DE202019103283U1

DE202019103283U1 - Drive unit of the electric bicycle

Info

Publication number: DE202019103283U1
Application number: DE202019103283.9U
Authority: DE
Original assignee: Comp Drives S R O; Comp Drives SRO
Current assignee: AGENTURA REPRO SPOL. S.R.O., CZ
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2019-06-26
Anticipated expiration: 2029-06-13

Abstract

Die Antriebseinheit (3) des Elektrofahrrads zur Radfahrer-Radkomforterhöhung bestehend aus dem Elektromotor (30), dem mit dem Elektromotor (30) gekuppelten Getriebe (27), aus dem mit dem Getriebe (27) gekuppelten getriebenen Kegelzahnrad (18), und aus dem Mitnehmer (10) des mit dem getriebenen Kegelzahnrad (18) gekuppelten Übersetzer (6), wobei der Bestandteil der Antriebseinheit (3) mindestens ein einseitig wirkendes Lager (20) zur Elektromotor-Drehmomentübertragung (30), und mindestens ein einseitig wirkendes Lager (21) zur Drehmomentübertragung des Radfahrers ist, dadurch gekennzeichnet, dass das einseitig wirkende Lager (20) zur Elektromotor-Drehmomentübertragung (30) zwischen dem getriebenen Kegelzahnrad (18) und dem Mitnehmer (10) des Übersetzers (6) kinematisch angeordnet ist.

The drive unit (3) of the electric bicycle for cyclist-Radkomforterhöhung consisting of the electric motor (30), with the electric motor (30) coupled to the transmission (27), from the coupled to the transmission (27) driven bevel gear (18), and from the Carrier (10) of the driven bevel gear (18) coupled to the translator (6), wherein the component of the drive unit (3) at least one single-acting bearing (20) for electric motor torque transmission (30), and at least one single-acting bearing (21 ) for torque transmission of the cyclist, characterized in that the unidirectional bearing (20) for electric motor torque transmission (30) between the driven bevel gear (18) and the driver (10) of the translator (6) is arranged kinematically.

Description

Bereich der TechnikField of engineering

Die Erfindung betrifft die Antriebseinheit des Fahrrads, welche dem Radfahrer bei der Radfahrt durch den Drehmomentbeitrag seitens des Elektromotors mit dem Auftreiben des Übersetzers hilft, welche sonst durch das Drehmoment des Radfahrers durch das Treten in die Pedale aufgetrieben wird.The invention relates to the drive unit of the bicycle, which helps the cyclist in cycling through the torque contribution from the electric motor with the driving of the translator, which is otherwise distended by the torque of the cyclist by pedaling in the pedals.

Der bisherige Stand der TechnikThe current state of the art

Zur Zeit sind Elektrofahrräder bekannt, bei denen der Elektromotor in die Hinterradnabe integriert ist, und welcher direkt hilft, das Hinterrad durch sein Drehmoment aufzutreiben. Weiter sind Elektrofahrräder bekannt, bei denen der Elektromotor im Fahrradrahmen eingebaut ist, und von diesem Elektromotor wird das Drehmoment zum Auftreiben des Getriebes verwendet, welches standardmäßig durch das Drehmoment durch das Treten des Radfahrers in die Pedale aufgetrieben wird. Aus dem aufgetriebenen Getriebe wird das Drehmoment durch die Kette auf das Hinterrad des Elektrofahrrads übertragen.At present, electric bicycles are known in which the electric motor is integrated in the rear hub, and which directly helps to raise the rear wheel by its torque. Next, electric bicycles are known in which the electric motor is installed in the bicycle frame, and of this electric motor, the torque is used for driving the transmission, which is by default driven by the torque by the stepping of the cyclist in the pedals. From the swaged gear, the torque is transmitted through the chain to the rear wheel of the electric bicycle.

Das Beispiel für die Erfindung des Elektrofahrrads mit dem im Rahmen eingebauten Elektromotor, ist die Lösung aus dem Dokument US 2019/0039677 A1 . Die Erfindung wird durch den Elektromotor präsentiert, der in Röhren des Elektrofahrradrahmens integriert ist, wobei sein Drehmomentausgang mit dem Getriebemitnehmer über Zahngetriebe, welche das ganze Getriebe bilden, gekuppelt ist. Die Nachteile der Erfindung bestehen darin, dass es im Falle der Situation, wann der Elektromotor dem Radfahrer zur Fahrt nicht beiträgt, zum Verlust der Energie des Radfahrers dadurch kommt, dass der Radfahrer durch das Treten in die Pedale, außer der Übersetzung, ebenfalls die Zahngetriebe des ganzen Getriebes auftreibt. Gegen das unerwünschte Auftreiben, und den dadurch verursachten Verlust der Energie des Radfahrers, wird nur der Elektromotor, und zwar durch das einseitig wirkende Lager abgeschaltet. Solche Lösung senkt dem Radfahrer den Komfort bei der Elektrofahrradfahrt, und es kommt darüber hinaus zur gegenläufigen Beanspruchung der Zahngetriebe. Der weitere Nachteil der Erfindung besteht darin, dass die Konstruktion, welche das einseitig wirkende Lager im Inneren des Getriebes einschließt, geräumig ist und in der Richtung zu Pedalkurbeln austritt, wodurch die Verwendung der breiten Palette der bereit bekannten und serienmäßig hergestellten Übersetzungen limitiert wird, weil die Bedingungen der akzeptablen Kettenlinie nicht erfüllt sind (in der Fachliteratur handelt es sich um den eingeführten Termin „chain line“). Die Kettenlinie ist der Abstand von der Längsseite des Elektrofahrradrahmens zur Achse der Übersetzung im Falle einer Übersetzung, oder im Falle der Doppelübersetzung zur Achse der Mitte zwischen beiden Übersetzungen. Es kommt darüber hinaus dazu, dass dem breiten Block der Antriebseinheit die Anordnung der Kurbeln mit Pedalen untergeordnet wird, wodurch die ergonomische Bedingung des Abstandes der Pedale für gesunde Belastung der Gelenke der unteren Extremitäten, der sogenannte „Q-Faktor“ nicht erfüllt wird.The example of the invention of the electric bicycle with the built-in electric motor is the solution from the document US 2019/0039677 A1 , The invention is presented by the electric motor integrated into tubes of the electric bicycle frame, its torque output being coupled to the transmission driver via toothed gears forming the whole transmission. The disadvantages of the invention are that in the case of the situation when the electric motor does not help the cyclist to drive, the loss of the energy of the cyclist comes from the fact that the cyclist by pedaling, in addition to the translation, also the gear transmission of the whole transmission. Against the unwanted flare, and the resulting loss of energy of the cyclist, only the electric motor, and indeed switched off by the one-way bearing. Such solution reduces the cyclist's comfort in the electric bicycle ride, and it comes in addition to the opposite load of the toothed gear. The further disadvantage of the invention is that the construction incorporating the unidirectional bearing inside the transmission is spacious and exits in the direction of pedal cranks, thereby limiting the use of the wide range of ready-made and mass-produced transmissions, because: the conditions of the acceptable chain line are not fulfilled (in the technical literature it concerns the introduced appointment "chain line"). The catenary is the distance from the longitudinal side of the electric bicycle frame to the axis of translation in the case of a translation, or in the case of the double translation to the axis of the middle between the two translations. It also happens that the arrangement of the cranks with pedals is subordinated to the wide block of the drive unit, whereby the ergonomic condition of the distance of the pedals for healthy load on the joints of the lower extremities, the so-called "Q-factor" is not met.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung der Antriebseinheit in den Elektrofahrradrahmen, welche den Komfort des Radfahrers dadurch erhöhen würde, dass bei ihr das einseitig wirkende Lager möglichst nahe des Übersetzers wäre, im Sinne der Richtung der Drehmomentübertragung vom Elektromotor auf den Übersetzer, für die Abschaltung des Getriebes und Elektromotors vom Drehmoment des tretenden Radfahrers, und dadurch zur Senkung des Energieverlustes des Radfahrers, welcher sonst durch das überflüssige Auftreiben der Zahngetriebe im ganzen Getriebe verursacht wird, und darüber hinaus, welche durch ihre Konstruktion die Kriterien der richtigen Kettenlinie und des richtigen Q-Faktors erfüllen würde.The object of the invention is the production of the drive unit in the electric bicycle frame, which would increase the comfort of the cyclist, that in her the one-sided bearing would be as close to the translator, in the sense of the direction of torque transmission from the electric motor to the translator, for the shutdown the transmission and electric motor from the torque of the kicking cyclist, and thereby to reduce the energy loss of the cyclist, which is otherwise caused by the unnecessary driving of the gear transmission in the whole gear, and in addition, which by their construction the criteria of the correct chain line and the right Q. Would meet.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Die gestellte Aufgabe ist mittels der Elektrofahrrad-Antriebseinheit gelöst, welche nach der unten angeführten Erfindung hergestellt ist.The object is achieved by means of the electric bicycle drive unit, which is made according to the invention below.

Die Elektrofahrrad-Antriebseinheit zur Komforterhöhung des Radfahrers ist aus dem Elektromotor, welcher als Drehmoment-Hilfsquelle dient, zusammengestellt. Ein weiterer, integraler Bestandteil der Antriebseinheit ist das Getriebe, welches mit dem Elektromotor gekuppelt ist. Das Getriebe wandelt die hohe Drehzahl des Elektromotors in niedrigere Drehzahl mit einem höheren Drehmoment um. Die Antriebseinheit ist weiter aus dem getriebenen Kegelzahnrad, welches mit dem Getriebe gekuppelt ist, zusammengestellt. Das getriebene Kegelzahnrad erfüllt zwei Funktionen, wo die erste Funktion die Umwandlung der Drehbewegung zwischen zwei gegenseitig senkrechten Drehachsen ist, und wo die zweite Funktion die weitere Senkung der das Drehmoment tragenden Drehzahl vom Elektromotor in der Richtung zum Mitnehmer des Übersetzers ist. Der Mitnehmer des Übersetzers ist der letzte Bestandteil der Antriebseinheit, und wie es sich aus dem vorherigen Satz ergibt, so ist er mit dem getriebenen Kegelzahnrad gekuppelt. Der Bestandteil der Antriebseinheit ist gleichzeitig mindestens ein einseitig wirkendes Lager zur Elektromotor-Drehmomentübertragung, welches die Drehmomentübertragung vom Elektromotor in der Richtung zum Mitnehmer des Übersetzers ermöglicht, jedoch es schaltet den Elektromotor gegen die Drehmomentübertragung des Radfahrers in den Elektromotor ab. Der letzte Bestandteil der Antriebseinheit ist mindestens ein einseitig wirkendes Lager zur Drehmomentübertragung des Radfahrers, welches das Drehmoment des Radfahrers von der mittleren Tretachse auf den Mitnehmer des Übersetzers überträgt, jedoch es schaltet die mittlere Tretachse vom Mitnehmer des Übersetzers zwecks der Verhinderung der Elektromotor-Drehmomentübertragung vom Mitnehmer des Übersetzers auf die Achse des Tretens ab.The electric bicycle drive unit for comfort increase of the cyclist is composed of the electric motor, which serves as a torque auxiliary source. Another integral part of the drive unit is the transmission, which is coupled to the electric motor. The gearbox converts the high speed of the electric motor into lower speed with a higher torque. The drive unit is further composed of the driven bevel gear, which is coupled to the transmission. The driven bevel gear performs two functions where the first function is to convert the rotational motion between two mutually perpendicular axes of rotation, and where the second function is to further reduce the rotational speed carrying the torque from the electric motor in the direction of the translator's dog. The pusher of the translator is the last component of the drive unit, and as it follows from the previous sentence, it is coupled with the driven bevel gear. The component of the drive unit is at the same time at least one single-acting bearing for electric motor torque transmission, which allows the torque transmission from the electric motor in the direction to the driver of the translator, but it shuts off the electric motor against the torque transmission of the cyclist in the electric motor. The last component of the drive unit is at least one unidirectional bearing for torque transmission of the cyclist, which transmits the torque of the cyclist from the center pedal axis to the driver of the translator, but it switches off the center pedal axis of the driver of the translator for the purpose of preventing the electric motor torque transmission from the driver of the translator on the axis of pedaling.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass das einseitig wirkende Lager zur Elektromotor-Drehmomentübertragung kinematisch zwischen dem getriebenen Kegelzahnrad und dem Mitnehmer des Übersetzers angeordnet ist.The essence of the invention is that the one-way bearing for electric motor torque transmission is arranged kinematically between the driven bevel gear and the driver of the translator.

Das ist aus dem Grund günstig, dass das Drehmoment des Radfahrers vor dem Übergang vom Mitnehmer des Übersetzers in Zahnräder, welche die Drehbewegung zwischen dem Mitnehmer und dem Elektromotor übertragen, abgeschaltet wird. Diese Bestandteile der Antriebseinheit sind bei der Verwendung nur des Drehmoments des Radfahrers bewegungslos, sodass in ihnen zu keinem Verlust der durch den Radfahrer aufgewendeten Energie kommt, was sich im Elektrofahrrad-Fahrtkomfort positiv zeigt. Zusätzlich dazu, dass die oben angeführten Bestandteile der Antriebseinheit bewegungslos sind, kommt es in ihnen zu keiner Beanspruchung durch die kinematisch umgekehrte Bewegung, es wird also das Risiko ihrer Beschädigung verringert.This is favorable because the torque of the cyclist is switched off before the transition from the driver of the translator in gears that transmit the rotational movement between the driver and the electric motor. These components of the drive unit are motionless in the use of only the torque of the cyclist, so that in them no loss of energy expended by the cyclist comes, which is positive in the E-ride comfort. In addition to the fact that the above-mentioned components of the drive unit are motionless, they are not subjected to any load by the kinematically reversed movement, so the risk of their damage is reduced.

In der günstigen Ausführung der Antriebseinheit nach der Erfindung ist der Außendurchmesser des einseitig wirkenden Lagers auf dem getriebenen Kegelzahnrad aufgepresst, und der innere Durchmesser des einseitig wirkenden Lagers ist auf dem Mitnehmer des Übersetzers aufgepresst. Die Verbindung der Durchmesser des einseitig wirkenden Lagers durch das Aufpressen ist von der Konstruktion her einfach, trotzdem mechanisch beständig und hinsichtlich des eingebauten Raums sparsam.In the favorable embodiment of the drive unit according to the invention, the outer diameter of the one-way bearing is pressed onto the driven bevel gear, and the inner diameter of the one-sided bearing is pressed onto the driver of the translator. The connection of the diameter of the one-sided bearing by the pressing is structurally simple, yet mechanically resistant and economical in terms of built-in space.

Es ist günstige Ausführung der Antriebseinheit nach der Erfindung, wenn das Getriebe das Planetengetriebe, und zwar ohne das einseitig wirkende Lager ist. Der Einsatz des Planetengetriebes ohne das einseitig wirkende Lager senkt die Anforderung an den eingenommenen Raum durch die Antriebseinheit, besonders durch den Block des Motors mit dem Getriebe, was positiv in dem Sinne ist, dass kleinerer Verbauungsraum auf dem Elektrofahrradrahmen benötigt wird. Noch dazu, die kleine Motorblockbreite bis zum maximalen zulässigen Maß von 68 mm ermöglicht die Ausnutzung aller bekannten Übersetzer unter Beachtung deren Anforderungen an die Einhaltung des vorgeschriebenen Wertes der Kettenlinie, welche die richtige Funktion des ganzen Übersetzungsmechanismus sicherstellt, welcher aus der Baugruppe des Übersetzers, dem Umwerfer, der Kette, den Ritzeln auf der Hinterradnabe und der Kettenschaltung zusammengesetzt ist. Die gegenwärtig bekannten Antriebseinheiten ermöglichen nicht die Verwendung aller bekannten Übersetzer, weil sie die Erzielung der vom Hersteller der Übersetzer und anderer Schaltkomponenten gegebenen geforderten Kettenlinie nicht ermöglichen, und zwar aus dem Grund, dass sie den breiteren Motorblock mit dem Getriebe haben.It is favorable embodiment of the drive unit according to the invention, when the transmission is the planetary gear, without the one-way bearing. The use of the planetary gearbox without the unidirectional bearing reduces the demand on the occupied space by the drive unit, especially by the block of the engine with the gearbox, which is positive in the sense that smaller build space is needed on the electric bicycle frame. Moreover, the small engine block width up to the maximum permissible dimension of 68 mm allows the use of all known translators in compliance with their requirements for compliance with the prescribed value of the chain line, which ensures the correct function of the whole translation mechanism, which from the assembly of the translator, the Derailleur, the chain, the pinions on the rear hub and the derailleur is composed. The presently known power units do not allow the use of all known translators because they do not permit the achievement of the required catenary given by the manufacturer of the translators and other shifting components, for the reason that they have the wider engine block with the transmission.

Darüber hinaus ist dank der Verkleinerung des Motor- und des Getriebeblocks der Antriebseinheit die den Übersetzer auftreibende mittlere Tretachse verkürzt, welcher mit ihr über eigene einseitig wirkende Lager im Eingriff ist, und zwar auf die maximale Länge von 136 mm, wodurch die Erzielung des notwendigen ergonomischen Abstandes der Pedale, des sogenannten Q-Faktors ermöglicht wird.In addition, thanks to the reduction of the engine and transmission block of the drive unit, the translator-driven center pedal is shortened, which is engaged with it via its own single-acting bearings, to the maximum length of 136 mm, thereby achieving the necessary ergonomic Distance of the pedals, the so-called Q-factor is enabled.

Der letzte, jedoch nicht weniger bedeutender Vorteil der Erfindung der Antriebseinheit mit der verkleinerten Motorblock- und Getriebebreite ist die Tatsache, dass sie in den Elektrofahrradrahmen leichter integriert wird, was markante Verbesserung der ästhetischen Elektrofahrradausführung bringt.The final, but no less significant advantage of the invention of the drive unit with the reduced engine block and transmission width is the fact that it is easier to integrate into the electric bicycle frame, which brings significant improvement in aesthetic electric bicycle design.

Zu Hauptvorteilen der Erfindung gehört die Einsparung der durch den Radfahrer aufgewendeten Energie, welche durch das überflüssige In-Bewegung-Setzen der Getriebezahnräder in der Antriebseinheit zunichte gemacht würde, was darüber hinaus zum Verschleiß der beweglichen Teile der Antriebseinheit führen würde. Es ist weiter vorteilhaft, dass das einseitig wirkende Lager verwendet wird, dessen Durchmesser zu seinen zugeordneten Teilen der Antriebseinheit aufgepresst sind, was hinsichtlich der Herstellung einfach zu realisieren ist, und noch dazu, solche technische Lösung ist beständig und hinsichtlich des eingenommenen Raums sparsam. Die letzten bedeutenden Vorteile der Erfindung sind der Einsatz des Planetengetriebes, und die damit verbundene Verkleinerung der Motorblockbreite, welche positive Auswirkung auf die Erfüllung der vorgeschriebenen Bedingungen der Kettenlinie und der ergonomischen Anforderungen an gesunde Beanspruchung der Beine des Radfahrers hat.Main advantages of the invention include saving the energy consumed by the cyclist, which would be nullified by the unnecessary movement of the transmission gears in the drive unit, which would also lead to wear of the moving parts of the drive unit. It is further advantageous that the one-way bearing is used, the diameter of which is pressed to its associated parts of the drive unit, which is easy to implement in terms of production, and moreover, such a technical solution is durable and economical in terms of space occupied. The last significant advantages of the invention are the use of the planetary gear, and the associated reduction in engine block width, which has a positive effect on meeting the prescribed conditions of the catenary and the ergonomic demands on healthy use of the cyclist's legs.

Figurenlistelist of figures

Die angeführte Erfindung wird in folgenden Abbildungen näher geklärt, wo:

die gesamte Seitenansicht des Elektrofahrrads darstellt,
die gesamte axonometrische Ansicht des Elektrofahrrads darstellt,
in der Seitenansicht die Antriebseinheit darstellt,
den Schnitt durch die Antriebseinheit darstellt,
separat die Antriebseinheit ohne den Motorhalter darstellt,
die Antriebseinheit in der rechten Seitenansicht darstellt,
die Antriebseinheit in der Draufsicht darstellt,
die Antriebseinheit in der Draufsicht ohne dargestellten Blöcke des Elektromotors und des Getriebes darstellt,
den horizontalen Schnitt durch die Antriebseinheit ohne Blöcke des Elektromotors und des Getriebes darstellt,
den horizontalen Schnitt durch die Antriebseinheit mit Blöcken des Elektromotors und des Getriebes darstellt.

The cited invention is further clarified in the following figures, where:

represents the entire side view of the electric bicycle,
represents the entire axonometric view of the electric bicycle,
in side view represents the drive unit,
represents the section through the drive unit,
separately represents the drive unit without the motor holder,
represents the drive unit in the right side view,
represents the drive unit in plan view,
the drive unit in the plan view without illustrated blocks of the electric motor and the transmission,
represents the horizontal section through the drive unit without blocks of the electric motor and the transmission,
represents the horizontal section through the drive unit with blocks of the electric motor and the transmission.

Beispiel für die Realisation der ErfindungExample of the realization of the invention

Es versteht sich, dass die weiter beschriebenen und dargestellten konkreten Fälle der Realisation der Erfindung zur Illustration, nicht als Beschränkung der Erfindung auf angeführte Beispiele, vorgestellt werden. Fachleute mit der Kenntnis des Standes der Technik finden oder in der Lage sind, unter Anwendung des Routineexperimentierens größere oder kleinere Anzahl der Äquivalente zu spezifischen Umsetzungen der Erfindung, welche hier beschrieben sind, sicherzustellen.It will be understood that the further described and illustrated specific cases of the realization of the invention are presented by way of illustration, not as a limitation of the invention to cited examples. Those skilled in the art will be aware of or able to ascertain, using routine experimentation, greater or lesser number of equivalents to specific implementations of the invention described herein.

Die Beschreibung der elektrischen Teile des Elektrofahrrads ist in dem unten angeführten Beispiel der Realisation nur illustrativ, weil die elektrischen Teile kein Gegenstand der Erfindung sind, und der Fachmann aus dem Branche der Fahrradherstellung ist in der Lage, aus der illustrativen Beschreibung durch die Routine-Facharbeit die Elektroteile so zu ergänzen, dass sie der ausführlichen Beschreibung, welche in dem bisherigen Stand der Technik verwendet wird, entsprechen.The description of the electric parts of the electric bicycle is only illustrative in the example of implementation given below because the electrical parts are not an object of the invention, and the bicycle manufacturing industry skilled in the art will be able to appreciate from the illustrative description given by the routine skilled artisan to supplement the electrical parts so that they correspond to the detailed description used in the prior art.

Auf der und ist das Elektrofahrrad mit der im Rahmen 1 eingebauten Antriebseinheit 3, welche mittels des Halters 2 befestigt ist, dargestellt. Weiter werden Treiber 4 der Antriebseinheit, welcher an der Lenkstange befestigt ist, und weiter der Fahrtgeschwindigkeitssensor 5 des Elektrofahrrads dargestellt. Der letzte auf Abbildungen betonte Teil des Elektrofahrrads ist der Übersetzer 6.On the and is the electric bike with the frame 1 built-in drive unit 3 , which by means of the holder 2 is attached, shown. Continue to be drivers 4 the drive unit, which is attached to the handlebar, and further the vehicle speed sensor 5 of the electric bicycle. The last part of the electric bike emphasized on pictures is the translator 6 ,

Auf der ist separat die im Halter 2 gelagerte Antriebseinheit 3 dargestellt. Weiter sind die Kabel dargestellt, welche aus der Antriebseinheit 3 zu Steckern 8 und zum Fahrtgeschwindigkeitssensor 6 führen.On the is separately in the holder 2 mounted drive unit 3 shown. Next, the cables are shown, which from the drive unit 3 to plugs 8th and the vehicle speed sensor 6 to lead.

Auf der , wo der Schnitt durch die Antriebseinheit 3 dargestellt ist, sind der Elektromotor 30, weiter der Block 7 des Elektromotors 30, welcher die Schutzhülle des Elektromotors 30 bildet, weiter die bereits erwähnten Stecker 8 und der Fahrtgeschwindigkeitssensor 5 des Elektrofahrrads gut sichtbar.On the where the cut through the drive unit 3 is shown, are the electric motor 30 , continue the block 7 of the electric motor 30 , which is the protective cover of the electric motor 30 forms, further the already mentioned connectors 8th and the vehicle speed sensor 5 the electric bicycle well visible.

Auf der ist separat die Antriebseinheit 3 dargestellt. Auf den ersten Blick sind der Block 35 des Elektromotors 30, welcher aus Aluminium ist, weiter der Block 36 der Mittelachse 9, ebenfalls aus dem Aluminium, sichtbar. Im Block 36 der Mittelachse 9 ist die Gummitülle 38 für die Verkabelung. Die Mittelachse 9 für Kurbeln mit Pedalen ist mit der Feststellmutter 11 des nicht dargestellten Übersetzers 6 versehen, und weiter ist das Ende des Mitnehmers 10 des nicht dargestellten Übersetzers 6 dargestellt. Das letzte abgebildete Element ist der Schutzbolzen 37, welche die Hülle der Antriebseinheit 3 vor der Beschädigung durch die heruntergefallene Kette schützt. Die maximale Breite des Blocks 35 des Elektromotors 30 ist bis 68 mm einschließlich, wodurch die Bedingung der kurzen Kettenlinie erfüllt ist.On the is separately the drive unit 3 shown. At first glance, the block 35 of the electric motor 30 , which is made of aluminum, continue the block 36 the central axis 9 , also made of aluminum, visible. In the block 36 the central axis 9 is the rubber grommet 38 for the wiring. The central axis 9 for cranks with pedals is with the locking nut 11 the translator, not shown 6 provided, and further is the end of the driver 10 the translator, not shown 6 shown. The last item pictured is the guard pin 37 which the shell of the drive unit 3 protects against damage from the fallen chain. The maximum width of the block 35 of the electric motor 30 is up to 68 mm inclusive, whereby the condition of the short chain line is satisfied.

Auf der ist die Antriebseinheit 3 von der rechten Seite mit dem aufgesetzten Übersetzer 6 auf dem Mitnehmer 10 mit der Sicherung durch die Mutter 11 dargestellt. Der Mitnehmer 10 ist auf der mittleren Tretachse 9 aufgeschoben. Weiter sind die Schutzbolzen 37, der Block 35 des Elektromotors 30, und der Schutzdeckel 34 der Steuereinheit der Antriebseinheit 3 sichtbar.On the is the drive unit 3 from the right side with the attached translator 6 on the driver 10 with the backup by the mother 11 shown. The driver 10 is on the middle pedal axis 9 postponed. Next are the protective bolts 37 , the block 35 of the electric motor 30 , and the protective cover 34 the control unit of the drive unit 3 visible.

Auf der ist zur kompletten Vorstellung die Antriebseinheit 3 in der Draufsicht abgebildet. In der Draufsicht sind der Übersetzer 6, die Gummitülle 38 und der Block 36 der Mittelachse 9 gut sichtbar.On the is the drive unit for a complete presentation 3 shown in plan view. In the top view are the translator 6 , the rubber grommet 38 and the block 36 the central axis 9 clearly visible.

Auf der ist die Antriebseinheit 3 in der Draufsicht ohne Aluminium-Schutzblöcke 35 und 36 dargestellt. Auf der Mittelachse 9 ist der Mitnehmer 10, einschließlich der Feststellmutter 11 aufgeschoben. Weiter befinden sich auf der Mittelachse 9 der Zentrierring 12, der Drehmomentsensor 13 des Radfahrer-Tretens, der Tretdrehzahlsensor 14, weiter das linke Lager 15 der Mittelachse 9, das Lager 16 des Mitnehmers 10 und das getriebene Kegelzahnrad 18.On the is the drive unit 3 in plan view without aluminum protective blocks 35 and 36 shown. On the central axis 9 is the driver 10 including the locking nut 11 postponed. Next are on the central axis 9 the centering ring 12 , the torque sensor 13 of the cyclist kicking, the pedal speed sensor 14 , continue the left camp 15 the central axis 9 , the warehouse 16 of the driver 10 and the driven bevel gear 18 ,

Auf der ist der Schnitt durch die Antriebseinheit 3 ohne Übersetzer 6, ohne Block 35 des Elektromotors 30 und ohne Block 36 der Mittelachse 9 dargestellt. Auf der sind die oben angeführten fehlenden Teile dargestellt.On the is the section through the drive unit 3 without translator 6 , without block 35 of the electric motor 30 and without a block 36 the central axis 9 shown. On the the above mentioned missing parts are shown.

Auf der Mittelachse 9 sind der Mitnehmer 10 des Übersetzers 6, der Zentrierring 12, der Radfahrer-Drehmomentsensor 13, Tretdrehzahlsensor 14, das linke Lager 15 der Mittelachse 9, das Leger 16 des Mitnehmers 10, weiter die bronzene Hülse 17 zwischen der Mittelachse 9 und dem Mitnehmer 10 aufgesetzt. Als weiteres Element ist auf der Mittelachse 9, beziehungsweise auf dem Mitnehmer 10 das getriebene Kegelzahnrad 18 mit dem Lager 19, welches zwischen dem Rad 18 und dem Mitnehmer 10 platziert ist, aufgesetzt. Weiter ist zwischen dem Mitnehmer 10 und dem getriebenen Zahnrad 18 das einseitig wirkende Lager 20 zur Drehmomentübertragung des Elektromotors 30 eingebaut. Zu letzten auf dem Mitnehmer 10 aufgesetzten Teilen gehören zwei einseitig wirkende Lager 21 und die Gleithülse 22 zur Zentrierung des Zentrierringes 12 auf der Mittelachse 9.On the central axis 9 are the driver 10 the translator 6 , the centering ring 12 , the cyclist torque sensor 13 , Pedal speed sensor 14 , the left bearing 15 the central axis 9 , the casual one 16 of the driver 10 , continue the bronze sleeve 17 between the central axis 9 and the driver 10 placed. As another element is on the central axis 9 , or on the driver 10 the driven bevel gear 18 with the warehouse 19 which is between the wheel 18 and the driver 10 is placed, put on. Next is between the driver 10 and the driven gear 18 the one-sided bearing 20 for torque transmission of the electric motor 30 built-in. To last on the driver 10 attached parts include two single-acting bearings 21 and the sliding sleeve 22 for centering the centering ring 12 on the central axis 9 ,

Der Außendurchmesser des einseitig wirkenden Lagers 20 ist auf dem getriebenen Kegelzahnrad 18 aufgepresst, und der Innendurchmesser des einseitig wirkenden Lagers 20 ist auf dem Mitnehmer 10 des Übersetzers 6 aufgepresst. Die Außendurchmesser der zwei einseitig wirkenden Lager 21 sind auf dem Mitnehmer 10 aufgepresst, während ihre Innendurchmesser auf der Mittelachse 9 aufgepresst sind. Die einseitig wirkenden Lager 21 im Paar haben jeweils die Festigkeit von ca. 140 Nm, zusammen also ungefähr 280 Nm, was genügende Grenze dafür ist, dass es zu keinem Rutschen beim starken Treten des Radfahrers in die Pedale kommt.The outer diameter of the one-sided bearing 20 is on the driven bevel gear 18 pressed, and the inner diameter of the one-sided bearing 20 is on the driver 10 the translator 6 pressed. The outer diameter of the two single-acting bearings 21 are on the driver 10 Pressed while its inner diameter on the central axis 9 are pressed on. The one-sided bearings 21 in the pair each have the strength of about 140 Nm, so together about 280 Nm, which is sufficient limit that there is no slippage in the strong pedaling of the cyclist in the pedals.

Das getriebene Kegelzahnrad 18 wird durch den Antriebsritzel 23 angetrieben, welcher den Kraftausgang aus dem Planetengetriebe 27 darstellt. Das Getriebe schließt das Hinterlager 24 des Käfigs 25 der Satelliten, den Käfig 25 der Satelliten ein, und weiter wird das Getriebe 27 durch das Zentralrad 26 und das Vorderlager 28 des Käfigs 25 der Satelliten gebildet.The driven bevel gear 18 is through the drive pinion 23 driven, which the power output from the planetary gear 27 represents. The gearbox closes the rear bearing 24 of the cage 25 the satellite, the cage 25 the satellite, and on, the transmission 27 through the central wheel 26 and the front bearing 28 of the cage 25 the satellite formed.

Der Elektromotor 30 ist auf seiner Welle, welche das Zentralrad 26 antreibt, mit dem Hinterlager 29 der Welle des Elektromotors 30 und weiter mit dem Vorderlager 31 ausgestattet.The electric motor 30 is on his shaft, which is the central wheel 26 drives, with the rear bearing 29 the shaft of the electric motor 30 and continue with the front bearing 31 fitted.

Die Antriebseinheit 3 ist mit der Steuereinheit 33 versehen, welche vom Elektromotor durch die Trennwand 32 getrennt und sie ist unter dem Deckel 34 versteckt.The drive unit 3 is with the control unit 33 provided by the electric motor through the partition wall 32 separated and she is under the lid 34 hidden.

Die kurze Mittelachse 9 bis zur Länge von 136 mm ermöglicht die Erzielung des notwendigen Abstands der Pedale (in der ausländischen Fachliteratur „Q-Faktor“ genannt), was der Vorteil im Vergleich mit allgemein bekannten Antriebseinheiten ist, welche diese gegenseitigen Abstände der Pedale in den Werten bieten, welche die standardmäßig geforderten Werte aus der Sicht der Ergonomie des Radfahrertretens überschreiten (also sie gefährden seine Gesundheit), konkret geht es um die Beanspruchung der Gelenke, Sehnen und Muskeln. Das angeführte Beispiel für die Realisation der Erfindung bietet den Q-Faktor mit dem Wert von 160 mm an, während die anderen allgemein bekannten Antriebseinheiten bieten den Q-Faktor mit Werten zwischen 175 mm bis 190 mm an.The short central axis 9 up to the length of 136 mm makes it possible to obtain the necessary distance of the pedals (in the foreign literature called "Q-factor"), which is the advantage in comparison with well-known drive units, which provide these mutual distances of the pedals in the values exceeding the standard values required from the perspective of the ergonomics of cyclists (ie they jeopardize his health), concretely it is about the stress on the joints, tendons and muscles. The example given for the realization of the invention offers the Q-factor with the value of 160 mm, while the other well-known drive units offer the Q-factor with values between 175 mm and 190 mm.

Beschreibung der Grundfunktion:Description of the basic function:

Wenn der Drehzahlsensor 14 der mittleren Tretachse 9 das Signal über die Aufnahme des Radfahrer-Tretens in die Steuereinheit 33 aussendet, so wird die Tätigkeit des Elektromotors 30 aktiviert. Die Leistung des Elektromotors 30 wird anschließend durch die Steuereinheit 33 im Anschluss an die durch den Drehmomentsensor 13 des Radfahrer-Tretens auf dem Prinzip gesteuert, dass die Antriebseinheit 3 die Höhe der Unterstützung im Anschluss an den aktuellen Drehmomentwert bietet, welcher aus dem Radfahrer-Treten abgetastet wird.When the speed sensor 14 the middle pedal axis 9 the signal about reception of cyclist kicking in the control unit 33 emits, then becomes the activity of the electric motor 30 activated. The power of the electric motor 30 is subsequently passed through the control unit 33 following the through the torque sensor 13 the cyclist pedaling on the principle that controlled the drive unit 3 provides the amount of support following the current torque value sampled from cyclist kicking.

Die Steuereinheit 33 verarbeitet weiter die Informationen vom Elektrofahrrad-Fahrtgeschwindigkeitssensor 5, und zwar zwecks der Steuerung des Verhaltens der Antriebseinheit 3 unter aktuellen Fahrtbedingungen des Elektrofahrrads (bei der Anfahrt, bei der Erhaltung der Unterstützung der Antriebseinheit, beim Erreichen des Limits der Fahrtgeschwindigkeit, bei der Überschreitung des Geschwindigkeitslimits, usw.). Weiter vom Treiber 4 der Antriebseinheit 3, vom Temperatursensor im Block 35 des Motors 30 und ähnliches.The control unit 33 further processes the information from the electric bicycle travel speed sensor 5 for the purpose of controlling the behavior of the drive unit 3 under current driving conditions of the electric bicycle (at the start, while maintaining the support of the drive unit, when reaching the limit of the driving speed, when exceeding the speed limit, etc.). Next from the driver 4 the drive unit 3 , from the temperature sensor in the block 35 of the motor 30 and similar.

Das einseitig wirkende Lager 20 für die Drehmomentübertragung des Elektromotors 30 stellt bei seinem Eingriff die Drehmomentübertragung des Elektromotors 30 über das getriebene Kegelzahnrad 18 auf den Mitnehmer 10 des Übersetzers 6 und anschließend auf den Übersetzers 6 sicher. Dieses einseitig wirkende Lager 20 ist außer dem Eingriff in dem Moment, wann die Antriebseinheit 3 abgeschaltet ist und der Radfahrer das Treten fortsetzt, zum Beispiel aus Grund der Überschreitung der maximalen zulässigen Geschwindigkeit, oder bei der Entladung der Batterie.The one-sided bearing 20 for the torque transmission of the electric motor 30 provides in its engagement the torque transmission of the electric motor 30 over the driven bevel gear 18 on the driver 10 the translator 6 and then to the translator 6 for sure. This one-sided bearing 20 is out of engagement at the moment when the drive unit 3 is switched off and the cyclist continues pedaling, for example, due to exceeding the maximum permissible speed, or when discharging the battery.

Das einseitig wirkende Lager 21 (Zusammenstellung von 2 Stück nebeneinander) für die Drehmomentübertragung des Radfahrers: dieses einseitig wirkende Lager 21 ist im Eingriff in dem Moment, wann die Drehzahl des Mitnehmers 10 des durch den Elektromotor 30 über den Kegelzahnrad 18 angetriebenen Übersetzers 6 niedriger als die Drehzahl der durch den Radfahrer angetriebenen Mittelachse 9 ist. Bei der niedrigeren Drehzahl der durch den Radfahrer angetriebenen Mittelachse 9 als die Drehzahl des Mitnehmers 10 des durch den Elektromotor 30 über das getriebene Kegelzahnrad 18 angetriebenen Übersetzers 6 ist dieses 21 ohne Eingriff (Freilauf).The one-sided bearing 21 (Compilation of 2 pieces side by side) for the torque transmission of the cyclist: this one-way bearing 21 is engaged in the moment when the speed of the driver 10 by the electric motor 30 over the bevel gear 18 driven translator 6 lower than the rotational speed of the center axis driven by the cyclist 9 is. At the lower speed of the driven by the cyclist center axis 9 as the speed of the driver 10 by the electric motor 30 over the driven bevel gear 18 driven translator 6 is this 21 without intervention (freewheel).

Verwendbarkeit in der Industrie Availability in the industry

Die Elektrofahrrad-Antriebseinheit nach der Erfindung findet Anwendung in der Fahrradherstellung.The electric bicycle drive unit according to the invention finds application in bicycle manufacturing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: ElektrofahrradrahmenElectric bicycle frame
22: Halter der AntriebseinheitHolder of the drive unit
33: Antriebseinheit in der mittleren Zusammensetzung des Rahmens und in der Längsachse des unteren RahmenrohrsDrive unit in the middle composition of the frame and in the longitudinal axis of the lower frame tube
44: Treiber der AntriebseinheitDriver of the drive unit
55: Elektrofahrrad-FahrtgeschwindigkeitssensorElectric Bike Ride speed sensor
66: Übersetzertranslator
77: Motorblockblock
88th: Steckerplug
99: Mittelachse für die Kurbeln mit PedalenCentral axle for the cranks with pedals
1010: Mitnehmer des ÜbersetzersDriver of the translator
1111: Feststellmutter des ÜbersetzersLocknut of the translator
1212: Zentrierringcentering
1313: Drehmomentsensor des Radfahrer-TretensTorque sensor of cyclist kicking
1414: Drehzahlsensor der mittleren TretachseSpeed sensor of the middle pedal axle
1515: linkes Lager der Mittelachseleft bearing of the central axis
1616: Lager des MitnehmersBearing of the driver
1717: bronzene Hülse zwischen der Mittelachse und dem Mitnehmer des Übersetzersbronze sleeve between the central axis and the driver's peg
1818: getriebenes Kegelzahnraddriven bevel gear
1919: Lager zwischen dem Kegelrad und dem Mitnehmer des ÜbersetzersBearing between the bevel gear and the driver of the translator
2020: einseitig wirkendes Lager für die Elektromotor-Drehmomentübertragungsingle-sided bearing for electric motor torque transmission
2121: einseitig wirkendes Lager (Zusammenstellung von 2 Stück nebeneinander) für die Radfahrer-Drehmomentübertragungone-sided bearing (compilation of 2 pieces side by side) for the cyclist torque transmission
2222: Gleithülse zur Zentrierung des Zentrierringes auf der MittelachseSliding sleeve for centering the centering ring on the central axis
2323: Antriebsritzelpinion
2424: Hinterlager des Käfigs der Satelliten des PlanetengetriebesRear bearing of the cage of the satellites of the planetary gear
2525: Käfig der Satelliten des Planetengetriebes mit dem aufgepressten getriebenen KegelradCage of satellites of planetary gear with the pressed-up bevel gear
2626: Zentralrad des PlanetengetriebesCentral gear of the planetary gear
2727: Planetengetriebeplanetary gear
2828: Vorderlager des Käfigs der Satelliten des PlanetengetriebesFront bearing of a cage of satellites of a planetary gear
2929: Hinterlager der ElektromotorwelleRear bearing of the electric motor shaft
3030: Elektromotorelectric motor
3131: Vorderlager der ElektromotorwelleFront bearing of the electric motor shaft
3232: Trennwand zwischen dem Elektromotor und dem Raum für die Steuereinheit der AntriebseinheitPartition between the electric motor and the space for the control unit of the drive unit
3333: Steuereinheit der AntriebseinheitControl unit of the drive unit
3434: Deckel der Steuereinheit der AntriebseinheitCover of the control unit of the drive unit
3535: Aluminium-MotorblockAluminum engine block
3636: Aluminiumblock der MittelachseAluminum block of the center axis
3737: Bolzen zur Verhinderung der Beschädigung des Getriebeblocks beim Herunterfallen der KetteBolt to prevent damage to the gear block when the chain falls
3838: Gummitülle für den KabelausgangRubber grommet for the cable outlet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2019/0039677 A1 [0003]

Claims

The drive unit (3) of the electric bicycle for cyclist-Radkomforterhöhung consisting of the electric motor (30), with the electric motor (30) coupled to the transmission (27), from the coupled to the transmission (27) driven bevel gear (18), and from the Carrier (10) of the driven bevel gear (18) coupled to the translator (6), wherein the component of the drive unit (3) at least one single-acting bearing (20) for electric motor torque transmission (30), and at least one single-acting bearing (21 ) for torque transmission of the cyclist, characterized in that the unidirectional bearing (20) for electric motor torque transmission (30) between the driven bevel gear (18) and the driver (10) of the translator (6) is arranged kinematically.

The drive unit after the Claim 1 , characterized in that the outer diameter of the one-way bearing (20) on the driven bevel gear (18) is pressed, and the inner diameter of the one-sided bearing (20) is pressed onto the driver (10) of the translator (6).

The drive unit after the Claim 1 or 2 , characterized in that the transmission is the planetary gear (27).

The drive unit according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the electric motor (30) is installed in the block (35) with the maximum width of 68 mm.

The drive unit according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the translator (6) is engaged with the central axis (9) with a maximum length of 136 mm.