DE202017007569U1 - Drive arrangement of a pedelec - Google Patents
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Abstract
Antriebsanordnung eines Pedelecs mit einer manuellen Antriebswelle (7) und mit einem ersten elektrischen Antrieb (EM 1), welche über ein erstes Wellgetriebe (WG 1) mit einem gemeinsamen Abtrieb (15) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb (15) über ein zweites Wellgetriebe (WG 2) mit einem zweiten elektrischen Antrieb (EM 2) gekoppelt ist. Drive arrangement of a pedelec with a manual drive shaft (7) and with a first electric drive (EM 1), which are coupled via a first harmonic drive (WG 1) to a common output (15), characterized in that the output (15) via a second harmonic drive (WG 2) is coupled to a second electric drive (EM 2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung eines Pedelecs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The present invention relates to a drive arrangement of a pedelec according to the type defined in more detail in the preamble of
Manuell angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Fahrräder oder Pedelecs, bei denen ein pedalierender Fahrer das Fahrzeug durch Muskelkraft antreibt und von einem elektrischen Hilfsmotor unterstützt wird, sind bekannt.Manually driven vehicles, in particular bicycles or pedelecs, in which a pedaling driver drives the vehicle with muscle power and is supported by an electric auxiliary motor, are known.
Ferner sind Wellgetriebe bekannt, die unter anderem auch als Spannungswellengetriebe oder Gleitkeilgetriebe bezeichnet werden. Das Wellgetriebe weist einen Wellengenerator, eine Innenbuchse und eine Außenbuchse auf. Die Außenbuchse weist eine Innenverzahnung und die Innenbuchse weist eine Außenverzahnung auf, die über z.B. zwei Umfangsabschnitte miteinander in Eingriff stehen. Der Querschnitt der Außenbuchse ist kreisförmig. Die Innenbuchse ist verformbar ausgebildet. Durch den Wellengenerator, der eine längsgestreckte oder elliptische Form aufweist, wird die Innenbuchse mit ihrer Außenverzahnung über z.B. zwei Umfangsabschnitte in die Innenverzahnung der Außenbuchse gedrückt. Die Zähnezahl der Außenverzahnung der Innenbuchse und der Innenverzahnung der Außenbuchse sind verschieden voneinander. Wenn beispielsweise die Außenbuchse als Abtriebselement verwendet wird, kann sowohl über die Innenbuchse als auch an dem Wellengenerator antriebsseitig Leistung in das Wellengetriebe eingebracht werden. Auf diese Weise wird eine Überlagerungsfunktion durch das Wellgetriebe realisiert.Furthermore, strain wave gears are known, which are also referred to, among other things, as stress wave gears or sliding wedge gears. The strain wave gear has a wave generator, an inner bush and an outer bush. The outer sleeve has internal teeth and the inner sleeve has outer teeth, which engage with each other via, for example, two circumferential sections. The cross section of the outer sleeve is circular. The inner bush is designed to be deformable. The shaft generator, which has an elongated or elliptical shape, presses the inner bushing with its outer toothing over, for example, two circumferential sections into the inner toothing of the outer bushing. The number of teeth of the outer teeth of the inner bush and the inner teeth of the outer bush are different from each other. If, for example, the outer bushing is used as the output element, power can be introduced into the shaft transmission on the drive side both via the inner bushing and at the shaft generator. In this way, a superimposition function is realized by the strain wave gear.
