WO2009127263A1 - Drive for a wheeled vehicle - Google Patents

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WO2009127263A1
WO2009127263A1 PCT/EP2008/054773 EP2008054773W WO2009127263A1 WO 2009127263 A1 WO2009127263 A1 WO 2009127263A1 EP 2008054773 W EP2008054773 W EP 2008054773W WO 2009127263 A1 WO2009127263 A1 WO 2009127263A1
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WO
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torque
motor
electric motor
rotor
shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/054773
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Philippe Kohlbrenner
Original Assignee
Philippe Kohlbrenner
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philippe Kohlbrenner filed Critical Philippe Kohlbrenner
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Priority to PCT/EP2008/054773 priority patent/WO2009127263A1/en
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/70Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at single endless flexible member, e.g. chain, between cycle crankshaft and wheel axle, the motor engaging the endless flexible member

Definitions

  • the invention relates to a drive by means of which a wheeled vehicle can be driven both by muscular strength and electromotive force.
  • the invention has a hybrid drive of this type in the installed state, ie a wheeled vehicle equipped with the drive, and also the drive as such.
  • EP 0 743 238 A1 describes a combination of a pedal crank drive and an electric motor which drive a common pinion via freewheels.
  • the electric motor and the pedal crank are arranged side by side and each drive via a gear to the pinion.
  • the crank and the electric motor are arranged coaxially, and the common pinion is driven by the electric motor directly and by the pedal crank via a transmission,
  • JP 2007-7176221 A describes a drive with a pedal crank and an electric motor, which is under a Geti ⁇ ebecut.
  • the output gear of a reduction stage of the transmission is made of plastic.
  • a drive known from WO 99/30960 A2 has a pedal crank and an electric motor, to which a drive pinion is likewise associated in common.
  • the pedal crank, the rotor of the electric motor and the drive pinion are fixed in torque in both directions with a Tretkuibelwelle or at least over freewheel in a drive direction drelimoment fixed to the Tretkuibelwelle.
  • the speed of the motor is therefore identical to the speed of the pedal operated by muscle power. It is an object of the invention to provide a drive of the type mentioned, whose electromotive part is simple and robust, has a high power / weight ratio and operates quietly.
  • the invention relates to a drive fui a wheeled vehicle having a crank for the conversion ofUSD ⁇ aft in torque and an electric motor with a stator and a rotationally driven by electromagnetic interaction rotor.
  • the torque of the pedal crank is transmitted by means of a Kurbitz to a traction means of the drive.
  • the torque of the electric motor is carried over by means of a Motomtzels on the traction means.
  • the crank pinion and the Moto ⁇ itzel are with the traction means in each case in an intervention Tretkuibel and engine therefore do not work on the same pinion, but überuagen their torque by means of its own pinion on the same traction means.
  • Each of the drive parts, the Muscell ⁇ aft betrcibbaie drive part with crank and crank pinion and dei electromotive drive part with electric motor and Motoiritzei can therefore be optimized according to the particular nature.
  • the stator is located inside the motor and is surrounded by the rotor, the external rotor.
  • the external rotor motor can be an asynchronous motor, and it is a DC motor that has a permanent magnet pole ring surrounding the stato.
  • the invention has the characteristic feature of external rotor motors with the introduction of torque via its own motor pinion. External rotor motors have a high degree of efficiency and high torque at low speeds in the same way as for internal rotor. However, these Diehrely are still higher than the speed of Tretkuibel at usual pedaling frequencies of the driver.
  • this transmission can be designed with a significantly lower reduction ratio than when using an internal rotor motor.
  • Particularly preferred embodiments it corresponds to dispense with the interposition of a transmission, so that the electric motor drives the Motoiritzel directly, the motor pinion is thus driven with the Diehunter the rotor.
  • the motor pinion is arranged in such embodiments on the rotor axis, d h. coaxial with the rotor.
  • the electromotive part of the drive has in the event of an improved Lei stungs / weight ratio and develops less noise, these advantages are particularly great when a transmission between the electric motor and the motor pinion is completely omitted.
  • the advantages are also present when using a transmission, although only to a lesser extent, because this transmission can be performed with a comparison with the prior art significantly lower reduction ratio.
  • there is the advantage of a veiringerten construction volume which also applies here that in embodiments with arranged on the rotor axis Motoiritzel a particularly compact design is achieved.
  • Motoiritzel on the rotor axis that is arranged on or on the Motoi shaft and in the transmission of the engine torque against rotation with the motor shaft is connected.
  • the motor pinion can be rotatably connected to the motor shaft clockwise and counterclockwise Bevoizugter is the Moto ⁇ itzel with the motor shaft but only in a drive direction drelifest veibunden, while a relative rotational movement in the opposite direction is possible.
  • the Antiiebsrichlung is that direction of rotation, in which the torque of the electromotois should be on the Motoiritzel and from this on the traction means Ücrtiagen.
  • a freewheel is arranged between the Motoiwelle and the Motoiritzel.
  • the driver can thus drive the vehicle over the crank without the electric motor mitzuschleppen.
  • the electric motor can on the contrary in such phases of driving stand still, which saves energy.
  • he can support the Fahier by the torques of the crank and the electric motor are superimposed on the traction means.
  • a motor shaft is understood in the context of the invention as usual, the output shaft of the motor.
  • the motor shaft rotates about the rotor axis, i. about the same axis as the rotor
  • the motor shaft can be connected with respect to both directions of rotation of the rotational degree of freedom of the rotor fixed to the rotor, as a solid connection in the context of the invention always the formation in one piece, in the case of the rotor so the formation of a rotor ring and
  • the rotor shaft in one piece comprises
  • the motor shaft and the rotor shaft can therefore be identical. If the motor shaft is at the same time also the rotor shaft and the electric motor drives the motor pinion via a freewheel, this freewheel is correspondingly arranged between the motor shaft and the pinion.
  • the Fieilauf is preferably arranged in a limited by the motor shaft and the Motoriitzel annular gap.
  • the motor shaft and the rotor shaft may advantageously be different, but the two shafts are of course rotatable about the common rotor axis of rotation.
  • the motor shaft and the rotor shaft are preferably arranged concentrically with respect to one another, ie the one of the two shafts surrounds the other at least in an axial section.
  • Embodiments in which the rotor shaft surrounds the motor shaft are preferred.
  • the motor shaft and the rotor shaft are rotatably supported relative to each other, ie between the two shafts one or preferably two or possibly even more rotary bearings are arranged at an axial distance from one another.
  • a freewheel of the type mentioned can act advantageously between the rotor shaft and the motor shaft, so connect the motor shaft in the drive direction against rotation with the Rolorwelle and decouple in the reverse direction of this.
  • the motor pinion is not first connected to the motor shaft via the freewheel, but, for example, as is preferably arranged directly on the motor shaft or on the motor shaft and can be torsionally rigidly connected thereto. It is advantageous if the freewheel in one of The annular gap is limited to the two shafts, in particular, the freewheel between two axially spaced pivot bearings, which support the shafts rotatably relative to each other, are angeoidnet.
  • the Motoi wave extends into the stator, more preferably, it extends not only in but through the stator.
  • the rotor ring which surrounds the stator, to the rotor shaft on one side of the stator by means of a connection coupler and to guide the rotor shaft away from the stator on the same side, so that the rotor shaft would be arranged axially next to the stator.
  • the torque of the electric motor is introduced into the rotor shaft on one axial side of the stator, the Rotoiwelle passed through a central cavity of the stator to the other axial side and submit arranged the motor pinion.
  • the rotor shaft or, in the case of a motor shaft separate from the rotor shaft, the motor shaft in or preferably through the stator it is possible to arrange at least one rotary bearing of the relevant shaft within the stator.
  • the word "or” is used here as well as in any other place in the usual logical sense, so it is an “inclusive or”, the meaning of "either or” and also the meaning of
  • At least one axial section of the freewheel or preferably the freewheel can be arranged over its entire axial length in the cavity of the stator, preferably in an annular space between the rotor shaft and the motor shaft, and the
  • such a freewheel can be arranged between axially spaced rotary bearings, which rotatably support the two shafts relative to one another.
  • One of these rotary bearings or both rotary bearings can also be arranged in the Be arranged cavity of the stator.
  • these rotary bearings are more preferably arranged at least partially axially outside the cavity, wherein one of these rotary bearings is arranged axially at the position at which the rotor ring is supported on the rotor shaft via a connecting body.
  • Another pivot bearing rotatably supporting the rotor shaft and motor shaft assembly on that side of the stator relative to a frame of the wheeled vehicle is preferably axially engaged in the cavity of the stator.
  • the pedal crank comprises at least one pedal, more preferably two pedals, and a pedal crankshaft which is non-rotatably connected to the pedal or pedals.
  • the crank pinion may in particular be non-rotatably connected to the pedal crankshaft, but in principle it is also conceivable to connect the crank pinion via a transmission with the pedal crankshaft.
  • the wheeled vehicle may in particular be a two-wheeled vehicle, which is driven by muscle power via the crank in the usual way in bicycles. It may also be a wheeled vehicle with more than two wheels, for example a wheelchair, a wheeled vehicle with three wheels or a wheeled vehicle with even more wheels for in particular more than one person.
  • the electric motor can advantageously be used as a function of the torque
  • Pedal crankshaft to be controlled or regulated is a Torque sensor integrated into a control of the electric motor.
  • the controller decides, for example, whether the electric motor is turned on at all and introduces torque into the Switzerlandstoffgeü ⁇ ebe.
  • a condition for the switching is preferably that the introduction of a torque on the pedal crankshaft is detected by means of the sensor.
  • an operating element can be provided with which the driver can select whether the electric motor only supports or constantly introduces torque.
  • the control panel may instead or preferably additionally be given the possibility of adjusting the torque generated by the electric motor.
  • the adjustment can be realized so that the torque of the electric motor is independent of the torque of the pedal crankshaft adjustable, so the engine simply generates the set engine torque.
  • the adjustment can be realized so that the electric motor generates a torque which, in combination with the torque of the pedal crankshaft results in the set torque, the electric motor thus generates the difference between the adjusted torque and the torque of the pedal crankshaft.
  • the torque sensor is preferably arranged in a bottom bracket shell, which may be a bottom bracket tube in a conventional manner, but need not be unavoidable. To determine the torque, the sensor can in particular detect the rotational angle position which occupies an output end of the pedal crankshaft relative to a drive end of the pedal crankshaft.
  • the sensor is preferably a magnetic pole sensor.
  • the sensor can also serve in double function to determine the speed of the pedal crankshaft. If it is designed as a magnetic pole sensor, it may be part of a speed sensor, which also has a Hall sensor.
  • the Hall sensor scans one of the pole members of the magnetic pole sensor or both pole members, preferably the pole member which is in the magnetic flux of the torque sensor.
  • the Hall sensor detects the passages of the magnetic field elements or only a specific magnetic field element of the respective pole member or the pole members, from which means of a downstream counter member and a Zeilglieds Diehiere is determined.
  • the Hall sensor is preferably arranged in an opening on the circumference of the Tietlagergephinuses radially opposite the respective pole member.
  • the egg invention feraei also relates to a device zui detection of the torque of a pedal crankshaft of a Radfahimaschines, voizugêt a Fahirads. It is preferably used in bicycles with hybrid drives that can be operated with muscle power and have a motoiischen drive to support, for example, an electric motor drive. It can be used with advantage but also in the cycling field, also in Hobbysportbeieich and basically everywhere where the eizenugte by muscle torque is of interest.
  • torque detection can be used, for example, to control or regulate the auxiliary drive.
  • "Examples of this are known from EP 0 743 238 A1, JP 2007176221 A and in particular WO 99/30960 A2.
  • the visamotoi is placed directly on or next to the pedal crankshaft, at least for the two drive parts, the pedal crank and the engine part, adapted housing provided, which must be specially designed in accordance with the individual case, which costs.
  • the invention relates to a device for detecting the torque of a pedal crankshaft of a wheeled vehicle, the a bottom bracket, an ecki by the bottom bracket egg ecki Ti etkui, a first pivot bearing and at least one other, second pivot bearing for Diehlagerung the pedal crank shaft, also a Transmission structure and having a torque sensor.
  • the transmission structure is in the bottom bracket shell rotatably connected to the pedal crankshaft, rotatably at least in a drive direction of rotation of the pedal crankshaft, preferably rotationally fixed with respect to both directions of rotation about an axis of rotation of the pedal crankshaft.
  • the region of the connection with the pedal crankshaft forms a drive end of the transmission structure.
  • the transmission structure further has an output end, at which the torque introduced at the drive end is forwarded, preferably to a crank pinion of a traction mechanism transmission of the wheeled vehicle.
  • the crank pinion may in particular itchfesl be connected to the output end dei transmission structure, rotatably at least in the driving direction, preferably rotationally fixed with respect to both rotational directions about the axis of rotation of the Trelkurbeiwelle.
  • the sensor is also arranged in the bottom bracket housing and detects the torque on the Drehwinkelpositio ⁇ occupying the output end of the transmission structure relative to the drive end.
  • Changes in the relative rotational angular position are equivalent to changes in the transmitted through the transmission torque, which in turn corresponds to the torque of the Ti etlagei wave, at least in preferred embodiments, in which the transmission structure transmits the torque of the pedal crankshaft slippage.
  • a northeasti shell structure is arranged radially between the pedal crankshaft and the bottom bracket, the Kippfest is connected to the bottom bracket and rotatably supports the pedal crankshaft outside of the bottom bracket by means of the first pivot bearing by the pedal crankshaft via the first pivot bearing radially outward, d. h, in the radial direction with respect to the axis of rotation, is supported.
  • the bearing shell structure also supports the bottom bracket shaft in at least one axial direction.
  • the Lüi shell structure can be sleeve-shaped overall or possibly only in one or more axial section (s), so surround the Tretkurbelwelie so circumferentially in the circumferential direction. It can also be composed of several segments, which only in its entirety when installed such a sleeve result. Basically, however, it only has to fulfill the function of the pivot bearing and have a Foim suitable for this purpose.
  • the bearing shells structure preferably has a radially enlarged axial portion outside of the crankshaft, in which the first pivot bearing is arranged.
  • the bearing shell structure is formed at least in this axial section as a sleeve, wherein the sleeve preferably has a closed jacket about the axis of rotation of the pedal crankshaft, but in principle can also have openings.
  • the bearing shell structure is preferably formed as a sleeve in the radially enlarged axial section, this means that it has a larger free inner cross section, preferably a circular cylindrical inner cross section. In principle, however, it is sufficient to form the support points required for the radial support for the first pivot bearing.
  • the bearing shell structure can be enlarged so far in the radially enlarged axial section, preferably have such a circular cylindrical Irtnenquerexcellent that it is radially further than a largest inner cross section of the bottom bracket.
  • the inner cross section of the bottom bracket shell is in preferred embodiments, at least substantially circular cylindrical,
  • the bottom bracket shell is in preferred embodiments, a standard bottom bracket shell, as is commonly found in bicycles.
  • the standard housing is accordingly essentially a tube with the usual attachment device for a standard crankshaft without torque detection.
  • the bearing shell structure can advantageously be designed so that it is used as the conventional bearing inserts left and right sides in the bottom bracket and fixedly connected to this, to support the pedal crankshaft.
  • the bearing shell structure replaces the left and right side bearing insert conventional arrangements of bottom bracket and bottom bracket.
  • the bearing shell structure can be screwed into advantageous Ausurgillrened example, in the bottom bracket shell or screwed, wherein the bottom bracket shell at the respective front end has an internal thread and the bearing shell structure has a matching external thread.
  • the bearing shell structure protrudes from the bottom bracket shell only on one end and creates the bearing on the outside end
  • the bearing shell structure on the other end protrudes from the bottom bracket shell and there by means of the second pivot bearing also provides for the pivot bearing of the pedal crankshaft by supporting the second bottom bracket radially outward.
  • the bearing shell structure is expediently multi-part and surrounds a first bearing shell and at least one further, second bearing shell, one of which protrudes to the one end face and the other to the other end side of the bottom bracket to rotatably support * at the respective end face.
  • the bearing shells are preferably designed for each of these bearing shells.
  • the bearing shells are preferably designed so that one can be inserted from the left and the other from the right into the bottom bracket housing or are already inserted in. Preferably, or they are from the respective front side in the bottom bracket shell screwed, preferably by a screw connection directly with a pipe jacket of the bottom bracket.
  • the Heilischalen Jardin serves not only the pivot bearing of the pedal crankshaft, but also the storage of the sensor or a part of the sensor, the bearing shell structure can store in particular a relative to the bottom bracket housing not moving or at least not necessary for the detection moving sensor part.
  • the torque is, as already mentioned, detected by the relative rotational angular position between the drive and the output end of the transmission structure.
  • the transmission structure is spaced between its drive end and its Abti ⁇ ebsende depending on the magnitude of the torque.
  • the sales can Anlagenzugabsatzung, a Druckbevestation and basically any type of Be sales, as long as the torque is transmitted.
  • the transmission structure becomes Torsion beabsatzt, so is shaped and arranged as a torsion structure. It accordingly has an axially extending torsion path which extends to the drive end and from there in the direction of the output end.
  • the Torsionsstiecke is sleeve-shaped, the transmission structure accordingly a Torsionshülse.
  • the Mathlragungs Vietnamese is sleeve-shaped as a whole, thus has a sleeve-shaped drive end, then axially thereafter the sleeve-shaped Torsionssirecke and an adjoining sleeve-shaped output end.
  • a transmission structure is preferably supported radially to the crankshaft, which can be done in particular by means of a plain bearing bush, preferably a plain bearing bush, which is arranged in an annular gap formed directly between the Tietkurbelwelle and the transmission structure.
  • the transmission structure is freely movable up to the drive end in the context of the torsional displacement
  • the sensor can be designed, for example, as a strain gauge sensor with one or more strain gauges. Also suitable are capacitive sensors. Preferably, the sensor is designed as a magnetic pole sensor.
  • the sensor comprises in preferred filling stations an input element for coupling an input signal, an output element for coupling out an output signal generated in accordance with the input signal and the torque, and one or more transmission elements between the input element and the output element. Preferred embodiments, it corresponds to when in the measuring section, a first transmission member and a second transmission member are arranged, of which one is closer to the drive end and the other is arranged closer to the output end.
  • the transmission members are immovably connected to the transmission structure with respect to the direction of the displacement experienced by the transmission structure by the transmission of the torque.
  • the bearing shell structure 1 supports the sensor or preferably one or more components of a multi-part sensor, wherein the component or the plurality of components is or are arranged on the bearing shell structure or by embedding in the Lagerschalenslruktui
  • the bearing shell structure preferably comprises one of
  • the carrier shell can in particular be arranged axially between the bearing shells.
  • the arrangement of the sensor or a sensor part on or in the carrier shell advantageously allows the installation of the sensor, in particular in embodiments in which the bearing shell structure is screwed into the bottom bracket shell.
  • the bearings are in embodiments in which a rotational movement is required for installation, such as in the case of said screw, preferably decoupled from the carrier shell with respect to the rotational movement, so rotatable relative to the carrier shell.
  • the carrier shell is preferably arranged in the bottom bracket shell before the bearing shells are mounted.
  • the carrier shell with respect to a Montiersearchgraphy the bearing shells decoupled from these, the carrier shell can rest during assembly of the bearing shells relative to the bottom bracket shell, which is advantageous, for example, if the bearing of the carrier shell sensor or sensor part has one or more cable connection or connections, the or that could twist on rotation.
  • a device for detecting the torque of a pedal crankshaft of a wheeled vehicle comprising: a) a bottom bracket shell (8), b) a crankshaft (2) extending through the bottom bracket shell (8)
  • a Lagerschalenstiuktur (30) is arranged radially between the pedal crankshaft (2) and the bottom bracket (8), the Kippfest is connected to the bottom bracket (8) and protrudes from the Tietlagergephaseuse (8), g) wherein the pedal crankshaft (2) outside of the bottom bracket housing (8) by means of the first Diehlagers (27) is rotatably supported by the bearing shell structure (30),
  • Tietlagergefelduse (8) along the Tretkurbeiwelle (2) has an inner width of not more than 60 mm, preferably tubular, preferably having a standard for bicycles inner cross-section.
  • the Lüischalenstruktui (30) has a first bearing shell (31) and a second bearing shell (32), each radially between the Tietkurbelwelle (2) and the bottom bracket (8) are arranged, the first Bearing shell (31) on one end side of the bottom bracket (8) axially from the bottom bracket (8) and the second bearing shell (32) on the axially opposite end side of the bottom bracket (8) axially from the bottom bracket (8) protrudes, the bearing shells (31, 32) each kippfest with the Tietlagergephaseuse (8) are connected and the Tretkui inwelle (2) by means of the first pivot bearing (27) of the first bearing shell (31) and by means of the second pivot bearing (28) of the second bearing shell (32) respectively outside the bottom bracket shell (8) is rotatably mounted,
  • each of the bearing shells (31, 32) outside the bottom bracket shell (8) has a radially enlarged axial portion in which the respective associated pivot bearing (27, 28) is arranged.
  • the bearing shells (31, 32) are individually Kippfest connected to the bottom bracket shell (8); the bearing shells (31, 32) are individually rotatably connected to the Tietlagergephaseuse (8); the bearing shells (31, 32) are individually axially immovably connected to the bottom bracket shell (8); - The bearing shells (31, 32) are inserted from the respective end side of each other axially into the bottom bracket shell (8); the bearing shells (31, 32) are screwed from the end faces into the Tietlagergephase (8).
  • bearing shell structure (30) has a bearing shell (31) and a carrier shell (33), the bearing shell (31) and the carrier shell (33) radially between the pedal crankshaft (2) and
  • Bottom bracket housing (8) is connected and on one end face of the bottom bracket (8) axially from the bottom bracket (8) protrudes and there the pedal crank shaft (2) by means of the first pivot bearing (27) superimposed, the carrier shell (33) in the bottom bracket shell (8 ) is arranged and from the bearing shell (31) in at least one of the two axial
  • Directions is set and the input (41) or output (42) of the sensor (40) is or are arranged in or on the carrier shell (33).
  • Pivot bearing (27) outside of the bottom bracket (8) supports radially in the direction of a rotation axis (R 2 ) of the pedal crankshaft (2),
  • first pivot bearing (27) and the second pivot bearing (28) each have the same inner diameter and the same outer diameter and the bearing shell structure (30) in their axial sections, in which the respective pivot bearing (27, 28) is arranged, each having a correspondingly selected inner diameter and the transmission structure (35) at the output end (37) and the pedal crankshaft (2) in the second axial section (2b) each having a corresponding outer diameter.
  • the invention also relates to the magnetic pole sensor already mentioned as such and in the installed state.
  • Preferred features of this further invention are summarized in the following paragraphs. In this case, reference symbols of embodiments illustrated in FIGS are used. The reference numerals are only for faster
  • Magnetpolsensor features may advantageously in
  • magnetic pole sensor for detecting a torque of a shaft
  • the sensor (40) comprising: a) a transmission structure (35) having a drive end (36) for introducing a Diehmoments about a longitudinal axis (R 2 ) of the effetsstmktui (35) and one of the Drive end (36) axially spaced output end (37) for transferring the die, b) an upstanding pole member (43) torque-tightly connected to the drive end (36) in an anti-directional rotation direction and spaced apart upstream magnetic field elements (48) with each other c) a downstream pole member (44) which is torque-tightly connected to the output end (37) in the anti-directional rotation direction and circumferentially spaced from each other by spaced magnetic field elements (48 ) each having at least one pole (45) and at least one opposite in polarity
  • each of the magnetic field elements (48) has its pole (45 ) and the opposite pole (46) radially opposite each other, so that a magnetic field is at least substantially iadial in each of the magnetic field elements (48).
  • magnetic pole sensor according to the preceding paragraph, wherein in the magnetic field elements (48) of the at least one of the pole members (43, 44) in a
  • Longitudinal section of the at least one pole (45) has an axially long leg (45a) with a radially projecting at one axial end flange (45b), the insulator (47) iadia! a thinner axial section (47a) and a radially thicker axial section (47b) having at least one opposite pole (46) on the radially thinner axial section (47a) and the radially thicker axial section (47b) of the insulator (47) axially between the flange (45b) the at least one pole (45) and the at least one opposite pole (46) is arranged.
  • magnetic pole sensor according to the preceding paragraph in combination with paragraph 2), wherein the magnetic field elements (48) of at least one of the pole members (43, 44) of successively pushed sleeve bodies (45 ', 46', 47 ') are formed, wherein a first the sleeve body (45 ', 46', 47 ') the at least one pole (45) of each magnetic field element (48), a second of the sleeve body (45', 46 ', 47') the insulator (47) and a third of the sleeve body ( 45 ', 46', 47 ') the at least one opposite pole
  • magnetic pole sensor according to a combination of paragraphs 4) and 8), wherein the magnetic flux of the primary coil (41) in the flange (45b) of the pole (45) and at one axial end of a peripheral surface of the opposite pole (46) in the magnetic field elements (48 ) is coupled.
  • Magnetpolsensor according to one of the passing paragraphs, wherein at least one of the pole members (43, 44) has a carrier sleeve (51, 52) and the magnetic field elements
  • this pole member (43, 44) are each arranged as layer elements in an axial portion of the carrier sleeve (51, 52).
  • the pole (45) in longitudinal section as a lying "L” is formed;
  • the opposite pole (46) is shaped in longitudinal section like a horizontal "I”;
  • the insulator (47) according to paragraph 2) has a radially thinner axial separator (47a) and a radially thicker axial segment (47b).
  • Magnelpolsensor according to the preceding paragraph wherein the opposite pole (46) axially with the long leg (45a) of the "L” overlaps, preferably radially over the long leg of the horizontal "L” of the pole (45) is angeoidnet.
  • magnetic pole sensor according to one of the two preceding paragraphs, wherein the opposite pole (46) overlaps axially with the long leg (45a) of the "L", preferably radially over the thinner axial portion (47 a) of the insulator (47) is arranged, wherein preferably the insulator (47) with the thicker axial portion (47 b) at the short leg of the pole (45) is arranged.
  • pole (45), the opposite pole (46) and the insulator (47) sepaiat shaped, one above the other, preferably arranged on each other and attached to each other and preferably to a support sleeve (51, 52), preferably are fastened in the form of a key or a material fit,
  • pole sensor 15) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs, wherein at least one of the pole members (43, 44) is part of a speed sensor, which further comprises a Hall sensor which is arranged relative to the at least one of the pole members (43, 44) so that duich a magnetic alternation of the Hall sensor and the at least one of the pole members (43, 44) a speed of the at least one of the pole members (43, 44) can be determined
  • Veiahren for Hesteilunung a magnetic pole sensor for detecting a torque of a shaft, voizugêt a Magnelpolsensors after one of voi hei outgoing heels, in which a) a first sleeve body (45 ') of magnetizable material and a second
  • Sleeve body (47 ') made of electrically insulating material, each having a first sleeve portion (45a, 46a) and a second sleeve portion (45b, 47b), which via a shoulder (45c, 47c) on the first sleeve portion (45a, 47a) drops b) the second sleeve body (47 ') extends beyond the first sleeve portion (45a) of the first one
  • Pushed sleeve body (45 ') and the first and the second sleeve body (45% 46') are grooved together c) a diitter sleeve sleeve (46 ') of magnetisiei ble material on the first sleeve portion (47 a) of the second sleeve body (47') pushed and the second and the second sleeve body (47 ', 46') are joined together, d) and in the composite of the sleeve bodies (45 ', 46', 47), which are joined together, gaps (49) are machined on one end side so that an alternating arrangement of gaps (49) is provided in the circumferential direction about a central longitudinal axis (R 2 ) of the composite ) and circumferentially extending magnetic field elements (48) is obtained, wherein the magnetic field elements (48) each one of the first Hülsenköiper (45 ') formed radially inner pole (45), one of the thiitte
  • FIG. 1 shows a wheeled vehicle with an anti-sieve according to the invention
  • FIG. 2 shows a drive part of the wheeled vehicle
  • Figure 3 shows the drive with an electric motor drive part of a first
  • Figure 4 shows the electric motor drive part of the first embodiment
  • Figure 5 shows the drive with an electric motor drive part of a second
  • Figure 7 shows a Tretkui zufager with integrated torque detection
  • Figure 8 shows an area of the bottom bracket with a torque sensor in an enlarged view
  • FIG. 9 pole member of the torque sensor of FIG. 8,
  • FIG. 10 shows preformed sleeve bodies which can be assembled to form one of the pole members of FIG. 9, and FIG. 11 shows one of the pole members of FIG. 9.
  • FIG. 1 shows a wheeled vehicle with a drive according to the invention.
  • the wheeled vehicle is a bicycle with a frame of which a lower part is designated by 8a and a seat tube by 8b.
  • the drive comprises a traction mechanism with two drive wheels 3 and 6, a guide wheel 7, a driven gear 5 and a endlessly circulating around these wheels traction means 5 4.
  • the traction mechanism is as usual for two-wheelers or bicycles formed as a chain drive, but could alternatively but for example as a toothed belt drive or in principle as a non-positive. Belt drive be formed.
  • the wheels of the Switzerlandmitte Igetriebes are exporting example sprockets. They all have a toothing adapted to the traction means 4, i ⁇
  • the drive further comprises a pedal crank driven by muscle power with a left and a right pedals 1 and a pedal crankshaft 2, with the pedals 1 are torsionally rigid, preferably releasably connected.
  • the torque generated by the driver by means of the pedal crank 1, 2 is the drive wheel 3, referred to below as the crank pinion 3
  • crank pinion 3 is arranged on the axis of rotation of the pedal crank shaft 2 and connected to this torsionally rigid.
  • the drive also includes an electric motor drive part with an electric motor 10 whose torque is introduced by means of the further drive wheel 6 - in the following motor pinion 6 - in the 0 traction mechanism.
  • the crank pinion 3 and the motor pinion 6 are each directly in engagement with the same traction means 4.
  • the Moto ⁇ itzel 6 has a significantly smaller compared to the crank pinion 3 diameter has distributed over the circumference therefore correspondingly fewer teeth, In the embodiment, the crank pinion 3, with the same tooth pitch, with about six times as many teeth running as the Motorrifczel 6.
  • the 5-tooth ratio should be at least 3: 1 (crank pinion: motor pinion), preferably at least 4: 1, and may well be up to 8: 1.
  • the output gear 5 - in the following output pinion 5 - is arranged on the axis of rotation of the rear wheel and connected to this torsionally rigid.
  • the motor pinion 6 is engaged with the lower run of the traction means 4. It is arranged between the crank pinion 3 and the deflection wheel 7 a little way, so that the traction means 4 wraps around the small motor pinion 6, which is small in comparison to the crank pinion 3, with a large angle.
  • torque introduction via the Moto ⁇ itzel 6 extends the Lasttrum of the traction means 4 up to this and the idler reaches only 1 of the motor pinion 6 to the Abtiiebsritzel. 5
  • a source 8c for electrical energy in the Au s also includes a source 8c for electrical energy in the Au s.
  • an electrical battery d, h, a rechargeable battery, although less preferred, instead of a rechargeable battery, a simple, non-rechargeable battery as an energy source 8c
  • a fuel cell may be used as the power source 8c.
  • the energy source 8c is arranged ergonomically and aerodynamically low on the seat 8b, in the exemplary embodiment along the rear side of the seat tube 8b. Thus, it does not occupy any space in the inner region of the frame-like frame between the lower part 8a and the seat tube 8b and travels aeodynamically in the lee of the saddle 8b.
  • the energy source 8c is between a right and left rear swingarm is arranged.
  • the power source 8c or a compartment in which the power source is accommodated extends downwardly for a maximum length from almost the upper end of the saddle straw 8b to above the height of the pedal crankshaft 2.
  • Hiei an advantageously elongated slender shape is obtained with the lowest possible width, measured parallel to, for example, the pedal crankshaft 2 and shallow depth, measured in the longitudinal direction of the wheeled vehicle, the power source 8c or the energy source 8c accommodating compartment is movably connected to the frame, for example, still in the lower Beyond the seat tube 8b, or even deeper, to facilitate access to the power source 8c for servicing bays.
  • the movable connection is such that the power source 8c or the compartment receiving it can be moved away from the sitting ear 8b even then, preferably, can be folded away when the saddle occupies its lowest position.
  • the energy source 8c or a compartment accommodating it can be hinged off, in particular with positive guidance, for example, initially a distance away from the sitting ear 8b and then folding away in an extended position.
  • Figure 2 shows the essential for the invention range in which the drive introduces the torque in the traction mechanism.
  • a motor housing of the electromotive drive part is designated by 9. In Figure 2, the course of a section AA is entered.
  • FIG 3 shows the section AA of Figure 2.
  • the section includes the axis of rotation R 2 of the pedal crankshaft 2 and the axis of rotation of the electric motor 10, ie, the motor axis.
  • the electric motor 10 is received in the motor housing 9, which is fixedly connected to a bottom bracket 8.
  • the bottom bracket 8 is representative of the frame of the wheeled vehicle. In the area of the bottom bracket housing 8, the bottom part 8a of the frame and the satellite tube 8b converge.
  • the Tretkurbeigephase 8 supports the pedal crankshaft 2 in the pedal crank bearing radially and axially.
  • the electric motor 10 is designed as an external rotor motor. It comprises a stationary in relation to the motor housing 9 and not movably arranged field winding as a stator 11 and a rotor 12 with a Roto ⁇ ng surrounding the stator 11.
  • the rotor ring is torsionally rigid connected to a rotor shaft 20 which is sensed by the stator 11.
  • the motor axis Rio is the axis of rotation of the rotor 12.
  • the electric motor 10 further comprises a motor shaft 16 which is rotatable about the motor axis Rio.
  • the shafts 16 and 20 are concentrically arranged on the motor shaft Rio, wherein the motor shaft 16, the inner and the rotor shaft 20 forms the outer shaft of the nested arrangement.
  • the motor shaft 16 protrudes with an output end of the rotor shaft 20 out.
  • the motor pinion 6 is connected at the output end to the motor shaft 16 so as to rotate in relation to both directions of a relative rotational movement about the motor axis.
  • FIG. 4 shows the electric motor 10 alone, detached from the drive part with the pedal crank 1, 2.
  • the motor housing 9 is indicated nui.
  • the rotor 12 comprises a rotor ring, which consists of a return ring 14 and a pole ring 13.
  • the pole ring 13 wiid formed by a plurality of permanent magnets, which are arranged distributed uniformly over the circumference.
  • the pole ring 13 immediately surrounds the stator 11, ie the field winding, untei release of the narrowest possible annular gap, the return ring 14 is rotationally fixed at one axial end via a Wegsungsköiper 15 with the rotor shaft 20 connected in relation to both directions of a relative rotational movement about the motor axis R 20 .
  • the rotor 1 12 has as a whole seen the shape of a ring on the pot with the rotor 13, 14 as an outer pot wall, the connecting structure 15 as a pot bottom and the hollow rotor shaft 20 as an inner pot wall.
  • This ring pot is as it were slipped over the stator 11, wherein the rotor shaft 20 extends through the stator.
  • the rotor 20 is rotatably supported in a left pivot bearing 17 and a right pivot bearing 18, wherein the left pivot bearing 17 in the stator 11, in which there between the stator 11 and the rotor shaft 20 remaining annular gap is arranged.
  • the right pivot bearing 18 is arranged outside of the stator 11 axially on the side of the motor pinion 6 and close to this.
  • the field winding of the stator 11 is arranged on a sleeve-shaped stator support I Ia, which is widened radially on the side of the motor pinion 6 and the right pivot bearing 18 receives in the widened area.
  • the stator support I Ia is immovably connected to the motor housing 9, for example by means of pin or bolt-shaped fastening means I Ib.
  • the left pivot bearing 17 is radially adjacent to the other axial end of the stator 1 1 radially supported on the stator 1 1 a.
  • the motor shaft 16 extends from the motor pinion 6 seen in the rotor shaft 20 and, accordingly, in the cavity 11c of the stator 11. It passes through the stator 1 1, in the embodiment, the rotor shaft 20. It is a left pivot bearing 21 and a right pivot bearing 22, which are axially spaced apart, rotatably supported on the rotor shaft 20.
  • the pivot bearings 21 and 22 are arranged as well as the pivot bearing 17 and 18 close to the axial ends of the stator 11, the left pivot bearing 21 with a short axial portion still protruding into the stator 1 1 and the right pivot bearing 22 just outside of the stator 11th This way, on the one hand creates an axially compact design, on the other hand, however, remains between the pivot bearings 21 and 22, a comparatively long axial annular gap between the shafts 16 and 20th
  • a freewheel 23 is formed in the annular gap radially between the Motoi shaft 16 and the rotor shaft 20 and axially between the left pivot bearing 21 and the right pivot bearing 22.
  • the freewheel 23 connects the shafts 16 and 20 secured against rotation in the drive direction of Electric motor 10, namely, when the electric motor 10 is to introduce a torque in the traction mechanism, decoupled the motor shaft 16, however, with respect to the reverse rotation direction to drive the wheeled vehicle with muscle power can.
  • the freewheel 23 is formed as Hülsenfieilauf It is composed of several free-wheeling units 23i.
  • the freewheelêti are each designed as separately mountable Freüaufhülsen The üufiagbare by the freewheel 23 in the drive direction torque corresponds to the sum of the individual freewheel units 23i transmissible individual moments.
  • five free-wheeling units 23i are arranged axially next to one another in the annular gap. Depending on the torque to be transmitted, fewer sleeve units 23i may be provided, for example, three or four. The splitting into several units allows a flexible adaptation to the torque requirement.
  • the Diehlager 21 and 22 between the shafts 16 and 17 are needle roller bearings and can therefore be advantageously formed as in the radial direction slender annular bearings.
  • the arranged within the stator 11 Diehlager 17 which rotatably supports the entire shaft arrangement of the two shafts 16 and 20, may advantageously also be designed as a needle bearing. Outside the stator 1 1 is more space available, the right pivot bearing 18 dei shaft assembly 16, 20 may therefore be designed as a ball bearing as in the embodiment.
  • the arrangement of the pivot bearing is further such that on the output side of the motor pinion 6, the bearings 18 and 22 are arranged axially at substantially the same height.
  • the pivot bearing 21 is arranged on the other axial side substantially at the level of the connecting structure 15
  • Figure 5 shows the drive of the wheeled vehicle, but with an electric motor drive part according to a second embodiment.
  • the drive part with the pedal crank 1, 2 is unchanged. Also regarding the spatial arrangement of the electromotive
  • Embodiment between the motor shaft 16 and the motor pinion 6 acts.
  • the components of the second embodiment are provided with the same reference numerals as in the first exemplary embodiment, as far as they fulfill the same function. So far In the following, differences are not explained, the electromotive drive part can be regarded as identical to the first embodiment.
  • FIG. 6 shows the electromotive drive part of the second exemplary embodiment in the same section as FIG. 5, but alone and in an enlarged view, and with only a hint of the motor housing 9.
  • the motor shaft 16 is formed by the rotor shaft, i. the motor shaft 16 is at the same time also the rotor shaft by being rotationally fixedly connected to the rotor ring 13, 14 with respect to both directions of a relative rotational movement about the motor axis Rio.
  • the motor shaft 16 is guided as in the firstticiansbei game through the stator 11, i.
  • the torque of the rotor ring 13, 14 is introduced into the motor shaft 16 as in the first embodiment on one axial side of the stator 11 and from the motor shaft 16 through the cavity 11 c of the stator 11 to the output end of the motor shaft 16 to the other side of the stator 1 first transfer.
  • the motor shaft 16 is an integral part of the rotor 11, a freewheel 19, which couples the Moto ⁇ itzel 6 only with respect to the driving direction with the motor shaft 16, but decoupled in the reverse direction of this, between the motor pinion 6 and the motor shaft 16.
  • It is a freewheel 19, which is again formed as a sleeve freewheel.
  • the freewheel 19 surrounds the output end of the motor shaft 16.
  • the motor pinion 6 is arranged on the outer circumference of the freewheel 19.
  • the motor pinion 6 and the freewheel 19 are immovably connected to each other with respect to both directions of a relative rotational movement, the relative rotational movement for decoupling the electric motor 10 can take place only between the freewheel 19 and the motor shaft 16.
  • the motor pinion 6 in the first Aus Scholirungsbeispiel axia! be arranged closer to the facing side of the stator 11. This is due to the fact that the freewheel, namely the freewheel 23 in the first and the freewheel 19 in the second Aus technologicalunsbeispiel, for transmitting a certain torque requires an axial minimum length, which can be provided in the first embodiment within the stator 11. Furthermore, the radial thickness of the freewheel 19 of the second embodiment in the first embodiment, the at this point no Freewheel, be used to reduce the diameter of the bore of the motor pinion 6. This advantage is all the more serious, the smaller the effective Duichmesser the Moto ⁇ itzels 6, that is, the smaller the diameter, with which the traction means 4 wraps around the motor pinion 6. A small effective diameter of the motor pinion 6 is desirable in order to operate the Elektiomotoi 10 with the highest possible speed.
  • a Standet corresponding Tretlage ⁇ ohr act with a greater part of its length outside and inside smooth, inside and outside preferably circular cylindrical pipe jacket on the outer periphery of the bottom bracket 8 sets the sub-part 8a and the seat tube 8b comprehensive Frame of the wheeled vehicle, the submit in particular welded or otherwise fixed, preferably cohesively connected to the bottom bracket 8.
  • an internal thread is formed from the respective front end on the inner surface of the shell.
  • the bottom bracket 8 advantageously correspond to the standard.
  • the pivot bearings 27 and 28, however, are not arranged in the bottom bracket housing 8, but axially next to it, outside of the Ralimen of Radfahimaschines non-destructible non-detachable bottom bracket 8.
  • a bearing shell structure 30th arranged, which is composed of several shell parts. It comprises a first bearing shell 31 and a second bearing shell 32.
  • the bearing shells 31 and 32 are screwed to one of the end faces in the bottom bracket 8 and 29iaubt directly with the respective internal thread of the bottom bracket 8, the bearing shell 31 from the right and the bearing shell 32 from the left ,
  • the bearing shells 31 and 32 are Hülsenköipei.
  • first axial portion which is between the bottom bracket 2 and the bottom bracket 8 is arranged and bolted to this Sti ⁇ iende.
  • the first axial section is followed in each case by a radially extended second axial section protruding from the bottom bracket shell 8 at the end of the thrust bearing 8, which has a greater external and a larger internal cross section than the first axial section.
  • the two sections are connected to each other via an annular flange.
  • the pivot bearing 27 and the extended axial section of the bearing shell 32 the pivot bearing 28 is arranged.
  • the bearing shells 31 and 32 support the pivot bearings 27 and 28 radially outwardly, d, h, in the direction away from the axis of rotation R 2 direction, and axially at their respective annular flange in the direction of the bottom bracket 8 from.
  • the arrangement of the pivot bearing 27 and 28 outside of the bottom bracket housing 8 creates space inside, in the gap between the pedal crankshaft 2 and the bottom bracket 8, which is used for detecting the transmitted from the pedal crank shaft 2 torque.
  • a transmission structure 35 extends over most of its axial length in the bottom bracket 8. It is at a drive end 36 torque-fixed with the pedal crankshaft
  • the icosstrulctur 35 is from the drive end 36, excluding the drive end, to the output end 37, including the output end, rotatable relative to the pedal crankshaft 2 in the context of their Torsi onssteiftechnik.
  • the drive end 36 is in the path of
  • crank pinion 3 is transmitted.
  • the drive end 36 is arranged in the bottom bracket 8 and there vorteilhafteiweise as in the exemplary embodiment close to the Sti ⁇ iende that is remote from the crank pinion 3.
  • the transmission structure 30 projects for the
  • the transmission structure 35 is in the transmission of torque between the
  • the torsion portion 35a forms a Torsionsmessumble for the determination of the torque.
  • the Lüi portion 35 b is stiffer than the Toisionsabêt 35 a and executed with a larger outer circumference.
  • the torsion is predominantly concentrated on the puncture portion 35a.
  • torsion of the bearing portion 35b can be neglected.
  • the rotary bearing 27 is supported radially on the transmission structure 35.
  • the overlay structure 35 is a sleeve body, i. h, it is used in the transmission and detection of torque as a torsion sleeve.
  • the axial section with the drive end 36 and the tearing section 35a has an inner cross section with a narrow radial fit to the outer cross section of the pedal crankshaft 2.
  • the inner cross section is widened to form the gap for the plain bearing bush 39,
  • the bottom bracket shaft 2 has a slenderer axial section 2a and adjacent thereto a thicker axial section 2b on the axial section 2a extends through the bottom bracket 8.
  • the appelssir uktur 35 is in the slimmer Axial section 2a arranged in the illustrated and preferred sleeve shape, it surrounds him
  • the thicker axial section 2b extends outside of the bottom bracket housing 8, by way of example up to the front end of the bottom bracket shell 8.
  • the second pivot bearing 28 is arranged axially in the region of the axial section 2b and supported on this. The arrangement is preferably chosen as shown so that the Drehfager 28 is radially outwardly supported directly on the bearing shell 32.
  • the Diehlager 28 is supported on the Tretkurbeiwelle 2, preferably as shown directly on this.
  • the position shells 31 and 32 have the same inner cross section for the support of the rotary bearings 27 and 28 in the respectively thickened axial end section.
  • the bearings 31 and 32 are voi preferably also the rest identical.
  • the outer cross section of the thicker axial section 2b of the Tietkuibelwelle 2 corresponds to the discoursequersclinitt the Laberabitess 35b of Technologyeitragungsstruktui 35
  • the Drehlagei 27 and 28 may therefore be identical.
  • the exemplary embodiment is a standard cage bearing, shown are ball bearings.
  • Pedal crankcase 8 stretched section 2a have a conventional diameter Das
  • the inner diameter of the preferably likewise circular-cylindrical Tietlagergeperuses 8 is preferably between 40 and 70 mm, more preferably between 45 and 55 mm.
  • the layer structure 30 ei not only fills a Lümngsfunktion for the Tietkurbelwelle 2, but also serves the Anoidnung the sensor 40, although nui f ⁇ i a part of the Sensois 40th
  • Dei Sensoi 40 is a magnetic pole lens. It has a primary coil 41 as an input element, a secondary coil 42 as an output element and pole elements 43 and 44 as a measurement path.
  • the coils 41 and 42 are not movable relative to the bottom bracket shell 8. They are arranged on the bearing shell structure 30, which also comprises a carrier shell 33 for this purpose, which is angeoidnet in the bottom bracket 8 axially between the bearing shells 31 and 32 and the two coils 41 and 42 Uägt The coils 41 and 42 could with respect to their axial Arrangement be reversed.
  • the Tiägerschale 33 is axially positioned by means of the Lütschaien 31 and 32 in the pedal position housing 8.
  • the bearing shells 31 and 32 are rotatable relative to the support shell 3.3 about the rotation axis R 2 during assembly.
  • the carrier shell 33 can therefore rest in the housing 8, while the
  • Bearings 31 and 32 are screwed.
  • the 1 assembly of the bottom bracket with integerierter torque detection is facilitated.
  • Carrier shell 33 and the bearing shell 32 prevent in conjunction with seals, not shown in the pivot bearings 27 and 28, that moisture can penetrate.
  • the pole members 43 and 44 are rotationally fixed but separately connected to the transmission structure 35.
  • the pole member 43 is connected to the drive end 36 and the pole member 44 is non-rotatably connected to a the output end 37 near the end of the torsion portion 35 a.
  • the pole members 43 and 44 are connected to each other via the torsion portion 35a, apart from this connection but freely rotatable relative to each other about the rotation axis R 2 .
  • the torsion portion 35a is axially twisted between the locations of attachment of the pole members 43 and 44, whereby the rotational angular position which the pole members 43 and 44 have relative to each other changes accordingly, and thus the magnitude of the torque.
  • the secondary coil 42 is energized and generates an output signal which changes in dependence on the relative rotational angular position of the pole members 43 and 44.
  • the torque is derived from the output signal.
  • FIG. 8 shows the sensor 40 in the same longitudinal section as FIG. 7, but not in greater detail.
  • the coils 41 and 42 each have a longitudinally U-shaped yoke 41a and 42a made of magnetizable material, for example, magnetic iron.
  • the windings 41b and 42b of the coils 41 and 42 are accommodated.
  • the windings 41a and 42a, the yoke 41b and the yoke 42b extend circumferentially about the axis of rotation R 2 , the yokes 41b and 42b of uniform cross section.
  • the pole members 43 and 44 have magnetic field elements 48 each with poles 45 and opposite poles 46 of opposite polarity ..
  • the poles 45 and opposite poles 46 extend around the axis of rotation R 2 with at least substantially constant Pro galquei cut.
  • the pairs each of a pole 45 and a mutual pole 46 of each of the magnetic field elements 48 overlap each other axially and in the circumferential direction, so are radially opposite, so that the magnetic field lines of each of the magnetic field elements 48 extend radially.
  • an insulator 47 is arranged between the pairs of pole 45 and opposite pole 46 of each of the magnetic field elements 48.
  • the magnetic field elements 48 of the pole member 43 are the coil 41 and the magnetic field elements 48 of the pole member 44 of the coil 42 are arranged radially opposite each other and arranged by each arranged at the same axial height and thereby associated coil 41 and 42 only by one about the axis of rotation R 2 , radially narrow air gap separated.
  • the legs of the yoke 41b terminate at an inner circumferential surface of the spool 4L.
  • the poles 45 of the pole member 43 terminate on the outer peripheral surface of the pole member 43 radially exactly opposite the end of the one leg of the yoke 41b, and the opposing poles 46 radially end exactly on the outer circumferential surface opposite the end of the other leg of the yoke 41b.
  • the geometry is the same.
  • the pole members 43 and 44 face each other axially with their magnetic field elements. Between the pole members 43 and 44 remains around the axis of rotation R 2 circumferentially an axially narrow air gap.
  • the poles 45 and opposing poles 46 terminate at each of the pole members 4.3 and 44 at the other end of the pole member axially facing end.
  • the poles 45 of the pole member 43 are arranged radially at the same height as the poles 45 of the pole member 44.
  • the opposing poles 46 of the pole member 43 are arranged radially at the same height as the opposite poles 46 of the pole member 44.
  • Figure 9 shows the pole members 43 and 44 in a perspective view, in which the surrounding coils 41 and 42 are not shown.
  • the magnetic field elements 48 each having a pair of radially facing poles 45 and 46 and radially therebetween an insulator 1 47, are arranged on the respective pole member 41 and 42 in the manner of a ring gear, by a support sleeve 51 of the pole member 43 and a Carrier sleeve 52 of the pole member 44 project axially freely.
  • a gap 49 remains between the magnetic field elements 48 which are adjacent in the circumferential direction.
  • the gaps 49 are free, but could generally be formed by insulating material. The gaps remain clear, but this facilitates the manufacture of the pole members 43 and 44.
  • the pole members 43 and 44 are arranged relative to each other so that each magnetic field element 48 of one of the pole members 43 and 44 one of the gaps of the other axially gegenübei is when the Consequentlysstrulctur 35 is not stressed on torsion, so no torque transfers.
  • the Magnetfcldide 48 are each in the circumferential direction as well as the opposite in the torque-free state gap 49, they are also all the same width, which is not critical for the function.
  • the Veisatz is also chosen so that the magnetic field elements 48 of the pole members 43 and 44 do not overlap in the torsion-free state in the circumferential direction, in order to obtain in this state a minimal, but measured magnetic flux between the Polgliedein 43 and 44.
  • This magnetic field causes in the axially opposite magnetic field elements 48 of the other pole member 44 also a radially directed magnetic field, the size of which depends on the circumferentially measured total length of the overlap of the magnetic field elements 45, 46, 47 of the two pole members 43 and 44, ie in dependence from the relative Diehwinkelposition of the pole members 43 and 44 changes.
  • the magnetic field elements 48 are layer elements.
  • the poles 45 and opposing poles 46 and the insulator 47 disposed radially therebetween are arranged on top of each other.
  • the respective support sleeve 51 or 52 forms for the magnetic field elements 48 a slat layer, the carrier layer, the pole members 43 and 44th are the same, ie, both the carrier sleeves 51 and 52 and the magnetic field elements 48 and also their arrangement to a kind of sprocket are the same.
  • the arrangement of the poles 45 and opposing poles 46 radially one above the other is not only advantageous for a particularly efficient generation of the magnetic field, but also favors a simple manufacture of the pole members 43 and 44.
  • the magnetic flux of the Upward pole member 4,3 to Abicaltigen pole member 44 over a larger area instead, as seen in the same longitudinal section, for example, in the section of Figures 7 and 8, the magnetic flux across the poles 45 and the opposite poles 46 passes.
  • the output signal of the sensor 40 is otherwise the same
  • the layered structure of the magnetic field elements 48 is particularly advantageous for the production
  • FIG. 10 shows prefilled sleeve bodies 45 ', 46', 47 'and 51' lined up along the common longitudinal axis for assembly.
  • the sleeve 51 ' forms in the pole member 43 to be produced the support sleeve 51, the pole sleeve 45' the poles 45, the insulator sleeve 47 'the insulator 47 and the Gegenpolhülse 46' the opposite poles 46.
  • the sleeve 51 ' has an axial end portion 51a with a first outer diameter and an axial portion 51b having a larger second outer diameter.
  • the inside diameter can be the same everywhere.
  • the pole sleeve 45 ' is pushed onto the end portion 51a to against a shoulder 51c, which is formed between the portions 51a and 51b, optionally under pressure, and preferably firmly attached to the end portion 51a.
  • the pole sleeve 45 ' has a smooth shell 45a and at the axial end facing the shoulder 51c circumferentially a radially outwardly depositing, axially slender flange 45b, which rests after assembly on the shoulder 51c.
  • the insulator sleeve 47 ' has an axial end portion 47a having a first outer diameter and an axial end portion 47b having a larger second outer diameter. The inner diameter may be the same everywhere.
  • the portion 47b drops over a shoulder 47c to the diameter of the portion 47a.
  • the insulator sleeve 47 ' is pushed onto the portion 45a to 45b against the flange, optionally under pressure, and preferably firmly attached to the portion 45a.
  • the Jacobpolhülse 46 'on the end portion 47 a to pushed against the shoulder 47c, optionally under pressure, and preferably firmly attached to the end portion 47a.
  • the Martinezpolhülse 46 ' is axially comparatively narrow. She is just plain.
  • the inner cross-section can be smoothly nikzylindiisch smooth in all sleeves 45 ', 46', 47 'and 51'. The same applies to the outer cross-section of each individual of the axial sections,
  • the magnetic field elements 48 are created by working out, voizug mecanic milling, the gaps 49, so that the pole member 43 shown in Figure 11 obtained wild.
  • Ausuiungsbeispiel the gaps 49 are axially worked so deeply on the respective end face that of the voi-times sleeve bodies 45 ', 46' and 47 '( Figure 10) each remain only Unifangssegmente in the field dei magnetic elements 48.
  • the gaps 49 of the end face of the respective composite of the sleeve bodies 45 ', 46' and 47 ' are axially worked only so deeply that of all the sleeve bodies 45', 46 'and 47' there is still a sleeve section surrounding the common longitudinal axis remains.
  • the sleeve body 45 ', 46' and 47 'alone by interference fit, so purely friction, be joined together to form the composite.
  • a cohesive joining for example by gluing, is not required in the variant, is preferably also not felt, although a cohesive joining should also not be excluded for the variant.
  • the sensor 40 is in double fimtation also veichtt to determine the speed of the Tietkurbelwelle 2. It is part of a speed sensor, which also has a Hall sensor.
  • the Hall sensor scans one of the pole members 43 and 44 or both pole members 43 and 44, voizugnem the upward in the magnetic flux of the torque sensor 40 pole member 43 from.
  • the Hall sensor delektiert the passages of the magnetic field elements 48 or only a specific magnetic field element 48, from which by means of a downstream counter element and a timer, the speed is determined.
  • the Hall sensor is preferably in an opening, not shown, on the circumference of the bottom bracket 8 iadial relative to the respective pole member, preferably 43, respectively.
  • the sensor 40 is integrated in a control of the electric motor 10.
  • the controller decides, for example, whether the electric motor 10 is ever turned on and introduces torque into the traction mechanism.
  • Condition for the switching is preferably that the introduction of a torque on the pedal crankshaft 2 is detected.
  • an operating element can be provided on a control unit, for example the control unit 25 (FIG. 1), with which the driver can select whether the electric motor 10 only supports or constantly introduces torque.
  • the possibility of adjusting the torque generated by the engine 10 may be given on the control panel.

Abstract

The invention relates to a drive for a wheeled vehicle, the drive comprising a) a foot pedal (1, 2) for converting muscle force into torque, b) a crank pinion (3) engaged with the transmission means (4) for transmitting the torque of the foot pedal (1, 2), c) an electric motor (10), d) a motor pinion (5) also engaged with the transmission means (4) for transmitting the torque of the electric motor (10), e) wherein the electric motor (10) is an external rotor motor.

Description

Anwaltsakte: 56 655 Xl Philippe Kohlbrenner Lawyer's file: 56 655 Xl Philippe Kohlbrenner
Antrieb für ein RadfahrzeugDrive for a wheeled vehicle
Die Erfindung betrifft einen Antrieb, mittels dem ein Radfahrzeug sowohl dmch Muskelkraft als auch elektromotorischer Kraft antreibbar ist. Die Erfindung hat einen Hybridantrieb dieser Art im eingebauten Zustand, also ein mit dem Antrieb ausgestattetes Radfahrzeug, und auch den Antrieb als solchen zum Gegenstand.The invention relates to a drive by means of which a wheeled vehicle can be driven both by muscular strength and electromotive force. The invention has a hybrid drive of this type in the installed state, ie a wheeled vehicle equipped with the drive, and also the drive as such.
Die EP 0 743 238 Al beschreibt eine Kombination aus einem Tretkurbelantrieb und einem Elektromotor, die über Freiläufe ein gemeinsames Ritzel antreiben. In einer eisten Ausführung sind der Elektromotor und die Tretkurbel nebeneinander angeordnet und treiben jeweils über ein Getriebe das Ritzel an. In einer zweiten Ausführung sind die Tretkurbel und der Elektromotor koaxial angeordnet, und das gemeinsame Ritzel wird vom Elektromotor direkt und von der Tretkurbel über ein Getriebe angetrieben,EP 0 743 238 A1 describes a combination of a pedal crank drive and an electric motor which drive a common pinion via freewheels. In a first embodiment, the electric motor and the pedal crank are arranged side by side and each drive via a gear to the pinion. In a second embodiment, the crank and the electric motor are arranged coaxially, and the common pinion is driven by the electric motor directly and by the pedal crank via a transmission,
Auch die JP 2007-7176221 A beschreibt einen Antrieb mit einer Tretkurbel und einem Elektromotor, der über eine Getiϊebestufe untersetzt wird. Um Gewicht und Geräusche zu reduzieren, ist das Ausgangsrad einer Untersetzungsstufe des Getriebes in Kunststoff ausgeführt.Also, the JP 2007-7176221 A describes a drive with a pedal crank and an electric motor, which is under a Getiϊebestufe. To reduce weight and noise, the output gear of a reduction stage of the transmission is made of plastic.
Ein aus der WO 99/30960 A2 bekannter Antrieb weist eine Tretkurbel und einen Elektromotor auf, denen ebenfalls ein Antriebsritzel gemeinsam zugeordnet ist. Die Tretkurbel, der Rotor des Elektromotors und das Antriebsritzel sind jeweils in beide Drehrichtungen drehmomentfest mit einer Tretkuibelwelle oder zumindest über Freilaufe in eine Antriebsrichtung drelimoment fest mit der Tretkuibelwelle verbunden. Die Drehzahl des Motors ist daher mit der Drehzahl der durch Muskelkraft betätigten Tretkurbel identisch. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb der genannten Art zu schaffen, dessen elektromotorischer Teil einfach und robust ist, ein hohes Leistungs/Gewichts-Veihältnis aufweist und leise arbeitet.A drive known from WO 99/30960 A2 has a pedal crank and an electric motor, to which a drive pinion is likewise associated in common. The pedal crank, the rotor of the electric motor and the drive pinion are fixed in torque in both directions with a Tretkuibelwelle or at least over freewheel in a drive direction drelimoment fixed to the Tretkuibelwelle. The speed of the motor is therefore identical to the speed of the pedal operated by muscle power. It is an object of the invention to provide a drive of the type mentioned, whose electromotive part is simple and robust, has a high power / weight ratio and operates quietly.
Gegenstand der Erfindung ist ein Antrieb fui ein Radfahrzeug, der eine Tretkurbel zur Umwandlung von Muskellαaft in Drehmoment und einen Elektiomotor mit einem Stator und einem durch elektromagnetische Wechselwirkung drehangetriebenen Rotor aufweist. Das Drehmoment der Tretkurbel wird mittels eines Kurbehitzels auf ein Zugmittel des Antriebs übertragen. Das Drehmoment des Elektromotors wird mittels eines Motomtzels auf das Zugmittel übeltragen. Das Kurbelritzel und das Motoπitzel sind mit dem Zugmittel jeweils in einem Eingriff, Tretkuibel und Motor arbeiten daher nicht auf das gleiche Ritzel, sondern überuagen ihr Drehmoment mittels je eines eigenen Ritzels auf das gleiche Zugmittel. Jeder der Antriebsteile, der mit Muskellαaft betrcibbaie Antriebsteil mit Tretkurbel und Kurbelritzel und dei elektromotorische Antriebsteil mit Elektiomotor und Motoiritzei, kann deshalb der jeweiligen Eigenart entsprechend optimiert werden.The invention relates to a drive fui a wheeled vehicle having a crank for the conversion of Muskellαaft in torque and an electric motor with a stator and a rotationally driven by electromagnetic interaction rotor. The torque of the pedal crank is transmitted by means of a Kurbitz to a traction means of the drive. The torque of the electric motor is carried over by means of a Motomtzels on the traction means. The crank pinion and the Motoπitzel are with the traction means in each case in an intervention Tretkuibel and engine therefore do not work on the same pinion, but überuagen their torque by means of its own pinion on the same traction means. Each of the drive parts, the Muscellαaft betrcibbaie drive part with crank and crank pinion and dei electromotive drive part with electric motor and Motoiritzei, can therefore be optimized according to the particular nature.
Nach der Ei findung äst der Elekliomotoi ein Außen! äufermotoi, dei Stator befindet sich dementsprechend im Inneren des Motors und wird vom Rotor, dem Außenläufer, umgeben. Der Außenläufermotor kann ein Asynchronmotor sein, bevoizugt handelt es sich um einen Gleichstrommotor, der einen den Statoi umgebenden Polring mit Dauermagneten aufweist. Die Erfindung veieint die charaktei istische Eigenschaft von Außenläufermotoren mit der Einleitung des Drehmoments über ein eigenes Motonitzel. Außenläufermotoren haben im Vei gleich zu Innenläufei einen hohen Wirkungsgrad und ein hohes Diehmoment bei niedrigen Drehzahlen. Allerdings sind diese Diehzahlen immer noch höher als die Drehzahl der Tretkuibel bei üblichen Tretfrequenzen des Fahrers. Aufgrund der Einleitung des Drehmoments über das eigene Motoiritzei kann jedoch das Verhältnis der Drehzahl des Elektromotors zur Drehzahl dei Tretkuibel entsprechend dem Verhältnis der Durchmesser des Kuibehϊtzels und des Motorritzels soweit eihöht werden, dass der Außenläufeimotoi in einem in Bezug auf sein Drehmoment und seinen Wirkungsgrad günstigen Drehzahlbereich arbeitet, während ei auf das gleiche Zugmittel wie das Kuibelritzel wirkt, Ein besonderer Vorteil der Ei findung ist, dass die Drehzahl des Elektromotors zum Motoπitzel hin nicht unteiseizt werden muss, auf ein Getriebe zwischen dem Rotor des Elektromotors und dem Motoπitzel also veizichtet werden kann. Wird dennoch ein Getriebe zwischengeschaltet, kann dieses Getriebe mit einem deutlich geringeren Untersetzungsverhältnis als bei Veiwendung eines Innenläufermotors ausgeführt sein. Besonders bevorzugten Ausfuhrungen entspricht es jedoch, auf die Zwischenschaltung eines Getriebes zu verzichten, so dass der Elektromotor das Motoiritzel direkt antreibt, das Motorritzel also mit der Diehzahl des Rotors angetrieben wird. Das Motorritzel ist in derartigen Ausführungen auf der Rotorachse angeordnet, d h. koaxial zum Rotor.After the egg is found, the Elekliomotoi eat an outside! Accordingly, the stator is located inside the motor and is surrounded by the rotor, the external rotor. The external rotor motor can be an asynchronous motor, and it is a DC motor that has a permanent magnet pole ring surrounding the stato. The invention has the characteristic feature of external rotor motors with the introduction of torque via its own motor pinion. External rotor motors have a high degree of efficiency and high torque at low speeds in the same way as for internal rotor. However, these Diehzahlen are still higher than the speed of Tretkuibel at usual pedaling frequencies of the driver. However, due to the initiation of the torque over the own Motoiritzei the ratio of the rotational speed of the electric motor to the speed dei Tretkuibel according to the ratio of the diameter of Kuibehϊtzels and the engine pinion eihöht so far that the Außenlaufimotoi in a favorable in terms of its torque and efficiency speed range works while ei acts on the same traction means as the Kuibelritzel, A particular advantage of the egg is that the speed of the electric motor to Motoπitzel out must not be divided, can thus be vizichtet on a transmission between the rotor of the electric motor and the Motoπitzel. If, nevertheless, a transmission is interposed, this transmission can be designed with a significantly lower reduction ratio than when using an internal rotor motor. Particularly preferred embodiments, however, it corresponds to dispense with the interposition of a transmission, so that the electric motor drives the Motoiritzel directly, the motor pinion is thus driven with the Diehzahl the rotor. The motor pinion is arranged in such embodiments on the rotor axis, d h. coaxial with the rotor.
Der elektromotorische Teil des Antriebs weist im Eigebnis ein verbessertes Lei stungs/Gewichts- Verhältnis auf und entwickelt weniger Geräusche, wobei diese Vorteile dann besonders groß sind, wenn auf ein Getriebe zwischen dem Elektromotor und dem Motorritzel gänzlich verzichtet wird. Vorhanden sind die Vorteile jedoch auch bei Verwendung eines Getriebes, wenn auch nur in verringertem Umfang, weil dieses Getriebe mit einem gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringeren Untersetzungsverhältnis ausgeführt werden kann. Hinzu kommt noch der Vorteil eines veiringerten Bauvolumens, wobei auch hier gilt, dass in Ausführungen mit auf dei Rotorachse angeordnetem Motoiritzel eine besonders kompakte Bauweise erzielt wird.The electromotive part of the drive has in the event of an improved Lei stungs / weight ratio and develops less noise, these advantages are particularly great when a transmission between the electric motor and the motor pinion is completely omitted. However, the advantages are also present when using a transmission, although only to a lesser extent, because this transmission can be performed with a comparison with the prior art significantly lower reduction ratio. In addition, there is the advantage of a veiringerten construction volume, which also applies here that in embodiments with arranged on the rotor axis Motoiritzel a particularly compact design is achieved.
Besonders bevoizugten Ausführungen entspricht es, wie beieits erwähnt, wenn das Motoiritzel auf der Rotorachse, d.h. an oder auf der Motoi welle angeordnet und bei der Übertragung des Motordrehmoments verdrehgesichert mit der Motorwelle verbunden ist. Das Motorritzel kann mit der Motorwelle im und gegen den Uhrzeigersinn drehfest verbunden sein Bevoizugter ist das Motoπitzel mit dei Motorwelle jedoch nur in eine Antriebsrichtung drelifest veibunden, während eine relative Drehbewegung in die Gegenrichtung möglich ist. Die Antiiebsrichlung ist diejenige Drehrichtung, in die das Drehmoment des Elektromotois auf das Motoiritzel und von diesem auf das Zugmittel übcrtiagen werden soll. Um dies zu erreichen, ist zwischen der Motoiwelle und dem Motoiritzel ein Freilauf angeordnet. Der Fahrer kann somit über die Tretkurbel das Radiahrzeug antreiben ohne den Elektromotor mitzuschleppen. Der Elektromotor kann im Gegenteil in solchen Phasen des Fahrbetriebs stillstehen, was Energie spart. Bei mittlerer Belastung kann er beispielsweise den Fahier unterstützen, indem die Drehmomente der Tretkurbel und des Elektromotors auf dem Zugmittel überlagert werden.Particularly voiced embodiments corresponds, as already mentioned, when the Motoiritzel on the rotor axis, that is arranged on or on the Motoi shaft and in the transmission of the engine torque against rotation with the motor shaft is connected. The motor pinion can be rotatably connected to the motor shaft clockwise and counterclockwise Bevoizugter is the Motoπitzel with the motor shaft but only in a drive direction drelifest veibunden, while a relative rotational movement in the opposite direction is possible. The Antiiebsrichlung is that direction of rotation, in which the torque of the electromotois should be on the Motoiritzel and from this on the traction means Ücrtiagen. To achieve this, a freewheel is arranged between the Motoiwelle and the Motoiritzel. The driver can thus drive the vehicle over the crank without the electric motor mitzuschleppen. The electric motor can on the contrary in such phases of driving stand still, which saves energy. At medium load, for example, he can support the Fahier by the torques of the crank and the electric motor are superimposed on the traction means.
Als Motorwelle wird im Sinne der Erfindung wie üblich die Ausgangswelle des Motors verstanden. Die Motorwelle dreht um die Rotorachse, d.h. um die gleiche Achse wie der Rotor Die Motorwelle kann bezüglich beider Drehrichtungen des Rotationsfreiheitsgrads des Rotors fest mit dem Rotor verbunden sein, wobei als feste Verbindung im Sinne der Erfindung auch stets die Formung in einem Stück, im Falle des Rotors also die Formung eines Rotorrings und der Rotorwelle in einem Stück umfasst Die Motorwelle und die Rotorwelle können daher identisch sein. Ist die Motorwelle gleichzeitig auch die Rotorwelle und treibt der Elektromotor das Motorritzel über einen Freilauf an, so ist dieser Freilauf entsprechend zwischen der Motorwelle und dem Ritzel angeordnet. Im Falle der bevorzugten Anordnung des Motoiritzels auf der Motorachse, in Antriebsrichtung verdrehgesichert, ist der Fieilauf vorzugsweise in einem von der Motorwelle und dem Motoriitzel begrenzten Ringspalt angeordnet.As a motor shaft is understood in the context of the invention as usual, the output shaft of the motor. The motor shaft rotates about the rotor axis, i. about the same axis as the rotor The motor shaft can be connected with respect to both directions of rotation of the rotational degree of freedom of the rotor fixed to the rotor, as a solid connection in the context of the invention always the formation in one piece, in the case of the rotor so the formation of a rotor ring and The rotor shaft in one piece comprises The motor shaft and the rotor shaft can therefore be identical. If the motor shaft is at the same time also the rotor shaft and the electric motor drives the motor pinion via a freewheel, this freewheel is correspondingly arranged between the motor shaft and the pinion. In the case of the preferred arrangement of the Motoiritzels on the motor axis, secured against rotation in the drive direction, the Fieilauf is preferably arranged in a limited by the motor shaft and the Motoriitzel annular gap.
Die Motorwelle und die Rotorwelle können vorteilhafterweise aber auch verschieden sein, wobei die beiden Wellen selbstverständlich um die gemeinsame Rotordrehachse drehbar sind. Die Motorwelle und die Rotorwelle sind vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet, d.h. die eine der beiden Wellen umgibt die andere zumindest in einem axialen Abschnitt. Bevorzugt werden Ausführungen, in denen die Rotor welle die Motorwelle umgibt. Die Motorwelϊe und die Rotorwelie sind relativ zueinander drehbar gelagert, d.h. zwischen den beiden Wellen ist ein oder sind vorzugsweise zwei odei gegebenenfalls noch mehr Drehlager in einem axialen Abstand voneinander angeordnet. Ein Freilauf der genannten Art kann mit Vorteil zwischen der Rotorwelle und der Motorwelie wirken, also die Motorwelle in die Antriebsrichtung verdrehgesichert mit der Rolorwelle verbinden und in die Gegendrehrichtung von dieser entkoppeln. Ein Vorteil solch einer Anordnung ist, dass das Motoriitzel nicht erst übei den Freilauf mit der Motorwelle verbunden wird, sondern beispielsweise wie bevorzugt direkt auf der Motorwelle oder an der Motoiwelle angeordnet und drehsteif mit dieser verbunden sein kann. Von Vorteil ist, wenn der Freilauf in einem von den beiden Wellen begrenzten Ringspalt angeordnet wird, insbesondere kann der Freilauf zwischen zwei axial beabstandeten Drehlagern, die die Wellen relativ zueinander drehbar lagern, angeoidnet werden.The motor shaft and the rotor shaft may advantageously be different, but the two shafts are of course rotatable about the common rotor axis of rotation. The motor shaft and the rotor shaft are preferably arranged concentrically with respect to one another, ie the one of the two shafts surrounds the other at least in an axial section. Embodiments in which the rotor shaft surrounds the motor shaft are preferred. The motor shaft and the rotor shaft are rotatably supported relative to each other, ie between the two shafts one or preferably two or possibly even more rotary bearings are arranged at an axial distance from one another. A freewheel of the type mentioned can act advantageously between the rotor shaft and the motor shaft, so connect the motor shaft in the drive direction against rotation with the Rolorwelle and decouple in the reverse direction of this. One advantage of such an arrangement is that the motor pinion is not first connected to the motor shaft via the freewheel, but, for example, as is preferably arranged directly on the motor shaft or on the motor shaft and can be torsionally rigidly connected thereto. It is advantageous if the freewheel in one of The annular gap is limited to the two shafts, in particular, the freewheel between two axially spaced pivot bearings, which support the shafts rotatably relative to each other, are angeoidnet.
In bevorzugten Ausführungen erstreckt sich die Motoi welle in den Stator, Noch bevorzugter erstreckt sie sich nicht nur in, sondern durch den Stator. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, den Rotorring, der den Stator umgibt, an einei Seite des Stators mittels eines Verbindungsköipers mit der Rotorwelle zu verbinden und die Rotorwelle an der gleichen Seite vom Stator wegzuführen, so dass die Rotorwelle axial neben dem Stator angeordnet wäre. Bevorzugter wird jedoch das Drehmoment des Elektromotors an einer axialen Seite des Stators in die Rotorwelle eingeleitet, die Rotoiwelle durch einen zentralen Hohlraum des Stators zu dessen anderen axialen Seite geführt und doit das Motorritzel angeordnet. Ragt die Rotoiwelie oder, im Falle einer von der Rotorwelle separaten Motorwelle, die Motorwelle in oder vorzugsweise durch den Stator, kann voiteilhafterweise wenigstens ein Drehlager der betreffenden Welle innerhalb des Stators angeordnet werden. Das Wort "oder" wird hier wie auch an jeder anderen Stelle im üblichen logischen Sinne gebraucht, es handelt sich also um ein "inklusiv oder", das die Bedeutung von "entweder oder" und auch die Bedeutung vonIn preferred embodiments, the Motoi wave extends into the stator, more preferably, it extends not only in but through the stator. In principle, however, it would also be possible to connect the rotor ring, which surrounds the stator, to the rotor shaft on one side of the stator by means of a connection coupler and to guide the rotor shaft away from the stator on the same side, so that the rotor shaft would be arranged axially next to the stator. More preferably, however, the torque of the electric motor is introduced into the rotor shaft on one axial side of the stator, the Rotoiwelle passed through a central cavity of the stator to the other axial side and doit arranged the motor pinion. If the rotor shaft or, in the case of a motor shaft separate from the rotor shaft, the motor shaft in or preferably through the stator, it is possible to arrange at least one rotary bearing of the relevant shaft within the stator. The word "or" is used here as well as in any other place in the usual logical sense, so it is an "inclusive or", the meaning of "either or" and also the meaning of
"und" umfasst, soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich eine eingeschränkte Bedeutung nur ergeben kann. In Bezug auf die von der Rotorwelle verschiedene Motorwelle bedeutet dies, dass entweder nur die Rotorwelle oder nur die Motorwelle in oder durch den Stator ragt oder aber, wie dies bevorzugten Ausführungen entspricht, beide Wellen in oder durch den Stator ragen,"and", as far as only a limited meaning can not derive from the respective concrete context. With respect to the motor shaft other than the rotor shaft, this means that either only the rotor shaft or only the motor shaft protrudes into or through the stator or, as is preferred embodiments, both shafts protrude into or through the stator,
Falls die Rotorwelle nicht gleichzeitig auch die Motorwelle bildet und beide Wellen in oder durch den Stator lagen, kann zumindest ein Axialabschnitt des Freilaufs oder vorzugsweise der Freilauf über seine gesamte axiale Länge in dem Hohlraum des Stators angeordnet sein, vorzugsweise in einem Ringraum zwischen der Rotorwelle und der Motorwelle, und dieIf the rotor shaft does not simultaneously also form the motor shaft and both shafts were in or through the stator, at least one axial section of the freewheel or preferably the freewheel can be arranged over its entire axial length in the cavity of the stator, preferably in an annular space between the rotor shaft and the motor shaft, and the
Motorwelle in Antriebslichtung verdrehgesichert mit der Rotorwelle verbinden und in dieMotor shaft in drive clearing against rotation with the rotor shaft connect and in the
Gegendiehrichlung von der Rotorwelle entkoppeln Insbesondere solch ein Freilauf kann zwischen axial beabstandeten Drehlagern, die die beiden Wellen relativ zueinander drehbar lagern, angeordnet sein Eines dieser Drehlager oder beide Drehlager können ebenfalls in dem Hohlraum des Stators angeordnet sein. Bevorzugter sind diese Drehlager jedoch zumindest teilweise axial außerhalb des Hohlraums angeordnet, wobei das eine dieser Drehlager axial an derjenigen Position angeordnet ist, an der der Rotorring sich über einen Verbindungskörper an der Rotorwelle abstützt. Ein anderes Drehlager, das die Anordnung aus Rotorwelle und Motorwelle an dieser Seite des Stators relativ zu einem Gestell des Radfahrzeugs drehbar abstützt, ist vorzugsweise axial eingerückt in dem Hohlraum des Stators angeordnet.In particular, such a freewheel can be arranged between axially spaced rotary bearings, which rotatably support the two shafts relative to one another. One of these rotary bearings or both rotary bearings can also be arranged in the Be arranged cavity of the stator. However, these rotary bearings are more preferably arranged at least partially axially outside the cavity, wherein one of these rotary bearings is arranged axially at the position at which the rotor ring is supported on the rotor shaft via a connecting body. Another pivot bearing rotatably supporting the rotor shaft and motor shaft assembly on that side of the stator relative to a frame of the wheeled vehicle is preferably axially engaged in the cavity of the stator.
Zum Elektromotor ist noch nachzutragen, dass er in der bevorzugten Ausführung als Gleichstrommotor über den Rotoπing in Umfangsrichtung verteilt vorteilhafterweise wenigstens 28 Magnetpole aufweist, es sich also um einen hochpoligen Elektromotor handelt,. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn der auf das Zugmittel wirkende effektive Durchmesser des Kurbelritzels vier bis acht Mal so groß wie der effektive Durchmesser des Motorritzels ist, ein Optimum liegt bei etwa dem Sechsfachen. Als praktisch vorteilhaft hat sich jedoch durchaus auch noch ein Durchmesserverhältnis Kurbelritzel/Motoπ'itzel von wenigstens drei erwiesen.To the electric motor is nachzutragen still that he distributed in the preferred embodiment as a DC motor on the Rotoπing in the circumferential direction advantageously has at least 28 magnetic poles, so it is a high-pole electric motor ,. To be particularly favorable, it has been found that the force acting on the traction means effective diameter of the crank pinion is four to eight times as large as the effective diameter of the engine pinion, an optimum is about six times. However, a diameter ratio crank gear / Motoπ'itzel of at least three has proved to be practically advantageous.
Die Tretkurbel umfasst wenigstens eine Pedale, bevorzugter zwei Pedale, und eine Tretkurbelwelle, die mit dem Pedal oder den Pedalen nicht verdrehbar verbunden ist. Das Kurbelritzel kann insbesondere nicht verdrehbar mit der Tretkurbelwelle verbunden sein, Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, das Kurbelritzel über ein Getriebe mit der Tretkurbelwelle zu verbinden.The pedal crank comprises at least one pedal, more preferably two pedals, and a pedal crankshaft which is non-rotatably connected to the pedal or pedals. The crank pinion may in particular be non-rotatably connected to the pedal crankshaft, but in principle it is also conceivable to connect the crank pinion via a transmission with the pedal crankshaft.
Das Radfahrzeug kann insbesondere ein Zweirad sein, das in der bei Fahrrädern üblichen Weise per Muskelkraft über die Tretkurbel angetrieben wird. Es kann sich auch um ein Radfahrzeug mit mehr als zwei Rädern handeln, beispielsweise einen Rollstuhl, ein Radfahrzeug mit drei Rädern oder ein Radfahrzeug mit noch mehr Rädern für insbesondere mehr als eine Person.The wheeled vehicle may in particular be a two-wheeled vehicle, which is driven by muscle power via the crank in the usual way in bicycles. It may also be a wheeled vehicle with more than two wheels, for example a wheelchair, a wheeled vehicle with three wheels or a wheeled vehicle with even more wheels for in particular more than one person.
Wird das Drehmoment der Tretkurbelwelle ermittelt, wie dies in bevorzugten Ausführungen der Fall ist, kann der Elektromotor vorteilhafterweise in Abhängigkeit vom Drehmoment derIf the torque of the pedal crankshaft is determined, as is the case in preferred embodiments, the electric motor can advantageously be used as a function of the torque
Tretkurbelwelle gesteuert oder geregelt werden. In solchen Ausführungen ist ein Drehmomentsensor in eine Steuerung des Elektromotors integriert. Die Steuerung entscheidet beispielsweise, ob der Elektromotor übeihaupt eingeschaltet wird und Drehmoment in das Zugmittelgeüϊebe einleitet. Bedingung für das Einschalten ist vorzugsweise, dass die Einleitung eines Drehmoments über die Tretkurbelwelle mittels des Sensors festgestellt wird. An einem Bedienteil kann ein Bedienelement vorgesehen sein, mit dem der Fahrer auswählen kann, ob der Elektromotor nur unterstützt oder ständig Drehmoment einleitet. Am Bedienteil kann stattdessen oder vorzugsweise zusätzlich die Möglichkeit der Einstellung des vom Elektromotor erzeugten Drehmoments gegeben sein. Die Einstellmöglichkeit kann so verwirklicht sein, dass das Drehmoment des Elektromotors unabhängig vom Drehmoment der Tretkurbel welle einstellbar ist, der Motor also einfach das eingestellte Motordrehmoment erzeugt. Alternativ kann die Einstellmöglichkeit so verwirklicht sein, dass der Elektromotor ein Drehmoment erzeugt, das in Kombination mit dem Drehmoment der Tretkurbelwelle das eingestellte Drehmoment ergibt, der Elektromotor also die Differenz aus eingestelltem Drehmoment und dem Drehmoment der Tretkurbel welle erzeugt.Pedal crankshaft to be controlled or regulated. In such embodiments is a Torque sensor integrated into a control of the electric motor. The controller decides, for example, whether the electric motor is turned on at all and introduces torque into the Zugmittelgeüϊebe. A condition for the switching is preferably that the introduction of a torque on the pedal crankshaft is detected by means of the sensor. On a control unit, an operating element can be provided with which the driver can select whether the electric motor only supports or constantly introduces torque. The control panel may instead or preferably additionally be given the possibility of adjusting the torque generated by the electric motor. The adjustment can be realized so that the torque of the electric motor is independent of the torque of the pedal crankshaft adjustable, so the engine simply generates the set engine torque. Alternatively, the adjustment can be realized so that the electric motor generates a torque which, in combination with the torque of the pedal crankshaft results in the set torque, the electric motor thus generates the difference between the adjusted torque and the torque of the pedal crankshaft.
Der Drehmomentsensor ist vorzugsweise in einem Tretlagergehäuse angeordnet, das in herkömmlicher Weise ein Tretlagerrohr sein kann, aber nicht unumgänglich sein muss. Der Sensor kann zur Ermittlung des Drehmoments insbesondere die Drehwinkelposition erfassen, die ein Abtriebsende der Tretkurbelwelle relativ zu einem Antriebsende der Tretkurbel welle einnimmt. Der Sensor ist bevorzugt ein Magnetpolsensor, Zu diesen beiden Aspekten der Eifindung, der Anordnung im Tretlagergehäuse und der Ausführung als Magnetpolsensor, werden im Folgenden Merkmale offenbart, die jeweils einzeln und auch in jeder Kombination die Erfindung vorteilhaft weiterbilden.The torque sensor is preferably arranged in a bottom bracket shell, which may be a bottom bracket tube in a conventional manner, but need not be unavoidable. To determine the torque, the sensor can in particular detect the rotational angle position which occupies an output end of the pedal crankshaft relative to a drive end of the pedal crankshaft. The sensor is preferably a magnetic pole sensor. To these two aspects of the invention, the arrangement in the bottom bracket shell and the embodiment as a magnetic pole sensor, features are disclosed below which individually and also in any combination advantageously further develop the invention.
Der Sensor kann in Doppelfunktion auch zur Ermittlung der Drehzahl der Tretkurbelwelle dienen. Ist er als Magnetpolsensor ausgeführt, so kann er Bestandteil eines Drehzahlsensors sein, der ferner einen Hallsensor aufweist. Der Hallsensor tastet eines der Polglieder des Magnetpol seπsors oder beide Polglieder, vorzugsweise das im Magnetfluss des Drehmomentsensors aufwar tige Polglied ab. Der Hallsensor detektiert die Durchgänge der Magnetfeldelemente oder nur eines bestimmten Magnetfeldelements des betreffenden Polglieds oder der Polglieder, woraus mittels eines nachgeschalteten Zählglieds und eines Zeilglieds die Diehzahl bestimmt wird. Der Hallsensor isi voizugsweise in einer Öffnung am Umfang des Tietlagergehäuses radial gegenüber dem betreffenden Polglied angeordnet.The sensor can also serve in double function to determine the speed of the pedal crankshaft. If it is designed as a magnetic pole sensor, it may be part of a speed sensor, which also has a Hall sensor. The Hall sensor scans one of the pole members of the magnetic pole sensor or both pole members, preferably the pole member which is in the magnetic flux of the torque sensor. The Hall sensor detects the passages of the magnetic field elements or only a specific magnetic field element of the respective pole member or the pole members, from which means of a downstream counter member and a Zeilglieds Diehzahl is determined. The Hall sensor is preferably arranged in an opening on the circumference of the Tietlagergehäuses radially opposite the respective pole member.
Bevorzugte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und den Kombinationen der Unteiansprüche beschriebenPreferred features are also described in the subclaims and the combinations of the subclaims
Die Ei findung betrifft feraei auch eine Vorrichtung zui Erfassung des Drehmoments einer Tretkurbelwelle eines Radfahizeugs, voizugsweise eines Fahirads. Bevorzugt findet sie Verwendung bei Radfahrzeugen mit Hybridantrieben, die mit Muskelkraft betreibbar sind und zur Unterstützung einen motoiischen Antrieb aufweisen, beispielsweise einen elektromotorischen Antrieb. Sie kann mit Vorteil aber auch im Radsportbereich, auch im Hobbysportbeieich und grundsätzlich überall da zum Einsatz gelangen, wo das per Muskelkraft eizeugte Drehmoment von Interesse ist.The egg invention feraei also relates to a device zui detection of the torque of a pedal crankshaft of a Radfahizeugs, voizugsweise a Fahirads. It is preferably used in bicycles with hybrid drives that can be operated with muscle power and have a motoiischen drive to support, for example, an electric motor drive. It can be used with advantage but also in the cycling field, also in Hobbysportbeieich and basically everywhere where the eizenugte by muscle torque is of interest.
Bei Hybridantrieben kann die Drehmomenterfassung beispielsweise zur Steuerung oder Regelung des Zusatzantriebs verwendet werden» Beispiele hierfür sind aus der EP 0 743 238 Al , der JP 2007176221 A und insbesondere der WO 99/30960 A2 bekannt. In den doit beschriebenen Ausführungsformen wird der Zusatzmotoi unmittelbar auf oder auch neben der Tretkurbel welle angeordnet, jedenfalls sind für die beiden Antriebsteile, den Tretkurbelteil und den Motorteil, angepasste Gehäuse vorgesehen, die dem Einzelfall entsprechend speziell konstruieit werden müssen, was Kosten verursacht.In hybrid drives, torque detection can be used, for example, to control or regulate the auxiliary drive. "Examples of this are known from EP 0 743 238 A1, JP 2007176221 A and in particular WO 99/30960 A2. In the embodiments described doit the Zusatzmotoi is placed directly on or next to the pedal crankshaft, at least for the two drive parts, the pedal crank and the engine part, adapted housing provided, which must be specially designed in accordance with the individual case, which costs.
Es ist daher auch eine Aufgabe dei Erfindung, die Anordnung eines Sensois zur Erfassung des Drehmoments einer Ti etkurbel welle in einem üblichen Tretlagergehäuse, vorzugsweise auch eine einfache Nachrüstung zu ermöglichen.It is therefore also an object dei invention to allow the arrangement of a Sensois for detecting the torque of a Ti etkurbel wave in a conventional bottom bracket, preferably also a simple retrofit.
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Erfassung des Drehmoments einer Tretkurbel welle eines Radfahrzeugs aus, die ein Tretlagergehäuse, eine durch das Tretlageigehäuse eisti eckte Ti etkui beiwelle, ein erstes Drehlager und wenigstens ein weiteres, zweites Drehlager füi die Diehlagerung der Tretkurbel welle, ferner eine Übertragungsstiuktur und einen Drehmomentsensor aufweist. Die Übertragungsstruktur ist in dem Tretlagergehäuse drehfest mit der Tretkurbelwelle verbunden, drehfest zumindest in einer Antriebsdrehrichtung der Tretkurbelwelle, vorzugsweise drehfest in Bezug auf beide Drehrichtungen um eine Drehachse der Tretkurbelwelle. Der Bereich der Verbindung mit der Tretkurbelwelle bildet ein Antriebsende der Übertragungs struktur. Die Übertragungsstruktur weist ferner ein Abtriebsende auf, an dem das am Antriebsende eingeleitete Drehmoment weitergeleitet wird, vorzugsweise auf ein Kurbelritzel eines Zugmittelgetriebes des Radfahrzeugs. Das Kurbelritzel kann insbesondere drehfesl mit dem Abtriebsende dei Übertragungs struktur verbunden sein, drehfest zumindest in die Antriebsdrehrichtung, vorzugsweise drehfest in Bezug auf beide Drehlichtungen um die Drehachse der Trelkurbeiwelle. Der Sensor ist ebenfalls in dem Tretlagergehäuse angeordnet und erfasst das Drehmoment über die Drehwinkelpositioπ, die das Abtriebsende der Übertragungsstruktur relativ zu dem Antriebsende einnimmt. Änderungen der relativen Drehwinkelposition sind gleichbedeutend mit Änderungen des durch die Übertragungsstruktur übertragenen Drehmoments, das wiederum dem Drehmoment der Ti etlagei welle entspricht, zumindest in bevorzugten Ausführungen, in denen die Übertragungsstruktur das Drehmoment der Tretkurbelwelle schlupffrei überträgt,.The invention relates to a device for detecting the torque of a pedal crankshaft of a wheeled vehicle, the a bottom bracket, an ecki by the bottom bracket egg ecki Ti etkui, a first pivot bearing and at least one other, second pivot bearing for Diehlagerung the pedal crank shaft, also a Transmission structure and having a torque sensor. The transmission structure is in the bottom bracket shell rotatably connected to the pedal crankshaft, rotatably at least in a drive direction of rotation of the pedal crankshaft, preferably rotationally fixed with respect to both directions of rotation about an axis of rotation of the pedal crankshaft. The region of the connection with the pedal crankshaft forms a drive end of the transmission structure. The transmission structure further has an output end, at which the torque introduced at the drive end is forwarded, preferably to a crank pinion of a traction mechanism transmission of the wheeled vehicle. The crank pinion may in particular drehfesl be connected to the output end dei transmission structure, rotatably at least in the driving direction, preferably rotationally fixed with respect to both rotational directions about the axis of rotation of the Trelkurbeiwelle. The sensor is also arranged in the bottom bracket housing and detects the torque on the Drehwinkelpositioπ occupying the output end of the transmission structure relative to the drive end. Changes in the relative rotational angular position are equivalent to changes in the transmitted through the transmission torque, which in turn corresponds to the torque of the Ti etlagei wave, at least in preferred embodiments, in which the transmission structure transmits the torque of the pedal crankshaft slippage.
Nach der Erfindung ist radial zwischen der Tretkurbelwelle und dem Tretlagergehäuse eine Lagei Schalenstruktur angeordnet, die kippfest mit dem Tretlagergehäuse verbunden ist und die Tretkurbelwelle außerhalb des Tretlagergehäuses mittels des ersten Drehlagers drehbar lagert, indem die Tretkurbelwelle über das erste Drehlager radial nach außen, d. h, in radialer Richtung bezüglich der Drehachse, abgestützt ist. Vorzugsweise stützt die Lagerschalenstruktur die Tretlagerwelle auch in wenigstens eine axiale Richtung ab. Mittels der Lagerschalenstruktur wird somit das erste Drehlager aus dem Tretlagergehäuse nach außen verlagert, wodurch im Tretlagergehäuse entsprechend Platz für den Sensor und die zur Anordnung des Sensors gegebenenfalls erforderlichen Halteeinrichtungen geschaffen wird,According to the invention, a Lagei shell structure is arranged radially between the pedal crankshaft and the bottom bracket, the Kippfest is connected to the bottom bracket and rotatably supports the pedal crankshaft outside of the bottom bracket by means of the first pivot bearing by the pedal crankshaft via the first pivot bearing radially outward, d. h, in the radial direction with respect to the axis of rotation, is supported. Preferably, the bearing shell structure also supports the bottom bracket shaft in at least one axial direction. By means of the bearing shell structure thus the first pivot bearing is displaced out of the bottom bracket shell, whereby in the bottom bracket shell corresponding space for the sensor and the arrangement of the sensor optionally required holding devices is created,
Die Lagei Schalenstruktur kann insgesamt oder gegebenenfalls auch nur in einem oder mehreren Axialabschnitt(en) insbesondere hülsenförmig sein, die Tretkurbelwelie also in Umfangsrichtung umlaufend umgeben. Sie kann auch aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein, die erst in der Gesamtheit im eingebauten Zustand solch eine Hülse ergeben. Grundsätzlich muss sie jedoch nur die Funktion dei Drehlagerung erfüllen und eine hierfür geeignete Foim aufweisen.The Lagei shell structure can be sleeve-shaped overall or possibly only in one or more axial section (s), so surround the Tretkurbelwelie so circumferentially in the circumferential direction. It can also be composed of several segments, which only in its entirety when installed such a sleeve result. Basically, however, it only has to fulfill the function of the pivot bearing and have a Foim suitable for this purpose.
Die Lagerschalen struktur weist außerhalb der Tretkurbel welle vorzugsweise einen radial vergrößerten Axialabschnitt auf, in dem das erste Drehlager angeordnet ist. Vorteilhafter weise ist die Lagerschalenstruktur zumindest in diesem Axialabschnitt als Hülse gebildet, wobei die Hülse vorzugsweise um die Drehachse der Tretkurbelwelle einen geschlossenen Mantel aufweist, grundsätzlich aber auch Durchbrechungen haben kann. Der in radialer Richtung vergrößerte Axialabschnitt, erweitert im Vergleich zu einem in das Tretlagergehäuse ragenden Axialabschnitt, schafft in radialer Richtung Raum für die Anordnung des ersten Drehlagers. Ist die Lagerschalenstruktur wie bevorzugt in dem radial vergrößerten Axialabschnitt als Hülse gebildet, bedeutet dies, dass sie dort einen größeren freien Innenquerschnitt, vorzugsweise kreiszylindrischen Innenquerschnitt aufweist. Grundsätzlich genügt es jedoch, die zur radialen Abstützung erforderlichen Stützstellen für das erste Drehlager zu bilden. Die Lagerschalenstruktur kann in dem radial vergrößerten Axialabschnitt so weit vergrößert sein, vorzugsweise solch einen kreϊszylindrischen Irtnenquerschnitt aufweisen, dass er radial weiter ist als ein größter Innenquerschnitt des Tretlagergehäuses. Der Innenquerschnitt des Tretlagergehäuses ist in bevorzugten Ausführungen zumindest im Wesentlichen durchgehend kreiszylindrisch,The bearing shells structure preferably has a radially enlarged axial portion outside of the crankshaft, in which the first pivot bearing is arranged. Advantageously, the bearing shell structure is formed at least in this axial section as a sleeve, wherein the sleeve preferably has a closed jacket about the axis of rotation of the pedal crankshaft, but in principle can also have openings. The enlarged in the radial direction axial section, extended in comparison to a protruding into the bottom bracket bearing axial section, creates space in the radial direction for the arrangement of the first pivot bearing. If the bearing shell structure is preferably formed as a sleeve in the radially enlarged axial section, this means that it has a larger free inner cross section, preferably a circular cylindrical inner cross section. In principle, however, it is sufficient to form the support points required for the radial support for the first pivot bearing. The bearing shell structure can be enlarged so far in the radially enlarged axial section, preferably have such a circular cylindrical Irtnenquerschnitt that it is radially further than a largest inner cross section of the bottom bracket. The inner cross section of the bottom bracket shell is in preferred embodiments, at least substantially circular cylindrical,
Das Tretlagergehäuse ist in bevorzugten Ausführungen ein Standard-Tretlagergehäuse, wie es bei Fahrrädern üblicherweise vorzufinden ist. Das Standardgehäuse ist dementsprechend im Wesentlichen ein Rohr mit der üblichen Befestigungseinrichtung für eine Standard- Tretkurbelwelle ohne Drehmomenterfassung. In derartigen Ausfuhrungen kann die Lagerschalenstruktur vorteilhafterweise so ausgeführt sein, dass sie wie die herkömmlichen Lagereinsätze links- und rechtsseitig in das Tretlagergehäuse eingesetzt und fest mit diesem verbunden wird, um die Tretkurbelwelle zu lagern. Die Lagerschalenstruktur ersetzt den links- und rechtsseitigen Lagereinsatz herkömmlicher Anordnungen aus Tretlagergehäuse und Tretlagerwelle. So kann die Lagerschalenstruktur in vorteilhaften Ausfüllrungen beispielsweise in das Tretlagergehäuse eingeschraubt sein oder eingeschraubt werden, wobei das Tretlagergehäuse an dem betreffenden Stirnende ein Innengewinde und die Lagerschalenstruktui ein passendes Außengewinde aufweist.The bottom bracket shell is in preferred embodiments, a standard bottom bracket shell, as is commonly found in bicycles. The standard housing is accordingly essentially a tube with the usual attachment device for a standard crankshaft without torque detection. In such embodiments, the bearing shell structure can advantageously be designed so that it is used as the conventional bearing inserts left and right sides in the bottom bracket and fixedly connected to this, to support the pedal crankshaft. The bearing shell structure replaces the left and right side bearing insert conventional arrangements of bottom bracket and bottom bracket. Thus, the bearing shell structure can be screwed into advantageous Ausfüllrungen example, in the bottom bracket shell or screwed, wherein the bottom bracket shell at the respective front end has an internal thread and the bearing shell structure has a matching external thread.
Obgleich es im Hinblick auf die Gewinnung von Raum innerhalb des Tretlagergehäuses bereits vorteilhaft ist, wenn die Lagerschalenstruktur nur an einer Stirnseite aus dem Tretlagergehäuse ragt und an der betreffenden Stirnseite außen die Lagerstelle schafft, entspricht es bevorzugteren Ausführungen, wenn die Lagerschalenstruktur auch auf der anderen Stirnseite aus dem Tretlagergehäuse ragt und dort mittels des zweiten Drehlagers ebenfalls für die Drehlagerung der Tretkurbel welle sorgt, indem sie das zweite Tretlager nach radial außen stützt. In solchen Ausführungen ist die Lagerschalenstruktur zweckmäßigerweise mehrteilig und umiasst eine erste Lagerschale und wenigstens eine weitere, zweite Lagerschale, wovon die eine zur einen Stirnseite und die andere zur anderen Stirnseite aus dem Tretlagergehäuse ragt, um an der jeweiligen Stirnseite drehbar* zu lagern. Das zur Lagerschalenstruktui" Gesagte gilt vorzugsweise für jede dieser Lagerschalen. Die Lagerschalen sind vorzugsweise dafür eingerichtet, dass die eine von links und die andere von rechts in das Tretlagergehäuse einsetzbar bzw. bereits eingesetzt sind. Bevorzugt sind oder werden sie von der jeweiligen Stirnseite her in das Tretlagergehäuse eingeschraubt, vorzugsweise durch eine Schraub Verbindung unmittelbar mit einem Rohrmantel des Tretlageigehäuses.Although it is already advantageous in terms of gaining space within the bottom bracket, when the bearing shell structure protrudes from the bottom bracket shell only on one end and creates the bearing on the outside end, it corresponds to more preferred embodiments, if the bearing shell structure on the other end protrudes from the bottom bracket shell and there by means of the second pivot bearing also provides for the pivot bearing of the pedal crankshaft by supporting the second bottom bracket radially outward. In such embodiments, the bearing shell structure is expediently multi-part and surrounds a first bearing shell and at least one further, second bearing shell, one of which protrudes to the one end face and the other to the other end side of the bottom bracket to rotatably support * at the respective end face. The bearing shells are preferably designed for each of these bearing shells.The bearing shells are preferably designed so that one can be inserted from the left and the other from the right into the bottom bracket housing or are already inserted in. Preferably, or they are from the respective front side in the bottom bracket shell screwed, preferably by a screw connection directly with a pipe jacket of the bottom bracket.
In bevorzugten Ausführungen dient die Lageischalenstruktur nicht nur der Drehlagerung der Tretkurbelwelle, sondern gleichzeitig auch der Lagerung des Sensors oder eines Teils des Sensors, Die Lagerschalenstruktur kann insbesondere einen relativ zum Tretlagergehäuse nicht bewegten oder zumindest nicht für die Erfassung notwendig bewegten Sensorteil lagern.In preferred embodiments, the Lageischalenstruktur serves not only the pivot bearing of the pedal crankshaft, but also the storage of the sensor or a part of the sensor, the bearing shell structure can store in particular a relative to the bottom bracket housing not moving or at least not necessary for the detection moving sensor part.
Das Drehmoment wird wie bereits erwähnt über die relative Drehwinkelposition zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsende der Übertragungsstruktur erfasst Die Übertragungsstruktur wird zwischen ihrem Antriebsende und ihrem Abtiϊebsende in Abhängigkeit von der Größe des Drehmoments beabsatzt Die Beabsatzung kann eine Zugbeabsatzung, eine Druckbeabsatzung und grundsätzlich jede Art von Beabsatzung sein, solange das Drehmoment übertragen wird. Bevorzugt wird die Übertragungsstruktur auf Torsion beabsatzt, ist also als Torsionsstruktur geformt und angeordnet. Sie weist dementsprechend eine axial erstreckte Torsionsstrecke auf, die sich bis zum Antriebsende und von dort in Richtung auf das Abtriebsende erstreckt. Vorzugsweise ist die Torsionsstiecke hülsenförmig, die Übertragungsstruktur dementsprechend eine Torsionshülse. Noch bevorzugter ist die Überlragungsstruktur im Ganzen hülsenförmig, weist also ein hülsenförmiges Antriebsende, daran axial anschließend die hülsenförmige Torsionssirecke und ein daran anschließendes hülsenförmiges Abtriebsende auf. Im Bereich des Abtriebsendes wird solch eine Übertragungsstruktur vorzugsweise zur Tretkurbel welle hin radial abgestützt, was insbesondere mittels einer Gleitlagerbuchse vorgenommen werden kann, vorzugsweise einer Gleitlagerbuchse, die in einem unmittelbar zwischen der Tietkurbelwelle und der Übertragungsstruktur gebildeten Ringspalt angeordnet ist. Von einschließlich solch einei Drehlagemng auf der Tretkurbelwelle ist die Übeitragungsstiuktur bis zu dem Antriebsende im Rahmen der Torsionsbeabsatzung frei beweglich,The torque is, as already mentioned, detected by the relative rotational angular position between the drive and the output end of the transmission structure. The transmission structure is spaced between its drive end and its Abtiϊebsende depending on the magnitude of the torque. The sales can Zugzugabsatzung, a Druckbevestation and basically any type of Be sales, as long as the torque is transmitted. Preferably, the transmission structure becomes Torsion beabsatzt, so is shaped and arranged as a torsion structure. It accordingly has an axially extending torsion path which extends to the drive end and from there in the direction of the output end. Preferably, the Torsionsstiecke is sleeve-shaped, the transmission structure accordingly a Torsionshülse. More preferably, the Überlragungsstruktur is sleeve-shaped as a whole, thus has a sleeve-shaped drive end, then axially thereafter the sleeve-shaped Torsionssirecke and an adjoining sleeve-shaped output end. In the region of the output end, such a transmission structure is preferably supported radially to the crankshaft, which can be done in particular by means of a plain bearing bush, preferably a plain bearing bush, which is arranged in an annular gap formed directly between the Tietkurbelwelle and the transmission structure. Including such a rotational position on the pedal crankshaft, the transmission structure is freely movable up to the drive end in the context of the torsional displacement,
Der Sensor kann beispielsweise als Dehnmesssensor mit einem oder mehreren Dehnmessstreifen ausgeführt sein. In Frage kommen auch kapazitive Messaufnehmer. Bevorzugt ist der Sensor als Magnetpolsensor ausgeführt. Der Sensor umfasst in bevorzugten Ausfüllrungen ein Eingangsglied zum Einkoppeln eines Eingangssignals, ein Ausgangsglied zum Auskoppeln eines entsprechend dem Erngangssignal und dem Drehmoment erzeugten Ausgangssignal und zwischen dem Eingangsglied und dem Ausgangsglied ein oder mehrere Übertragungsglied(er). Bevorzugten Ausführungen entspricht es, wenn in der Messstrecke ein erstes Übertragungsglied und ein zweites Übertragungsglied angeordnet sind, von denen das eine näher bei dem Antriebsende und das andere näher bei dem Abtriebsende angeordnet ist. Die Übertragungsglieder sind in Bezug auf die Richtung der Beabsatzung, die die Übertragungsstruktur durch die Übertragung des Drehmoments erfährt, unbeweglich mit der Übertragungsstruktur verbunden. Bei Änderungen des Drehmoments ändert sich daher die relative Drehwinkelposition, die die Übertragungsglieder relativ zueinander aufweisen. Das Eingangsglied und das Ausgangsglied werden vorzugsweise von der Lageischalenstruklur gelagert, vorzugsweise sind sie relativ zu der Lagerschalenstruktur nicht beweglich, In Ausfuhrungen, in denen die Lager Schalenstruktur1 den Sensor oder vorzugsweise eine oder mehrere Komponenten eines mehrteiligen Sensors lagert, wobei die betreffende Komponente oder die mehreren Komponenten an der Lagerschalenstruktur oder durch Einbettung in der Lagerschalenslruktui angeordnet ist oder sind, umfasst die Lagerschalenstruktur vorzugsweise eine der Lagerung des Sensors oder einer oder mehrerer Sensorkomponente(n) dienende Trägeischale, In Ausführungen, in denen die Lagerschalenstruktur eine erste Lagerschale und eine zweite Lagerschale aufweist, kann die Trägerschale insbesondere axial zwischen den Lagerschalen angeordnet sein. Die Anordnung des Sensors oder eines Sensorteils an oder in der Trägerschale erleichtert vorteil hafterweise den Einbau des Sensors, insbesondere in Ausführungen, in denen die Lagerschalenstruktur in das Tretlagergehäuse eingeschraubt wird. Die Lagerschalen sind in Ausführungen, in denen für den Einbau eine Drehbewegung erforderlich ist, wie beispielsweise im Falle der genannten Schraubverbindung, von der Trägerschale in Bezug auf die Drehbewegung vorzugsweise entkoppelt, relativ zur Trägerschale also drehbar. Die Trägerschale wird im Tretlagergehäuse vorzugsweise angeordnet, bevor die Lagerschalen montiert werden. Ist die Trägerschale hinsichtlich einer Montierdrehbewegung der Lagerschalen von diesen entkoppelt, kann die Trägerschale bei der Montage der Lagerschalen relativ zum Tretlagergehäuse ruhen, was vorteilhaft beispielsweise dann ist, wenn der von der Trägerschale gelagerte Sensor oder Sensorteil einen oder mehrere Kabelanschluss oder -anschlüsse aufweist, der oder die bei Drehung verdrillen könnte(n).The sensor can be designed, for example, as a strain gauge sensor with one or more strain gauges. Also suitable are capacitive sensors. Preferably, the sensor is designed as a magnetic pole sensor. The sensor comprises in preferred filling stations an input element for coupling an input signal, an output element for coupling out an output signal generated in accordance with the input signal and the torque, and one or more transmission elements between the input element and the output element. Preferred embodiments, it corresponds to when in the measuring section, a first transmission member and a second transmission member are arranged, of which one is closer to the drive end and the other is arranged closer to the output end. The transmission members are immovably connected to the transmission structure with respect to the direction of the displacement experienced by the transmission structure by the transmission of the torque. As the torque changes, therefore, the relative rotational angular position that the transmission members have relative to one another changes. The input member and the output member are preferably supported by the Lageischalenstruklur, preferably they are not movable relative to the bearing shell structure, In embodiments in which the bearing shell structure 1 supports the sensor or preferably one or more components of a multi-part sensor, wherein the component or the plurality of components is or are arranged on the bearing shell structure or by embedding in the Lagerschalenslruktui, the bearing shell structure preferably comprises one of In embodiments in which the bearing shell structure has a first bearing shell and a second bearing shell, the carrier shell can in particular be arranged axially between the bearing shells. The arrangement of the sensor or a sensor part on or in the carrier shell advantageously allows the installation of the sensor, in particular in embodiments in which the bearing shell structure is screwed into the bottom bracket shell. The bearings are in embodiments in which a rotational movement is required for installation, such as in the case of said screw, preferably decoupled from the carrier shell with respect to the rotational movement, so rotatable relative to the carrier shell. The carrier shell is preferably arranged in the bottom bracket shell before the bearing shells are mounted. If the carrier shell with respect to a Montierdrehbewegung the bearing shells decoupled from these, the carrier shell can rest during assembly of the bearing shells relative to the bottom bracket shell, which is advantageous, for example, if the bearing of the carrier shell sensor or sensor part has one or more cable connection or connections, the or that could twist on rotation.
Nachfolgend sind bevorzugte Merkmale der weiteren Erfindung zusammengestellt. Dabei werden Bezugszeichen von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen verwendet. Die Bezugszeichen dienen nur der rascheren Orientierung. Die zur Anordnung des Sensors offenbarten Merkmale können mit Vorteil in Kombination mit den zum Antrieb offenbarten Merkmalen zur Anwendung gelangen,Hereinafter, preferred features of the invention are summarized. In this case, reference symbols of embodiments illustrated in FIGS are used. The reference numbers are only for faster orientation. The features disclosed for arranging the sensor can advantageously be used in combination with the features disclosed for the drive,
I) Vorrichtung zur Erfassung des Drehmoments einer Tretkurbelwelle eines Radfahrzeugs, die Vorrichtung umfassend: a) ein Tretlagergehäuse (8), b) eine durch das Tretlagergehäuse (8) erstreckte Tretkurbelwelle (2) zurI) A device for detecting the torque of a pedal crankshaft of a wheeled vehicle, the device comprising: a) a bottom bracket shell (8), b) a crankshaft (2) extending through the bottom bracket shell (8)
Umwandlung von Muskelkraft in Drehmoment, c) ein erstes Drehlagei (27) und ein zweites Drehlager (28) jeweils für die Tretkurbel welie (2), d) eine Übertragungsstruktur (35), die zur Übertragung des Drehmoments in dem Tretlagergehäuse (8) an einem Antriebsende (36) drehfest mit der Tretkurbeiwelle (2) verbunden ist und ein Abtiiebsende (37) flu dieConversion of muscle power into torque, c) a first Drehlagei (27) and a second pivot bearing (28) respectively for the pedal crank welie (2), d) a transmission structure (35) rotatably for transmitting the torque in the bottom bracket (8) at a drive end (36) is connected to the Tretkurbeiwelle (2) and a Abtiiebsende (37) flow the
Übeitragung des Drehmoments auf ein Rad des Radfahrzeugs aufweist, e) und einen in dem Tietlagergehäuse (8) angeordneten Sensor (40), der zur Ermittlung des Drehmoments die Drehwinkelpositioπ erfasst, die das Abtriebsende (37) relativ zu dem Antriebsende (36) der Übertragungsstruktur (35) einnimmt f) In bevorzugten Ausführungen ist radial zwischen der Tretkurbelwelle (2) und dem Tretlager gehäuse (8) eine Lagerschalenstiuktur (30) angeordnet, die kippfest mit dem Tretlagergehäuse (8) verbunden ist und aus dem Tietlagergehäuse (8) ragt, g) wobei die Tretkurbelwelle (2) außerhalb des Tretlagergehäuses (8) mittels des eisten Diehlagers (27) drehbar von der Lagerschalenstruktur (30) gelagert wird,E) and a in the Tietlagergehäuse (8) arranged sensor (40) which detects the Drehwinkelpositioπ to determine the torque, the output end (37) relative to the drive end (36) of the transmission structure (35) occupies f) In preferred embodiments, a Lagerschalenstiuktur (30) is arranged radially between the pedal crankshaft (2) and the bottom bracket (8), the Kippfest is connected to the bottom bracket (8) and protrudes from the Tietlagergehäuse (8), g) wherein the pedal crankshaft (2) outside of the bottom bracket housing (8) by means of the first Diehlagers (27) is rotatably supported by the bearing shell structure (30),
II) Vorrichtung nach dem vorhergehenden Absatz, wobei das Tietlagergehäuse (8) längs dei Tretkurbeiwelle (2) eine innere Weite von maximal 60 mm aufweist, vorzugsweise rohrförmig ist, vorzugsweise einen für Fahrräder standardmäßigen Innenquerschnitt aufweist.II) Device according to the preceding paragraph, wherein the Tietlagergehäuse (8) along the Tretkurbeiwelle (2) has an inner width of not more than 60 mm, preferably tubular, preferably having a standard for bicycles inner cross-section.
III) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Lagerschalenstiuktur (30) die Übeitragungsstruktur (35) umgibt, wenigstens in einem axialen Abschnitt, vorzugsweise innerhalb und außerhalb des Tretlageigehäuses (8).III) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the Lagerschalenstiuktur (30) surrounds the Übeitragungsstruktur (35), at least in an axial section, preferably inside and outside of the bottom layer housing (8).
IV) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Lagerschalenstruktur (30) außeihalb des Tretkuibelgehauses (8) einen radial vergrößerten Axialabschnitt aufweist, in dem das erste Drehlager (27) angeordnet ist und der die Tretkurbelwelle (2) vorzugsweise umlaufend umgibt. V) Voixichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Übertragungsstruktur (35) mit dem Abtriebsende (37) aus dem Tretlagergehäuse (8) ragt und das erste Drehlager (27) in eine radiale Richtung an dem Abtriebsende (37) der Übertragungsstruktur (35) und in die radiale Gegenrichtung an der Lager Schalenstruktur (30) abgestützt ist.IV) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the bearing shell structure (30) outside the Tretkuibelgehauses (8) has a radially enlarged axial portion in which the first pivot bearing (27) is arranged and surrounding the pedal crankshaft (2), preferably circumferentially. V) Voixichtung according to one of the preceding paragraphs, wherein the transmission structure (35) with the output end (37) protrudes from the bottom bracket (8) and the first pivot bearing (27) in a radial direction at the output end (37) of the transmission structure (35). and supported in the radial opposite direction on the bearing shell structure (30).
VI) Voirichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Tretkurbel welle (2) auch mittels des zweiten Drehlagers (28) drehbar von der Lager Schalenstruktur (30) gelagert wird, vorzugsweise ebenfalls außerhalb des Tretlagergehäuses (8).VI) Voirichtung according to one of the preceding paragraphs, wherein the pedal crank shaft (2) by means of the second pivot bearing (28) rotatably supported by the bearing shell structure (30), preferably also outside the bottom bracket shell (8).
VII) Vorrichtung nach einem dei vorhergehenden Absätze, wobei die Lageischalenstruktui (30) eine erste Lagerschale (31) und eine zweite Lagerschale (32) aufweist, die jeweils radial zwischen der Tietkurbelwelle (2) und dem Tretlagergehäuse (8) angeordnet sind, die erste Lagerschale (31) an einer Stirnseite des Tretlagergehäuses (8) axial aus dem Tretlagergehäuse (8) und die zweite Lagerschale (32) an der axial gegenüberliegenden Stirnseite des Tretlageigehäuses (8) axial aus dem Tretlagergehäuse (8) ragt, die Lagerschalen (31, 32) jeweils kippfest mit dem Tietlagergehäuse (8) verbunden sind und die Tretkui beiwelle (2) mittels des ersten Drehlagers (27) von der ersten Lagerschale (31) und mittels des zweiten Drehlagers (28) von der zweiten Lagerschale (32) jeweils außerhalb des Tretlagergehäuses (8) drehbar gelagert wird,VII) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the Lageischalenstruktui (30) has a first bearing shell (31) and a second bearing shell (32), each radially between the Tietkurbelwelle (2) and the bottom bracket (8) are arranged, the first Bearing shell (31) on one end side of the bottom bracket (8) axially from the bottom bracket (8) and the second bearing shell (32) on the axially opposite end side of the bottom bracket (8) axially from the bottom bracket (8) protrudes, the bearing shells (31, 32) each kippfest with the Tietlagergehäuse (8) are connected and the Tretkui inwelle (2) by means of the first pivot bearing (27) of the first bearing shell (31) and by means of the second pivot bearing (28) of the second bearing shell (32) respectively outside the bottom bracket shell (8) is rotatably mounted,
VIII) Vorrichtung nach dem vorhergehenden Absatz, wobei jede der Lagerschalen (31, 32) außerhalb des Tretlagergehäuses (8) einen radial vergrößerten Axialabschnitt aufweist, in dem das jeweils zugeordnete Drehlager (27, 28) angeordnet ist.VIII) Device according to the preceding paragraph, wherein each of the bearing shells (31, 32) outside the bottom bracket shell (8) has a radially enlarged axial portion in which the respective associated pivot bearing (27, 28) is arranged.
IX) Voirichtung nach dem vorhergehenden Absatz und wenigstens einem der folgenden Merkmale: die Lagerschalen (31, 32) sind einzeln kippfest mit dem Tretlagergehäuse (8) verbunden; die Lagerschalen (31, 32) sind einzeln drehfest mit dem Tietlagergehäuse (8) verbunden; die Lagerschalen (31, 32) sind einzeln axial unbeweglich mit dem Tretlagergehäuse (8) verbunden; - die Lagerschalen (31, 32) sind von der jeweiligen Stirnseite aus axial aufeinander zu in das Tretlagergehäuse (8) eingesetzt; die Lagerschalen (31, 32) sind von den Stirnseiten her in das Tietlagergehäuse (8) eingeschraubt.IX) Voirichtung according to the preceding paragraph and at least one of the following features: the bearing shells (31, 32) are individually Kippfest connected to the bottom bracket shell (8); the bearing shells (31, 32) are individually rotatably connected to the Tietlagergehäuse (8); the bearing shells (31, 32) are individually axially immovably connected to the bottom bracket shell (8); - The bearing shells (31, 32) are inserted from the respective end side of each other axially into the bottom bracket shell (8); the bearing shells (31, 32) are screwed from the end faces into the Tietlagergehäuse (8).
X) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei ein Eingang (41) oder Ausgang (42) des Sensors (40) in dem Tretlager gehäuse (8) in oder an der Lageischalenstruktur (30) angeordnet ist oder sind.X) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein an input (41) or output (42) of the sensor (40) in the bottom bracket housing (8) is arranged in or on the Lageischalenstruktur (30) or are.
XI) Vorrichtung nach dem vorhergehenden Absatz, wobei die Lagerschalenstruktur (30) eine Lagerschale (31) und eine Trägerschale (33) aufweist, die Lagerschale (31) und die Trägerschale (33) radial zwischen der Tretkurbelwelle (2) und demXI) Device according to the preceding paragraph, wherein the bearing shell structure (30) has a bearing shell (31) and a carrier shell (33), the bearing shell (31) and the carrier shell (33) radially between the pedal crankshaft (2) and
Tretlagergehäuse (8) angeordnet sind, die Lagei schale (31) kippfest mit demBottom bracket housing (8) are arranged, the Lagei shell (31) kippfest with the
Tretlagergehäuse (8) verbunden ist und an einer Stirnseite des Tretlagergehäuses (8) axial aus dem Tretlagergehäuse (8) ragt und dort die Tretkurbel welle (2) mittels des eisten Drehlagers (27) lagert, die Trägerschale (33) in dem Tretlagergehäuse (8) angeordnet ist und von der Lagerschale (31) in wenigstens eine der zwei axialenBottom bracket housing (8) is connected and on one end face of the bottom bracket (8) axially from the bottom bracket (8) protrudes and there the pedal crank shaft (2) by means of the first pivot bearing (27) superimposed, the carrier shell (33) in the bottom bracket shell (8 ) is arranged and from the bearing shell (31) in at least one of the two axial
Richtungen festgelegt wird und der Eingang (41) oder Ausgang (42) des Sensors (40) in oder an der Trägerschale (33) angeordnet ist oder sind.Directions is set and the input (41) or output (42) of the sensor (40) is or are arranged in or on the carrier shell (33).
XII) Vorrichtung nach dem vorhergehenden Absatz in Kombination mit Absatz VII, wobei die Trägerschale (33) axial zwischen den Lagerschalen (31, 32) angeordnet ist und von den Lagerschalen (31, 32) axial festgelegt wird,XII) device according to the preceding paragraph in combination with paragraph VII, wherein the carrier shell (33) is arranged axially between the bearing shells (31, 32) and is axially fixed by the bearing shells (31, 32),
XIII) Vorrichtung nach einem der zwei vorhergehenden Absätze, wobei die Trägerschale (33) einen größeren Innenquerschnitt als die Lageischale(n) (31, 32) aufweist und der Eingang (41) oder Ausgang (42) des Sensors (40) im Bereich des größeren Innenquei Schnitts angeordnet ist oder sind,XIII) Device according to one of the two preceding paragraphs, wherein the carrier shell (33) has a larger internal cross-section than the position shells (31, 32) and the Input (41) or output (42) of the sensor (40) is arranged in the region of the larger Innenquei section, or
XIV) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Überüagungsstruktur (30) mit dem Abtriebsende (37) aus dem Tretlagergehäuse (8) ragt und das ersteXIV) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the Überüagungsstruktur (30) with the output end (37) protrudes from the bottom bracket (8) and the first
Drehlager (27) außerhalb des Tretlagergehäuses (8) radial in Richtung auf eine Drehachse (R2) der Tretkurbelwelle (2) stützt,Pivot bearing (27) outside of the bottom bracket (8) supports radially in the direction of a rotation axis (R 2 ) of the pedal crankshaft (2),
XV) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Tretkurbelwelle (2) in einem ersten Axialabschnitt (2a), über den sich die Übertragungsstruktur (35) erstreckt, schlanker ist als in einem zweiten Axialabschmtt (2b), der axial unmittelbar neben oder zumindest nahe bei dem Antriebsende (36) der Übertragungsstruktur (35) angeordnet ist.XV) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the pedal crankshaft (2) in a first axial section (2a) over which the transmission structure (35) extends, is slimmer than in a second Axialabschmtt (2b), the axially immediately adjacent or at least is arranged near the drive end (36) of the transmission structure (35).
XVI) Vorrichtung nach einer Kombination der Absätze VI, XIV und XV, wobei das erste Drehlager (27) und das zweite Drehlager (28) jeweils den gleichen Innendurchmesser und jeweils den gleichen Außendurchmesser aufweisen und die Lagerschalenstruktur (30) in ihren Axialabschnitten, in denen das jeweilige Drehlager (27, 28) angeordnet ist, jeweils einen entsprechend gewählten Innendurchmesser und die Übertragungsstruktur (35) am Abtriebsende (37) und die Tretkurbelwelle (2) in dem zweiten Axialabschnitt (2b) jeweils einen entsprechenden Außendurchmesser aufweist.XVI) Device according to a combination of paragraphs VI, XIV and XV, wherein the first pivot bearing (27) and the second pivot bearing (28) each have the same inner diameter and the same outer diameter and the bearing shell structure (30) in their axial sections, in which the respective pivot bearing (27, 28) is arranged, each having a correspondingly selected inner diameter and the transmission structure (35) at the output end (37) and the pedal crankshaft (2) in the second axial section (2b) each having a corresponding outer diameter.
Schließlich betrifft die Erfindung auch den bereits erwähnten Magnetpolsensor als solchen und im eingebauten Zustand. Bevorzugte Merkmale dieser weiteren Erfindung sind in den nachfolgenden Absätzen zusammengestellt. Dabei werden Bezugszeichen von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen verwendet. Die Bezugszeichen dienen nur der rascherenFinally, the invention also relates to the magnetic pole sensor already mentioned as such and in the installed state. Preferred features of this further invention are summarized in the following paragraphs. In this case, reference symbols of embodiments illustrated in FIGS are used. The reference numerals are only for faster
Orientierung, Die zum Magnetpolsensor offenbarten Merkmale können mit Vorteil inOrientation, The features disclosed in the Magnetpolsensor features may advantageously in
Kombination mit den zum Antrieb offenbarten Merkmalen oder den zur Anordnung im Tretiagergehäuse offenbarten Merkmalen zur Anwendung gelangen. 1) Magnetpolsensor zui Erfassung eines Drehmoments einer Welle, der Sensor (40) umfassend: a) eine Übertragungsstruktur (35) mit einem Antriebsende (36) zur Einleitung eines Diehmoments um eine Längsachse (R2) der Übertragungsstmktui (35) und einem von dem Antriebsende (36) axial beabstandeten Abtriebsende (37) zur Weiterleitung des Diehmoments, b) ein aufwärtiges Polglied (43), das in eine Antiiebsdrehrichtung drehmomentfest mit dem Antriebsende (36) verbunden ist und in Urnfangsrichtung voneinander beabstandete aufwar tige Magnetfeldelemente (48) mit jeweils wenigstens einem Pol (45) und wenigstens einem bezüglich der Polarität entgegensetzten Gegenpol (46) aufweist, c) ein abwärtiges Polglied (44), das in die Antiiebsdrehrichtung diehmomentfest mit dem Abtriebsende (37) verbunden ist und in Umfangsiichtung voneinandei beabstandete abwärtige Magnetfeldelemente (48) mit jeweils wenigstens einem Pol (45) und wenigstens einem bezüglich der Polarität entgegensetztenCombination with the features disclosed for the drive or the characteristics disclosed for arrangement in the pedal block housing are used. 1) magnetic pole sensor for detecting a torque of a shaft, the sensor (40) comprising: a) a transmission structure (35) having a drive end (36) for introducing a Diehmoments about a longitudinal axis (R 2 ) of the Übertragungsstmktui (35) and one of the Drive end (36) axially spaced output end (37) for transferring the die, b) an upstanding pole member (43) torque-tightly connected to the drive end (36) in an anti-directional rotation direction and spaced apart upstream magnetic field elements (48) with each other c) a downstream pole member (44) which is torque-tightly connected to the output end (37) in the anti-directional rotation direction and circumferentially spaced from each other by spaced magnetic field elements (48 ) each having at least one pole (45) and at least one opposite in polarity
Gegenpol (46) aufweist, d) wobei die Polglieder (43, 44) axial nebeneinander angeordnet und um die Längsachse (R2) relativ zueinander drehbar sind, e) In bevorzugter Ausführung liegen sich bei jedem der Magnetfeldelemente (48) dei Pol (45) und der Gegenpol (46) einander radial gegenüber, so dass ein magnetisches Feld bei jedem der Magnetfeldelemente (48) zumindest im Wesentlichen iadial gerichtet ist.D) wherein the pole members (43, 44) are arranged axially next to one another and are rotatable relative to one another about the longitudinal axis (R 2 ). E) In a preferred embodiment, each of the magnetic field elements (48) has its pole (45 ) and the opposite pole (46) radially opposite each other, so that a magnetic field is at least substantially iadial in each of the magnetic field elements (48).
2) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz, wobei die Magnetfeldelemente (48) jeweils zwischen dem wenigstens einen Pol (46) und dem wenigsten einen2) magnetic pole sensor according to the preceding paragraph, wherein the magnetic field elements (48) in each case between the at least one pole (46) and the at least one
Gegenpol (46) einen Isolatoi (47) aufweisen.Gegenpol (46) have a Isolatoi (47).
3) Magnetpolsensoi nach dem vorhergehenden Absatz, wobei die Magnetfeldelemente (48) von wenigstens einem dei Polglieder (43, 44) eine den wenigstens einen Pol (45) bildende Polschicht (45a), eine den wenigstens einen Gegenpol (46) bildende3) Magnetpolsensoi according to the preceding paragraph, wherein the magnetic field elements (48) of at least one de Polglieder (43, 44) forming a the at least one pole (45) Polschicht (45a), the at least one Gegenpol (46) forming
Gegenpolschicht (46a) und radial zwischen der Polschicht und der Gegenpolschicht eine den Isolator (47) bildende Isolatorschicht (47a) aufweisen und diese Schichten aufeinander angeordnet sind.Gegenpolschicht (46a) and radially between the pole layer and the Gegenpolschicht an insulator layer (47a) forming the insulator (47) and these layers are arranged on top of each other.
4) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz, wobei bei den Magnetfeldelementen (48) des wenigstens einen der Polglieder (43, 44) in einem4) magnetic pole sensor according to the preceding paragraph, wherein in the magnetic field elements (48) of the at least one of the pole members (43, 44) in a
Längsschnitt der wenigstens eine Pol (45) einen axial langen Schenkel (45a) mit einem an einem axialen Ende radial abragenden Flansch (45b) aufweist, der Isolator (47) einen iadia! dünneren Axialabschnitt (47a) und einen radial dickeren Axialabschnitt (47b) aufweist, der wenigstens eine Gegenpol (46) auf dem radial dünneren Axialabschnitt (47a) und der radial dickere Axialabschnitt (47b) des Isolators (47) axial zwischen dem Flansch (45b) des wenigstens einen Pols (45) und dem wenigstens einen Gegenpol (46) angeordnet ist.Longitudinal section of the at least one pole (45) has an axially long leg (45a) with a radially projecting at one axial end flange (45b), the insulator (47) iadia! a thinner axial section (47a) and a radially thicker axial section (47b) having at least one opposite pole (46) on the radially thinner axial section (47a) and the radially thicker axial section (47b) of the insulator (47) axially between the flange (45b) the at least one pole (45) and the at least one opposite pole (46) is arranged.
5) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Magnetfei de lemente (48) von einander zugewandten Stirnseiten der Polglieder (43,5) Magnetpolsensor according to one of the preceding paragraphs, wherein the magnetic feeder elements (48) of mutually facing end faces of the pole members (43,
44) abragen und axial aufeinander zu ragen und dass bei jedem der Polglieder (43, 44) die Magnetfeldelemente (48) in Umfangsrichlung durch Lücken (49) voneinander magnetisch getrennt sind.44) protrude and axially project towards each other and that in each of the pole members (43, 44), the magnetic field elements (48) in the circumferential direction by gaps (49) are magnetically separated from each other.
6) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz in Kombination mit Absatz 2), wobei die Magnetfeldelemente (48) von wenigstens einem der Polglieder (43, 44) aus aufeinander geschobenen Hülsenkörpern (45', 46', 47') geformt sind, wobei ein erster der Hülsenkörper (45', 46', 47') den wenigstens einen Pol (45) jedes Magnetfeldelements (48), ein zweiter der Hülsenkörper (45', 46', 47') den Isolator (47) und ein dritter der Hülsenkörper (45', 46', 47') den wenigstens einen Gegenpol6) magnetic pole sensor according to the preceding paragraph in combination with paragraph 2), wherein the magnetic field elements (48) of at least one of the pole members (43, 44) of successively pushed sleeve bodies (45 ', 46', 47 ') are formed, wherein a first the sleeve body (45 ', 46', 47 ') the at least one pole (45) of each magnetic field element (48), a second of the sleeve body (45', 46 ', 47') the insulator (47) and a third of the sleeve body ( 45 ', 46', 47 ') the at least one opposite pole
(46) jedes Magnetfeldelements (48) bildet, und dass die Lücken (49) in den aufeinander angeordneten Hülsenkörpem (45% 46', 47') geformt sind.(46) forms each magnetic field element (48) and that the gaps (49) are formed in the sleeve bodies (45% 46 ', 47') arranged on each other.
7) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz, wobei von den Hülsenkörpern (451, 46', 47') nach dem Einarbeiten der Lücken (49) axial neben den Lücken (49) jeweils noch ein Hülsenabschnitt verbleibt, der eine Längsachse umgibt. 8) Magnelpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze, ferner umfassend eine Primärspule (41), die einer Unifangsfläche des aufwärtägen Polglieds (43) radial zugewandt ist, von dieser Umfangsfläche umgeben wird oder diese Umfangsfläche vorzugsweise umgibt, und eine Sekundärspule (42), die einer Umfangsfläche des abwärtigen Polglieds (44) radial zugewandt ist, von dieser Umfangsfläche umgeben wird oder diese Umfangsfläche vorzugsweise umgibt.7) Magnetpolsensor according to the preceding paragraph, wherein of the sleeve bodies (45 1 , 46 ', 47') after the incorporation of the gaps (49) axially adjacent to the gaps (49) each still a sleeve portion remains surrounding a longitudinal axis. 8) Magnelpolsensor according to any one of the preceding paragraphs, further comprising a primary coil (41) which is a Unifangsfläche the Aufwärtsägen pole member (43) radially facing, is surrounded by this peripheral surface or preferably surrounding this peripheral surface, and a secondary coil (42), the one Peripheral surface of the downward pole member (44) faces radially, is surrounded by this peripheral surface or surrounds this peripheral surface preferably.
9) Magnetpolsensor nach einer Kombination der Absätze 4) und 8), wobei der Magnetfluss der Primärspule (41) in den Flansch (45b) des Pols (45) und an einem axialen Ende einer Umfangsfläche des Gegenpols (46) in die Magnetfeldelemente (48) eingekoppelt wird.9) magnetic pole sensor according to a combination of paragraphs 4) and 8), wherein the magnetic flux of the primary coil (41) in the flange (45b) of the pole (45) and at one axial end of a peripheral surface of the opposite pole (46) in the magnetic field elements (48 ) is coupled.
10) Magnetpolsensor nach einem der vorbeigehenden Absätze, wobei wenigstens eines der Polglieder (43, 44) eine Trägerhülse (51, 52) aufweist und die Magnetfeldelemente10) Magnetpolsensor according to one of the passing paragraphs, wherein at least one of the pole members (43, 44) has a carrier sleeve (51, 52) and the magnetic field elements
(45, 46, 47) dieses Polglieds (43, 44) jeweils als Schichtelemente in einem axialen Abschnitt der Trägerhülse (51, 52) angeordnet sind.(45, 46, 47) of this pole member (43, 44) are each arranged as layer elements in an axial portion of the carrier sleeve (51, 52).
11) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze und wenigstens einem der nachfolgenden Merkmale: der Pol (45) im Längsschnitt wie ein liegendes "L" geformt ist; der Gegenpol (46) im Längsschnitt wie ein liegendes "I" geformt ist; der Isolator (47) nach Absatz 2) einen radial dünneren Axialbsclmitt (47a) und einen radial dickeren Axialabschnitt (47b) aufweist.11) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs and at least one of the following features: the pole (45) in longitudinal section as a lying "L" is formed; the opposite pole (46) is shaped in longitudinal section like a horizontal "I"; the insulator (47) according to paragraph 2) has a radially thinner axial separator (47a) and a radially thicker axial segment (47b).
12) Magnelpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz, wobei der Gegenpol (46) axial mit dem langen Schenkel (45a) des "L" überlappt, vorzugsweise radial über dem langen Schenkel des liegenden "L" des Pols (45) angeoidnet ist.12) Magnelpolsensor according to the preceding paragraph, wherein the opposite pole (46) axially with the long leg (45a) of the "L" overlaps, preferably radially over the long leg of the horizontal "L" of the pole (45) is angeoidnet.
1 3) Magnetpolsensor nach einem der zwei vorhergehenden Absätze, wobei der Gegenpol (46) axial mit dem langen Schenkel (45a) des "L" überlappt, vorzugsweise radial über dem dünneren Axial abschnitt (47a) des Isolators (47) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Isolator (47) mit dem dickeren Axialabschnitt (47b) bei dem kurzen Schenkel des Pols (45) angeordnet ist.1 3) magnetic pole sensor according to one of the two preceding paragraphs, wherein the opposite pole (46) overlaps axially with the long leg (45a) of the "L", preferably radially over the thinner axial portion (47 a) of the insulator (47) is arranged, wherein preferably the insulator (47) with the thicker axial portion (47 b) at the short leg of the pole (45) is arranged.
14) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei der Pol (45), der Gegenpol (46) und der Isolator (47) sepaiat geformt, übereinander, vorzugsweise aufeinander angeordnet und aneinander und vorzugsweise an einer Trägerhülse (51, 52) befestigt, vorzugsweise leibschlüssig oder stoffschlüssig befestigt sind,14) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs, wherein the pole (45), the opposite pole (46) and the insulator (47) sepaiat shaped, one above the other, preferably arranged on each other and attached to each other and preferably to a support sleeve (51, 52), preferably are fastened in the form of a key or a material fit,
15) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei wenigstens eines der Polglieder (43, 44) Bestandteil eines Drehzahl sensors ist, der ferner einen Hallsensor aufweist, der relativ zu dem wenigstens einen der Polglieder (43, 44) so angeordnet ist, dass duich eine magnetische Wechselwhkung des Hallsensors und des wenigstens einen der Polglieder (43, 44) eine Drehzahl des wenigstens einen der Polglieder (43, 44) ermittelbar ist15) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs, wherein at least one of the pole members (43, 44) is part of a speed sensor, which further comprises a Hall sensor which is arranged relative to the at least one of the pole members (43, 44) so that duich a magnetic alternation of the Hall sensor and the at least one of the pole members (43, 44) a speed of the at least one of the pole members (43, 44) can be determined
16) Veifahren zur Heisteilung eines Magnetpolsensors zur Erfassung eines Drehmoments einer Welle, voizugsweise eines Magnelpolsensors nach einem der voi hei gehenden Absätze, bei dem a) ein erster Hülsenkörper (45') aus magnetisierbarem Material und ein zweiter16) Veiahren for Hesteilunung a magnetic pole sensor for detecting a torque of a shaft, voizugsweise a Magnelpolsensors after one of voi hei outgoing heels, in which a) a first sleeve body (45 ') of magnetizable material and a second
Hülsenkörper (47') aus elektrisch isolierendem Material mit jeweils einem ersten Hülsenabschnitt (45a, 46a) und einem zweiten Hülsenabschnitt (45b, 47b), der über eine Schulter (45c, 47c) auf den ersten Hülsenabschnitt (45a, 47a) abfällt, hergestellt weiden, b) der zweite Hülsenkörper (47') aul den ersten Hülsenabschnitt (45a) des erstenSleeve body (47 ') made of electrically insulating material, each having a first sleeve portion (45a, 46a) and a second sleeve portion (45b, 47b), which via a shoulder (45c, 47c) on the first sleeve portion (45a, 47a) drops b) the second sleeve body (47 ') extends beyond the first sleeve portion (45a) of the first one
Hülsenkörpers (45') geschoben und dei erste und der zweite Hülsenkörper (45% 46') miteinander gefugt werden, c) ein diitter Hülsenköiper (46') aus magnetisiei barem Material auf den ersten Hülsenabschnitt (47a) des zweiten Hülsenköipers (47') geschoben und dei zweite und der dritte Hülsenkörper (47', 46') miteinander gefügt werden, d) und in den Verbund der miteinander gefugten Hülsenkörper (45', 46', 47) an einer Stirnseite Lücken (49) eingearbeitet werden, so dass in Umfangsrichtung um eine zentrale Längsachse (R2) des Verbunds eine alternierende Anordnung von Lücken (49) und in Umfangsrichtung erstreckten Magnetfeldelementen (48) erhalten wird, wobei die Magnetfeldelemente (48) jeweils einen von dem ersten Hülsenköiper (45') gebildeten radial inneren Pol (45), einen von dem diitten Hülsenkörper (46') gebildeten, radial äußeren Gegenpol (46) und radial dazwischen einen von dem zweiten Hülsenköiper (47') gebildeten Isolator (47) aufweisenPushed sleeve body (45 ') and the first and the second sleeve body (45% 46') are grooved together c) a diitter sleeve sleeve (46 ') of magnetisiei ble material on the first sleeve portion (47 a) of the second sleeve body (47') pushed and the second and the second sleeve body (47 ', 46') are joined together, d) and in the composite of the sleeve bodies (45 ', 46', 47), which are joined together, gaps (49) are machined on one end side so that an alternating arrangement of gaps (49) is provided in the circumferential direction about a central longitudinal axis (R 2 ) of the composite ) and circumferentially extending magnetic field elements (48) is obtained, wherein the magnetic field elements (48) each one of the first Hülsenköiper (45 ') formed radially inner pole (45), one of the thiitte sleeve body (46') formed, radially outer opposite pole (46) and radially therebetween an insulator (47) formed by the second sleeve body (47 ')
Nachfolgend werden Ausfüluungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbai werdende Merkmale bilden je einzeln und in jedei Merkmalskombination die Gegenstände dei Anspiüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:In the following, embodiments of the invention will be explained with reference to figures. On the embodiments offenbai expectant features form each individually and in each feature combination, the objects dei Anspiüche and also the embodiments described above advantageous. Show it:
Figur 1 ein Radfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Antiieb,FIG. 1 shows a wheeled vehicle with an anti-sieve according to the invention,
Figur 2 einen den Antrieb enthaltenden Teil des Radfahrzeugs,FIG. 2 shows a drive part of the wheeled vehicle,
Figur 3 den Antrieb mit einem elektromotorischen Antriebsteil eines erstenFigure 3 shows the drive with an electric motor drive part of a first
Ausfuhrungsbeispiels in einem in Figui 2 eingetragenen Schnitt A-A, Figur 4 den elektromotorischen Antriebsteil des ersten Ausführungsbeispiels,Exemplary embodiment in a registered in Figure 2 section A-A, Figure 4 shows the electric motor drive part of the first embodiment,
Figur 5 den Antrieb mit einem elektromotorischen Antriebsteil eines zweitenFigure 5 shows the drive with an electric motor drive part of a second
Ausführungsbeispiels in dem Schnitt A-A der Figur 2,Embodiment in the section A-A of Figure 2,
Figur 6 den elektromotorischen Antiiebsteil des zweiten Ausführungsbeispiels,6 shows the electromotive anti-theft part of the second embodiment,
Figur 7 ein Tretkui beilager mit integrierter Drehmomenterfassung, Figur 8 einen Bereich des Tretkurbellagers mit einem Drehmomentsensor in vergrößerter Darstellung,7 shows a Tretkui zufager with integrated torque detection, Figure 8 shows an area of the bottom bracket with a torque sensor in an enlarged view,
Figur 9 Polgliedei des Drehmomentsensors der Figur 8,FIG. 9 pole member of the torque sensor of FIG. 8,
Figur 10 vorgeformte Hülsenkörper, die zu einem der Polglieder der Figur 9 zusammengesetzt werden können, und Figui 11 eines der Polglieder der Figur 9. Figur 1 zeigt ein Radfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Antrieb. Das Radfahrzeug ist ein Fahrrad mit einem Gestell, von dem ein Unterteil mit 8a und ein Sattelrohr mit 8b bezeichnet sind. Der Antrieb umfasst ein Zugmittel getriebe mit zwei Antriebsrädern 3 und 6, einem Umlenkrad 7, einem Abtriebsrad 5 und einem um diese Räder endlos umlaufenden Zugmittel 5 4. Das Zugmittelgetriebe ist wie für Zweiräder bzw. Fahrräder üblich als Kettentrieb gebildet, könnte alternativ aber beispielsweise auch als Zahnriementrieb oder grundsätzlich auch als kraftschlüssiger. Riementrieb gebildet sein. Die Räder des Zugmitte Igetriebes sind im Ausfuhr ungsbeispiel Kettenräder. Sie weisen alle eine an das Zugmittel 4 angepasste Verzahnung auf, iθFIG. 10 shows preformed sleeve bodies which can be assembled to form one of the pole members of FIG. 9, and FIG. 11 shows one of the pole members of FIG. 9. FIG. 1 shows a wheeled vehicle with a drive according to the invention. The wheeled vehicle is a bicycle with a frame of which a lower part is designated by 8a and a seat tube by 8b. The drive comprises a traction mechanism with two drive wheels 3 and 6, a guide wheel 7, a driven gear 5 and a endlessly circulating around these wheels traction means 5 4. The traction mechanism is as usual for two-wheelers or bicycles formed as a chain drive, but could alternatively but for example as a toothed belt drive or in principle as a non-positive. Belt drive be formed. The wheels of the Zugmitte Igetriebes are exporting example sprockets. They all have a toothing adapted to the traction means 4, iθ
Der Antrieb umfasst ferner eine per Muskelkraft antreibbare Tretkurbel mit einer linken und einer rechten Pedale 1 und einer Tretkurbelwelle 2, mit der die Pedalen 1 drehsteif, vorzugsweise lösbar verbunden sind. Das vom Fahrer mittels der Tretkurbel 1, 2 erzeugte Drehmoment wird über das Antriebsrad 3, das im folgenden als Kurbelritzel 3 bezeichnetThe drive further comprises a pedal crank driven by muscle power with a left and a right pedals 1 and a pedal crankshaft 2, with the pedals 1 are torsionally rigid, preferably releasably connected. The torque generated by the driver by means of the pedal crank 1, 2 is the drive wheel 3, referred to below as the crank pinion 3
15 wird, in das Zugmittelgetriebe eingeleitet,. Das Kurbelritzel 3 ist auf der Drehachse der Tretkurbel welle 2 angeordnet und mit dieser drehsteif verbunden.15 is introduced into the traction mechanism ,. The crank pinion 3 is arranged on the axis of rotation of the pedal crank shaft 2 and connected to this torsionally rigid.
Der Antrieb umfasst auch einen elektromotorischen Antriebsteil mit einem Elektromotor 10, dessen Drehmoment mittels des weiteren Antriebsrads 6 - im folgenden Motorritzel 6 - in das 0 Zugmittelgetriebe eingeleitet wird. Das Kurbelritzel 3 und das Motorritzel 6 sind jeweils direkt im Eingriff mit dem gleichen Zugmittel 4. Das Motoπitzel 6 weist einen im Vergleich zum Kurbelritzel 3 deutlich geringeren Durchmesser auf, hat über den Umfang verteilt daher entsprechend weniger Zähne, Im Ausführungsbeispiel ist das Kurbelritzel 3, bei gleicher Zahnteilung, mit etwa sechsmal so viel Zähnen ausgeführt wie das Motorrifczel 6. Das 5 Zähnezahlverhältnis sollte wenigstens 3 : 1 (Kurbelritzel : Motorritzel), vorzugsweise wenigstens 4 : 1 , und kann durchaus bis 8 : 1 betragen. Das Abtriebsrad 5 - im folgenden Abtriebsritzel 5 - ist auf der Drehachse des Hinterrads angeordnet und mit diesem drehsteif verbunden. Das Motorritzel 6 ist mit dem Untertrum des Zugmittels 4 im Eingriff. Es ist zwischen dem Kurbelritzel 3 und dem Umlenkrad 7 ein Stück weit eingerückt angeordnet, 0 damit das Zugmittel 4 das im Vergleich zum Kurbelritzel 3 kleine Motorritzel 6 mit großem Winkel umschlingt. Im Falle der Drehmomenteinleitung über das Motoπitzel 6 erstreckt sich das Lasttrum des Zugmittels 4 bis zu diesem und das Leertrurn reicht nur1 von dem Motorritzel 6 bis zum Abtiiebsritzel 5The drive also includes an electric motor drive part with an electric motor 10 whose torque is introduced by means of the further drive wheel 6 - in the following motor pinion 6 - in the 0 traction mechanism. The crank pinion 3 and the motor pinion 6 are each directly in engagement with the same traction means 4. The Motoπitzel 6 has a significantly smaller compared to the crank pinion 3 diameter has distributed over the circumference therefore correspondingly fewer teeth, In the embodiment, the crank pinion 3, with the same tooth pitch, with about six times as many teeth running as the Motorrifczel 6. The 5-tooth ratio should be at least 3: 1 (crank pinion: motor pinion), preferably at least 4: 1, and may well be up to 8: 1. The output gear 5 - in the following output pinion 5 - is arranged on the axis of rotation of the rear wheel and connected to this torsionally rigid. The motor pinion 6 is engaged with the lower run of the traction means 4. It is arranged between the crank pinion 3 and the deflection wheel 7 a little way, so that the traction means 4 wraps around the small motor pinion 6, which is small in comparison to the crank pinion 3, with a large angle. In the case of torque introduction via the Motoπitzel 6 extends the Lasttrum of the traction means 4 up to this and the idler reaches only 1 of the motor pinion 6 to the Abtiiebsritzel. 5
Zu dem elektromotorischen Antriebsteil gehört schließlich auch noch eine Quelle 8c füi elektrische Energie, im Au sführungsbei spiel ein elektrischer Akkumulator, d,h, eine wiederaufladbare Batterie, Obgleich weniger bevorzugt, könnte statt eines Akkumulators auch eine einfache, nicht wieder aufladbare Batterie als Energiequelle 8c verwendet werden, In einer anderen bevorzugten Alternative kann eine Brennstoffzelle als Energiequelle 8c zum Einsatz gelangen. Die Energiequelle 8c ist ergonomisch und aerodynamisch günstig am Sattehohr 8b angeordnet, im Ausführungsbeispiel längs der Rückseite des Sattelrohrs 8b. Sie verspeπt somit keinen Platz im Innenbeieich des rahmeniormigen Gestells zwischen dem Unteiteil 8a und dem Sattelrohr 8b und fahrt aeiodynamisch günstig im Windschatten des Sattelr oliis 8b mit Im Hinblick auf den Fahrkomfort ist ferner von Vorteil, wenn die Energiequelle 8c, wie im Ausführungsbeispiel zwischen einer rechten und linken Hinterradschwinge angeordnet ist. Die Energiequelle 8c oder ein Kompartment, in dem die Energiequelle aufgenommen ist, eistreckt sich über eine größtmögliche Länge von nahezu dem oberen Ende des Sattelrohis 8b bis über die Höhe der Tretkurbelwelle 2 hinaus nach unten. Hieidurch wird eine vorteilhaft langgestreckte schlanke Form erhalten mit geringstmöglicher Breite, gemessen parallel zu beispielsweise der Tretkurbelwelle 2 und geringer Tiefe, gemessen in Längsrichtung des Radfahrzeugs, Die Energiequelle 8c oder ein die Energiequelle 8c aufnehmendes Kompartment ist mit dem Gestell beweglich verbunden, beispielsweise noch im unteren Beieich des Sattelrohrs 8b oder sogar noch tiefer, um den Zugang zur Energiequelle 8c für Wartungsai bellen zu erleichtern. Vorzugsweise ist die bewegliche Verbindung deiart, dass die Energiequelle 8c oder das sie aufnehmende Kompartment vom Sattehohr 8b auch dann wegbewegt werden kann, vorzugsweise weggeklappt werden kann, wenn der Sattel seine tiefste Position einnimmt. So kann die Energiequelle 8c odei ein sie aufnehmendes Kompartment insbesondere mit Zwangsführung abklappbar sein, beispielsweise zunächst ein Stück weit von dem Sattehohr 8b wegziehbar und in einer ausgezogenen Position dann abklappbar sein. Figur 2 zeigt den für die Erfindung wesentlichen Bereich, in dem der Antrieb das Drehmoment in das Zugmittelgetriehe einleitet. Ein Motorgehäuse des elektromotorischen Antriebsteils ist mit 9 bezeichnet. In Figur 2 ist der Verlauf eines Schnitts A-A eingetragen.To the electric motor drive part finally includes a source 8c for electrical energy in the Au sführungsbei play an electrical battery, d, h, a rechargeable battery, although less preferred, instead of a rechargeable battery, a simple, non-rechargeable battery as an energy source 8c In another preferred alternative, a fuel cell may be used as the power source 8c. The energy source 8c is arranged ergonomically and aerodynamically low on the seat 8b, in the exemplary embodiment along the rear side of the seat tube 8b. Thus, it does not occupy any space in the inner region of the frame-like frame between the lower part 8a and the seat tube 8b and travels aeodynamically in the lee of the saddle 8b. With regard to ride comfort, it is also advantageous if the energy source 8c, as in the exemplary embodiment, is between a right and left rear swingarm is arranged. The power source 8c or a compartment in which the power source is accommodated extends downwardly for a maximum length from almost the upper end of the saddle straw 8b to above the height of the pedal crankshaft 2. Hieidurch an advantageously elongated slender shape is obtained with the lowest possible width, measured parallel to, for example, the pedal crankshaft 2 and shallow depth, measured in the longitudinal direction of the wheeled vehicle, the power source 8c or the energy source 8c accommodating compartment is movably connected to the frame, for example, still in the lower Beyond the seat tube 8b, or even deeper, to facilitate access to the power source 8c for servicing bays. Preferably, the movable connection is such that the power source 8c or the compartment receiving it can be moved away from the sitting ear 8b even then, preferably, can be folded away when the saddle occupies its lowest position. For example, the energy source 8c or a compartment accommodating it can be hinged off, in particular with positive guidance, for example, initially a distance away from the sitting ear 8b and then folding away in an extended position. Figure 2 shows the essential for the invention range in which the drive introduces the torque in the traction mechanism. A motor housing of the electromotive drive part is designated by 9. In Figure 2, the course of a section AA is entered.
Figur 3 zeigt den Schnitt A-A der Figur 2. Der Schnitt enthält die Drehachse R2 der Tretkurbelwelle 2 und die Drehachse Rio des Elektromotors 10, d.h, die Motorachse. Der Elektromotor 10 ist in dem Motorgehäuse 9 aufgenommen, das fest mit einem Tretlagergehäuse 8 verbunden ist. Das Tretlagergehäuse 8 steht stellvertretend für das Gestell des Radfahrzeugs. Im Bereich des Tretlagergehäuses 8 laufen das Unterteil 8a des Rahmens und das Satlelrohr 8b zusammen. Das Tretkurbeigehäuse 8 stützt die Tretkurbelwelle 2 im Tretkurbel lager radial und axial ab.Figure 3 shows the section AA of Figure 2. The section includes the axis of rotation R 2 of the pedal crankshaft 2 and the axis of rotation of the electric motor 10, ie, the motor axis. The electric motor 10 is received in the motor housing 9, which is fixedly connected to a bottom bracket 8. The bottom bracket 8 is representative of the frame of the wheeled vehicle. In the area of the bottom bracket housing 8, the bottom part 8a of the frame and the satellite tube 8b converge. The Tretkurbeigehäuse 8 supports the pedal crankshaft 2 in the pedal crank bearing radially and axially.
Der Elektromotor 10 ist als Außenläufermotor ausgeführt. Er umfasst eine in Bezug auf das Motorgehäuse 9 ortsfest und nicht beweglich angeordnete Feldwicklung als Stator 11 und einen Rotor 12 mit einem Rotoπϊng, der den Stator 11 umgibt. Der Rotorring ist drehsteif mit einer Rotorwelle 20 verbunden, die durch den Stator 11 gefühlt ist. Die Motorachse Rio ist die Drehachse des Rotors 12. Der Elektromotor 10 umfasst ferner eine Motorwelle 16, die um die Motorachse Rio drehbar ist. Die Wellen 16 und 20 sind auf der Motorachse Rio konzentrisch angeordnet, wobei die Motorwelle 16 die innenliegende und die Rotorwelle 20 die außenliegende Welle der geschachtelten Anordnung bildet. Die Motorwelle 16 ragt mit einem Abtriebsende aus der Rotorwelle 20 heraus. Das Motoπitzel 6 ist an dem Abtriebsende verdrehgesicheit mit der Motorwelle 16 verbunden, nämlich in Bezug auf beide Richtungen einer relativen Drehbewegung um die Motorachse Rio-The electric motor 10 is designed as an external rotor motor. It comprises a stationary in relation to the motor housing 9 and not movably arranged field winding as a stator 11 and a rotor 12 with a Rotoπϊng surrounding the stator 11. The rotor ring is torsionally rigid connected to a rotor shaft 20 which is sensed by the stator 11. The motor axis Rio is the axis of rotation of the rotor 12. The electric motor 10 further comprises a motor shaft 16 which is rotatable about the motor axis Rio. The shafts 16 and 20 are concentrically arranged on the motor shaft Rio, wherein the motor shaft 16, the inner and the rotor shaft 20 forms the outer shaft of the nested arrangement. The motor shaft 16 protrudes with an output end of the rotor shaft 20 out. The motor pinion 6 is connected at the output end to the motor shaft 16 so as to rotate in relation to both directions of a relative rotational movement about the motor axis.
Figur 4 zeigt den Elektromotor 10 alleine, losgelöst von dem Antriebsteil mit der Tretkurbel 1, 2. Das Motorgehäuse 9 ist nui angedeutet. Der Rotor 12 umfasst wie bereits erwähnt einen Rotoπing, dei aus einem Rückschlussring 14 und einem Polring 13 besteht. Der Polring 13 wiid von einer Mehrzahl von Dauermagneten gebildet, die über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Der Polring 13 umgibt unmittelbar den Stator 11, d.h. die Feldwicklung, untei Freilassung eines möglichst schmalen Ringspalts, Der Rückschlussring 14 ist an einem axialen Ende über einen Verbindungsköiper 15 mit der Rotorwelle 20 drehfest in Bezug auf beide Richtungen einer relativen Drehbewegung um die Motorachse R20 verbunden. Der Rotor1 12 weist im Ganzen gesehen die Form eines Ringtopfs auf mit dem Rotor 13, 14 als äußerer Topfwand, der Verbindungsstruktur 15 als Topfboden und der hohlen Rotorwelle 20 als innerer Topfwand. Dieser Ringtopf ist sozusagen über den Stator 11 gestülpt, wobei die Rotorwelle 20 den Stator durchragt.Figure 4 shows the electric motor 10 alone, detached from the drive part with the pedal crank 1, 2. The motor housing 9 is indicated nui. As already mentioned, the rotor 12 comprises a rotor ring, which consists of a return ring 14 and a pole ring 13. The pole ring 13 wiid formed by a plurality of permanent magnets, which are arranged distributed uniformly over the circumference. The pole ring 13 immediately surrounds the stator 11, ie the field winding, untei release of the narrowest possible annular gap, the return ring 14 is rotationally fixed at one axial end via a Verbindungsungsköiper 15 with the rotor shaft 20 connected in relation to both directions of a relative rotational movement about the motor axis R 20 . The rotor 1 12 has as a whole seen the shape of a ring on the pot with the rotor 13, 14 as an outer pot wall, the connecting structure 15 as a pot bottom and the hollow rotor shaft 20 as an inner pot wall. This ring pot is as it were slipped over the stator 11, wherein the rotor shaft 20 extends through the stator.
Der Rotor 20 ist in einem linken Drehlager 17 und einem rechten Drehlager 18 drehbar abgestützt, wobei das linke Drehlager 17 im Stator 11, in dem dort zwischen dem Stator 11 und der Rotorwelle 20 verbleibenden Ringspalt angeordnet ist. Das rechte Drehlager 18 ist außerhalb des Stators 11 axial auf der Seite des Motorritzels 6 und nahe bei diesem angeordnet. Die Feldwicklung des Stators 11 ist auf einem hülsenförmigen Statorträger I Ia angeordnet, der an der Seite des Motorritzels 6 radial verbreitert ist und im verbreiterten Bereich das rechte Drehlager 18 aufnimmt. Der Statorträger I Ia ist mit dem Motorgehäuse 9 unbeweglich verbunden, beispielhaft mittels stift- oder bolzenförmiger Befestigungsmittel I Ib. Das linke Drehlager 17 ist nahe bei dem anderen axialen Ende des Stators 1 1 radial an dem Statorträger 1 1 a abgestützt.The rotor 20 is rotatably supported in a left pivot bearing 17 and a right pivot bearing 18, wherein the left pivot bearing 17 in the stator 11, in which there between the stator 11 and the rotor shaft 20 remaining annular gap is arranged. The right pivot bearing 18 is arranged outside of the stator 11 axially on the side of the motor pinion 6 and close to this. The field winding of the stator 11 is arranged on a sleeve-shaped stator support I Ia, which is widened radially on the side of the motor pinion 6 and the right pivot bearing 18 receives in the widened area. The stator support I Ia is immovably connected to the motor housing 9, for example by means of pin or bolt-shaped fastening means I Ib. The left pivot bearing 17 is radially adjacent to the other axial end of the stator 1 1 radially supported on the stator 1 1 a.
Die Motorwelle 16 erstreckt sich vom Motorritzel 6 aus gesehen in die Rotorwelle 20 und dementsprechend auch in den Hohlraum 11c des Stators 11. Sie durchragt den Stator 1 1, im Ausführungsbeispiel auch die Rotorwelle 20. Sie ist über ein linkes Drehlager 21 und ein rechtes Drehlager 22, die axial voneinander beabstandet sind, drehbar an der Rotorwelle 20 abgestützt. Die Drehlager 21 und 22 sind wie auch die Drehlager 17 und 18 nahe bei den axialen Enden des Stators 11 angeordnet, das linke Drehlager 21 mit einem kurzen Axialabschnitt noch in den Stator 1 1 hineinragend und das rechte Drehlager 22 gerade außerhalb des Stators 11. Auf diese Weise entsteht einerseits eine axial kompakte Bauweise, andererseits verbleibt jedoch zwischen den Drehlagern 21 und 22 ein vergleichsweise langer axialer Ringspalt zwischen den Wellen 16 und 20.The motor shaft 16 extends from the motor pinion 6 seen in the rotor shaft 20 and, accordingly, in the cavity 11c of the stator 11. It passes through the stator 1 1, in the embodiment, the rotor shaft 20. It is a left pivot bearing 21 and a right pivot bearing 22, which are axially spaced apart, rotatably supported on the rotor shaft 20. The pivot bearings 21 and 22 are arranged as well as the pivot bearing 17 and 18 close to the axial ends of the stator 11, the left pivot bearing 21 with a short axial portion still protruding into the stator 1 1 and the right pivot bearing 22 just outside of the stator 11th This way, on the one hand creates an axially compact design, on the other hand, however, remains between the pivot bearings 21 and 22, a comparatively long axial annular gap between the shafts 16 and 20th
In dem Ringspalt radial zwischen der Motoi welle 16 und der Rotorwelle 20 und axial zwischen dem linken Drehlager 21 und dem rechten Drehlager 22 ist ein Freilauf 23 gebildet.In the annular gap radially between the Motoi shaft 16 and the rotor shaft 20 and axially between the left pivot bearing 21 and the right pivot bearing 22, a freewheel 23 is formed.
Der Freilauf 23 verbindet die Wellen 16 und 20 verdrehgesichert in Antriebsrichtung des Elektromotors 10, wenn nämlich der Elektromotor 10 ein Drehmoment in das Zugmittelgetriebe einleiten soll, entkoppelt die Motorwelle 16 jedoch in Bezug auf die Gegendrehrichtung, um das Radfahrzeug mit Muskelkraft antreiben zu können. Der Freilauf 23 ist als Hülsenfieilauf gebildet Er ist aus mehreren Freilaufeinheiten 23i zusammengesetzt. Die Freilaufeinlieiten 23i sind jeweils als separat montierbare Freüaufhülsen ausgeführt Das vom Freilauf 23 in die Antriebsrichtung übeitiagbare Drehmoment entspricht der Summe der von den einzelnen Freilaufeinheiten 23i übertragbaren Einzelmomente. Im Ausführungsbeispiel sind fünf Freilaufeinheiten 23i axial nebeneinander im Ringspalt angeordnet. In Abhängigkeit vom zu übertragenden Drehmoment können weniger Hülseneinheiten 23i vorgesehen sein, beispielsweise nui drei oder vier. Die Aufspaltung in mehreie Einheiten eimöglicht eine flexible Anpassung an den Drehmomentbedaif.The freewheel 23 connects the shafts 16 and 20 secured against rotation in the drive direction of Electric motor 10, namely, when the electric motor 10 is to introduce a torque in the traction mechanism, decoupled the motor shaft 16, however, with respect to the reverse rotation direction to drive the wheeled vehicle with muscle power can. The freewheel 23 is formed as Hülsenfieilauf It is composed of several free-wheeling units 23i. The freewheel Eineiniten 23i are each designed as separately mountable Freüaufhülsen The üufiagbare by the freewheel 23 in the drive direction torque corresponds to the sum of the individual freewheel units 23i transmissible individual moments. In the exemplary embodiment, five free-wheeling units 23i are arranged axially next to one another in the annular gap. Depending on the torque to be transmitted, fewer sleeve units 23i may be provided, for example, three or four. The splitting into several units allows a flexible adaptation to the torque requirement.
Die Diehlager 21 und 22 zwischen den Wellen 16 und 17 sind Nadellager und können daher vorteilhafterweise als in radialer Richtung schlanke ringförmige Lager gebildet sein. Das innerhalb des Stators 11 angeordnete Diehlager 17, das die gesamte Wellenanordnung der beiden Wellen 16 und 20 drehbar lagert, kann vorteilhafterweise ebenfalls als Nadellager ausgeführt sein. Außerhalb des Stators 1 1 steht mehr Raum zur Verfügung, das rechte Drehlager 18 dei Wellenanordnung 16, 20 kann daher wie im Ausführungsbeispiel als Kugellager ausgeführt sein. Die Anordnung der Drehlager ist ferner so, dass auf der Abtriebsseite beim Motorritzel 6 die Lager 18 und 22 axial auf im Wesentlichen der gleichen Höhe angeordnet sind. Das Drehlager 21 ist auf der anderen axialen Seite im Wesentlichen auf der Höhe dei Verbindungsstruktur 15 angeordnetThe Diehlager 21 and 22 between the shafts 16 and 17 are needle roller bearings and can therefore be advantageously formed as in the radial direction slender annular bearings. The arranged within the stator 11 Diehlager 17 which rotatably supports the entire shaft arrangement of the two shafts 16 and 20, may advantageously also be designed as a needle bearing. Outside the stator 1 1 is more space available, the right pivot bearing 18 dei shaft assembly 16, 20 may therefore be designed as a ball bearing as in the embodiment. The arrangement of the pivot bearing is further such that on the output side of the motor pinion 6, the bearings 18 and 22 are arranged axially at substantially the same height. The pivot bearing 21 is arranged on the other axial side substantially at the level of the connecting structure 15
Figur 5 zeigt den Antrieb des Radfahrzeugs, allerdings mit einem elektromotorischen Antriebsteil nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Antriebsteil mit dei Tretkurbel 1 , 2 ist unverändert. Auch hinsichtlich der räumlichen Anordnung des elektromotorischenFigure 5 shows the drive of the wheeled vehicle, but with an electric motor drive part according to a second embodiment. The drive part with the pedal crank 1, 2 is unchanged. Also regarding the spatial arrangement of the electromotive
Antriebsteils hat sich nichts geändert. Ein Unterschied besteht bei den beiden elektiomotoiischen Antriebsteilen auch nur hinsichtlich des Freilaufs, der im zweitenActuator has not changed. A difference exists in the two elektiomotoiischen drive parts only with respect to the freewheel, in the second
Ausführungsbeispiel zwischen der Motorwelle 16 und dem Motorritzel 6 wirkt. Die Komponenten des zweiten Aυsführungsbeispiels sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel versehen, soweit sie die gleiche Funktion erfüllen. Soweit nachfolgend Unterschiede nicht erläutert weiden, kann der elektromotorische Antriebsteil als mit dem eisten Ausfuhr ungsbeispiel identisch angesehen werden.Embodiment between the motor shaft 16 and the motor pinion 6 acts. The components of the second embodiment are provided with the same reference numerals as in the first exemplary embodiment, as far as they fulfill the same function. So far In the following, differences are not explained, the electromotive drive part can be regarded as identical to the first embodiment.
Figur 6 zeigt den elektromotorischen Antriebsteil des zweiten Ausfiihrungsbeispiels im gleichen Schnitt wie Figur 5, allerdings alleine und in vergrößerter Darstellung sowie lediglich mit nur einer Andeutung des Motorgehäuses 9- Im zweiten Ausfiihmngsbeispiel wird die Motorwelle 16 von der Rotorwelle gebildet, d.h. die Motorwelle 16 ist gleichzeitig auch die Rotorwelle, indem sie in Bezug auf beide Richtungen einer relativen Drehbewegung um die Motorachse Rio drehfest mit dem Rotorring 13, 14 verbunden ist. Die Motorwelle 16 ist allerdings wie im ersten Ausführungsbei spiel durch den Stator 11 geführt, d.h. das Drehmoment des Rotorrings 13, 14 wird wie im ersten Ausführungsbeispiel an einer axialen Seite des Stators 11 in die Motorwelle 16 eingeleitet und von der Motorwelle 16 durch den Hohlraum 11c des Stators 11 hindurch zum Abtriebsende der Motorwelle 16 auf die andere Seite des Stators 1 1 übertragen. Da die Motorwelle 16 fester Bestandteil des Rotors 11 ist, ist ein Freilauf 19, der das Motoπitzel 6 nur bezüglich der Antriebsdrehrichtung mit der Motorwelle 16 koppelt, aber in die Gegendrehrichtung von dieser entkoppelt, zwischen dem Motorritzel 6 und der Motorwelle 16 angeordnet. Es handelt sich um einen Freilauf 19, der wieder als Hülsenfreilauf gebildet ist. Der Freilauf 19 umgibt das Abtriebsende der Motorwelle 16. Das Motorritzel 6 ist am äußeren Umfang des Freilaufs 19 angeordnet. Vorzugsweise sind das Motorritzel 6 und der Freilauf 19 bezüglich beider Richtungen einer relativen Drehbewegung unbeweglich miteinander verbunden, die Relativdrehbewegung zum Abkoppeln des Elektromotors 10 kann nur zwischen dem Freilauf 19 und der Motorwelle 16 stattfinden.FIG. 6 shows the electromotive drive part of the second exemplary embodiment in the same section as FIG. 5, but alone and in an enlarged view, and with only a hint of the motor housing 9. In the second exemplary embodiment, the motor shaft 16 is formed by the rotor shaft, i. the motor shaft 16 is at the same time also the rotor shaft by being rotationally fixedly connected to the rotor ring 13, 14 with respect to both directions of a relative rotational movement about the motor axis Rio. However, the motor shaft 16 is guided as in the first Ausführungsbei game through the stator 11, i. The torque of the rotor ring 13, 14 is introduced into the motor shaft 16 as in the first embodiment on one axial side of the stator 11 and from the motor shaft 16 through the cavity 11 c of the stator 11 to the output end of the motor shaft 16 to the other side of the stator 1 first transfer. Since the motor shaft 16 is an integral part of the rotor 11, a freewheel 19, which couples the Motoπitzel 6 only with respect to the driving direction with the motor shaft 16, but decoupled in the reverse direction of this, between the motor pinion 6 and the motor shaft 16. It is a freewheel 19, which is again formed as a sleeve freewheel. The freewheel 19 surrounds the output end of the motor shaft 16. The motor pinion 6 is arranged on the outer circumference of the freewheel 19. Preferably, the motor pinion 6 and the freewheel 19 are immovably connected to each other with respect to both directions of a relative rotational movement, the relative rotational movement for decoupling the electric motor 10 can take place only between the freewheel 19 and the motor shaft 16.
Im Vergleich zum zweiten Ausführungsbeispiel kann das Motorritzel 6 im ersten Ausfülirungsbeispiel axia! näher bei der zugewandten Seite des Stators 11 angeordnet werden. Dies liegt darin begründet, dass der Freilauf, nämlich der Freilauf 23 im ersten und der Freilauf 19 im zweiten Ausführunsbeispiel, zur Übertragung eines bestimmten Drehmoments eine axiale Mindestlänge benötigt, die im ersten Ausführungsbeispiel innerhalb des Stators 11 zur Verfügung gestellt werden kann. Desweiteren kann die radiale Dicke des Freilaufs 19 des zweiten Ausführungsbeispiels im ersten Ausführungsbeispiel, das an dieser Stelle keinen Freilauf aufweist, dazu genutzt werden, den Durchmesser der Bohrung des Motorritzels 6 zu verringern. Diesei Vorteil wird umso gravierender, je kleiner der effektive Duichmesser des Motoπitzels 6 ist, d.h, je kleiner der Durchmesser ist, mit dem das Zugmittel 4 das Motorritzel 6 umschlingt. Ein kleiner effektiver Durchmesser des Motorritzels 6 ist erwünscht, um den Elektiomotoi 10 mit möglichst hoher Drehzahl betreiben zu können.Compared to the second embodiment, the motor pinion 6 in the first Ausfülirungsbeispiel axia! be arranged closer to the facing side of the stator 11. This is due to the fact that the freewheel, namely the freewheel 23 in the first and the freewheel 19 in the second Ausführunsbeispiel, for transmitting a certain torque requires an axial minimum length, which can be provided in the first embodiment within the stator 11. Furthermore, the radial thickness of the freewheel 19 of the second embodiment in the first embodiment, the at this point no Freewheel, be used to reduce the diameter of the bore of the motor pinion 6. This advantage is all the more serious, the smaller the effective Duichmesser the Motoπitzels 6, that is, the smaller the diameter, with which the traction means 4 wraps around the motor pinion 6. A small effective diameter of the motor pinion 6 is desirable in order to operate the Elektiomotoi 10 with the highest possible speed.
In Figur 7 ist das in beiden Ausführungsbei spielen für den elektromotorischen Anüiebsteil gleiche Tretkurbellager der Figuren 3 und 5 vergrößert dargestellt. Die Tretkurbelwelle 2 erstieckt sich durch das rohriormige Tretlager gehäuse 8 und ist in einem ersten Drehlager 27 und einem zweiten Drehlager 28 drehbar gelagert und mittels der Drehlager 27 und 28 radial und axial am Tietlagergehäuse 8 abgestützt. Das Trctlagergehäuse 8 ist wie bei Radfahrzeugen, insbesondere Fahrladern, üblich ausgeführt. Es kann sich wie bevorzugt und im Ausführungsbeispiel verwirklicht um ein dem Standaid entsprechendes Tretlageπohr handeln mit einem über den größeren Teil seiner Länge außen und innen glatten, innen und außen vorzugsweise kreiszylindrischen Rohrmantel Am Außenumfang des Tretlagergehäuses 8 setzt der das Unierteil 8a und das Sattelrohr 8b umfassende Rahmen des Radfahrzeugs an, der doit insbesondere angeschweißt oder anderweitig fest, vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Tretlagergehäuse 8 verbunden sein kann. An den beiden axialen Enden ist vom jeweiligen Stirnende her an der Mantelinnenfläche je ein Innengewinde geformt. Auch insoweit kann das Tretlagergehäuse 8 vorteilhafterweise dem Standard entsprechen.In Figure 7, the play in both Ausführungsbei for the electromotive Anüiebsteil same pedal bearings of Figures 3 and 5 is shown enlarged. The pedal crankshaft 2 extends through the rohriormige bottom bracket housing 8 and is rotatably mounted in a first pivot bearing 27 and a second pivot bearing 28 and radially and axially supported by the rotary bearings 27 and 28 on the tubular bearing housing 8. The Trctlagergehäuse 8 is designed as usual in wheeled vehicles, especially loaders. It may be as preferred and realized in the embodiment by a Standet corresponding Tretlageπohr act with a greater part of its length outside and inside smooth, inside and outside preferably circular cylindrical pipe jacket on the outer periphery of the bottom bracket 8 sets the sub-part 8a and the seat tube 8b comprehensive Frame of the wheeled vehicle, the doit in particular welded or otherwise fixed, preferably cohesively connected to the bottom bracket 8. At the two axial ends, an internal thread is formed from the respective front end on the inner surface of the shell. Also in this respect, the bottom bracket 8 advantageously correspond to the standard.
Im Unterschied zu heikömmlichen Tretkurbellagem sind die Drehlager 27 und 28 jedoch nicht in dem Tretlager gehäuse 8 angeordnet, sondern axial daneben, außerhalb des aus dem Ralimen des Radfahizeugs zerstörungsfrei nicht lösbaren Tretlageigehäuses 8. Statt der üblichen Lagereinsätze ist im Ti etlagei gehäuse 8 eine Lagerschalenstruktur 30 angeordnet, die sich aus mehreren Schalenteilen zusammensetzt. Sie umfasst eine erste Lagerschale 31 und eine zweite Lagerschale 32. Die Lagerschalen 31 und 32 sind an jeweils einer der Stirnseiten in das Tretlagergehäuse 8 eingeschiaubt und unmittelbar mit dem jeweiligen Innengewinde des Tretlagergehäuses 8 verschiaubt, die Lagerschale 31 von rechts und die Lagerschale 32 von links. Die Lagerschalen 31 und 32 sind Hülsenköipei. Sie umgeben die Tretlagerwelle 2 und weisen jeweils einen ersten Axialabschnitt auf, der zwischen der Tretlagerwelle 2 und dem Tretlagergehäuse 8 angeordnet und mit diesem am Stiπiende verschraubt ist. An den ersten Axialabschnitt schließt sich jeweils ein am Stiπiende aus dem Tretlagergehäuse 8 ragender radial erweiterter zweiter Axialabschnitt an, der einen größeren Außen- und einen größeren Innequei schnitt als der eiste Axialabschnitt hat. Die beiden Abschnitte sind über einen Ringflansch miteinander verbunden. Im erweiterten Axialabschnitt der Lagerschale 31 ist das Drehlager 27 und im erweiterten Axial abschnitt der Lagerschale 32 ist das Drehlager 28 angeordnet,. Die Lagerschalen 31 und 32 stützen die Drehlager 27 und 28 radial nach außen, d, h, in die von der Drehachse R2 weg weisende Richtung, und axial an ihrem jeweiligen Ringflansch in Richtung auf das Tretlagergehäuse 8 ab. Die Anordnung der Drehlager 27 und 28 außerhalb des Tretlager gehäuses 8 schafft Raum im Inneren, im Spalt zwischen der Tretkurbelwelle 2 und dem Tretlagergehäuse 8, der für eine Erfassung des von der Tretkurbel welle 2 übertragenen Drehmoments genutzt wird.In contrast to conventional Tretkurbellagem the pivot bearings 27 and 28, however, are not arranged in the bottom bracket housing 8, but axially next to it, outside of the Ralimen of Radfahizeugs non-destructible non-detachable bottom bracket 8. Instead of the usual bearing inserts is in Ti etlagei housing 8 a bearing shell structure 30th arranged, which is composed of several shell parts. It comprises a first bearing shell 31 and a second bearing shell 32. The bearing shells 31 and 32 are screwed to one of the end faces in the bottom bracket 8 and verschiaubt directly with the respective internal thread of the bottom bracket 8, the bearing shell 31 from the right and the bearing shell 32 from the left , The bearing shells 31 and 32 are Hülsenköipei. They surround the bottom bracket 2 and each have a first axial portion which is between the bottom bracket 2 and the bottom bracket 8 is arranged and bolted to this Stiπiende. The first axial section is followed in each case by a radially extended second axial section protruding from the bottom bracket shell 8 at the end of the thrust bearing 8, which has a greater external and a larger internal cross section than the first axial section. The two sections are connected to each other via an annular flange. In the extended axial portion of the bearing shell 31, the pivot bearing 27 and the extended axial section of the bearing shell 32, the pivot bearing 28 is arranged. The bearing shells 31 and 32 support the pivot bearings 27 and 28 radially outwardly, d, h, in the direction away from the axis of rotation R 2 direction, and axially at their respective annular flange in the direction of the bottom bracket 8 from. The arrangement of the pivot bearing 27 and 28 outside of the bottom bracket housing 8 creates space inside, in the gap between the pedal crankshaft 2 and the bottom bracket 8, which is used for detecting the transmitted from the pedal crank shaft 2 torque.
Eine Übertragungsstruktur 35 erstreckt sich über den größten Teil ihrer axialen Länge in dem Tretlagergehäuse 8. Sie ist an einem Antriebende 36 drehmomentfest mit der Tretkurbel welleA transmission structure 35 extends over most of its axial length in the bottom bracket 8. It is at a drive end 36 torque-fixed with the pedal crankshaft
2 und an einem axial von dem Antriebsende 36 beabstandeten freien Abtreibsende 37 über einen Freüauf 38 in Antriebsdrehrichtung drehmomentfest mit dem Kurbelritzel 3 verbunden.2 and at a distance axially spaced from the drive end 36 free Abtreibsende 37 via a Freüauf 38 in the drive direction of rotation torque-fixed to the crank pinion 3.
Die Übertragungsstrulctur 35 ist vom Antriebende 36, ausschließlich des Antriebsendes, bis zum Abtriebsende 37, einschließlich des Abtriebsendes, relativ zu der Tretkurbelwelle 2 im Rahmen ihrer Torsi onssteifigkeit verdrehbar. Das Antriebsende 36 ist im Pfad desThe Übertragungsstrulctur 35 is from the drive end 36, excluding the drive end, to the output end 37, including the output end, rotatable relative to the pedal crankshaft 2 in the context of their Torsi onssteifigkeit. The drive end 36 is in the path of
Drehmoments so angeordnet, dass das Drehmoment beider Pedalen 1 , nämlich das auf derTorque arranged so that the torque of both pedals 1, namely that on the
Tretkurbelwelle 2 vereinigte Drehmoment, durch die Übertragungsstruktur 35 auf dasPedal crankshaft 2 combined torque, through the transfer structure 35 on the
Kurbelritzel 3 übertragen wird. Das Antriebsende 36 ist im Tretlagergehäuse 8 und dort vorteilhafteiweise wie im Ausfuhrungsbeispiel nahe bei dem Stiπiende angeordnet, das von dem Kurbelritzel 3 entfernt ist. Am Abtriebsende 37 ragt die Übertragungs struktur 30 für dieCrank pinion 3 is transmitted. The drive end 36 is arranged in the bottom bracket 8 and there vorteilhafteiweise as in the exemplary embodiment close to the Stiπiende that is remote from the crank pinion 3. At the output end 37, the transmission structure 30 projects for the
Verbindung mit dem Kurbehitze 1 3 aus dem Tretlagergehäuse 8 heraus.Connection with the Kurbehitze 1 3 from the bottom bracket 8 out.
Die Übertragungsstruktur 35 wird bei der Übertragung des Drehmoments zwischen demThe transmission structure 35 is in the transmission of torque between the
Antriebsende 36 und dem Abtriebsende 37 elastisch auf Torsion beansprucht Sie weist zwischen dem Antriebsende 36 und dem Abtriebsende 37 einen axialen Torsionsabschnitt 35a auf, an den sich an der vom Antriebsende 36 abgewandten Seite ein axialer Lagerabsclinitt 35b anschließt, der bereits zum Abtriebsende 37 gerechnet wird. Der Torsionsabschnitt 35a bildet eine Torsionsmessstrecke für die Ermittlung des Drehmoments. Der Lagei abschnitt 35b ist steifer als der Toisionsabschnitt 35a und mit einem größeren Außenumfang ausgeführt. Die Torsion ist überwiegend auf den Toisionsabschnitt 35a konzentriert- Demgegenüber kann eine Torsion des Lagerabschnitts 35b vernachlässigt werden. Im Bereich des Lagerabschnitts 35b ist das Drehlager 27 radial an der Übeitragungsstruktur 35 abgestützt. Dargstellt ist beispielhaft eine bevorzugte Anordnung unmittelbar zwischen radial außen der Lagerschalenstruktui 30 und radial innen der Übertraglingsstruktur 35, Im Bereich des Lagelabschnitts 35b verbleibt zur Tretkurbeiwelle 2 ein schmaler Ringspalt für eine Gleitlagerbuchse 39, durch die die Übertragungsstiuktur 35 radial unter dem Drehlager 27 und auch noch unter dem Kuibelritzel 3 gleitbeweglich drehbar auf der Tretkurbeiwelle 2 unterstützt wird.It has an axial torsion portion 35a between the drive end 36 and the output end 37, to which an axial Lagerabsclinitt on the side remote from the drive end 36 side 35b connects, which is already calculated to the output end 37. The torsion portion 35a forms a Torsionsmessstrecke for the determination of the torque. The Lagei portion 35 b is stiffer than the Toisionsabschnitt 35 a and executed with a larger outer circumference. The torsion is predominantly concentrated on the puncture portion 35a. On the other hand, torsion of the bearing portion 35b can be neglected. In the area of the bearing section 35b, the rotary bearing 27 is supported radially on the transmission structure 35. Dargstellt is exemplified a preferred arrangement directly between the radially outer Lagerschalenstruktui 30 and radially inside the Übertraglingsstruktur 35, In the region of Lagelabschnitts 35b remains to Tretkurbeiwelle 2 a narrow annular gap for a plain bearing bush 39, through which the Übertragungsstiuktur 35 radially below the pivot bearing 27 and also under the Kuibelritzel 3 is slidably supported rotatably on the Tretkurbeiwelle 2.
Die Überüagungsstruktur 35 ist ein Hülsenkörpei, d. h, sie wiikt bei der Übertragung und Erfassung des Drehmoments als Torsionshülse. Der Axialabschnitt mit dem Antriebsende 36 und dem Toisionsabschnitt 35a hat einen Innenquerschnitt mit enger radialer Passung zum Außenquerschnitt der Tretkurbelwelle 2. Im Lagerabschnitt 35b ist der Innenquerschnitt zur Bildung des Spalts für die Gleitlagerbuchse 39 erweitert,The overlay structure 35 is a sleeve body, i. h, it is used in the transmission and detection of torque as a torsion sleeve. The axial section with the drive end 36 and the tearing section 35a has an inner cross section with a narrow radial fit to the outer cross section of the pedal crankshaft 2. In the bearing section 35b, the inner cross section is widened to form the gap for the plain bearing bush 39,
Die Tretlagerwelle 2 weist einen schlankeren Axialabschnitt 2a und daian angrenzend einen dickeren Axialabschnitt 2b auf Der Aaxial abschnitt 2a ertreckt sich durch das Tretlagergehäuse 8. Die Übertragungssir uktur 35 ist in dem schlankeren Axial abschnitt 2a angeordnet, in der beispielhaft dargestellten und bevorzugten Hülsenform umgibt sie ihn- Der dickere Axialabschnitt 2b erstreckt sich außerhalb des Tretlagergehäuses 8, beispielhaft bis zu dem Stirnende des Tretlagergehäuses 8. Das zweite Drehlager 28 ist axial im Bereich des Axialabschnitts 2b angeordnet und an diesem abgestützt. Die Anordnung ist vorzugsweise wie dargestellt so gewählt, dass das Drehfager 28 radial außen unmittelbar an der Lagerschale 32 abgestützt ist. Die Anordnung entspricht in Bezug auf die Lagerschale 32 derjenigen des ersten Drehlagers 27. Radial innen ist das Diehlager 28 an dei Tretkurbeiwelle 2 abgestützt, vorzugsweise wie dargestellt unmittelbar an dieser. Die Lageischalen 31 und 32 weisen für die Abstützung dei Drehlager 27 und 28 im jeweils verdickten axialen Endabschnitt den gleichen Innenquerschnitt auf. Die Lagerschalen 31 und 32 sind voi zugsweise auch im Übrigen identisch. Der Außenquerschnitt des dickeren Axialabschnitts 2b der Tietkuibelwelle 2 entspricht dem Außenquersclinitt des Laberabschnitts 35b dei Übeitragungsstruktui 35 Die Drehlagei 27 und 28 können daher identisch sein. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um Standard-Käfiglager, dargestellt sind Kugellager.The bottom bracket shaft 2 has a slenderer axial section 2a and adjacent thereto a thicker axial section 2b on the axial section 2a extends through the bottom bracket 8. The Übertragungssir uktur 35 is in the slimmer Axial section 2a arranged in the illustrated and preferred sleeve shape, it surrounds him The thicker axial section 2b extends outside of the bottom bracket housing 8, by way of example up to the front end of the bottom bracket shell 8. The second pivot bearing 28 is arranged axially in the region of the axial section 2b and supported on this. The arrangement is preferably chosen as shown so that the Drehfager 28 is radially outwardly supported directly on the bearing shell 32. Radially inside, the Diehlager 28 is supported on the Tretkurbeiwelle 2, preferably as shown directly on this. The position shells 31 and 32 have the same inner cross section for the support of the rotary bearings 27 and 28 in the respectively thickened axial end section. The bearings 31 and 32 are voi preferably also the rest identical. The outer cross section of the thicker axial section 2b of the Tietkuibelwelle 2 corresponds to the Außenquersclinitt the Laberabschnitts 35b of Übeitragungsstruktui 35 The Drehlagei 27 and 28 may therefore be identical. The exemplary embodiment is a standard cage bearing, shown are ball bearings.
Die Tietkuibelwelle 2 entspricht mit Ausnahme des verdickten Abschnitts 2b voiteilhafterweise einei herkömmlichen Tretkurbelwelle Insbesondere kann der imThe Tietkuibelwelle 2, with the exception of the thickened portion 2b voiteilhafterweise ai conventional pedal crankshaft
Tretkurbelgehäuse 8 ertreckte Abschnitt 2a einen üblichen Durchmesser aufweisen DasPedal crankcase 8 stretched section 2a have a conventional diameter Das
Gleiche gilt für den Innenduichmesser des Tietkurbelgehäuses 8. Bevorzugt ist der AbschnittThe same applies to the Innenduichmesser the Tietkurbelgehäuses 8. Preferred is the section
2a kreizyliiidrisch mit einem Durchmesser aus dem Bereich von 30 bis 40 mm, noch bevorzugter 33 bis 36 mm. Der Innendurchmesser des bevorzugt ebenfalls kreiszylindrischen Tietlagergehäuses 8 beträgt vorzugsweise zwischen 40 und 70 mm, noch bevorzugter zwischen 45 und 55 mm.2a kreizyliiidrisch with a diameter in the range of 30 to 40 mm, more preferably 33 to 36 mm. The inner diameter of the preferably likewise circular-cylindrical Tietlagergehäuses 8 is preferably between 40 and 70 mm, more preferably between 45 and 55 mm.
Die Lagei Schalenstruktur 30 ei füllt nicht nur eine Lagemngsfunktion füi die Tietkurbelwelle 2, sondern dient auch der Anoidnung des Sensors 40, obgleich nui fύi einen Teil des Sensois 40.The layer structure 30 ei not only fills a Lagemngsfunktion for the Tietkurbelwelle 2, but also serves the Anoidnung the sensor 40, although nui fύi a part of the Sensois 40th
Dei Sensoi 40 ist ein Magnetpolsensoi. Er weist eine Primärspule 41 als Eingangsglied, eine Sekundäispule 42 als Ausgangsglied und Polglieder 43 und 44 als Messstrecke auf. Die Spulen 41 und 42 sind relativ zu dem Tretlagergehäuse 8 nicht beweglich. Sie sind an der Lagerschalenstruktur 30 angeordnet, die zu diesem Zweck auch noch eine Träger schale 33 umfasst, die im Tretlagergehäuse 8 axial zwischen den Lagerschalen 31 und 32 angeoidnet ist und die beiden Spulen 41 und 42 Uägt Die Spulen 41 und 42 könnten hinsichtlich ihrer axialen Anordnung vertauscht werden. Die Tiägerschale 33 ist mittels der Lagetschaien 31 und 32 im Tretlageigehäuse 8 axial positioniert. Vorteilhaft für die Anoidnung dei Spulen 41 und 42 ist wegen dei auch iadial beengten Platzveihältnisse, dass die Tiägerschale 33 einen giößeren Innenquei schnitt als die Lagerschalen 31 und 32 hat, was nicht zuletzt dadurch ermöglicht wird, dass die Trägerschale 33 keine Funktion für die Lagerung der Tretkurbelwelle 2 erfüllen muss,Dei Sensoi 40 is a magnetic pole lens. It has a primary coil 41 as an input element, a secondary coil 42 as an output element and pole elements 43 and 44 as a measurement path. The coils 41 and 42 are not movable relative to the bottom bracket shell 8. They are arranged on the bearing shell structure 30, which also comprises a carrier shell 33 for this purpose, which is angeoidnet in the bottom bracket 8 axially between the bearing shells 31 and 32 and the two coils 41 and 42 Uägt The coils 41 and 42 could with respect to their axial Arrangement be reversed. The Tiägerschale 33 is axially positioned by means of the Lagetschaien 31 and 32 in the pedal position housing 8. Favorable for the Anoidnung dei coils 41 and 42 is due to dei also iadial cramped Platzveiverhältnisse that the Tiägerschale 33 a giößeren Innenquei cut as the bearing shells 31 and 32 has, which last but not least it is made possible that the carrier shell 33 does not have to fulfill a function for the mounting of the pedal crankshaft 2,
Die Lagerschalen 31 und 32 sind während der Montage relativ zur Trägerschale 3.3 um die Drehachse R2 drehbar. Die Trägerschale 33 kann daher im Gehäuse 8 ruhen, während dieThe bearing shells 31 and 32 are rotatable relative to the support shell 3.3 about the rotation axis R 2 during assembly. The carrier shell 33 can therefore rest in the housing 8, while the
Lagerschalen 31 und 32 eingeschiaubt werden. Der1 Zusammenbau des Tretlagers mit integiierter Drehmomenterfassung wird erleichtert. Ein Dichtring 34 zwischen derBearings 31 and 32 are screwed. The 1 assembly of the bottom bracket with integerierter torque detection is facilitated. A sealing ring 34 between the
Trägerschale 33 und der Lagerschale 31 und ein weiterer solcher Dichtring 34 zwischen derCarrier shell 33 and the bearing shell 31 and another such sealing ring 34 between the
Trägerschale 33 und der Lagerschale 32 verhindern in Verbindung mit nicht dargestellten Dichtungen bei den Drehlagern 27 und 28, dass Feuchtigkeit eindringen kann.Carrier shell 33 and the bearing shell 32 prevent in conjunction with seals, not shown in the pivot bearings 27 and 28, that moisture can penetrate.
Die Polglieder 43 und 44 sind verdrehfest, aber voneinander separat mit der Übertragungsstruktur 35 verbunden. Das Polglied 43 ist mit dem Antriebsende 36 und das Polglied 44 ist mit einem dem Abtriebsende 37 nahen Ende des Torsionsabschnitts 35a nicht verdrehbar verbunden. Die Polglieder 43 und 44 sind über den Torsionsabschnitt 35a miteinander verbunden, von dieser Verbindung abgesehen aber relativ zueinander um die Drehachse R2 frei drehbar. Bei Übertragung eines Drehmoments wird der Torsi onsabschnitt 35a axial zwischen den Orten der Befestigung der Polglieder 43 und 44 tordiert, wodurch sich die Drehwinlcelposition, die die Polglieder 43 und 44 relativ zueinander aufweisen der Toision und somit der Größe des Drehmoments entsprechend verändert. Fließt durch die Primäϊspule 41 ein elektrischer Strom, wird die Sekundärspule 42 erregt und erzeugt ein Ausgangssignal, das sich in Abhängigkeit von der relativen Drehwinkelposition der Polglieder 43 und 44 ändert, Aus dem Ausgangssignal wird das Drehmoment abgeleitet,The pole members 43 and 44 are rotationally fixed but separately connected to the transmission structure 35. The pole member 43 is connected to the drive end 36 and the pole member 44 is non-rotatably connected to a the output end 37 near the end of the torsion portion 35 a. The pole members 43 and 44 are connected to each other via the torsion portion 35a, apart from this connection but freely rotatable relative to each other about the rotation axis R 2 . Upon transmission of a torque, the torsion portion 35a is axially twisted between the locations of attachment of the pole members 43 and 44, whereby the rotational angular position which the pole members 43 and 44 have relative to each other changes accordingly, and thus the magnitude of the torque. If an electric current flows through the primary coil 41, the secondary coil 42 is energized and generates an output signal which changes in dependence on the relative rotational angular position of the pole members 43 and 44. The torque is derived from the output signal.
Figur 8 zeigt den Sensor 40 im gleichen Längsschnitt wie Figur 7, nui in veigrößeiter Darstellung. Die Spulen 41 und 42 weisen je ein im Längsschnitt U-förmiges Joch 41a und 42a aus magnetisierbarem Material auf, beispiesweise Magneteisen. Im jeweiligen Joch 41a und 42a sind die Wicklungen 41b und 42b der Spulen 41 und 42 aufgenommen. Die Wicklungen 41a und 42a, das Joch 41b und das Joch 42b erstrecken sich um die Drehachse R2 umlaufend, die Joche 41b und 42b mit gleichbleibendem Pi ofilquer schnitt. Die Polglieder 43 und 44 weisen Magnetfeldelemente 48 auf jeweils mit Polen 45 und Gegenpolen 46 entgegengesetzter Polarität.. Die Pole 45 und Gegenpole 46 erstrecken sich um die Drehachse R2 mit zumindest im Wesentlichen gleichbleibendem Profüquei schnitt. Die Paare jeweils aus einem Pol 45 und einem Gegenpol 46 jedes der Magnetfeldelemente 48 überlappen einander axial und in Umfangsrichtung, liegen sich also radial gegenüber, so dass die magnetischen Feldlinien jedes der Magnetfeldelemente 48 radial verlaufen. Zwischen den Paaren aus Pol 45 und Gegenpol 46 jedes der Magnetfeldelemente 48 ist ein Isolator 47 angeordnet. Die Magnetfeldelemente 48 des Polglieds 43 sind der Spule 41 und die Magnetfeldelemente 48 des Polglieds 44 sind der Spule 42 radial gegenüberliegend angeordnet und von der jeweils auf gleicher axialen Höhe angeordneten und dadurch zugeordneten Spule 41 bzw. 42 nur durch einen um die Drehachse R2 umlaufenden, radial schmalen Luftspalt getrennt. Die Schenkel des Jochs 41b enden an einer inneren Umfangsfiäche der Spule 4L Die Pole 45 des Polglieds 43 enden an der äußeren Umfangsfläche des Polglieds 43 radial exakt gegenüber dem Ende des einen Schenkels des Jochs 41b, und die Gegenpole 46 enden an der äußeren Umfangsfiäche radial exakt gegenüber dem Ende des anderen Schenkels des Jochs 41b. Bei der Sekundärspule 42 und dem zugeordneten Polglied 44 ist die Geometrie die gleiche.FIG. 8 shows the sensor 40 in the same longitudinal section as FIG. 7, but not in greater detail. The coils 41 and 42 each have a longitudinally U-shaped yoke 41a and 42a made of magnetizable material, for example, magnetic iron. In the respective yoke 41a and 42a, the windings 41b and 42b of the coils 41 and 42 are accommodated. The windings 41a and 42a, the yoke 41b and the yoke 42b extend circumferentially about the axis of rotation R 2 , the yokes 41b and 42b of uniform cross section. The pole members 43 and 44 have magnetic field elements 48 each with poles 45 and opposite poles 46 of opposite polarity .. The poles 45 and opposite poles 46 extend around the axis of rotation R 2 with at least substantially constant Profüquei cut. The pairs each of a pole 45 and a mutual pole 46 of each of the magnetic field elements 48 overlap each other axially and in the circumferential direction, so are radially opposite, so that the magnetic field lines of each of the magnetic field elements 48 extend radially. Between the pairs of pole 45 and opposite pole 46 of each of the magnetic field elements 48, an insulator 47 is arranged. The magnetic field elements 48 of the pole member 43 are the coil 41 and the magnetic field elements 48 of the pole member 44 of the coil 42 are arranged radially opposite each other and arranged by each arranged at the same axial height and thereby associated coil 41 and 42 only by one about the axis of rotation R 2 , radially narrow air gap separated. The legs of the yoke 41b terminate at an inner circumferential surface of the spool 4L. The poles 45 of the pole member 43 terminate on the outer peripheral surface of the pole member 43 radially exactly opposite the end of the one leg of the yoke 41b, and the opposing poles 46 radially end exactly on the outer circumferential surface opposite the end of the other leg of the yoke 41b. In the secondary coil 42 and the associated pole member 44, the geometry is the same.
Die Polglieder 43 und 44 sind einander mit ihren Magnetfeldelementen axial zugewandt. Zwischen den Polgliedern 43 und 44 verbleibt um die Drehachse R2 umlaufend ein axial schmaler Luftspalt. Die Pole 45 und Gegenpole 46 enden bei jedem der Polglieder 4.3 und 44 an der dem jeweils anderen Polglied axial zugewandten Stirnseite. Die Pole 45 des Polglieds 43 sind radial auf gleicher Höhe wie die Pole 45 des Polglieds 44 angeordnet. Ebenso sind die Gegenpole 46 des Polglieds 43 radial auf gleicher Höhe wie die Gegenpole 46 des Polglieds 44 angeordnet.The pole members 43 and 44 face each other axially with their magnetic field elements. Between the pole members 43 and 44 remains around the axis of rotation R 2 circumferentially an axially narrow air gap. The poles 45 and opposing poles 46 terminate at each of the pole members 4.3 and 44 at the other end of the pole member axially facing end. The poles 45 of the pole member 43 are arranged radially at the same height as the poles 45 of the pole member 44. Likewise, the opposing poles 46 of the pole member 43 are arranged radially at the same height as the opposite poles 46 of the pole member 44.
Figur 9 zeigt die Polglieder 43 und 44 in einer perspektivischen Sicht, in der die umgebenden Spulen 41 und 42 nicht dargestellt sind. Die Magnetfeldelemente 48, die jeweils ein Paar von radial einander zugewandten Polen 45 und 46 und radial dazwischen einen Isolator1 47 aufweisen, sind am jeweiligen Polglied 41 und 42 in der Art eines Zahnkranzes angeordnet, indem sie von einer Trägerhülse 51 des Polglieds 43 und einer Trägerhülse 52 des Polglieds 44 axial frei vorragen. Zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Magnetfeldelementen 48 verbleibt jeweils eine Lücke 49. Die Lücken 49 sind frei, könnten gumdsätzlich aber von lsolatoimaterial gebildet werden. Bleiben die Lücken 49 frei, erleichtert dies jedoch die Fertigung der Polglieder 43 und 44. Die Polglieder 43 und 44 sind relativ zueinander so angeordnet, dass jedem Magnetfeldelement 48 des einen der Polglieder 43 und 44 eine der Lücken des anderen axial gegenübei liegt, wenn die Übertragungsstrulctur 35 nicht auf Torsion beansprucht wird, also kein Drehmoment überträgt. Die Magnetfcldelemente 48 sind in Umfangsrichtung jeweils so bieit wie die im drehmomentfreien Zustand gegenüberliegende Lücke 49, Sie sind ferner alle gleich breit, was für die Funktion jedoch nicht entscheidend ist. Der Veisatz ist ferner so gewählt, das die Magnetfeldelemente 48 der Polglieder 43 und 44 sich im torsionsfreien Zustand in Umfangsrichtung nicht überlappen, um in diesem Zustand einen minimalen, aber doch messbaien magnetischen Fϊuss zwischen den Polgliedein 43 und 44 zu erhalten.Figure 9 shows the pole members 43 and 44 in a perspective view, in which the surrounding coils 41 and 42 are not shown. The magnetic field elements 48, each having a pair of radially facing poles 45 and 46 and radially therebetween an insulator 1 47, are arranged on the respective pole member 41 and 42 in the manner of a ring gear, by a support sleeve 51 of the pole member 43 and a Carrier sleeve 52 of the pole member 44 project axially freely. In each case a gap 49 remains between the magnetic field elements 48 which are adjacent in the circumferential direction. The gaps 49 are free, but could generally be formed by insulating material. The gaps remain clear, but this facilitates the manufacture of the pole members 43 and 44. The pole members 43 and 44 are arranged relative to each other so that each magnetic field element 48 of one of the pole members 43 and 44 one of the gaps of the other axially gegenübei is when the Übertragungsstrulctur 35 is not stressed on torsion, so no torque transfers. The Magnetfcldelemente 48 are each in the circumferential direction as well as the opposite in the torque-free state gap 49, they are also all the same width, which is not critical for the function. The Veisatz is also chosen so that the magnetic field elements 48 of the pole members 43 and 44 do not overlap in the torsion-free state in the circumferential direction, in order to obtain in this state a minimal, but measured magnetic flux between the Polgliedein 43 and 44.
Fließt in dei Primärspule 41 ein Erregerstiom, wird in deren Joch 41b ein Magnetfeld induziert. Die Schenkel des Jochs 41b werden zu Magnetpolen, der eine Schenkel zu einem magnetischen Pluspol, der andere zum Minuspol. Aufgiund eines magnetischen Flusses über den radialen Spalt zwischen dei Spule 41 und den Magnetfeldelementen 48 wird an der axialen Stirnfläche des zugeordneten Polglieds 43 ein radial gelichtetes magnetisches Feld erzeugt. Dieses Magnetfeld ruft in den axial gegenüberliegenden Magnetfeldelementen 48 des anderen Polglieds 44 ein ebenfalls radial gerichtetes Magnetfeld hervor, dessen Größe sich in Abhängigkeit von der in Umfangsrichtung gemessenen Gesamtlänge der Überlappung der Magnetfeldelemente 45, 46, 47 der beiden Polglieder 43 und 44, also in Abhängigkeit von der relativen Diehwinkelposition der Polglieder 43 und 44 ändert.If an excitation current flows in the primary coil 41, a magnetic field is induced in its yoke 41b. The legs of the yoke 41b become magnetic poles, one leg to a positive magnetic pole, the other to the negative pole. On the basis of a magnetic flux across the radial gap between the coil 41 and the magnetic field elements 48, a radially cleared magnetic field is generated at the axial end face of the associated pole member 43. This magnetic field causes in the axially opposite magnetic field elements 48 of the other pole member 44 also a radially directed magnetic field, the size of which depends on the circumferentially measured total length of the overlap of the magnetic field elements 45, 46, 47 of the two pole members 43 and 44, ie in dependence from the relative Diehwinkelposition of the pole members 43 and 44 changes.
Die Magnetfeldelemente 48 sind Schichtelemente. Die Pole 45 und Gegenpole 46 und der radial dazwischen angeordnete Isolator 47 sind aufeinander angeordnet. Im Schnitt entsteht ein Schichtaufbau mit einer unteren Polschicht 45 einer mittleren Isolatorschicht 47 und einer äußeren Gegenpolschicht 46. Die jeweilige Trägerhülse 51 oder 52 bildet für die Magnetfeldelemente 48 eine unleiste Schicht, die Trägerschicht Die Polglieder 43 und 44 sind gleich, d h, sowohl die Trägerhülsen 51 und 52 als auch die Magnetfeldelemente 48 und auch deren Anordnung zu einer Art Zahnkranz sind gleich.The magnetic field elements 48 are layer elements. The poles 45 and opposing poles 46 and the insulator 47 disposed radially therebetween are arranged on top of each other. On average, a layer structure with a lower pole layer 45 of a middle insulator layer 47 and an outer Gegenpolschicht 46. The respective support sleeve 51 or 52 forms for the magnetic field elements 48 a slat layer, the carrier layer, the pole members 43 and 44th are the same, ie, both the carrier sleeves 51 and 52 and the magnetic field elements 48 and also their arrangement to a kind of sprocket are the same.
Die Anordnung der Pole 45 und Gegenpole 46 radial übereinander ist nicht nur für eine besonders effiziente Erzeugung des Magnetfelds von Vorteil, sondern begünstigt auch eine einfache Fertigung der Polglieder 43 und 44, Im Vergleich mit einer- alternierenden Polarität in Umfangsiichtung findet der magnetische Fluss von dem aufwärtigen Polglied 4,3 zum abwältigen Polglied 44 über eine größere Fläche statt, da im jeweils gleichen Längsschnitt gesehen, beispielsweise im Schnitt der Figuren 7 und 8, der magnetische Fluss über die Pole 45 und die Gegenpole 46 übertritt. Das Ausgangssignal des Sensors 40 ist bei sonst gleichenThe arrangement of the poles 45 and opposing poles 46 radially one above the other is not only advantageous for a particularly efficient generation of the magnetic field, but also favors a simple manufacture of the pole members 43 and 44. In comparison with an alternating polarity in the circumferential direction, the magnetic flux of the Upward pole member 4,3 to Abwältigen pole member 44 over a larger area instead, as seen in the same longitudinal section, for example, in the section of Figures 7 and 8, the magnetic flux across the poles 45 and the opposite poles 46 passes. The output signal of the sensor 40 is otherwise the same
Verhältnissen entsprechend stärker. Der schichtweise Aufbau der Magnetfeldelemente 48 ist insbesondere für die Fertigung von Vorteil,Proportions correspondingly stronger. The layered structure of the magnetic field elements 48 is particularly advantageous for the production,
Figur 10 zeigt vorgefoπnte Hülsenkörper 45', 46', 47' und 51' längs der gemeinsamen Längsachse aufgereiht für den Zusammenbau. Die Hülse 51 ' bildet im herzustellenden Polglied 43 die Trägerhülse 51, die Polhülse 45' die Pole 45, die Isolatorhülse 47' den Isolator 47 und die Gegenpolhülse 46' die Gegenpole 46. Die Hülse 51 ' weist einen axialen Endabschnitt 51a mit einem ersten Außendurchmesser und einen axialen Abschnitt 51b mit einem größeren zweiten Außendurchmesser auf. Der Innendurchmesser kann überall gleich sein. Die Polhülse 45' wird auf den Endabschnitt 51a bis gegen eine Schulter 51c, die zwischen den Abschnitten 51a und 51b gebildet ist, geschoben, gegebenenfalls unter Pressung, und vorzugsweise stoffschlüssig auf dem Endabschnitt 51a befestigt. Die Polhülse 45' weist einen glatten Mantel 45a und an dem axialen Ende, das der Schulter 51c zugewandt ist, umlaufend einen radial nach außen ablegenden, axial schlanken Flansch 45b auf, der nach dem Zusammenbau an der Schulter 51c anliegt. Die Isolatorhülse 47' weist einen axialen Endabsclinitt 47a mit einem ersten Außendurchmesser und einen axialen Endabschnitt 47b mit einem größeren zweiten Außendurchmesser' auf Der Innendurchmesser kann überall gleich sein. Der Abschnitt 47b fällt über eine Schulter 47c auf den Durchmesser des Abschnitts 47a ab. Die Isolatorhülse 47' wird auf den Abschnitt 45a bis gegen den Flansch 45b geschoben, gegebenenfalls unter Pressung, und vorzugsweise stoffschlüssig auf dem Abschnitt 45a befestigt. Schließlich wird die Gegenpolhülse 46' auf den Endabschnitt 47a bis gegen die Schulter 47c geschoben, gegebenenfalls unter Pressung, und vorzugsweise stoffschlüssig auf dem Endabschnitt 47a befestigt. Die Gegenpolhülse 46' ist axial vergleichsweise schmal. Sie ist einfach glatt. Der Innenquerschnitt kann bei allen Hülsen 45', 46', 47' und 51' einfach kreiszylindiisch glatt sein. Das Gleiche gilt für den Außenquerschnitt jedes einzelnen der Axialabschnitte,FIG. 10 shows prefilled sleeve bodies 45 ', 46', 47 'and 51' lined up along the common longitudinal axis for assembly. The sleeve 51 'forms in the pole member 43 to be produced the support sleeve 51, the pole sleeve 45' the poles 45, the insulator sleeve 47 'the insulator 47 and the Gegenpolhülse 46' the opposite poles 46. The sleeve 51 'has an axial end portion 51a with a first outer diameter and an axial portion 51b having a larger second outer diameter. The inside diameter can be the same everywhere. The pole sleeve 45 'is pushed onto the end portion 51a to against a shoulder 51c, which is formed between the portions 51a and 51b, optionally under pressure, and preferably firmly attached to the end portion 51a. The pole sleeve 45 'has a smooth shell 45a and at the axial end facing the shoulder 51c circumferentially a radially outwardly depositing, axially slender flange 45b, which rests after assembly on the shoulder 51c. The insulator sleeve 47 'has an axial end portion 47a having a first outer diameter and an axial end portion 47b having a larger second outer diameter. The inner diameter may be the same everywhere. The portion 47b drops over a shoulder 47c to the diameter of the portion 47a. The insulator sleeve 47 'is pushed onto the portion 45a to 45b against the flange, optionally under pressure, and preferably firmly attached to the portion 45a. Finally, the Gegenpolhülse 46 'on the end portion 47 a to pushed against the shoulder 47c, optionally under pressure, and preferably firmly attached to the end portion 47a. The Gegenpolhülse 46 'is axially comparatively narrow. She is just plain. The inner cross-section can be smoothly kreiszylindiisch smooth in all sleeves 45 ', 46', 47 'and 51'. The same applies to the outer cross-section of each individual of the axial sections,
Nach diesem Zusammenbau werden die Magnetfeldelemente 48 durch Herausarbeiten, voizugsweise Fräsen, der Lücken 49 geschaffen, so dass das in Figur 11 dargestellte Polglied 43 erhalten wild. Im Ausfühiungsbeispiel sind die Lücken 49 an der jeweiligen Stirnseite axial so tief eingearbeitet, dass von den voi maligen Hülsenkörpern 45', 46' und 47' (Figur 10) jeweils nur noch Unifangssegmente im Bereich dei Magnetfeldelemente 48 stehen bleiben. In einer vorteilhaften Variante werden die Lücken 49 von dei Stirnseite des jeweiligen Verbunds der Hülsenkörper 45', 46' und 47' axial nur so tief eingearbeitet, dass von allen Hülsenkörpem 45', 46' und 47' jeweils noch ein die gemeinsame Längsachse umgebender Hülsenabschnitt verbleibt. In der Variante können die Hülsenkörper 45', 46' und 47' allein durch Presssitz, also rein reibschlüssig, miteinander zu dem Verbund gefügt sein. Ein stoffschlüssiges Fügen, beispielsweise durch Kleben, ist in der Variante nicht erforderlich, wird vorzugsweise auch nicht durchgefühlt, obgleich ein stoffschlüssiges Fügen auch für die Variante nicht ausgeschlossen weiden soll.After this assembly, the magnetic field elements 48 are created by working out, voizugsweise milling, the gaps 49, so that the pole member 43 shown in Figure 11 obtained wild. In Ausfühiungsbeispiel the gaps 49 are axially worked so deeply on the respective end face that of the voi-times sleeve bodies 45 ', 46' and 47 '(Figure 10) each remain only Unifangssegmente in the field dei magnetic elements 48. In an advantageous variant, the gaps 49 of the end face of the respective composite of the sleeve bodies 45 ', 46' and 47 'are axially worked only so deeply that of all the sleeve bodies 45', 46 'and 47' there is still a sleeve section surrounding the common longitudinal axis remains. In the variant, the sleeve body 45 ', 46' and 47 'alone by interference fit, so purely friction, be joined together to form the composite. A cohesive joining, for example by gluing, is not required in the variant, is preferably also not felt, although a cohesive joining should also not be excluded for the variant.
Der Sensor 40 wird in Doppel fimktion auch zur Ermittlung der Drehzahl der Tietkurbelwelle 2 veiwendet. Er ist Bestandteil eines Drehzahlsensors, der ferner einen Hallsensor aufweist. Dei Hallsensor tastet eines der Polglieder 43 und 44 oder beide Polglieder 43 und 44, voizugsweise das im Magnetfluss des Drehmomentsensors 40 aufwärtige Polglied 43 ab. Der Hallsensor delektiert die Durchgänge der Magnetfeldelemente 48 oder nur eines bestimmten Magnetfeldelements 48, woraus mittels eines nachgeschalteten Zählglieds und eines Zeitglieds die Drehzahl bestimmt wird. Der Hallsensor ist vorzugsweise in einer nicht dargestellten Öffnung am Umfang des Tretlagergehäuses 8 iadial gegenüber dem betreffenden Polglied, vorzugsweise 43, angeordnet. Der Sensor 40 ist in eine Steuerung des Elektromotors 10 integriert. Die Steuerung entscheidet beispielsweise, ob der Elektromotor 10 überhaupt eingeschaltet wird und Drehmoment in das Zugmittelgetriebe einleitet. Bedingung für das Einschalten ist vorzugsweise, dass die Einleitung eines Drehmoments über die Tretkurbelwelle 2 festgestellt wird. Gegebenenfalls kann an einem Bedienteil, beispielsweise dem Bedienteil 25 (Figur 1), ein Bedienelement vorgesehen sein, mit dem der Fahrer auswählen kann, ob der Elektromotor 10 nur unterstützt oder ständig Drehmoment einleitet. Ferner kann am Bedienteil die Möglichkeit der Einstellung des vom Motor 10 erzeugten Drehmoments gegeben sein. The sensor 40 is in double fimktion also veiwendet to determine the speed of the Tietkurbelwelle 2. It is part of a speed sensor, which also has a Hall sensor. The Hall sensor scans one of the pole members 43 and 44 or both pole members 43 and 44, voizugsweise the upward in the magnetic flux of the torque sensor 40 pole member 43 from. The Hall sensor delektiert the passages of the magnetic field elements 48 or only a specific magnetic field element 48, from which by means of a downstream counter element and a timer, the speed is determined. The Hall sensor is preferably in an opening, not shown, on the circumference of the bottom bracket 8 iadial relative to the respective pole member, preferably 43, respectively. The sensor 40 is integrated in a control of the electric motor 10. The controller decides, for example, whether the electric motor 10 is ever turned on and introduces torque into the traction mechanism. Condition for the switching is preferably that the introduction of a torque on the pedal crankshaft 2 is detected. Optionally, an operating element can be provided on a control unit, for example the control unit 25 (FIG. 1), with which the driver can select whether the electric motor 10 only supports or constantly introduces torque. Furthermore, the possibility of adjusting the torque generated by the engine 10 may be given on the control panel.
Bezugszeichen:Reference numerals:
1 Tretkurbel, Pedale1 pedal, pedals
2 Tretkuibel, Ti etkurbel welle2 treadle, Ti crank shaft
2a Axialabschnitt2a axial section
2b Axialabschnitt2b axial section
3 Kurbelritzel3 crank pinions
4 Zugmittel4 traction means
5 Abtriebsritzel5 output pinions
6 Motoπϊtzel6 motorcycles
7 Umlenkrad7 diverter wheel
8 Tretlagergehäuse8 bottom bracket housings
8a Rahmenunteiieil8a Rahmenunteiieil
8b Sattelrohr8b seat tube
8c Energiequelle8c power source
9 Motorgehäuse9 motor housing
10 Elektromotor10 electric motor
11 Stator11 stator
I Ia StalorträgerIa Stalorträger
I Ib Befestigungselement l lc StatorhohlraumI Ib fastener l lc stator cavity
12 Rotor12 rotor
13 Polring13 pole ring
14 Rückschlussiing14 inference ring
15 Verbindungsstruktur15 connection structure
16 Motorwelle16 motor shaft
17 Diehlager17 Diehlager
18 Drehlager18 pivot bearings
19 Fieilauf19 Fieilauf
20 Rotorwelle20 rotor shaft
21 Drehlager 22 Drehlager21 pivot bearings 22 pivot bearings
23 Freilauf23 freewheel
23i Freilaufeinlieiten23i freewheeling inserts
24 -24 -
25 Steuerungs-Bedienein25 control operator
26 _26 _
27 erstes Drehlager27 first pivot bearing
28 zweites Drehlager28 second pivot bearing
29 -29 -
30 Lagerschalenstruktur30 bearing shell structure
31 Lagerschale31 bearing shell
32 Lager schale32 bearing shell
33 Trägerschale33 carrier shell
34 Dächtiing34 nighting
35 Überti agungsstruktur35 Overstatement structure
35a Torsionsabschnitt35a torsion section
35b Lagerabschnitt35b bearing section
36 Antriebsende36 drive end
37 Abtriebsende37 output end
38 Frei lauf38 free run
39 Distanziing39 distance
40 Sensoi40 Sensoi
41 Eingangsglied, Spule41 input element, coil
42 Ausgangsglied, Spule42 output member, coil
43 Polglied43 pole member
44 Polglied44 pole member
45 Pol45 pol
47' Polhülse47 'pole sleeve
46 Gegenpol46 opposite pole
46' Gegenpolhülse46 'Gegenpolhülse
47 Isolator ' Isolatorhülse47 insulator Insulator sleeve
MagnelfeldelementMagnelfeldelement
Lückegap
--
Trägerhülsesupport sleeve
Trägerhülsesupport sleeve
Tretkurbelachseo Motorachse Pedal crank axle motor shaft

Claims

Anwaltsakle: 56 655 XI Philippe Kohlbrenner Ansprüche Attorney at Law: 56 655 XI Philippe Kohlbrenner Claims
1. Antrieb für ein Radfahrzeug, der Antrieb umfassend a) eine Tretkurbel (1 , 2) zur Umwandlung von Muskelkraft in Drehmoment, b) ein Kurbelritzel (3), das zur Übertragung des Drehmoments der Tretkurbel (1 , 2) mit dem Zugmittel (4) in einem Eingriff ist, c) einen Elcktromotoi (10), d) ein Motorritzel (5), das zur Übertragung des Drehmoments des Elektromotors (10) mit dem Zugmittel (4) ebenfalls in einem Eingriff ist, e) wobei der Elektromotor (10) ein Außenläufermotor ist.1. Drive for a wheeled vehicle, the drive comprising a) a pedal crank (1, 2) for converting muscle power into torque, b) a crank pinion (3) which is used to transmit the torque of the pedal crank (1, 2) with the traction device ( 4) is in engagement, c) an electric motor (10), d) a motor pinion (5), which is also in engagement with the traction means (4) for transmitting the torque of the electric motor (10), e) the electric motor (10) is an external rotor motor.
2. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorritzel (5) koaxial mit einem Rotoi (12) des Elektromotors (10) angeordnet und bei der Übertragung des Drehmoments des Elektromotors (10) verdrehgesichert mit dem Rotoi (12) verbunden ist,2. Drive according to the preceding claim, characterized in that the motor pinion (5) is arranged coaxially with a rotary (12) of the electric motor (10) and is connected to the rotary (12) so that it cannot rotate during the transmission of the torque of the electric motor (10). ,
3. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) eine mit dem Rotor (12) koaxiale Motorwelle (16) aufweist, über die das Drehmoment des Elektromotors (10) auf das Motorritzel (6) übeltragbar ist, und die Motorwelle (16) sich zumindest in, vorzugsweise durch den Stator (11) erstreckt.3. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (10) has a motor shaft (16) coaxial with the rotor (12), via which the torque of the electric motor (10) can be transmitted to the motor pinion (6), and the motor shaft (16) extends at least into, preferably through, the stator (11).
4. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch und wenigstens einem der folgenden Merkmale: der Rotor (12) das Drehmoment des Elektromotors (10) an der dem Motorritzel (6) gegenüberliegenden Seite des Statois (1 1 ) in die Rolorwelle (16; 20) einleitet; - der Rotor (12) weist einen den Stator (1 1) umgebenden Rotorring (13, 14), eine4. Drive according to the preceding claim and at least one of the following features: the rotor (12) introduces the torque of the electric motor (10) into the roller shaft (16; 20) on the side of the Statois (1 1) opposite the motor pinion (6). ; - The rotor (12) has a rotor ring (13, 14) surrounding the stator (11).
Rotorwelle (16; 20) und eine Verbindungsstruktur (15) auf, die den Rotorring (13, 14) verdrehgesichert mit der Rotorweile (16; 20) verbindet, wobei das Motorritzel (6) und die Verbindungsstruktur (15) axial an unterschiedlichen Seiten des Stators (11) angeordnet sind; wenigstens ein Drehlager (17) der Motorwelle (16) ist in einem zentralen Hohlraum (l lc) des Stators (11) angeordnet; die Motorwelle (16) ist mittels eines linken Drehlagers (17) und eines rechten Drehlagers (18) relativ zum Stator (11) drehbar gelagert und eines dieser Drehlager (17, 18) ist in einem zentralen Hohlraum (1 Ic) des Stators (11) und das andere axial außerhalb des Stators (11) angeordnet,Rotor shaft (16; 20) and a connecting structure (15) which holds the rotor ring (13, 14) connects to the rotor shaft (16; 20) in a rotationally secured manner, the motor pinion (6) and the connecting structure (15) being arranged axially on different sides of the stator (11); at least one pivot bearing (17) of the motor shaft (16) is arranged in a central cavity (l lc) of the stator (11); the motor shaft (16) is rotatably mounted relative to the stator (11) by means of a left rotary bearing (17) and a right rotary bearing (18) and one of these rotary bearings (17, 18) is in a central cavity (1 Ic) of the stator (11 ) and the other is arranged axially outside the stator (11),
5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Elektromotors (10) über eine mit dem Rotor (12) koaxiale Motorwelle (16) und einen Freilauf (19; 23) nur in eine durch den Freilauf (19; 23) vorgegebene Antriebsrichtung auf das Ritzel (6) übertragbar ist und der Freilauf (39; 23) das Motoπitzel (6) in eine gegen die Antiϊebsrichtung weisende Drehrichtung von dem5. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the torque of the electric motor (10) via a motor shaft (16) coaxial with the rotor (12) and a freewheel (19; 23) only in one through the freewheel (19; 23) predetermined drive direction can be transferred to the pinion (6) and the freewheel (39; 23) moves the motor pinion (6) in a direction of rotation pointing against the anti-friction direction
Rotor (12) entkoppelt,Rotor (12) decoupled,
6. Antrieb nach einem dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (19; 23) ein Hülsenfreilauf ist, vorzugsweise mehrere separate, axial nebeneinander angeordnete Hülsenfreilaufeinheiten (23i) aufweist.6. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the freewheel (19; 23) is a sleeve freewheel, preferably having a plurality of separate sleeve freewheel units (23i) arranged axially next to one another.
7. Antrieb nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (23) in einem zentralen Hohlraum (1 Ic) des Stators (1 1) angeordnet ist.7. Drive according to one of the two preceding claims, characterized in that the freewheel (23) is arranged in a central cavity (1 Ic) of the stator (1 1).
8, Antrieb nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: der Freilauf (23) ist zwischen einem linken Drehlager (21) und einem rechten8, drive according to one of the three preceding claims and at least one of the following features: the freewheel (23) is between a left pivot bearing (21) and a right one
Drehlager (22) der Motorwelle (16) angeordnet; der Freilauf (23) ist axial von dem Motorritzel (6) beabstandet angeordnet; - ein Drehiager (22) der Motorwelle (16) ist axial zwischen dem Motorritzel (6) und dem Freilauf (23) angeordnet. Pivot bearing (22) arranged on the motor shaft (16); the freewheel (23) is arranged axially spaced from the motor pinion (6); - A rotary bearing (22) of the motor shaft (16) is arranged axially between the motor pinion (6) and the freewheel (23).
9. Antrieb nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) bei der Übertragung des Drehmoments des Elektromotors (10) über den Freilauf (2.3) mit der Motorwelle (16) verbunden ist.9. Drive according to one of the four preceding claims, characterized in that the rotor (12) is connected to the motor shaft (16) via the freewheel (2.3) when transmitting the torque of the electric motor (10).
55
10. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1 1) eine Rotorwelle (20) aufweist, die Motorwelle (16) und die Rotorwelle (20) konzentrisch sind, vorzugsweise die Rotorwelle (20) die Motorwelle (16) umgibt, und der Freilauf (23) die Rotorwelle (20)10. Drive according to one of the preceding claims in combination with claim 5, characterized in that the rotor (1 1) has a rotor shaft (20), the motor shaft (16) and the rotor shaft (20) are concentric, preferably the rotor shaft (20 ) surrounds the motor shaft (16), and the freewheel (23) surrounds the rotor shaft (20)
10 bei der Übertragung des Drehmoments des Elektromotors (10) mit der Motorwelle (16) verbindet.10 connects to the motor shaft (16) when transmitting the torque of the electric motor (10).
11. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch und wenigstens einem der folgenden Merkmale: i 5 - der Freilauf (23) ist in einem Ringspalt zwischen der Motorwelle (16) und der11. Drive according to the preceding claim and at least one of the following features: i 5 - the freewheel (23) is in an annular gap between the motor shaft (16) and the
Rotorwelle (20) angeordnet; die Motorwelle (16) ist mittels eines linken Drehlagers (21) und eines rechtenRotor shaft (20) arranged; the motor shaft (16) is by means of a left pivot bearing (21) and a right one
Drehlagers (22) relativ zur Rotorwelle (20) drehbar gelagert und der Freilauf (23) ist axial zwischen diesen Drehlagern (21 , 22) angeordnet; 0 - die Motorwelle und die Rotorwelle (20) sind gemeinsam mittels eines linkenPivot bearing (22) is rotatably mounted relative to the rotor shaft (20) and the freewheel (23) is arranged axially between these pivot bearings (21, 22); 0 - the motor shaft and the rotor shaft (20) are connected by means of a left
Drehlagers (17) und eines rechten Drehlagers (18) relativ zum Stator (1 1) drehbar gelagert und der Freilauf (23) ist axial zwischen diesen Drehlagera (17, 18) angeordnet,. 5 12- Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und wenigstens einem der folgenden Merkmale: der Elektromotor (10) weist eine mit dem Rotor (12) koaxiale Motorwelle (16) auf, über die das Drehmoment des Elektromotors (10) auf das Motoπitzel (6) übertragbar ist, und die Motorwelle (16) ist über den Freilauf (19) mit dem 0 Motorritzel (6) verbunden; der Elektromotor (10) weist eine mit dem Rotor (12) koaxiale Motorwelle (16) auf, über die das Drehmoment des Elektromotors (10) auf das Motorritzel (6) übertragbar ist, und die Motorwelle (16) ist bezüglich beider Drehrichtungen verdrehgesichert mit dem Rotor Pivot bearing (17) and a right pivot bearing (18) are rotatably mounted relative to the stator (11) and the freewheel (23) is arranged axially between these pivot bearings (17, 18). 5 12- Drive according to one of claims 1 to 7 and at least one of the following features: the electric motor (10) has a motor shaft (16) coaxial with the rotor (12), via which the torque of the electric motor (10) is transmitted to the motor pinion (6) is transferable, and the motor shaft (16) is connected to the motor pinion (6) via the freewheel (19); the electric motor (10) has a motor shaft (16) coaxial with the rotor (12), via which the torque of the electric motor (10) can be transferred to the motor pinion (6), and the motor shaft (16) is secured against rotation in both directions of rotation the rotor
(12) verbunden.(12) connected.
13. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: das Kurbelritzel (3) ist mit der Tretkurbel (1 , 2) verdrehgesichert verbunden; ein Durchmesser des Kurbelritzels (3) ist wenigstens dreimal so groß wie ein Durchmesser des Motorritzels (6).13. Drive according to one of the preceding claims and at least one of the following features: the crank pinion (3) is connected to the pedal crank (1, 2) so that it cannot rotate; a diameter of the crank pinion (3) is at least three times as large as a diameter of the motor pinion (6).
14. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) des Eloktromotors (10) wenigstens 28 Pole aufweist.14. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (12) of the electric motor (10) has at least 28 poles.
15. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: eine Energiequelle (8c) zur Versorgung des Elektromotors (10) mit elektrischer Energie ist an einem Sattelrohr (8b) des Rad Fahrzeugs angeordnet ist und erstreckt sich längs des Sattelrohrs (8b), vorzugsweise von nahezu einem oberen Ende des Satteliohrs (8b) bis vorzugsweise wenigstens nahezu auf die Höhe einer Tretwelle15. Drive according to one of the preceding claims and at least one of the following features: an energy source (8c) for supplying the electric motor (10) with electrical energy is arranged on a seat tube (8b) of the wheeled vehicle and extends along the seat tube (8b ), preferably from almost an upper end of the saddle ear (8b) to preferably at least almost to the height of a pedal shaft
(2) der Tretkurbel (1, 2), wobei die Energiequelle (8c) vorzugsweise von dem Sattelrohr (8b) weg beweglich angeordnet ist; es ist eine Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung des über die Tretkurbel (1, 2) erzeugten Drehmoments vorgesehen und mit einer Steuerung des Elektromotors (10) verbunden, wobei die Steuerung das von der Ermittlungseinrichtung ermittelte Drehmoment mit einem fest oder einstellbar vorgegebenen Sollwert vergleicht und den Elektromotor nur einschaltet, wenn das ermittelte Drehmoment den Sollwert übersteigt; für den Elektromotor (10) ist eine Steuerung (25) vorgesehen, mittels der das Drehmoment des Elektromotors ( 10) eingestellt weiden kann; für den Elektromotor (10) ist eine Steuerung (25) vorgesehen, mittels zwischen wenigstens zwei Betriebsmodi für den Elektromotor (10) ausgewählt werden kann, nämlich einem ersten Modus, in dem der Elektromotor (10) nur eingeschaltet ist, wenn das Drehmoment der Tretkurbel (1, 2) einen fest oder einstellbar vorgegebenen Sollwert größer Null übersteigt, und einem zweiten(2) the pedal crank (1, 2), the energy source (8c) preferably being arranged to be movable away from the seat tube (8b); A determination device is provided for determining the torque generated via the pedal crank (1, 2) and is connected to a control of the electric motor (10), the control comparing the torque determined by the determination device with a fixed or adjustable setpoint and only the electric motor switches on when the determined torque exceeds the setpoint; A control (25) is provided for the electric motor (10), by means of which the torque of the electric motor (10) can be adjusted; A control (25) is provided for the electric motor (10), by means of which one can select between at least two operating modes for the electric motor (10), namely a first mode in which the electric motor (10) is only switched on when the torque of the pedal crank (1, 2) exceeds a fixed or adjustable setpoint greater than zero, and a second
Modus, in dem der Elektromotor (10) ständig dicht,Mode in which the electric motor (10) is constantly tight,
16. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmomentsensor (40) oder Drehzahlsensor zur Ermittlung des Drehmoments oder der Drehzahl der Tretkurbel (1, 2) vorgesehen und mit einer Steuerung des16. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that a torque sensor (40) or speed sensor is provided for determining the torque or the speed of the pedal crank (1, 2) and with a control of the
Elektromotors (10) verbunden ist und die Steuerung den Elektromotor (10) in Abhängigkeit von einem Messsignal des Drehmomentsensors (40) oder Drehzahlsensors steuert oder regelt, wobei der Drehmomentsensor (40) oder Drehzahlsensor vorzugsweise in einem Tretlagergehäuse (8) angeordnet ist, durch das sich eine Tretkurbelwelle (2) der Tretkurbel (1, 2) erstreckt,Electric motor (10) is connected and the controller controls or regulates the electric motor (10) depending on a measurement signal from the torque sensor (40) or speed sensor, the torque sensor (40) or speed sensor preferably being arranged in a bottom bracket housing (8), through which a pedal crank shaft (2) of the pedal crank (1, 2) extends,
17. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, und wenigstens einem der folgenden Merkmale: der Drehmomentsensor (40) ist ein Magnetpolsensor; - der Drehmomentsensor (40) umfasst relativ zueinander bewegliche Sensorglieder17. Drive according to the preceding claim, and at least one of the following features: the torque sensor (40) is a magnetic pole sensor; - The torque sensor (40) comprises sensor elements that are movable relative to one another
(41, 42, 43, 44), von denen wenigstens eines Bestandteil des in Kombination mit dem Drelimomentsensor (40) vorgesehenen Drehzahl sensors ist.(41, 42, 43, 44), at least one of which is part of the speed sensor provided in combination with the torque sensor (40).
18. Antrieb nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drelimomentsensor ein Magnetpolsensor ist und folgendes aufweist: eine Übertiagungsslruktur (35) mit einem Antriebsende (36) zur Einleitung eines Drehmoments um eine Längsachse (R2) der Übertragungsstruktur (35) und einem von dem Antriebsende (36) axial beabstandeten Abtriebsende (37) zur Weiterleitung des Drehmoments, - ein aufwäitiges Polglied (43), das in eine Antra ebsdrehiichtung drehmomentfest mit dem Antriebsende (36) verbunden ist und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete aufwäitige Magnetfeldelemente (48) mit jeweils wenigstens einem Po! (45) und wenigstens einem bezüglich der Polarität entgegensetzten Gegenpol (46) aufweist, ein abwärtiges Polglied (44), das in die Antriebsdrehrichtung drehmomentfest mit dem Abtriebsende (37) verbunden ist und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete abwärtige Magnetfeldelemente (48) mit jeweils wenigstens einem Pol (45) und wenigstens einem bezüglich der Polarität entgegensetzten Gegenpol (46) aufweist, wobei die Polglieder (43, 44) axiai nebeneinander angeordnet und um die Längsachse (R2) relativ zueinander drehbar sind und sich bei jedem der Magnetfeldelemente (48) der Pol (45) und der Gegenpol (46) einander radial gegenüberliegen, so dass ein magnetisches Feld bei jedem der Magnetfeldelemente (48) zumindest im Wesentlichen iadial gerichtet ist.18. Drive according to one of the two preceding claims, characterized in that the torque sensor is a magnetic pole sensor and has the following: a transfer structure (35) with a drive end (36) for introducing a torque about a longitudinal axis (R 2 ) of the transmission structure (35) and an output end (37) axially spaced from the drive end (36) for transmitting the torque, - an elaborate pole member (43) which is connected in a torque-proof manner to the drive end (36) in a driving direction and in the circumferential direction of each other spaced-apart, complex magnetic field elements (48), each with at least one bottom! (45) and at least one opposite pole (46) with respect to polarity, a downward pole member (44) which is torque-tightly connected to the output end (37) in the drive direction of rotation and downward magnetic field elements (48) which are spaced apart in the circumferential direction and each have at least one Pole (45) and at least one polarity-opposite counterpole (46), the pole members (43, 44) being arranged axiai next to one another and rotatable relative to one another about the longitudinal axis (R 2 ) and in each of the magnetic field elements (48). Pole (45) and the counterpole (46) lie radially opposite one another, so that a magnetic field is directed at least substantially iadially in each of the magnetic field elements (48).
19„ Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein Tretlagergehäuse (8), eine durch das Tietlagergehäuse (8) erstreckte Tretkurbelwelle (2) zur19“ Drive according to one of the preceding claims, further comprising: a bottom bracket housing (8), a pedal crankshaft (2) extending through the bottom bracket housing (8).
Umwandlung von Muskelkraft in Drehmoment, ein erstes Drehlager (27) und ein zweites Drehlager (28) jeweils für die Tretkurbel welle (2), eine Übertragungsstruktur (35), die zur Übertragung des Drehmoments in demConversion of muscle power into torque, a first pivot bearing (27) and a second pivot bearing (28) each for the pedal crank shaft (2), a transmission structure (35) which is used to transmit the torque in the
Tretlagergehäuse (8) an einem Antriebsende (36) drehfest mit der TretkurbelwelleBottom bracket housing (8) at one drive end (36) non-rotatably with the pedal crankshaft
(2) verbunden ist und ein Abtriebsende (37) für die Übertragung des(2) is connected and an output end (37) for the transmission of the
Drehmoments auf ein Rad des Radfahrzeugs aufweist, - und einen in dem Tretlagergehäuse (8) angeordneten Sensor (40), der zurTorque on a wheel of the wheeled vehicle, - and a sensor (40) arranged in the bottom bracket housing (8), which is used for
Ermittlung des Drehmoments die Drehwinkelposition erfasst, die dasDetermination of the torque captures the rotation angle position, which
Abtriebsende (37) relativ zu dem Antriebsende (36) der Übertragungsstruktur (35) einnimmt.Output end (37) occupies relative to the drive end (36) of the transmission structure (35).
20. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen der Tretkurbelwelle (2) und dem Tretlagergehäuse (8) eine Lagerschalenslruktυr (30) angeordnet ist, die kipplest mit dem Tretlagergehäuse (8) verbunden ist und aus dem Tretlagergehäuse (8) ragt, wobei die Tretlcurbelwelle (2) außerhalb des Tretlagergehäuses (8) mittels des ersten Drehlagers (27) drehbar von der Lageischalenstruktur (30) gelagert wird. 20. Drive according to the preceding claim, characterized in that radially between the pedal crankshaft (2) and the bottom bracket housing (8). Bearing shell slruktυr (30) is arranged, which is kipplest connected to the bottom bracket housing (8) and protrudes from the bottom bracket housing (8), the pedal crank shaft (2) being rotatable from the positioning shell structure (2) outside the bottom bracket housing (8) by means of the first pivot bearing (27). 30) is stored.
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