verbunden ist. Das Hohlrad 10' des Überlagerungsgetriebes 6' ist permanent drehfest mit einer Hohlwelle 51'' verbunden, die koaxial zum Sonnenrad 29' des Planetenradsatzes 28' vorgesehen ist. Auf der Hohlwelle 51'' ist ein Zahnrad permanent drehfest vorgesehen, welches mit dem Zwischenrad 39'' kämmt. Das Zwischenrad 39'' ist wiederum mit einem Zahnrad in Eingriff, welches permanent drehfest auf einer koaxial zur Pedalwelle 2 vorgesehenen Hohlwelle 52'' vorgesehen ist, auf dem permanent drehfest auch das Abtriebsrad 5 angeordnet ist.The sun gear 7' of the superposition gear 6' is arranged coaxially with the planet carrier 20' of the further planetary gear set 18' and is permanently connected to it in a rotationally fixed manner. The planet carrier 8' of the superposition gear 6' is arranged coaxially with the planet carrier 30'' of the additional planetary gear set 28' and is permanently connected to it in a rotationally fixed manner. A hollow shaft 23'' is arranged coaxially to the sun gear 7' of the superposition gear 6' and is permanently connected in a rotationally fixed manner to the planet carrier 8' of the superposition gear 6'. On the hollow shaft 23'', a gear wheel is permanently non-rotatably provided, which meshes with the intermediate gear 25''. The intermediate wheel 25 '' in turn meshes with a gear, which is permanently connected to the freewheel 11 in a rotationally fixed manner and is connected to the pedal shaft 2 via the freewheel 11. The ring gear 10' of the superposition gear 6' is permanently connected in a rotationally fixed manner to a hollow shaft 51'', which is provided coaxially with the sun gear 29' of the planetary gear set 28'. On the hollow shaft 51'', a gear wheel is permanently non-rotatably provided, which meshes with the intermediate gear 39''. The intermediate gear 39 '' is in turn in engagement with a gear wheel, which is permanently rotatably provided on a hollow shaft 52 '' provided coaxially to the pedal shaft 2, on which the driven gear 5 is also permanently rotatably arranged.

Die Ausführungsform gemäß 7 entspricht der Ausführungsform gemäß 6 mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 6 ist in der Ausführungsform gemäß 7 die Hohlwelle 51'' nicht vorgesehen. Stattdessen ist in dieser Ausführungsform das Hohlrad 10' des Überlagerungsgetriebes 6' permanent drehfest mit dem Planetenträger 30'' des zusätzlichen Planetenradsatzes 28' über eine Welle verbunden. Auf dieser Welle sitzt permanent drehfest ein Zahnrad, welches mit dem Zwischenrad 39'' kämmt.The embodiment according to 7 corresponds to the embodiment according to 6 with the exception of the differences described below. In contrast to the embodiment according to 6 is in the embodiment according to 7 the hollow shaft 51'' is not provided. Instead, in this embodiment, the ring gear 10' of the superposition gear 6' is permanently connected in a rotationally fixed manner to the planet carrier 30'' of the additional planetary gear set 28' via a shaft. A gear wheel which meshes with the intermediate gear 39'' is permanently mounted on this shaft in a rotationally fixed manner.