Beispielsweise aus der Druckschrift
Bei derartigen antriebsunterstützten zwei oder mehrrädrigen Fahrzeugen, wie zum Beispiel Pedelecs, ist es erforderlich, dass der Motor das Drehmoment des Fahrers abstürzt, damit der Fahrer einen Widerstand am Pedal spürt. Es ist jedoch bekannt, dass bei Pedelecfahrzeugen zum Beispiel die motorische Unterstützung nur bis zu einer vorbestimmten Abregelgeschwindigkeit vorgesehen sein darf. Wird die motorische Unterstützung ab einer bestimmten Abregelgeschwindigkeit z. B. 25 Km/h, zurückgenommen, hat dies in nachteiliger Weise zur Folge, dass der Fahrer ohne Widerstand ins Leere tritt. Dies erzeugt bei dem Fahrer ein negatives Fahrgefühl. Darüber hinaus ist es bei der bekannten Antriebsbaugruppe nicht möglich, dass der Fahrer bei Geschwindigkeiten oberhalb der vorbestimmten Unterstützungs- bzw. Abregelgeschwindigkeit keinen manuellen Antrieb mehr leisten kann. Außerdem ist eine mechanische Schaltung erforderlich, damit die motorische Unterstützungsleistung variiert werden kann, wenn sowohl die Fahrgeschwindigkeit als auch die Trittfrequenz vorgegeben sind.In such power-assisted two or more wheeled vehicles such as pedelecs, it is necessary for the motor to crash the driver's torque so that the driver feels resistance to the pedal. However, it is known that in the case of pedelec vehicles, for example, the motorized support may only be provided up to a predetermined limiting speed. If the motor support from a certain limit speed z. B. 25 km / h, taken back, this has the disadvantageous result that the driver enters the void without resistance. This creates a negative driving feeling for the driver. In addition, with the known drive assembly, it is not possible for the driver to no longer be able to provide a manual drive at speeds above the predetermined support speed or speed limit. In addition, a mechanical gearshift is required so that the motor support can be varied when both the driving speed and the cadence are specified.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche ein negatives Fahrgefühl vermeidet und die Betriebsmöglichkeiten erweitert.The present invention is based on the object of proposing a drive arrangement of the type described in the introduction, which avoids a negative driving experience and expands the operating options.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.This object is achieved according to the invention by the features of
Somit wird eine Antriebsanordnung vorzugsweise für ein Pedelec oder dergleichen vorgeschlagen, welche einen manuellen Antrieb, beispielsweise durch eine als Tretkurbelwelle oder dergleichen ausgeführte manuelle Antriebswelle, und einen ersten elektrischen Antrieb aufweist, wobei die Antriebe über ein erstes Wellgetriebe mit einem gemeinsamen Abtrieb zum Realisieren einer Überlagerungsfunktion gekoppelt sind. Um ein negatives Fahrgefühl für den Fahrer zu vermeiden und die Betriebsmöglichkeiten zu erweitern, ist vorgesehen, dass der Abtrieb über ein zweites Wellgetriebe mit einem zweiten elektrischen Antrieb gekoppelt ist.Thus, a drive arrangement is preferably proposed for a pedelec or the like, which has a manual drive, for example a manual drive shaft designed as a pedal crankshaft or the like, and a first electric drive, the drives having a first harmonic drive with a common output to implement a superimposition function are coupled. In order to avoid a negative driving experience for the driver and to expand the operating options, it is provided that the output is coupled to a second electric drive via a second harmonic drive.
Durch die mechanische Anbindung zumindest eines zweiten elektrischen Antriebes über zumindest ein zweites Wellgetriebe wird eine Festübersetzung neben der Überlagerungsfunktion bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung realisiert. Somit wird die Festübersetzung parallel zur Überlagerungsfunktion bei der Antriebsanordnung vorgesehen. Durch die vorgeschlagene Antriebsanordnung ergibt sich eine besonders kostengünstige Lösung, da die Bauteile des vorhandenen Wellgetriebes einschließlich des ersten elektrischen Antriebes weiterverwendet werden. Die zusätzliche Festübersetzung wird durch den zweiten elektrischen Antrieb und das zweite Wellgetriebe realisiert.Due to the mechanical connection of at least one second electric drive via at least one second harmonic drive, a fixed transmission is realized in addition to the superimposition function in the drive arrangement according to the invention. Thus, the fixed gear ratio is provided in parallel with the superimposition function in the drive arrangement. The proposed drive arrangement results in a particularly cost-effective solution, since the components of the existing harmonic drive, including the first electric drive, continue to be used. The additional fixed ratio is realized by the second electric drive and the second harmonic drive.
Die erfindungsgemäße Erweiterung mit einem zweiten elektrischen Antrieb ist es möglich, bei jeder Fahrgeschwindigkeit sowohl eine gewünschte Unterstützungsstufe als auch eine gewünschte Trittfrequenz einzustellen. Demzufolge ist keine konventionelle mechanische Übersetzungsverstelleinrichtung, wie zum Beispiel eine Kettenschaltung, Nabenschaltung oder ein mechanisches Naben-CVT erforderlich. Die Trittfrequenz wird durch Variation der Drehzahl des ersten elektrischen Antriebs eingestellt, während die Unterstützungsstufe durch das frei wählbare Moment des zweiten elektrischen Antriebes eingestellt wird. Hierbei ist es ohne weiteres möglich, dass der als elektrische Maschine ausgeführte zweite elektrische Antrieb motorisch oder auch generatorisch wirken kann.The extension according to the invention with a second electric drive makes it possible to set both a desired support level and a desired cadence at any driving speed. As a result, no conventional mechanical gear changer such as a derailleur, internal gear hub, or mechanical in-hub CVT is required. The cadence is set by varying the speed of the first electric drive, while the support level is set by the freely selectable moment of the second electric drive. In this case, it is easily possible for the second electric drive, which is designed as an electric machine, to act as a motor or else as a generator.
Zudem ist es möglich, ein höheres Anfahrmoment anzubieten, da der zweite elektrische Antrieb am Abtrieb unabhängig von dem ersten elektrischen Antrieb und dem ersten Wellgetriebe ein Drehmoment am Abtrieb bzw. am Kettenrad des Pedelecs über das zweite Wellgetriebe aufbringen kann. Bei Fahrgeschwindigkeiten zum Beispiel größer 25 Km/h kann der zweite elektrische Antrieb entsprechend Gegenbremsen, sodass die aufgrund der Drehmomentabstützung an dem ersten Wellgetriebe auftretende motorische Leistung des ersten elektrischen Antriebes kompensiert wird. Es entsteht dann quasi eine elektrische Blindleistung, wobei der effektive Antrieb oberhalb der Unterstützungsgeschwindigkeit dann über die Muskelkraft des Fahrers erfolgt.It is also possible to offer a higher starting torque, since the second electric drive at the output can apply a torque at the output or on the sprocket of the pedelec via the second harmonic drive, independently of the first electric drive and the first harmonic drive. At driving speeds greater than 25 km/h, for example, the second electric drive can counter-brake accordingly, so that the motor power of the first electric drive occurring due to the torque support on the first harmonic drive is compensated. A kind of reactive electrical power is then created, with the effective drive above the support speed then taking place via the driver's muscle power.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste elektrische Antrieb koaxial zur manuellen Antriebswelle und der zweite elektrische Antrieb koaxial zu einer gehäusefesten Achse angeordnet ist. Dadurch ist der erste elektrische Antrieb mit dem ersten Wellgetriebe der rotierenden Tretkurbelwelle zugeordnet, während der zweite elektrische Antrieb mit dem zweiten Wellgetriebe der feststehenden Achse zugeordnet ist.As part of an advantageous development of the present invention, it can be provided that the first electric drive is arranged coaxially to the manual drive shaft and the second electric drive is arranged coaxially to an axis fixed to the housing. As a result, the first electric drive with the first harmonic drive is assigned to the rotating pedal crankshaft, while the second electric drive is assigned to the second harmonic drive of the stationary axle.
Eine besonders bauraumsparende Bauweise ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung dadurch, dass die gehäusefeste bzw. stehende Achse achsparallel zu der manuellen Antriebswelle bzw. zu der Tretkurbelwelle angeordnet ist. Hierdurch ist es ohne weiteres möglich, die beiden elektrischen Antriebe mit den zugeordneten Wellgetrieben in einem gemeinsamen Gehäuse bauraumsparend unterzubringen.A particularly space-saving design results from the drive arrangement according to the invention in that the housing-fixed or stationary axle is arranged axially parallel to the manual drive shaft or to the pedal crankshaft. As a result, it is easily possible to accommodate the two electric drives with the associated harmonic drives in a common housing in a space-saving manner.