Die Ausführungsform gemäß 8 entspricht der Ausführungsform gemäß 6 mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 6 ist in der Ausführungsform gemäß 8 die erste elektrische Maschine 12 benachbart zum Abtriebsrad 5 vorgesehen. Die zweite elektrische Maschine 13 ist auf der dem Abtriebsrad 5 abgewandten Seite der Antriebseinrichtung 1 angeordnet. Demnach ist in Richtung der Pedalwelle 2 vom Abtriebsrad 5 aus betrachtet die erste elektrische Maschine 12 vor der Stirnradstufe 38'', welche vor dem Überlagerungsgetriebe 6', das vor der Stirnradstufe 25'', welches vor der zweiten elektrischen Maschine 13 vorgesehen ist, angeordnet. Die Hohlwelle 23'' ist demnach nicht vorgesehen. Stattdessen ist der Planetenträger 8' des Überlagerungsgetriebes 6' mit dem Planetenträger 30'' des zusätzlichen Planetenradsatzes 28' permanent drehfest über eine Welle verbunden, auf welcher ein Zahnrad permanent drehfest vorgesehen ist, das mit dem Zwischenrad 25'' kämmt.The embodiment according to 8th corresponds to the embodiment 6 except for the differences described below. In contrast to the embodiment according to 6 is in the embodiment according to 8th the first electric machine 12 is provided adjacent to the driven gear 5. The second electric machine 13 is arranged on the side of the drive device 1 facing away from the driven gear 5. Accordingly, viewed in the direction of the pedal shaft 2 from the driven gear 5, the first electrical machine 12 is arranged in front of the spur gear stage 38'', which is in front of the superposition gear 6', which is in front of the spur gear stage 25'', which is provided in front of the second electrical machine 13 . The hollow shaft 23'' is therefore not provided. Instead, the planet carrier 8' of the superposition gear 6' is permanently connected in a rotationally fixed manner to the planet carrier 30'' of the additional planetary gear set 28' via a shaft on which a gear wheel is permanently provided in a rotationally fixed manner and meshes with the intermediate gear 25''.

In den Ausführungsformen gemäß 3 bis 8 kann anstatt der jeweiligen Stirnradstufe 24', 24'' bzw. 38', 38'' jeweils ein Endlosumlaufelement vorgesehen werden, beispielsweise eine Kette. Darüber hinaus ist es in allen Ausführungsformen gemäß 1 und 8 in einer alternativen Ausgestaltung möglich, dass die jeweiligen Zwischenräder 25', 25'' bzw. 39', 39'' entfallen. In allen beschriebenen Ausführungsformen sind die Pedale 4 über jeweils eine Kurbel mit dem verhältnismäßig großen Planetenträger 8, 8' des Überlagerungsgetriebes 6, 6' verbunden. Beim Anfahren stützt die erste elektrische Maschine 12 am Sonnenrad 7, 7' des Überlagerungsgetriebes 6, 6' das Kurbel-Drehmoment ab. Durch Variation der Drehzahl der ersten elektrischen Maschine 12 kann die Kurbeldrehzahl passend zur Fahrgeschwindigkeit eingestellt werden.In the embodiments according to 3 to 8 Instead of the respective spur gear stage 24', 24'' or 38', 38'', an endless circulating element can be provided, for example a chain. In addition, in all embodiments according to 1 and 8th In an alternative embodiment, it is possible to omit the respective intermediate gears 25', 25'' and 39', 39''. In all the embodiments described, the pedals 4 are each connected to the relatively large planet carrier 8, 8' of the superposition gear 6, 6' via a crank. When starting, the first electric machine 12 supports the crank torque on the sun gear 7, 7' of the superposition gear 6, 6'. By varying the speed of the first electric machine 12, the crank speed can be adjusted to suit the driving speed.

Daneben ist in allen Ausführungsformen gemäß 1 bis 8 auch ein batterieneutraler Betrieb möglich, bei dem eine der elektrischen Maschinen 12, 13, beispielsweise die erste elektrische Maschine 12, als Generator fungiert, während die andere elektrische Maschine, beispielsweise die elektrische Maschine 13, als Motor fungiert. Daneben ist es mit all den Antriebseinrichtungen 1 gemäß der Ausführungsformen gemäß 1 bis 8 auch möglich, zu bremsen, das heißt zu rekuperieren, um die Batterie dadurch aufzuladen. Bei den Ausführungsformen gemäß 2, 4, 5 und 7 ist dies besonders einfach über die zweite elektrische Maschine 13 möglich, die mit dem Abtriebsrad 5 verbunden ist und von der Pedalwelle 2 unabhängig rekuperieren kann. Bei Bedarf kann in diesem Fall mittels der ersten elektrischen Maschine 12 ein Moment an der Pedalwelle 2 eingestellt werden. Bei den Ausführungsformen gemäß 1, 3, 6 und 8 hingegen werden die Drehmomente an der ersten elektrischen Maschine 12 und der zweiten elektrischen Maschine 13 so eingestellt, dass sich ein bremsendes Drehmoment am Abtriebsrad 5 einstellt und gleichzeitig ein gewünschtes Moment an der Pedalwelle 2, welches auch null sein kann, vorherrscht.In addition, in all embodiments according to 1 to 8 Battery-neutral operation is also possible, in which one of the electrical machines 12, 13, for example the first electrical machine 12, functions as a generator, while the other electrical machine, for example the electrical machine 13, functions as a motor. In addition, with all the drive devices 1 according to the embodiments according to 1 to 8 It is also possible to brake, i.e. to recuperate, in order to charge the battery. In the embodiments according to 2 , 4 , 5 and 7 This is particularly easy to do using the second electric machine 13, which is connected to the output gear 5 and can recuperate independently of the pedal shaft 2. If necessary, a torque can be set on the pedal shaft 2 using the first electric machine 12. In the embodiments according to 1 , 3 , 6 and 8th On the other hand, the torques on the first electric machine 12 and the second electric machine 13 are set so that a braking torque is set on the output gear 5 and at the same time a desired torque on the pedal shaft 2, which can also be zero, prevails.

In allen Ausführungsformen kann die erste elektrische Maschine 12 ferner mit einer Rücklauf- oder Vorlaufsperre an das Überlagerungsgetriebe 6, 6' angebunden werden, um ein Rückwärts- oder Vorwärtsdrehen der elektrischen Maschine zu verhindern. Damit wird ein mechanisch fester Gang hinzugefügt, welcher als mechanischer Anfahrgang benutzt werden kann. In dieser Ausgestaltung ist das Sonnenrad 19, 19' des weiteren Planetenradsatzes 18, 18' über die Vorlaufsperre fest mit dem Gehäuse 3 verbunden. Eine solche Vorlaufsperre 60 ist exemplarisch in der Ausführungsform in 3 eingezeichnet. Alternativ zu der Vorlaufsperre 60 kann eine Überholkopplung zwischen der Pedalwelle 2 und dem Abtriebsrad 5 vorgesehen werden. Die Abtriebsdrehzahl kann somit nie langsamer als die Kurbeldrehzahl sein. Durch Regelung der Drehzahl der ersten elektrischen Maschine 12 kann die Abtriebsdrehzahl erhöht werden und der Freilauf öffnet. Funktional entspricht diese Ausgestaltung im Wesentlichen jener mit dem Freilauf 60. Es wird ein mechanischer fester Gang hinzugefügt, bei dem Kurbel 2 und Abtrieb 5 direkt miteinander verbunden sind, welcher als mechanischer Anfahrgang benutzt werden kann. In 3 ist solch ein Freilauf mit dem Bezugszeichen 70 eingezeichnet. Die Freiläufe 60 und 70 können in allen Ausführungsformen vorgesehen sein, jedoch alternativ zueinander und nicht gemeinsam. In alternativen Ausgestaltungen der Ausführungsformen gemäß 1 und 8 sind keinerlei Freiläufe F1 und F2 bzw. F3 oder nur einzelne von diesen vorgesehen.In all embodiments, the first electric machine 12 can also be connected to the superposition gear 6, 6 'with a backstop or forward stop in order to prevent the electric machine from rotating backwards or forwards. This adds a mechanical fixed gear that can be used as a mechanical starting gear. In this embodiment, the sun gear 19, 19 'of the further planetary gear set 18, 18' is firmly connected to the housing 3 via the advance lock. Such a forward stop 60 is exemplary in the embodiment in 3 drawn. As an alternative to the advance lock 60, an overrunning coupling can be provided between the pedal shaft 2 and the driven gear 5. The output speed can therefore never be slower than the crank speed. By regulating the speed of the first electrical machine 12, the output speed can be increased and the freewheel opens. Functionally, this configuration essentially corresponds to that with the freewheel 60. A mechanical fixed gear is added, in which the crank 2 and output 5 are directly connected to one another, which can be used as a mechanical starting gear. In 3 Such a freewheel is shown with the reference number 70. The freewheels 60 and 70 may be provided in all embodiments, but alternatively to each other and not together. In alternative embodiments of the embodiments according to 1 and 8th No freewheels F1 and F2 or F3 or only some of them are provided.

BezugszeichenReference symbols

11: AntriebseinrichtungDrive device
22: PedalwellePedal shaft
33: GehäuseHousing
44: Pedalpedal
55: AbtriebsradOutput gear
6, 6'6, 6': ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
7, 7'7, 7': SonnenradSun gear
8, 8'8, 8': PlanetenträgerPlanet carrier
9, 9'9, 9': PlanetenradPlanetary gear
10, 10'10, 10': Hohlradring gear
11, 60, 7011, 60, 70: FreilaufFreewheel
12, 1312, 13: elektrische Maschineelectric machine
14, 1614, 16: Statorstator
15, 1715, 17: Rotorrotor
18, 18'18, 18': weiterer Planetenradsatzadditional planetary gear set
19, 19'19, 19': Sonnenradsun gear
20, 20'20, 20': PlanetenträgerPlanet carrier
21, 21'21, 21': PlanetenradPlanetary gear
22, 22'22, 22': Hohlradring gear
23, 23', 23''23, 23', 23'': HohlwelleHollow shaft
24, 24', 24''24, 24', 24'': StirnradstufeSpur gear stage
25, 25', 25''25, 25', 25'': ZwischenradIntermediate gear
2626: Achseaxis
2727: HohlwelleHollow shaft
28, 28'28, 28': zusätzlicher Planetenradsatzadditional planetary gear set
29, 29'29, 29': Sonnenradsun gear
30, 30', 30''30, 30', 30'': PlanetenträgerPlanet carrier
31, 31'31, 31': PlanetenradPlanetary gear
32, 32'32, 32': Hohlradring gear
3333: ergänzender Planetenradsatzsupplementary planetary gear set
3434: Sonnenradsun gear
3535: PlanetenträgerPlanet carrier
3636: PlanetenradPlanetary gear
3737: Hohlradring gear
38, 38', 38''38, 38', 38'': StirnradstufeSpur gear stage
39, 39', 39''39, 39', 39'': ZwischenradIntermediate gear
40, 40'40, 40': WelleWave
50', 50'', 51'', 52''50', 50'', 51'', 52'': HohlwelleHollow shaft
RR: VorgelegeachseCounter axle

Claims

Drive device (1) for a human-powered vehicle, the drive device (1) having a housing (3), a pedal shaft (2) for absorbing muscle power, a superposition gear (6; 6') designed as a planetary gear with a sun gear (7; 7' ), a ring gear (10; 10') and a planet gear (9; 9') held by a planet carrier (8; 8'), which communicates with both the ring gear (10; 10') and the sun gear (7; 7 ') combs, has an output gear (5) and a first (12) and a second electric machine (13), each with a stator (14, 16) and a rotor (15, 17), the pedal shaft (2) being connected to the Superposition gear (6; 6 ') is mechanically operatively connected, the superposition gear (6; 6') is mechanically operatively connected to the driven gear (5), the stator (14, 16) of the first (12) and second electrical machine (13) are each on Housing (3) is fixed in a rotationally fixed manner, the rotor (15) of the first electrical machine (12) and the rotor (17) of the second electrical machine (13) are each connected to the superposition gear (6; 6') is mechanically operatively connected, and wherein the first (12) and the second electrical machine (13) are arranged coaxially to one another and spaced axially parallel to the pedal shaft (2), characterized in that the driven wheel (5) is coaxial to the pedal shaft (2) is arranged.

Drive device (1) according to Claim 1 , characterized in that the rotor (15) of the first electrical machine (12) is mechanically operatively connected to the superposition gear (6; 6') via a further planetary gear (18; 18'), wherein the further planetary gear (18; 18') has a further sun gear (19; 19'), a further planet carrier (20; 20') with a further planet gear (21; 21') rotatably mounted thereon and a further ring gear (22; 22').

Drive device (1) according to Claim 2 , characterized in that the further ring gear (22; 22') is fixed to the housing (3) in a rotationally fixed manner, the further sun gear (19; 19') is mechanically operatively connected to the rotor (15) of the first electrical machine (12), and the further planet carrier (20; 20') is mechanically operatively connected to the superposition gear (6; 6').

Drive device (1) according to Claim 2 or 3 , characterized in that the superposition gear (6) is arranged coaxially to the pedal shaft (2) and the further planetary gear (18') is arranged coaxially to the first electrical machine (12), the further sun gear (19') is permanently connected in a rotationally fixed manner to the rotor (15) of the first electrical machine (12), and the further planet carrier (20') is mechanically operatively connected to the superposition gear (6) via a spur gear stage (24').

Drive device (1) according to Claim 2 or 3 , characterized in that the superposition gear (6) and the further planetary gear (18) are arranged coaxially to the pedal shaft (2), the further sun gear (19) is mechanically operatively connected to the rotor (15) of the first electrical machine (12) via a spur gear stage (24), and the further planet carrier (20) is mechanically operatively connected to the superposition gear (6).

Drive device (1). Claim 2 or 3 , characterized in that the superposition gear (6 ') and the further planetary gear (18') are arranged coaxially to the first electrical machine (12), the further sun gear (19') is permanently rotationally fixed to the rotor (15) of the first electrical machine ( 12), the further planet carrier (20') is permanently connected in a rotationally fixed manner to the superposition gear (6'), and the superposition gear (6') is mechanically operatively connected to the pedal shaft (2) via a spur gear stage (24'').

Drive device (1) according to one of the Claims 2 until 6 , characterized in that the further sun gear (19; 19') is fixed in a rotationally fixed manner to the housing (3) via a freewheel (60).

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (17) of the second electrical machine (13) is mechanically operatively connected to the superposition gear (6; 6') via an additional planetary gear (28; 28 '), whereby the additional planetary gear (28; 28'), an additional sun gear (29; 29'), an additional planetary carrier (30; 30';30'') with an additional planetary gear (31; 31') rotatably mounted thereon and an additional ring gear ( 32; 32').

Drive device (1). Claim 8 , characterized in that the additional ring gear (32; 32 ') is fixed in a rotationally fixed manner on the housing (3), the additional sun gear (29; 29') is mechanically operatively connected to the rotor (17) of the second electrical machine (13), and the additional planet carrier (30; 30';30'') is mechanically operatively connected to the superposition gear (6; 6').

Drive device (1) according to Claim 8 or 9 , characterized in that the superposition gear (6) is arranged coaxially to the pedal shaft (2) and the additional planetary gear (28') is arranged coaxially to the second electrical machine (13), the additional sun gear (29') is permanently connected in a rotationally fixed manner to the rotor (17) of the second electrical machine (13), and the additional planet carrier (30'') is mechanically operatively connected to the superposition gear (6) via a spur gear stage (38').

Drive device (1) according to Claim 8 or 9 , characterized in that the superposition gear (6) and the additional planetary gear (28) are arranged coaxially to the pedal shaft (2), the additional sun gear (29) is mechanically operatively connected to the rotor (17) of the second electrical machine (13) via a supplementary planetary stage (33) and a spur gear stage (38), and the additional planet carrier (30; 30') is permanently connected in a rotationally fixed manner to the superposition gear (6), wherein the supplementary planetary stage (33) has a supplementary sun gear (34), a supplementary planet carrier (35) with a supplementary planet gear (36) rotatably provided thereon and a supplementary ring gear (37), wherein the supplementary ring gear (37) is fixed in a rotationally fixed manner to the housing (3), the supplementary sun gear (34) is mechanically operatively connected to the rotor (17) of the second electrical machine (13) via the spur gear stage (38), and the supplementary planet carrier (35) is permanently connected in a rotationally fixed manner to the additional Sun gear (29) is connected.

Drive device (1) according to Claim 8 or 9 , characterized in that the superposition gear (6') and the additional planetary gear (28') are arranged coaxially to the second electrical machine (13), the additional sun gear (29') is permanently connected in a rotationally fixed manner to the rotor (17) of the second electrical machine (13), the additional planet carrier (30'') is permanently connected in a rotationally fixed manner to the superposition gear (6'), and the superposition gear (6') is mechanically operatively connected to the output gear (5) via a spur gear stage (38'').

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a freewheel (11) is provided in the torque transmission path between the pedal shaft (2) and the superposition gear (6; 6').

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a freewheel (70) is mechanically operatively connected to the pedal shaft (2) and the driven wheel (5).

Vehicle with at least two wheels and a drive device (1) according to one of the preceding claims, wherein the output wheel (5) is coupled to one of the wheels for driving the vehicle via a power transmission element.