Um den zweiten elektrischen Antrieb über das zweite Wellgetriebe mit dem Abrieb des Pedelecs zu koppeln, kann im Rahmen einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, dass hierzu eine Außenbuchse des zweiten Wellgetriebes entweder über ein Element des ersten Wellgetriebes mit dem Abtrieb oder quasi direkt mit dem Abrieb verbunden wird. Beispielsweise kann die Außenbuchse des zweiten Wellgetriebes über Zahnräder, Ketten, Riemen oder dergleichen mit dem Abtrieb verbunden werden, um dadurch einen größeren Achsenabstand zwischen der manuellen Antriebswelle und der gehäusefeste Achse zu realisieren. Hierdurch kann insgesamt ein kleineres Gehäuse realisiert werden.In order to couple the second electric drive to the wear of the pedelec via the second harmonic drive, it can be provided within the scope of a preferred embodiment of the invention that an outer bushing of the second harmonic drive is connected either via an element of the first harmonic drive to the output or more or less directly to the abrasion is connected. For example, the outer bushing of the second harmonic drive can be connected to the output via gears, chains, belts or the like, in order to achieve a larger axis distance between the manual drive shaft and the axis fixed to the housing. As a result, a smaller housing can be implemented overall.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Pedelec, -
2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; -
3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; -
4 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung und; -
5 eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.
-
1 a schematic view of a first embodiment variant of a drive arrangement according to the invention for a pedelec, -
2 a schematic view of a second embodiment of the drive assembly according to the invention; -
3 a schematic view of a third embodiment of the drive assembly according to the invention; -
4 a schematic view of a fourth embodiment of the drive assembly according to the invention and; -
5 a schematic view of a fifth embodiment of the drive assembly according to the invention.
In den
Wie bereits eingangs beschriebenen, weist jedes Wellgetriebe WG 1, WG 2 üblicherweise einen gelagerten Wellengenerator 1, 4 im Inneren auf, der mit einem elliptischen bzw. längsgezogenen äußeren Laufring versehen ist, der mit einer verformbaren Innenbuchse 2, 5 gekoppelt ist, wobei die jeweilige Innenbuchse 2, 5 eine Au-ßenverzahnung aufweist, die jeweils mit einer einen kreisförmigen Durchmesser aufweisenden Außenbuchse 3, 6 mit einer Innenverzahnung in Eingriff steht.As already described above, each
Unabhängig von den verschiedenen Ausführungsvarianten ist bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung vorgesehen, dass der erste elektrische Antrieb bzw. die erste elektrische Maschine EM 1 koaxial zu der manuellen Antriebswelle bzw. Tretkurbelwelle 7 angeordnet, wobei der zweite elektrische Antrieb bzw. die zweite elektrische Maschine EM 2 koaxial zu einer gehäusefesten Achse 8 angeordnet ist. Die gehäusefeste Achse 8 ist achsparallel zu der manuellen Antriebswelle 7 angeordnet.Regardless of the different variants is in the invention Drive arrangement provided that the first electric drive or the first
Auf diese Weise ergibt sich eine radial verschachtelte Bauweise der beiden elektrischen Maschinen EM 1, EM 2 und der beiden Wellgetriebe WG 1, WG 2 bezogen auf die Tretkurbelwelle bzw. die manuelle Antriebswelle 7, wobei die beiden elektrischen Antriebe EM 1, EM 2 und die beiden Wellgetriebe WG 1, WG 2 in einem gemeinsamen Gehäuse 14 angeordnet sind. In dem gemeinsamen Gehäuse 14 sind jeweils der erste elektrische Antrieb EM 1 und das erste Wellgetriebe WG 1 bezogen auf die manuelle Antriebswelle 7 axial nebeneinander angeordnet, wobei der zweite elektrische Antrieb EM 2 und das zweite Wellgetriebe WG 2 bezogen auf die gehäusefeste Achse 8 axial nebeneinander angeordnet sind.This results in a radially nested design of the two
Der erste elektrische Antrieb EM 1 und der zweite elektrische Antrieb EM 2 können sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden.The first
Ferner ist bei sämtlichen Ausführungsvarianten der Antriebsanordnung vorgesehen, dass die Tretkurbelwelle mit einem linken Pedal 10 an ihrem linken Ende und einem rechten Pedal 11 an ihrem rechten Ende als manuelle Antriebswelle 7 mit einer verformbaren Innenbuchse 2 des ersten Wellgetriebes WG 1 und ein Wellengenerator 1 des ersten Wellgetriebes WG 1 mit dem Rotor 12 des ersten elektrischen Antriebes EM 1 verbunden sind, wobei eine Außenbuchse 3 des ersten Wellgetriebes WG 1 mit dem Abtrieb 15 des Pedelecs verbunden ist.Furthermore, in all variants of the drive arrangement, it is provided that the pedal crankshaft with a
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass eine Außenbuchse 6 des zweiten Wellgetriebes WG 2 direkt oder indirekt mit Abtrieb 15 des Pedelecs verbunden, wobei eine Innenbuchse 5 des zweiten Wellgetriebes WG 2 mit der gehäusefesten Achse 8 verbunden ist und wobei ein Wellengenerator 4 des zweiten Wellgetriebes WG 2 mit dem Rotor 13 des zweiten elektrischen Antriebes EM 2 verbunden ist.In addition, it is provided that an
Bei der ersten Ausführungsvariante gemäß
Bei der in
In
Schließlich ist in
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Wellengenerator des ersten WellgetriebesWave generator of the first harmonic drive
- 22
- verformbare Innenbuchse des ersten WellgetriebesDeformable inner sleeve of the first strain wave gear
- 33
- Außenbuchse des ersten WellgetriebesOuter bushing of the first strain wave gear
- 44
- Wellengenerator des zweiten WellgetriebesWave generator of the second harmonic drive
- 55
- verformbaren Innenbuchse des zweiten Wellgetriebesdeformable inner bush of the second strain wave gear
- 66
- Außenbuchse des zweiten WellgetriebesOuter bushing of the second strain wave gear
- 77
- manuelle Antriebswelle bzw. Tretkurbel bzw. Tretkurbelwellemanual drive shaft or pedal crank or pedal crank shaft
- 88th
- gehäusefeste bzw. feststehende Achsehousing-fixed or fixed axis
- 99
- Zwischenradintermediate wheel
- 1010
- linkes Pedal an der Tretkurbelleft pedal on the crank
- 1111
- rechtes Pedal an der Tretkurbelright pedal on the crank
- 1212
- Rotor des ersten elektrischen Antriebes bzw. der ersten elektr. MaschineRotor of the first electric drive or the first electric. machine
- 1313
- Rotor des zweiten elektrischen Antriebes bzw. der zweiten elektr. MaschineRotor of the second electric drive or the second electric. machine
- 1414
- Gehäuse der AntriebsanordnungHousing of the drive assembly
- 1515
- Abtriebdownforce
- 1616
- Kettentrieb bzw. RiementriebChain drive or belt drive
- 1717
- Zwischenradintermediate wheel
- STST
- Stirnradstufespur gear stage
-
ST 1
ST 1 - erstes Stirnradfirst spur gear
-
ST 2
ST 2 - zweites Stirnradsecond spur gear
-
EM 1
EM 1 - erster elektrischer Antrieb bzw. erste elektrische Maschinefirst electric drive or first electric machine
-
EM 2
EM 2 - zweiter elektrischer Antrieb bzw. zweite elektrische Maschinesecond electric drive or second electric machine
-
WG 1
flat share 1 - erstes Wellgetriebefirst harmonic drive
-
WG 2
flat share 2 - zweites Wellgetriebesecond wave gear
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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DE102015100676B3 (en) | 2015-01-19 | 2016-06-09 | Unicorn Energy GmbH | Drive assembly for a manually driven vehicle with an electric auxiliary drive, method for controlling such a drive assembly and use, method for controlling a vehicle and vehicle |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |