WO2016173881A2 - Drive assembly for a bicycle / rear wheel structural unit of a two-wheeled vehicle - Google Patents

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WO2016173881A2 PCT/EP2016/058585 EP2016058585W WO2016173881A2 WO 2016173881 A2 WO2016173881 A2 WO 2016173881A2 EP 2016058585 W EP2016058585 W EP 2016058585W WO 2016173881 A2 WO2016173881 A2 WO 2016173881A2
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Abstract

The invention describes and presents a drive assembly for a bicycle, comprising a crank drive which transmits a driving force from a chainwheel, which is near to the crank drive, to a pinion, which is near to the rear wheel, by means of an endlessly circulating traction means, such as a chain or a toothed belt, and sets into rotation a rear wheel of the bicycle for putting the same into motion; a first multiplying gear between chainwheel and pinion, which exclusively has a transmission ratio of i < 1, a continuously switchable main gear which is arranged at the rear wheel and allows a multiplication of the driving force acting from the pinion to the rear wheel, a second multiplying gear which is exclusively formed by the main gear, an auxiliary motor which is mounted at the rear wheel and downstream of the first multiplying gear relative to the force flow. A reduction gear is arranged in the force flow between auxiliary motor and main gear, by which the drive energy of the auxiliary motor is introduced into the main gear, the reduction gear having a reduction ratio of only i > 1.

Description

Diese Anmeldung umfasst zwei Erfindungskomplexe.  This application comprises two invention complexes.
Der erste Erfindungskomplex ist auf den Seiten 2 bis 20 beschrieben sowie in Figur 1 dargestellt und ist Gegenstand der Ansprüche 1 bis 8 (Seiten 35 und 36). The first invention complex is described on pages 2 to 20 and shown in Figure 1 and is the subject of claims 1 to 8 (pages 35 and 36).
Der zweite Erfindungskomplex ist auf den Seiten 21 bis 34 beschrieben sowie in den Figuren 1 1 bis 17 dargestellt und ist Gegenstand der Ansprüche 9 bis 18 (Seiten 37 bis 39). The second invention complex is described on pages 21 to 34 and shown in Figures 1 1 to 17 and is the subject of claims 9 to 18 (pages 37 to 39).
Die Prioritäten der DE 10 2015 106 564.9 und der DE 10 2015 108 958.0 werden in Anspruch genommen. The priorities of DE 10 2015 106 564.9 and DE 10 2015 108 958.0 are claimed.
Antriebsanordnung für ein Fahrrad Drive arrangement for a bicycle
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrrad, mit einem Kurbelantrieb, der eine Antriebskraft von einem kurbelantriebsnahen Kettenblatt auf ein hinterradnahes Ritzel mittels eines endlos umlaufenden Zugmittels, wie Kette oder Zahnriemen, überträgt und ein Hinterrad des Fahrrades zur Fortbewegung in Rotation versetzt, mit einer ersten Übersetzung zwischen Kettenblatt und dem Ritzel, welche ausschließliche ein Übersetzungsverhältnis von i < 1 aufweist, mit einem insbesondere stufenlos schaltbaren Hauptgetriebe, welches am Hinterrad angeordnet ist und eine Übersetzung der vom Ritzel aus auf das Hinterrad wirkenden Antriebskraft ermöglicht, mit einer zweiten Übersetzung, welche ausschließlich durch das Hauptgetriebe realisiert wird und mit einem am Hinterrad angeordneten, der ersten Übersetzung im Kraftfluss nachgeschalteten Hilfsmotor. The invention relates to a drive assembly for a bicycle, with a crank drive, which transmits a driving force from a crank-driven chainring on a rear wheel near pinion by means of an endless circulating traction means, such as chain or timing belt, and a rear wheel of the bicycle for locomotion in rotation, with a first Translation between chainring and the pinion, which has exclusive a gear ratio of i <1, with a particular continuously variable main gear, which is arranged on the rear wheel and a translation of the pinion from acting on the rear wheel driving force allows, with a second translation, which exclusively is realized by the main gear and arranged with a rear wheel, the first translation in the power flow downstream auxiliary motor.
Aus dem alltäglichen Gebrauch sind Getriebe für Fahrräder, die sich gestuft schalten lassen, in im Wesentlichen zwei unterschiedlichen Bauformen bekannt. Es existiert zunächst die sogenannte Nabenschaltung, bei welcher die Getriebebauteile in der Radnabe des Hinterrades eines Fahrrades angeordnet sind. Daneben existiert die sogenannte Kettenschaltung, bei welcher am Hinterrad mehrere Zahnräder - die sogenannten Ritzel - mit unterschiedlicher Zahnanzahl und unterschiedlichem Außenumfang angeordnet sind. Über eine Mechanik lässt sich die Kette je nach gewünschtem Übersetzungsverhältnis über eines der Ritzel führen. From everyday use, transmissions for bicycles, which can be stepped, known in two main types. First, there is the so-called hub gear, in which the transmission components are arranged in the wheel hub of the rear wheel of a bicycle. In addition, there is the so-called derailleur, in which the rear wheel several gears - the so-called pinion - are arranged with different numbers of teeth and different outer circumference. Using a mechanism, the chain can be guided over one of the pinions, depending on the desired gear ratio.
Mit dem Aufkommen von Fahrrädern mit insbesondere elektrischem Hilfsantrieb, den sogenannten Pedelecs, haben stufenlos schaltbare Fahrradgetriebe an Bedeutung gewonnen. Ein solches Fahrradgetriebe ist beispielsweise in DE 10 2012 022 953 A1 offenbart. Auf einer starren Achse ist ein Ritzel angeordnet, über welches die Vortriebskraft in das Getriebe eingeleitet wird. Über ein innerhalb eines Getriebegehäuses angeordnetes Doppelkegel-Ring-Getriebe und ein diesem Reibgetriebe nachgeordnetes Zahnrad-Planetengetriebe wird das als Radnabe dienende Getriebegehäuse in Rotation versetzt. With the emergence of bicycles with especially electric auxiliary drive, the so-called pedelecs, continuously variable bicycle transmissions have gained in importance. Such a bicycle transmission is disclosed for example in DE 10 2012 022 953 A1. On a rigid axle, a pinion is arranged, via which the driving force in the Transmission is initiated. About a disposed within a transmission housing double-cone ring gear and a friction gear downstream gear planetary gear serving as a hub transmission housing is rotated.
Bei Fahrrädern im Allgemeinen, auch bei der Unterkategorie der Pedelecs, ist der Bauraum für Getriebe und Hilfsmotoren naturgemäß eingeschränkt. Das Fahrrad soll ein möglichst geringes Eigengewicht haben, da die Benutzer die Fahrräder regelmäßig anheben müssen, beispielsweise bei der Anreise mit dem PKW zum Ausgangspunkt einer Radfahrstrecke. Deshalb müssen Getriebe wie auch Hilfsmotoren nach Möglichkeit ein geringes Eigengewicht aufweisen. For bicycles in general, even in the subcategory of pedelecs, the space for transmission and auxiliary motors is naturally limited. The bike should have the lowest possible weight, as the user must raise the bike regularly, for example, when traveling by car to the starting point of a cycling route. Therefore, gearboxes as well as auxiliary motors must, if possible, have a low dead weight.
Dem stehen die physikalischen Anforderungen jedoch entgegen. Die auf das Getriebe wirkende Drehzahl ist vergleichsweise gering, da die Bewegungsgeschwindigkeit der menschlichen Beine limitiert ist. Daraus folgt zwangsläufig eine vergleichsweise hohe Drehmomentbelastung der Komponenten, insbesondere dann, wenn das Nutzergewicht für den Antrieb des Fahrrads mitgenutzt wird, wie es beispielsweise beim sogenannten Wiegetritt der Fall ist. Ein durchschnittlicher Radfahrer erzeugt Drehmomente von etwa 50 Nm, beim Wiegetritt können Drehmomente von 180 Nm auftreten, im Leistungssport sind noch höhere Drehmomente möglich. Um solchen Drehmomenten standzuhalten, müssen entsprechend stabile Komponenten im Getriebe verbaut werden, was den Anforderungen an Bauraum- und Gewichtsersparnis entgegengesetzt ist. However, this is opposed by the physical requirements. The speed acting on the transmission is comparatively low, since the speed of movement of the human legs is limited. This inevitably results in a comparatively high torque load of the components, in particular if the user weight is shared for the drive of the bicycle, as is the case, for example, in the so-called weighing step. An average cyclist generates torques of about 50 Nm, during the stepping, torques of 180 Nm can occur, in competitive sports even higher torques are possible. To withstand such torques, correspondingly stable components must be installed in the transmission, which is contrary to the requirements for space and weight savings.
Vergleichbar widerstreitende Anforderungen werden an den Hilfsmotor gestellt. Je nach Anordnung als Nabenmotor oder Mittelmotor - der Mittelmotor wirkt auf Rotationsachse des Kurbelantriebs - müssen insbesondere zur Anfahrunterstützung wie auch zur Unterstützung bei Gegenwind und Bergauffahrt hohe Drehmomente bei vergleichsweise geringer Motordrehzahl bereitgestellt werden, was eine Mindestmotorgröße erfordert. Unter der Prämisse einer Gewichts- und Bauraumoptimierung wären jedoch kleine Motoren wünschenswert, die mit einem geringen Drehmoment, jedoch hoher Drehzahl den Vortrieb des Fahrrades unterstützen. Comparable conflicting requirements are placed on the auxiliary engine. Depending on the arrangement as a hub motor or mid-engine - the center motor acts on the axis of rotation of the crank drive - high torque for comparatively, in particular for starting assistance as well as to support in headwind and mountain driving be provided low engine speed, which requires a minimum motor size. However, under the premise of weight and space optimization, small motors would be desirable that support the propulsion of the bicycle with low torque but high speed.
Mit den Patentanmeldungen DE 10 2014 1 17 137, DE 10 2014 1 17 138 und DE 10 2014 1 17 140 hat sich die Anmelderin dieser Probleme angenommen. Durch die geschickte Anordnung untersetzender und übersetzender Getriebe werden die Eingangsdrehzahlen von Kurbeltrieb und Hilfsmotor derart erhöht, dass ein kompakt gestaltetes, stufenlos schaltbares Hauptgetriebe einsetzbar ist. Zusätzlich ist es möglich, die vorgenannten Komponenten innerhalb eines Nabengehäuses am Hinterrad zu integrieren. With the patent applications DE 10 2014 1 17 137, DE 10 2014 1 17 138 and DE 10 2014 1 17 140, the Applicant has addressed these problems. By clever arrangement of reducing and translating gearbox, the input speeds of the crank mechanism and auxiliary motor are increased so that a compact designed, continuously variable main gear can be used. In addition, it is possible to integrate the aforementioned components within a hub shell on the rear wheel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Bauraum und das Gewicht einer derart integrierten Antriebsanordnung am Hinterrad eines Fahrrades weiter zu reduzieren. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst von einem stufenlosen Fahrradgetriebe mit den Merkmalen des Anspruches 1 , insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach im Kraftfluss zwischen Hilfsmotor und Hauptgetriebe ein Reduziergetriebe angeordnet ist, über welches die Antriebsenergie des Hilfsmotors in das Hauptgetriebe eingebracht ist, wobei das Reduziergetriebe eine Reduzierübersetzung von ausschließlich i > 1 aufweist. Object of the present invention is to further reduce the space and the weight of such an integrated drive assembly on the rear wheel of a bicycle. The object of the invention is achieved by a continuously variable bicycle transmission with the features of claim 1, in particular with the characterizing features, according to which a reduction gear is arranged in the power flow between the auxiliary motor and main gear, via which the drive power of the auxiliary motor is introduced into the main gear, wherein the reduction gear a Reduction ratio of only i> 1 has.
Die Erfindung hat erkannt, dass der integrierte Motor eines der Bauteile ist, welches durch geschickte Gestaltung großes Potenzial zur Bauraum- und Gewichtsminimierung besitzt. Um einen möglichst schmalen und leichten Motor einsetzen zu können, ergänzt die Erfindung die Antriebsanordnung um ein weiteres Getriebe mit fester Übersetzung, nämlich das erfindungsgemäße Reduziergetriebe. Dies ist Voraussetzung dafür, dass ein axial schmal bauender Motor mit hoher Umdrehungszahl eingesetzt werden kann, dessen Drehmomentschwäche sodann durch das Reduziergetriebe kompensiert wird. Hierzu weist das Reduziergetriebe eine Übersetzung von ausschließlich i > 1 auf, wobei der Motor als Antriebsseite zur Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses anzusehen ist. Das Reduziergetriebe vermindert die hohe Motordrehzahl und koppelt den Hilfsmotor so in den Kraftfluss zum Hauptgetriebe ein. Dabei macht sich die Erfindung den Umstand zu Nutze, dass ein schaltbares Hauptgetriebe, dessen Übersetzungsverhältnisse i > 1 sind, die Grundvoraussetzung dafür schafft, hohe Eingangsdrehzahlen mit geringem Drehmoment am Getriebe anstehen zu lassen. Gleichzeitig bietet das wie vorgenannt ausgestaltete Hauptgetriebe die Möglichkeit, Ausgangsdrehzahlen und -drehmomente bereitzustellen, die für den Vortrieb des Fahrrades günstig sind. Das erfindungsgemäße Hauptgetriebe ist also die unbedingte Voraussetzung, um durch eine Veränderung der ersten Übersetzung das Antriebsdrehmoment reduzieren zu können. Besonders bevorzugt ist ein Hauptgetriebe, welches als stufenlos schaltbares Reibrad-Umlaufgetriebe ausgebildet ist. The invention has recognized that the integrated motor is one of the components, which has great potential for space and weight minimization through clever design. In order to be able to use a motor which is as narrow and light as possible, the invention supplements the drive arrangement by a further gearbox with fixed gear ratio, namely the reducer according to the invention. This is a prerequisite for an axially narrow engine with high number of revolutions can be used, the torque weakness is then compensated by the reducer. For this purpose, the reduction gear on a translation of only i> 1, wherein the engine is to be regarded as a drive side for determining the transmission ratio. The reducer reduces the high engine speed and thus couples the auxiliary engine in the power flow to the main transmission. In this case, the invention makes use of the fact that a switchable main gear, the gear ratios are i> 1, the basic requirement for making it pending high input speeds with low torque on the transmission. At the same time as the aforementioned main transmission offers the possibility to provide output speeds and torques, which are favorable for the propulsion of the bicycle. The main transmission according to the invention is therefore the absolute prerequisite for being able to reduce the drive torque by changing the first gear ratio. Particularly preferred is a main gear, which is designed as a continuously variable friction gear epicyclic gear.
Ein vergleichbares Getriebe ist in der DE 106 72 74 für industrielle Zwecke offenbart. Es ist - wie die Erfindung erkannt hat - als Ansatz zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besonders gut geeignet, da das Getriebegehäuse rotationslos gehalten werden kann und deshalb als Träger für diverse Antriebskomponenten eines Fahrradhinterrades dienen kann. A comparable transmission is disclosed in DE 106 72 74 for industrial purposes. It is - as the invention has recognized - particularly well suited as an approach to the solution of the object according to the invention, since the gear housing can be held without rotation and therefore can serve as a carrier for various drive components of a bicycle rear wheel.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher der Motor innerhalb des feststehenden Getriebegehäuses angeordnet ist. Hierzu trägt das feststehende Getriebegehäuse innenumfänglich den Stator, dem ein Rotor zugeordnet ist. Hierbei ist vorgesehen, den Rotor mit dem Reduziergetriebe zu koppeln. Particularly preferred is an embodiment in which the engine is disposed within the stationary transmission housing. For this purpose, the stationary gear housing bears inside the stator, the a rotor is assigned. Here it is provided to couple the rotor with the reduction gear.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, welche sich dadurch kennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Übersetzung eine dritte Übersetzung angeordnet ist, deren Übersetzungsverhältnis ausschließlich i deutlich kleiner 1 ist. Diese erhöht die vom Kurbeltrieb des Fahrrads eingehende Drehzahl um ein Vielfaches, um das auf das Hauptgetriebe wirkende Drehmoment zu reduzieren. Particularly preferred is an embodiment which is characterized in that between the first and the second translation, a third translation is arranged, whose gear ratio is exclusively i significantly less than 1. This increases the incoming from the crank mechanism of the bicycle speed by a multiple, to reduce the torque acting on the main transmission torque.
Ausgehend vom Ritzel als Ausgangspunkt des Kraftflusses wirkt zunächst die durch ein erstes Zahnrad-Umlaufgetriebe realisierte dritte Übersetzung drehzahlerhöhend. Hinter dem ersten Zahnrad-Umlaufgetriebe ist das Reduziergetriebe in Form eines zweiten Zahnrad-Umlaufgetriebes angeordnet. Über dieses wird die Antriebsenergie des Hilfsmotors in den Kraftfluss eingespeist. Sodann ist dem Kraftfluss folgend das Hauptgetriebe angeordnet, welches mit einer Übersetzung von i > 1 die hohen Drehzahlen innerhalb der Antriebsordnung in adäquate Ausgangsdrehzahlen für den Vortrieb des Fahrrades wandelt. Starting from the pinion as the starting point of the power flow, the third translation realized by a first epicyclic gearbox initially increases the speed. Behind the first gear-epicyclic gearbox, the reduction gear is arranged in the form of a second gear-epicyclic gear. About this, the drive power of the auxiliary motor is fed into the power flow. Then, following the power flow, the main transmission is arranged, which converts the high speeds within the drive order into adequate output speeds for the propulsion of the bicycle with a ratio of i> 1.
Die gestaffelte Anordnung der Zahnrad-Umlaufgetriebe erlaubt es, ein gemeinsames Hohlrad für beide Getriebe vorzusehen und damit zunächst den Bauraum zu optimieren. Weiterhin ergeben sich hierdurch steuerungstechnische Vorteile, da am Hohlrad das gemeinsame Drehmoment von Kurbelantrieb und Hilfsmotor erfasst werden kann. The staggered arrangement of the epicyclic gearing makes it possible to provide a common ring gear for both transmissions and thus initially to optimize the installation space. Furthermore, this results in control technical advantages, since the common torque of crank drive and auxiliary motor can be detected at the ring gear.
Das als Reibrad-Umlaufgetriebe ausgestaltete Hauptgetriebe weist eine variable Übersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis i > 1 über den gesamten Verstellbereich auf und wandelt so die hohen Eingangsdrehzahlen in adäquate Ausgangsdrehzahlen zum Antrieb des Hinterrades des Fahrrades. Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis derselben folgen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigt: Fig. 1 : einen Längsschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung. The designed as a friction gear epicyclic gearbox has a variable ratio with a gear ratio i> 1 over the entire adjustment range and thus converts the high input speeds into adequate output speeds to drive the rear wheel of the bicycle. Further advantages of the invention and a better understanding of the same follow from the following description of exemplary embodiments. 1 shows a longitudinal section of an embodiment of the drive arrangement according to the invention.
In den Figuren ist eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen. In the figures, a drive assembly according to the invention is provided overall with the reference numeral 10.
Die Antriebsanordnung 10 wird im Folgenden anhand der Figur 1 in seinem Aufbau erläutert. The drive assembly 10 will be explained in the following with reference to the figure 1 in its construction.
Die Erfindung geht von einem Fahrrad aus, wie es allgemein in Form eines Zweirades - als Sonderform dreirädrig - bekannt ist. Ein Rahmen trägt ein Vorderrad und ein Hinterrad, wobei ein Kurbelantrieb vorgesehen ist, der mittels einer Kette oder eines Zahnriemens über ein vorderes Kettenblatt die Antriebskraft auf ein am Hinterrad angeordnetes Ritzel aufbringt. In der Regel ist das Kettenblatt von seinem Umfang her größer als das Ritzel am Hinterrad. Deshalb stellt sich zwischen Kettenblatt und Ritzel ein erstes Übersetzungsverhältnis ein. Die Übersetzung ist definiert als i =
Figure imgf000009_0001
,' wobei für Abtrieb und Antrieb wahlweise die Anzahl der Zähne bzw. der wirksame Radumfang anzusetzen ist. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Kettenblatt und hinterem Ritzel ist also in der Regel i < 1 . The invention is based on a bicycle, as it is generally known in the form of a bicycle - as a special three-wheeled - known. A frame carries a front wheel and a rear wheel, wherein a crank drive is provided which applies by means of a chain or a toothed belt via a front chainring the driving force to a pinion arranged on the rear wheel. As a rule, the chainring is larger in circumference than the pinion on the rear wheel. Therefore, a first gear ratio arises between the chainring and the pinion. The translation is defined as i =
Figure imgf000009_0001
, where for output and drive either the number of teeth or the effective wheel circumference is set. The transmission ratio between the chainring and the rear sprocket is therefore i <1.
Eine starre, das heißt rotationslos in der hinteren Gabel gehaltene Achse 1 1 - auch Tragachse 1 1 genannt - trägt erste Lager 12, mittels derer eine Hülse 13 - auch Antriebshülse 13 genannt - auf der Achse 1 1 gehalten ist. Die Hülse 13 kann dank der Lager 12 um die Achse 1 1 rotieren. Ein Zahnrad, das sogenannte Ritzel 14 ist drehfest mit der Antriebshülse 13 verbunden. Das Ritzel 14 stellt für die folgenden Betrachtungen die Antriebsseite des erfindungsgemäßen Fahrradgetriebes dar. Am axial dem Ritzel 14 gegenüberliegenden Ende der Achse 1 1 ist die Radnabe 17 angeordnet. Sie ist über zweite Lager 18 rotativ an der Achse 1 1 festgelegt, kann sich also um die Achse 1 1 herum drehen. A rigid, that is held without rotation in the rear fork axis 1 1 - also called support shaft 1 1 - carries first bearing 12, by means of which a sleeve 13 - also called drive sleeve 13 - is held on the axis 1 1. The sleeve 13 can rotate about the axis 1 1 thanks to the bearings 12. A gear, the so-called pinion 14 is rotatably connected to the drive sleeve 13. The pinion 14 represents for the following considerations, the drive side of the bicycle transmission according to the invention. At the axially opposite the pinion 14 end of the axle 1 1, the hub 17 is arranged. It is fixed via second bearing 18 rotatably on the axis 1 1, so it can rotate around the axis 1 1 around.
Dem Ritzel 14 im Kraftfluss nachgeordnet ist ein erstes Zahnrad- Umlaufgetriebe 19. Dieses umfasst - im Kraftfluss gesehen - zunächst einen ersten Planetenträger 20, der Planetenräder in Form von Zahnrädern 21 trägt und drehfest auf der Hülse 13 angeordnet ist. Infolgedessen dreht sich der Planetenträger 20 mit derselben Umdrehungszahl wie die Hülse 13. Subordinate to the pinion 14 in the power flow is a first gear epicyclic gear 19. This comprises - seen in the power flow - first a first planet carrier 20, the planet gears in the form of gears 21 and rotatably mounted on the sleeve 13 is arranged. As a result, the planet carrier 20 rotates at the same speed as the sleeve thirteenth
Das erste Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 beinhaltet ferner ein Innenrad 22 mit einer Außenverzahnung, um welches die Zahnrad-Planeten 21 - in die Verzahnung eingreifend - herumlaufen. Ferner umfasst das Zahnrad- Umlaufgetriebe 19 ein äußeres Hohlrad 23 mit einer Innenverzahnung, welches die Planetenräder 21 umgibt. The first epicyclic gear 19 further includes an internal gear 22 having external teeth around which the planetary gears 21 - engaging in the gear - run around. Further, the gear epicyclic gear 19 comprises an outer ring gear 23 with an internal toothing, which surrounds the planetary gears 21.
Das Innenrad 22 weist ein Koppelglied 24 auf, mit welchem es rotationsbeweglich auf der Hülse 13 gelagert ist. Infolgedessen kann sich das Innenrad 22 relativ zur Hülse 13 drehen. Das Hohlrad 23 hingegen ist rotationsstarr angeordnet vom Gehäuse 41 gehalten und dreht sich in Bezug auf die Hülse 13 bzw. die Achse 1 1 nicht. Das erste Zahnrad- Umlaufgetriebe 19 realisiert die dritte Übersetzung The inner wheel 22 has a coupling member 24 with which it is rotatably mounted on the sleeve 13. As a result, the inner wheel 22 can rotate relative to the sleeve 13. The ring gear 23, however, is held rotationally fixed by the housing 41 and does not rotate with respect to the sleeve 13 and the axis 1 1. The first gear epicyclic gear 19 realizes the third translation
Die Antriebsanordnung 10 beinhaltet ferner ein insgesamt mit der Bezugsziffer 25 versehenes Reibrad-Umlaufgetriebe. Das Reibrad- Umlaufgetriebe 25 beinhaltet zunächst eine Außensonne 26, die von zwei Außenlaufringen 27 gebildet ist. Die Außenlaufringe 27 sind zueinander beabstandet angeordnet und bilden zwischen sich einen ersten Spalt 28. Ein Außenlaufring 27 lässt sich in Längsrichtung der Achse 1 1 verschieben. Die Außenlaufringe 27 sind hinsichtlich der Achse 1 1 rotationsfest am Getriebegehäuse 41 angeordnet. Eine Rotation der Außenlaufringe 27 bzw. der Außensonne 26 um die Achse 1 1 herum findet grundsätzlich nicht statt. Eine Ausnahme besteht lediglich bei einer Verstellung des verschieblichen Laufrings 27, die mit einer Schraubbewegung einhergeht. Das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 umfasst ferner eine Innensonne 29. Die Innensonne 29 wird von zwei zueinander beabstandet angeordneten Innenlaufringen 30 gebildet. Die Innenlaufringe 30 bilden zwischen sich einen zweiten Spalt 31 und sind hinsichtlich der Achse 1 1 in Axialrichtung verschieblich gelagert. Sie sind außerdem rotativ hinsichtlich der Achse 1 1 gelagert, rotieren demnach um die Achse 1 1 . Die Innenlaufringe 30 sind zueinander drehfest gekoppelt, beispielsweise über Stifte oder eine gemeinsame, verzahnte Hülse. Die Spaltweite des zweiten Spaltes 31 wird über eine Drehmomentkupplung gesteuert, die unter anderem einen Koppelring 33 beinhaltet, der rotationsfest mit dem Innenrad 22, insbesondere dessen Koppelglied 24 verbunden ist. Eine Tellerfeder 67 dient als Vorspannelement der Drehmomentkupplung. The drive assembly 10 further includes a friction gear epicyclic gear generally designated by reference numeral 25. The friction-wheel epicyclic gear 25 first includes an outer sun 26, which is formed by two outer races 27. The outer race rings 27 are mutually spaced apart and form between them a first gap 28. An outer race 27 can be moved in the longitudinal direction of the axis 1 1. The outer races 27 are rotationally fixed to the transmission housing 41 with respect to the axis 1 1. A rotation of the outer races 27 and the outer sun 26 about the axis 1 1 around basically does not take place. An exception is only with an adjustment of the sliding race 27, which is accompanied by a screwing movement. The friction-wheel epicyclic transmission 25 further comprises an inner sun 29. The inner sun 29 is formed by two spaced-apart inner races 30. The inner races 30 form between them a second gap 31 and are slidably mounted with respect to the axis 1 1 in the axial direction. They are also rotatably mounted with respect to the axis 1 1, therefore rotate about the axis 1 1. The inner race 30 are rotatably coupled to each other, for example via pins or a common toothed sleeve. The gap width of the second gap 31 is controlled by a torque coupling, which includes, inter alia, a coupling ring 33 which is rotationally fixed to the inner wheel 22, in particular its coupling member 24 is connected. A plate spring 67 serves as a biasing element of the torque coupling.
Die Drehmomentkupplung hält die Innensonne 29, ist zudem rotationsgekoppelt auf dem Koppelglied 24 des Innenrades 22 angeordnet und dreht sich demzufolge mit der gleichen Umdrehungszahl wie das Innenrad 22. Das Koppelglied 24 ist gleichsam die Verbindung zwischen Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 und der Innensonne des Reibrad- Umlaufgetriebes 25. Zwischen der Innensonne 29 und der Außensonne 26 des Reibrad- Umlaufgetriebes 25 sind Doppelkegelräder 34 angeordnet. Das Doppelkegelrad 34 ist dabei so aufgebaut, dass die Kegelbasen aneinander anliegen und in den ersten Spalt 28 zwischen den Außenlaufringen 27 und den zweiten Spalt 31 zwischen den Innenlaufringen 30 eintauchen, so dass die Kegelumfangsflächen an den Außenlaufringen 27 und Innenlaufringen 30 abrollen. The torque clutch holds the inner sun 29, is also rotatably coupled to the coupling member 24 of the inner wheel 22 and thus rotates at the same speed as the inner wheel 22. The coupling member 24 is like the connection between the epicyclic gear 19 and the inner sun of Reibrad- circulation gear 25. Between the inner sun 29 and the outer sun 26 of the friction wheel epicyclic gear 25 double bevel gears 34 are arranged. The Doppelkegelrad 34 is constructed so that the cone bases abut each other and dive into the first gap 28 between the outer races 27 and the second gap 31 between the inner races 30, so that the conical peripheral surfaces roll on the outer races 27 and inner races 30.
Die Doppelkegelräder 34 sind ihrerseits mit einem zweiten Planetenträger 38 verbunden, der die Doppelkegelräder 34 hält. Der zweite Planetenträger 38 umfasst Schwingen 36, die einerseits jeweils eine Achse 56 eines Doppelkegelrades 34 halten und andererseits über einen Bolzen an dem Planetenträger 38 festgelegt sind. Die Schwingen 36 sind in bevorzugter Ausführungsform einteilig und aus einem Sintermetall gefertigt, welches als Lager für den Bolzen und die Achse 56 dient. The Doppelkegelräder 34 are in turn connected to a second planet carrier 38 which holds the Doppelkegelräder 34. The second planetary carrier 38 comprises rockers 36, which on the one hand each hold an axis 56 of a double bevel gear 34 and on the other hand are fixed to the planet carrier 38 via a bolt. The rockers 36 are in a preferred embodiment in one piece and made of a sintered metal, which serves as a bearing for the bolt and the axis 56.
Dieser Aufbau des zweiten Planetenträgers 38 ermöglicht eine Radialbewegung der Doppel kegelräder 34 in Bezug auf die Achse 1 1 . Fig. 7 zeigt den zweiten Planetenträger 38 in seiner Anordnung im Getriebegehäuse 41 . This construction of the second planetary carrier 38 allows a radial movement of the double bevel gears 34 with respect to the axis 1 first FIG. 7 shows the second planet carrier 38 in its arrangement in the transmission housing 41.
Der zweite Planetenträger 38 rotiert um die Achse 1 1 und ist mit einer Abtriebshülse 39 über einen Freilauf 66 in Vortriebsrichtung rotationsfest verbunden, das heißt, dass sich die Abtriebshülse 39 in Vortriebsrichtung mit der gleichen Umdrehungszahl wie der Planetenträger um die Achse 1 1 dreht. Die Abtriebshülse 39 ist zudem drehfest mit der Radnabe 17 gekoppelt, so dass diese sich mit derselben Umdrehungszahl wie die Abtriebshülse 39 um die Achse 1 1 dreht. The second planetary carrier 38 rotates about the axis 1 1 and is rotatably connected to an output sleeve 39 via a freewheel 66 in the forward drive direction, that is, the output sleeve 39 rotates in the drive direction with the same number of revolutions as the planet carrier about the axis 1 1. The output sleeve 39 is also rotatably coupled to the wheel hub 17 so that it rotates about the axis 1 1 with the same number of revolutions as the output sleeve 39.
Zum Reibrad-Umlaufgetriebe 25 gehört schließlich noch eine Versteileinrichtung 40, mit welcher die axiale Spaltweite des ersten Spaltes 28 verändert werden kann. Das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 bildet das Hauptgetriebe. Innerhalb des Getriebegehäuses 41 ist im Kraftfluss zwischen dem ersten Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 und dem Reibrad-Umlaufgetriebe 25 ein Reduziergetriebe 42 angeordnet, welches als zweites Zahnrad- Umlaufgetriebe ausgebildet ist. Der Ausgang des Reduziergetriebes 42 wird durch einen dritten Planetenträger 43 gebildet, der mit dem Koppelglied 24 drehfest verbunden ist. Dieser Planetenträger 43 hält Planetenzahnräder 44, die sich das Hohlrad 23 mit dem ersten Zahnrad- Umlaufgetriebe 19 teilen. Das Innenrad 45 ist über ein Lager 46 rotationsbeweglich auf dem Koppelglied 24 angeordnet und somit zu diesem relativ drehbar. Über einen Rotorträger 47 ist das Innenrad 45 mit dem Rotor 48 eines Hilfsmotors 50 gekoppelt, dessen Stator 51 am Getriebegehäuse 41 angeordnet ist. Das Reduziergetriebe 42 weist, ausgehend vom Hilfsmotor, eine Übersetzung von i > 1 auf. Es reduziert folglich die Motordrehzahl zur Übertragung an das Hauptgetriebe 25. Finally, an adjusting device 40 with which the axial gap width of the first gap 28 can be changed still belongs to the friction wheel planetary gear 25. The friction-wheel epicyclic gear 25 forms the main transmission. Within the gear housing 41, a reduction gear 42 is arranged in the power flow between the first gear epicyclic gear 19 and the friction gear 25, which is designed as a second gear epicyclic gear. The output of the reduction gear 42 is formed by a third planet carrier 43 which is rotatably connected to the coupling member 24. This planet carrier 43 holds planet gears 44, which share the ring gear 23 with the first gear epicyclic gearbox 19. The inner wheel 45 is rotatably mounted on the coupling member 24 via a bearing 46 and thus relatively rotatable thereto. Via a rotor carrier 47, the inner wheel 45 is coupled to the rotor 48 of an auxiliary motor 50, the stator 51 is arranged on the transmission housing 41. The reduction gear 42 has, starting from the auxiliary motor, a ratio of i> 1. It thus reduces the engine speed for transmission to the main transmission 25.
Das Getriebegehäuse 41 ist über eine nicht dargestellte Drehmomentstütze fest mit dem Rahmen des Fahrrades verbunden. Infolgedessen ist das Getriebegehäuse 41 rotationsfest, also starr am Fahrradrahmen angeordnet und dreht sich nicht um die Achse 1 1 . Sowohl das Hohlrad 23 des Zahnrad-Umlaufgetriebes 19 bzw. des Reduziergetriebes 42 wie auch die Außensonne 26 des Reibrad- Umlaufgetriebes 25 sind deshalb rotationsfest am Getriebegehäuse 41 festgelegt. Funktion des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels: The transmission housing 41 is connected via a torque arm, not shown, fixed to the frame of the bicycle. As a result, the gear housing 41 is rotationally fixed, so rigidly arranged on the bicycle frame and does not rotate about the axis 1 1. Both the ring gear 23 of the epicyclic gear 19 and the Reduziergetriebes 42 as well as the outer sun 26 of the friction wheel epicyclic gear 25 are therefore rotationally fixed to the gear housing 41. Function of the above-described embodiment:
Über einen nicht dargestellten Kurbelantrieb, der ein vorderes Kettenblatt aufweist, wird über ein Zugmittel, beispielsweise eine Kette, eine Antriebskraft auf das hintere Ritzel 14 übertragen. Alternativ zu einem gängigen Kettenantrieb, bei welchem das vordere Kettenblatt sowie das Ritzel 14 als Zahnrad ausgebildet und über eine Kette miteinander verbunden sind, ist der Antrieb über einen Zahnriemen denkbar und hat aufgrund einer geringeren Geräuschentwicklung sowie eines Betriebes ohne Schmiermittel nicht unerhebliche Vorteile. Via a crank drive, not shown, which has a front chainring, a driving force is transmitted to the rear sprocket 14 via a traction means, such as a chain. As an alternative to a common chain drive, in which the front chainring and the pinion 14 are formed as a gear and connected to each other via a chain, the drive via a toothed belt is conceivable and has due to a lower noise level and operation without lubricant significant advantages.
Das vordere Kettenblatt ist größer als das hintere Kettenblatt, so dass zusammen mit dem Zugmittel eine erste Übersetzung gebildet ist. Diese kann auch als Zugmittelgetriebe bezeichnet werden. Diese erste Übersetzung weist meistens ein Übersetzungsverhältnis von i deutlich kleiner 1 auf. Eine relative langsame Umdrehung des vorderen Kettenblattes wird so in eine hierzu schnellere Umdrehung des hinteren Ritzels 14 gewandelt. Das auf die Antriebshülse 13 wirkende Drehmoment wird entsprechend reduziert. Diese erste Übersetzung ist im vorliegenden Fall nicht schaltbar. The front chainring is larger than the rear chainring, so that together with the traction means a first translation is formed. This can also be referred to as a traction mechanism. This first translation usually has a gear ratio of i much less than 1. A relatively slow rotation of the front sprocket is thus converted into a faster rotation of the rear sprocket 14 for this purpose. The torque acting on the drive sleeve 13 is reduced accordingly. This first translation is not switchable in the present case.
Die in den Figuren dargestellte, Antriebsanordnung 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel Bestandteil des Hinterrades, welches mittels der starren Achse 1 1 in der hinteren Gabel des Fahrradrahmens eingespannt ist. Die über das Zugmittelgetriebe auf das Hinterrad zu übertragende Vortriebskraft wird von der drehfest mit dem Ritzel 14 verbundenen, jedoch rotationsbeweglich auf der Achse 1 1 gelagerten Antriebshülse 13 - hierzu dienen die ersten Lager 12 - in das Getriebegehäuse 41 geführt. Das Getriebegehäuse 41 ist über eine Drehmomentstütze rotationsfest mit dem Rahmen verbunden und hält die Antriebshülse 13 rotationsbeweglich. The illustrated in the figures, drive assembly 10 is part of the rear wheel in the present embodiment, which is clamped by means of the rigid axle 1 1 in the rear fork of the bicycle frame. The driving force to be transmitted via the traction mechanism to the rear wheel is guided into the transmission housing 41 by the drive sleeve 13 connected rotatably to the pinion 14, but rotatably mounted on the axle 11. The gear housing 41 is connected via a torque arm rotationally fixed to the frame and holds the drive sleeve 13 rotationally movable.
Die Antriebskraft in Form einer Rotationsbewegung wird von der Antriebshülse 13 auf das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 weitergeleitet, dessen Planetenträger 20 hierfür drehfest auf der Antriebshülse 13 angeordnet ist. Er rotiert folglich mit der Antriebshülse 13. Das außenliegende Hohlrad 23 des Zahnrad-Umlaufgetriebes 19 bildet den drehfesten Bestandteil, da es rotationslos mit dem Getriebegehäuse 41 verbunden ist. Infolgedessen wird die Drehbewegung über die am Planetenträger 20 gehaltenen Planetenzahnräder 21 an das Innenrad 22 weitergegeben, wobei hier eine weitere Übersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis i < 1 realisiert ist. Diese Übersetzung wird im Folgenden sprachlich als dritte Übersetzung definiert und durch das erste Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 realisiert. Durch das Übersetzungsverhältnis i < 1 wird damit die Umdrehungsgeschwindigkeit gegenüber dem Ritzel 14 weiter erhöht. Hierdurch findet eine weitere Drehmomentreduzierung gegenüber dem auf den Kurbelantrieb wirkenden Drehmoment statt. Die dritte Übersetzung ist nicht schaltbar. The driving force in the form of a rotational movement is forwarded by the drive sleeve 13 to the gear epicyclic gear 19, the planet carrier 20 is rotatably arranged on the drive sleeve 13 for this purpose. It thus rotates with the drive sleeve 13. The outer ring gear 23 of the epicyclic gear 19 forms the rotationally fixed component, since it is rotationally connected to the transmission housing 41. As a result, the rotational movement is transmitted via the planetary gears 20 held on the planet gears 21 to the inner wheel 22, in which case a further translation with a Gear ratio i <1 is realized. This translation is hereinafter linguistically defined as a third translation and realized by the first gear epicyclic gear 19. By the gear ratio i <1 so that the rotational speed relative to the pinion 14 is further increased. As a result, there is a further torque reduction with respect to the torque acting on the crank drive. The third translation is not switchable.
Das Innenrad 22 des ersten Zahnrad-Umlaufgetriebes 19 ist rotationsbeweglich auf der Antriebshülse 13 gelagert, es kann sich demzufolge relativ zur Antriebshülse 13 drehen. The inner wheel 22 of the first gear-epicyclic gear 19 is rotatably mounted on the drive sleeve 13, it can therefore rotate relative to the drive sleeve 13.
An das Innenrad 22 ist ein Koppelglied 24 angesetzt, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die Lagerung des Innenrades 22 auf der Antriebshülse 13 realisiert. Über das Koppelglied 24 wird die Antriebskraft in Form der erheblich gesteigerten Antriebsdrehzahl bei entsprechender Drehmomentreduktion in das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 eingeleitet, welches eine stufenlose Übersetzung der in das Getriebegehäuse 41 eingebrachten Eingangsrotationsbewegung in eine das Rad antreibende Ausgangsrotationsbewegung ermöglicht. To the inner wheel 22, a coupling member 24 is attached, which also realizes the storage of the inner wheel 22 on the drive sleeve 13 in the present embodiment. About the coupling member 24, the driving force is introduced in the form of significantly increased input speed with a corresponding torque reduction in the friction-epicyclic gear 25, which allows a continuous transmission of the introduced into the transmission housing 41 input rotational movement in a wheel driving output rotation movement.
Einen Bestandteil des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 bildet die feststehende Außensonne 26, die aus zwei Ringen, nämlich den Außenlaufringen 27 gebildet ist. Diese sind rotationsfest am rotationslos gehaltenen Getriebegehäuse 41 festgelegt. Die Axialverschiebung eines Außenlaufringes 27 ist über eine Versteileinrichtung 40 möglich. Doppelkegelräder 34 - wenigstens drei, bevorzugt 6 an der Zahl - laufen mit ihren Kegelflächen an den Innenlaufringen 30 und Außenlaufringen 27 ab, die hierzu jeweils einen ersten Spalt 28 bzw. zweiten Spalt 31 zwischen sich bilden. Da die Innensonne 29 über die Bewegungskopplung mit dem Koppelglied 24 rotiert und die Außensonne 26 drehfest angeordnet ist, wird die Rotationsbewegung der Innensonne 29 auf die Doppelkegelräder 34 übertragen, die diese auf ihren Planetenträger 38 weitergeben, so dass dieser ebenfalls rotiert. Die Übersetzung im Reibrad- Umlaufgetriebe 25 - sprachlich als zweite Übersetzung definiert - weist ein Übersetzungsverhältnis von i > 1 auf, welches über den gesamten Verstellbereich des stufenlos verstellbaren Reibrad-Umlaufgetriebes 25 gewährleistet ist. One component of the friction wheel epicyclic gear 25 is the stationary outer sun 26, which is formed from two rings, namely the outer races 27. These are rotationally fixed to the rotationally held gear housing 41 fixed. The axial displacement of an outer race 27 is possible via an adjusting device 40. Double bevel gears 34 - at least three, preferably 6 in number - run with their conical surfaces on the inner races 30 and outer races 27, which each form a first gap 28 and second gap 31 between them. Since the inner sun 29 rotates via the movement coupling with the coupling member 24 and the outer sun 26 is arranged rotationally fixed, the rotational movement of the inner sun 29 is on the Dual bevel gears 34 transmit this pass on their planet carrier 38 so that it also rotates. The ratio in Reibrad- epicyclic gear 25 - linguistically defined as a second translation - has a gear ratio of i> 1, which is ensured over the entire adjustment range of the continuously variable friction-epicyclic gear 25.
Um das Übersetzungsverhältnis i des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 zu verändern, wird über die aktiv regelbare Versteileinrichtung 40 - auch erste Versteileinrichtung 40 genannt - die Spaltweite des ersten Spaltes 28 verändert. Um das Übersetzungsverhältnis zu vergrößern, wird der erste Spalt 28 geweitet, so dass die Doppelkegelräder 34 tiefer in den Spalt 28 eintauchen und Ihre Bewegungsbahn um die Innensonne 29 einen größeren Umfang erhält. Bei einer Weitung des ersten Spaltes 28 führt die Drehmomentkupplung der Innensonne 29 den zweiten Spalt 31 nach und verengt diesen. Hierdurch werden die Doppelkegelräder 34 auf ihre neue Umlaufbahn bewegt und tiefer in den erweiterten ersten Spalt 28 hineinbewegt. Die Drehmomentkupplung bildet in diesem Sinne eine zweite, passiv nachführende Versteileinrichtung. Sie übt eine zum Antriebsmoment proportional wirkende Anpresskraft auf den linken Innenlaufring 30 aus. Die Reaktionskraft wirkt über das Koppelglied 24 auf den rechten Innenlaufring 30. In order to change the transmission ratio i of the friction-wheel epicyclic gear 25, the gap width of the first gap 28 is changed via the actively controllable adjusting device 40 - also called the first adjusting device 40. In order to increase the gear ratio, the first gap 28 is widened, so that the double bevel gears 34 dive deeper into the gap 28 and your trajectory around the inner sun 29 receives a greater extent. At a widening of the first gap 28, the torque coupling of the inner sun 29 leads the second gap 31 and narrows this. As a result, the double bevel gears 34 are moved to their new orbit and moved deeper into the extended first gap 28. In this sense, the torque coupling forms a second, passive tracking adjusting device. It exerts a force acting proportionally to the drive torque on the left inner race 30. The reaction force acts on the coupling member 24 on the right inner race 30th
Selbstverständlich ist es in der Umkehrung des Verstellprinzips möglich, die Spaltbreite des zweiten Spaltes 31 aktiv durch eine Versteileinrichtung zu beeinflussen und die Spaltweite des ersten Spaltes 28 passiv nachzuführen. Of course, in the reversal of the adjustment principle, it is possible to actively influence the gap width of the second gap 31 by an adjusting device and passively track the gap width of the first gap 28.
Um die Radialbewegung der Doppelkegelräder 34 zu ermöglichen, sind diese über Schwingen 36 mit dem Planetenträgerring 38 verbunden. Je weiter innen die Doppelkegelräder 34 laufen, desto kleiner ist das Übersetzungsverhältnis im Reibrad-Umlaufgetriebe 25, je weiter außen die Kegelräder 34 laufen, desto größer ist das Übersetzungsverhältnis. Dabei bleibt jedoch eine Grundvoraussetzung bestehen; das Übersetzungsverhältnis im Reibrad-Umlaufgetriebe 25 ist immer i > 1 . Wurde also die Umdrehungsgeschwindigkeit ausgehend vom Kurbelantrieb bis zum Eingang in das stufenlos verstellbare Reibrad- Umlaufgetriebe 25 kontinuierlich erhöht, um das Drehmoment zu reduzieren, fand also eine Übersetzung ins Schnelle statt, so kehrt das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 dies unter Erhöhung des Drehmomentes um und übersetzt ins Langsame. Durch die massive Reduzierung des Antriebsdrehmomentes bei Erhöhung der Drehzahl ist es möglich, ein kleinbauendes Getriebe zu schaffen, welches auf seiner Abtriebsseite dennoch ausreichend Drehmoment zur Fortbewegung des Fahrrades liefert. Der zweite Planetenträger 38 des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 ist drehfest mit der Abtriebshülse 39 verbunden, an welcher - ebenfalls drehfest - die hier glockenförmig ausgebildete Radnabe 17 befestigt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird hierzu die Radnabe 17 an der Abtriebshülse 39 schraubbefestigt. Infolgedessen wird die Abtriebshülse 39 und die Radnabe 17 mit der Ausgangsumdrehungszahl des Reibrad- Umlaufgetriebes 25 bewegt. In order to allow the radial movement of the double bevel gears 34, these are connected via rockers 36 with the planet carrier ring 38. The further inside the double bevel gears 34 run, the smaller the gear ratio in the friction-wheel epicyclic gear 25, the more outward the bevel gears 34 run, the greater the gear ratio. However, a basic requirement remains; the gear ratio in the friction-wheel epicyclic gear 25 is always i> 1. Thus, if the rotational speed from the crank drive to the input into the continuously variable friction-epicyclic gear 25 was continuously increased to reduce the torque, so a translation took place quickly, the friction-wheel epicyclic gearbox 25 reverses this by increasing the torque and translates slow. Due to the massive reduction of the drive torque when increasing the speed, it is possible to create a small-sized transmission, which nevertheless provides sufficient torque on its output side for locomotion of the bicycle. The second planetary carrier 38 of the friction-wheel epicyclic gear 25 is rotatably connected to the output sleeve 39, to which - also rotationally fixed - the bell-shaped here wheel hub 17 is attached. In the present embodiment, the wheel hub 17 is screw-fastened to the output sleeve 39 for this purpose. As a result, the output sleeve 39 and the wheel hub 17 are moved with the output revolution number of the friction-wheel epicyclic gear 25.
Die Radnabe 17 weist außenumfänglich zwei voneinander beabstandete, umlaufende Kränze 55 auf, die als Speichenträger für das Hinterrad des Fahrrades dienen. The wheel hub 17 has the outer circumference two spaced-apart, circumferential rings 55, which serve as a storage carrier for the rear wheel of the bicycle.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Antriebsanordnung 10 ist weiterhin die Nutzung des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 als stufenlos verstellbare Getriebeeinheit, die ein Übersetzungsverhältnis von ausschließlich i > 1 aufweist. Dies ermöglicht es, hohe Eingangsdrehzahlen mit niedrigen Drehmomenten über ein kompakt bauendes Getriebe in für den Fahrradvortrieb günstige Ausgangsdrehzahlen zu wandeln. Je nach Fahrradgröße ist die dritte Übersetzung durch das hier im Beispiel genutzte Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 nicht erforderlich. Die erste Übersetzung vom Kettenblatt auf das Ritzel 14 kann ausreichend hohe Drehzahlen erzeugen, so dass auf diese dritte Übersetzungsstufe verzichtet werden kann. An essential aspect of the present drive arrangement 10 is further the use of the friction-wheel epicyclic gear 25 as a continuously variable transmission unit, which has a gear ratio of exclusively i> 1. This makes it possible to achieve high input speeds with low torques via a compact gearbox in favor of the bicycle propulsion To convert output speeds. Depending on the size of the bicycle, the third gear ratio is not required by the gear epicyclic gear 19 used here in the example. The first translation of the chainring on the pinion 14 can generate sufficiently high speeds, so that can be dispensed with this third gear ratio.
Das starre Getriebegehäuse 41 ermöglicht es, das wie beschrieben funktionierende Reibrad-Umlaufgetriebe auszubilden und bietet gleichzeitig die Voraussetzungen, das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 und das Reduziergetriebe 42 zu integrieren. The rigid gear housing 41 makes it possible to form the friction gear planetary gear functioning as described and at the same time provides the prerequisites for integrating the epicyclic gear 19 and the reduction gear 42.
Erfindungsgemäß weist die Antriebsordnung einen innerhalb des Getriebegehäuses 41 angeordneten, vorzugsweise elektrischen, Hilfsmotor 50 auf, der den Kurbelantrieb unterstützen soll. Um einen kompakten und leichten Hilfsmotor 50 einsetzen zu können, ist der Hilfsmotor 50 über das Reduziergetriebe 42 in den Kraftfluss geschaltet. Das Reduziergetriebe 42 mit seiner Übersetzung i > 1 - ausgehend vom Motor 50 als Antrieb - vermindert die Drehzahl eines kleinen, schnell drehenden Hilfsmotor unter gleichzeitiger Drehmomenterhöhung. Auf diese Weise lässt sich das Gewicht wie auch der axiale Bauraum der Antriebsanordnung erheblich reduzieren. According to the invention, the drive arrangement has a preferably electric, auxiliary motor 50 which is arranged within the transmission housing 41 and is intended to assist the crank drive. In order to use a compact and lightweight auxiliary motor 50, the auxiliary motor 50 is connected via the reduction gear 42 in the power flow. The reduction gear 42 with its ratio i> 1 - starting from the motor 50 as a drive - reduces the speed of a small, fast-rotating auxiliary engine with simultaneous increase in torque. In this way, the weight as well as the axial space of the drive assembly can be significantly reduced.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik kommt demnach durch das Reduziergetriebe 42 zustande, welcher die Integration eines schmalen, schnell drehenden Motors in die auf der Achse 1 1 des Hinterrades angeordnete Antriebseinheit 10 ermöglicht. The main advantage of the invention over the prior art thus comes about through the reducer 42, which allows the integration of a narrow, fast rotating motor in the arranged on the axis 1 1 of the rear wheel drive unit 10.
Am Hohlrad 23, welches Bestandteil des Reduziergetriebes 42 wie auch des ersten Zahnrad-Umlaufgetriebes 19 ist, kann besonders vorteilhaft das gemeinsame Drehmoment des Kurbeltriebes und des Hilfsmotors 42 erfasst werden, um die erforderlichen Informationen für eine Steuerung zu erhalten. Das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 ermöglicht eine Verstellung des Übersetzungsverhältnisses um das ca. 1 ,5 bis 6-fache zwischen seiner kleinsten und seiner größten Übersetzung. On the ring gear 23, which is part of the reduction gear 42 as well as the first gear epicyclic gear 19, the common torque of the crank gear and the auxiliary motor 42 can be detected in a particularly advantageous manner in order to obtain the required information for a control. The friction-wheel epicyclic gearbox 25 allows an adjustment of the gear ratio by approximately 1.5 to 6 times between its smallest and its largest gear ratio.
Bei Fahrrädern zwischen 26 und 29 Zoll Größe unter Verwendung der Erfindung wird über Kettenblatt und Ritzel 14 oder über vordere und hintere Riemenscheiben ein Übersetzungsverhältnis von i = 0,5 bis 0,7 angestrebt. Ein Übersetzungsverhältnis von i = 0,59 wird beispielsweise realisiert, indem das Kettenblatt des Kurbelantriebs 34 Zähne und das Ritzel 20 Zähne aufweist. For bicycles between 26 and 29 inches in size using the invention, a gear ratio of i = 0.5 to 0.7 is sought through the chainring and pinion 14 or front and rear pulleys. A gear ratio of i = 0.59 is realized, for example, by having the chainring of the crank drive 34 teeth and the pinion 20 teeth.
Weiterhin empfiehlt die Erfindung, das im Ausführungsbeispiel dargestellte Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 einzusetzen und hier ein Übersetzungsverhältnis von i ca. 0,34 anzustreben, so dass die Gesamtübersetzung aus erster Übersetzung und dritter Übersetzung durch das Zugmittelgetriebe und das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 i etwa 0,2 ergibt. Die Kurbeldrehzahl wird so fünffach erhöht. Alternativ lässt sich selbstverständlich ein Übersetzungsverhältnis von i 0,2 auch allein über Kettenblatt und Ritzel 14 und deren Dimensionierung realisieren. Furthermore, the invention recommends to use the gear epicyclic gear 19 shown in the exemplary embodiment and here strive for a gear ratio of i about 0.34, so that the total translation of the first gear ratio and third gear ratio by the traction mechanism and the epicyclic gear 19 i about 0, 2 results. The crank speed is increased five times. Alternatively, of course, a gear ratio of i 0.2 can also be realized solely on chainring and pinion 14 and their dimensioning.
Die zweite Übersetzung, realisiert durch das Reibrad-Umlaufgetriebe 25, weist in jedem Fall Übersetzungsverhältnisse i > 1 auf, wobei ein Übersetzungsverhältnis von i = 1 ,5 bis i = 6 oder mehr und somit ein vierfacher Verstellbereich angestrebt ist. The second gear ratio, realized by the friction-wheel epicyclic gearing 25, has gear ratios i> 1 in each case, wherein a gear ratio of i = 1, 5 to i = 6 or more and thus a fourfold adjustment range is desired.
Die Übersetzung i > 1 des Reduziergetriebes ist so zu wählen, dass die Drehzahl des Motors zur harmonischen Eingliederung in den Kraftfluss reduziert wird. The reduction ratio i> 1 of the reducer must be chosen so that the speed of the motor is reduced for harmonic integration into the power flow.
In einem praktischen Beispiel liegt die maximale Kurbelumdrehung des Kurbelantriebs bei ca. 100 U/min . Diese wird durch die erste Übersetzung und das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 auf eine Eingangsdrehzahl für das Hauptgetriebe von etwa 500 U/min angehoben. Der Hilfsmotor 50 läuft mit eine maximalen Drehzahl von 1500 U/min, also dem 15-fachen der Kurbelumdrehung. Dies ermöglicht einen axial schmal bauenden, kleinen und leichten Hilfsmotor 50 einzusetzen. Die Drehzahl des Hilfsmotors (50) wird durch das Reduziergetriebe 42 auf 500 U/min abgesenkt, so dass Motor und Kurbeltrieb hinsichtlich ihrer Eingangsdrehzahl für das Hauptgetriebe synchronisiert werden. Am gemeinsamen Koppelglied 24 addiert sich dann die Leistung von Hilfsmotor 50 und Kurbelantrieb. In a practical example, the maximum crank rotation of the crank drive is about 100 rpm. This is through the first translation and the epicyclic gear 19 is raised to an input speed for the main transmission of about 500 rpm. The auxiliary motor 50 runs at a maximum speed of 1500 rev / min, that is 15 times the crank revolution. This allows an axially narrow build, small and light auxiliary motor 50 to use. The speed of the assist motor (50) is lowered by the reduction gear 42 to 500 rpm, so that the engine and crank drive are synchronized with respect to their input speed for the main transmission. At the common coupling member 24 then adds the power of the auxiliary motor 50 and crank drive.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Antriebsordnung 10 drive order
1 1 starre Achse  1 1 rigid axis
12 erstes Lager 12 first camp
13 Hülse  13 sleeve
14 Ritzel  14 pinions
17 Radnabe 17 wheel hub
18 zweites Lager 18 second camp
19 erstes Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 first epicyclic gearbox
20 Planetenträger von 19 20 planet carrier of 19
21 Planetenrad, Zahnrad von 19 21 planet gear, gear of 19
22 Innenrad von 19 22 inner wheel of 19
23 Hohlrad von 19 23 ring gear of 19
24 Koppelglied  24 coupling link
25 Reibrad-Umlaufgetriebe 25 friction-wheel epicyclic gearbox
26 Außensonne 26 outside sun
27 Außenlaufring  27 outer race
28 erster Spalt 28 first gap
29 Innensonne  29 indoor sun
30 Innenlaufring  30 inner race
31 zweiter Spalt 33 Koppelring  31 second gap 33 coupling ring
34 Doppel kegelrad  34 double bevel gear
36 Schwinge  36 swingarm
38 zweiter Planetenträger 39 Abtriebshülse 38 second planet carrier 39 output sleeve
40 Versteileinrichtung von 25 40 adjusting device of 25
41 Getriebegehäuse 42 Reduziergetriebe41 gearbox housing 42 reducer
43 dritter Planetenträger43 third planet carrier
44 Planetenzahnräder44 planetary gears
45 Innenrad 45 inner wheel
46 Lager 46 bearings
47 Rotorträger  47 rotor carrier
48 Rotor  48 rotor
50 Hilfsmotor  50 auxiliary engine
51 Stator  51 stator
55 Kranz / Speichenträger55 Wreath / Spoke Carrier
56 Achse von 34 56 axis of 34
66 Freilauf 66 freewheel
67 Tellerfeder 67 plate spring
Hinterrad-Baueinheit eines Zweirades Rear wheel assembly of a two-wheeler
Die Erfindung betrifft eine Hinterrad-Baueinheit eines Zweirades mit elektromotorischem Hilfsantrieb, mit einer drehfesten Tragachse, die die Baueinheit an einem Zweiradrahmen festlegt, mit einem um die Tragachse herum angeordneten, in Bezug auf die Tragachse drehfest gehaltenen Komponentengehäuse, mit Antriebskomponenten, insbesondere Getriebe und/oder Hilfsmotor, die innerhalb des Komponentengehäuses gelagert sind, mit einer an der Tragachse rotativ gehaltenen Radnabe, welche mittels Zwischenbauteilen, wie Speichen, eine Felge und einen Reifen trägt, mit einem ringförmigen Spalt zwischen Radnabe und Komponentengehäuse. The invention relates to a rear wheel assembly of a two-wheeler with electromotive auxiliary drive, with a rotationally fixed support shaft, which defines the assembly on a bicycle frame, with a arranged around the support shaft, rotatably held with respect to the support shaft component housing, with drive components, in particular transmission and / or auxiliary motor, which are mounted within the component housing, with a rotationally held on the support shaft hub, which carries by means of intermediate components, such as spokes, a rim and a tire, with an annular gap between the wheel hub and the component housing.
Es ist aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik bekannt, Zweiräder mit elektrischen Hilfsmotoren zu versehen. Diese auch als Pedelec bezeichneten Fahrräder verfügen zur Spannungsversorgung des Hilfsantriebs über einen Akku, die am Fahrradrahmen angeordnet ist. Dabei haben sich verschiedene Positionen für den Akku als geeignet erwiesen. Bei einer Anzahl von Rahmentypen sitzt der Akku auf dem sogenannten Unterrohr auf, wobei häufig ein unterrohrparalleles zweites Rohr oberhalb des Akkus angeordnet ist, um so eine Akkuhalterung zu bilden. In Abweichung von dieser Befestigungsart gibt es Fahrradrahmen, bei welchen der Akku zwischen Sitzrohr und Hinterbau befestigt ist. Um dies zu ermöglichen, ist jedoch der Hinterbau des Rahmens zu verlängern. Schließlich ist es bekannt, den Akku unterhalb des Gepäckträgers anzuordnen, wofür ebenfalls Anpassungen am Rahmen bzw. am Gepäckträger erforderlich sind. It is known from the literature not assignable prior art to provide two-wheeled electric auxiliary motors. These bicycles, also referred to as pedelecs, have a battery which is arranged on the bicycle frame for supplying power to the auxiliary drive. Various positions for the battery have proven to be suitable. In a number of frame types of the battery sits on the so-called down tube, often a sub-pipe parallel second tube is located above the battery, so as to form a battery holder. In deviation from this type of attachment, there are bicycle frames in which the battery between the seat tube and rear triangle is attached. To make this possible, however, the rear of the frame is to extend. Finally, it is known to arrange the battery below the luggage rack, which also adjustments to the frame or on the luggage rack are required.
Der Stand der Technik bringt eine Reihe von Nachteilen mit sich. Da die Akkus ein nicht unerhebliches Gewicht aufweisen, sind die Fahrradrahmen zur Aufnahme der Akkus an den verschiedenen, vorbeschriebenen Montagepositionen angepasst zu fertigen. Die Anordnung der Akkus, gleich ob am Unterrohr, hinter dem Sitzrohr oder unter dem Gepäckträger beeinflusst den Radschwerpunkt negativ. Die Leitungsführung vom Akku zum Hilfsmotor muss bei der Konstruktion und der Auslegung des Fahrradrahmens berücksichtigt werden. The prior art has a number of disadvantages. Since the batteries have a not inconsiderable weight, the bicycle frame to accommodate the batteries to be adapted to the various, above-described mounting positions finished. The Arrangement of the batteries, whether on the down tube, behind the seat tube or under the luggage carrier affects the wheel center negative. The wiring from the battery to the auxiliary motor must be taken into account in the design and layout of the bicycle frame.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lösung vorzuschlagen, die den Nachteilen des Standes der Technik begegnet. The object of the invention is therefore to propose a solution that meets the disadvantages of the prior art.
Gelöst wird die Erfindung von einer Hinterrad-Baueinheit mit den Merkmalen des Anspruches 9, insbesondere mit dessen kennzeichnenden Merkmalen, wonach innerhalb des ringförmigen Spaltes eine Akkueinheit angeordnet ist, die der Spannungsversorgung des elektromotorischen Hilfsantriebes dient. Wie dem Oberbegriff des Anspruchs 9 zu entnehmen ist, geht die Erfindung von einer besonderen Hinterrad-Baueinheit aus, deren hervorstechendes Merkmal ein hinsichtlich der Tragachse rotationslos gehaltenes Komponentengehäuse ist. Das hinsichtlich der Tragachse rotationslos gehaltene Komponentengehäuse impliziert auch, dass dieses Gehäuse in Hinblick auf den Zweiradrahmen rotationslos gehalten ist und man deshalb von einem feststehenden Komponentengehäuse sprechen kann. The invention is achieved by a rear wheel assembly with the features of claim 9, in particular with its characterizing features, according to which a battery unit is disposed within the annular gap, which serves the power supply of the electric motor auxiliary drive. As can be seen from the preamble of claim 9, the invention is based on a special rear-wheel assembly, the salient feature of which is a component housing held without rotation with respect to the support shaft. The rotationally held with respect to the support shaft component housing also implies that this housing is held in rotation with respect to the bicycle frame and you can therefore speak of a fixed component housing.
Solche Hinterrad-Baueinheiten sind in den prioritätsälteren, jedoch bislang nicht veröffentlichten Anmeldungen DE 10 2014 1 17 137, DE 10 2014 1 17 138, DE 1 0 2014 1 17 140 und DE 10 2015 106 564 offenbart. Neben dem rotationslos gehaltenen Komponentengehäuse ist diesen Hinterrad- Baueinheiten gemein, dass innerhalb des Komponentengehäuses eine Antriebsanordnung gehalten ist, die ein stufenlos schaltbares Hauptgetriebe und bevorzugt zumindest ein weiteres Getriebe mit fester Übersetzung aufweist. Zudem ist in den vorgenannten Druckschriften dargestellt, dass die Hinterrad-Baueinheiten elektrisch betriebene Hilfsmotoren in verschiedenen Ausgestaltungen aufweisen können. Insbesondere ist vorgesehen, kleinbauende Elektromotoren ebenfalls innerhalb des Komponentengehäuses vorzusehen. Das rotationslos gehaltene Komponentengehäuse bietet die Voraussetzung dafür, außenumfänglich eine Akkueinheit vorzusehen, die der Spannungsversorgung des Elektromotors dient. Such rear wheel assemblies are disclosed in the earlier, but not yet published applications DE 10 2014 1 17 137, DE 10 2014 1 17 138, DE 1 0 2014 1 17 140 and DE 10 2015 106 564. In addition to the rotationally held component housing, these rear wheel units have in common that a drive arrangement is held within the component housing which has a continuously variable main gearbox and preferably at least one further gearbox with fixed gear ratio. In addition, it is shown in the aforementioned publications that the rear wheel assemblies electrically operated Can have auxiliary motors in various configurations. In particular, it is provided to provide small-sized electric motors also within the component housing. The rotationally held component housing provides the prerequisite for providing a battery unit on the outside, which serves for the voltage supply of the electric motor.
Der wesentliche Vorteil der Erfindungslösung ist zunächst darin zu sehen, dass die üblicherweise verwendeten Rahmen für Fahrräder ohne Hilfsmotor auch für den Aufbau sogenannter Pedelecs verwendet werden können. Eine spezielle Anpassung des Zweiradrahmens zur Halterung der Akkueinheit ist nicht mehr erforderlich. Da die Breite der Hinterrad-Baueinheit die gängigen Standardmaße nicht überschreitet, ist es nicht einmal erforderlich, den Hinterbau des Fahrradrahmens anzupassen. The main advantage of the invention solution is first to be seen in the fact that the frame commonly used for bicycles without an auxiliary motor can also be used for the construction of so-called pedelecs. A special adjustment of the bicycle frame to hold the battery unit is no longer necessary. Since the width of the rear wheel assembly does not exceed the usual standard dimensions, it is not even necessary to adjust the rear triangle of the bicycle frame.
Im Hinblick auf die Handhabung und den Fahrkomfort ist es von wesentlicher Bedeutung, dass der Schwerpunkt durch die Anordnung der Akkueinheit um die Tragachse herum positiv verändert wird. Bei den üblichen Fahrradrahmen stellt die Tragachse des Hinterrades den tiefstmöglichen sinnvoll nutzbaren Anordnungsbereich dar. Die Beeinflussung des Schwerpunktes des Rades durch den Akku wird so weitestgehend optimiert. With regard to handling and ride comfort, it is essential that the center of gravity is positively changed by the arrangement of the battery unit around the support shaft. In the usual bicycle frame, the support axle of the rear wheel represents the lowest possible useful usable arrangement area. The influence of the center of gravity of the wheel by the battery is optimized as much as possible.
In dem die Gewichtskraft des Akkus ausschließlich auf das Hinterrad wirkt, über welches der Vortrieb des Zweirades realisiert wird, lässt sich die Traktion auf schwierigen Untergründen wesentlich verbessern. In that the weight of the battery acts exclusively on the rear wheel, over which the propulsion of the bicycle is realized, the traction on difficult surfaces can be significantly improved.
Die Anordnung des Akkus in unmittelbarer Nähe zum Motor erlaubt kürzeste Wege für die Kabelverlegung. Die Anschlusskabel können vollkommen unsichtbar vom Akku durch die Wand des Komponentengehäuses zum im Gehäuse angeordneten Elektromotor geführt werden. Dies ist nicht nur hinsichtlich der Kabelführung vorteilhaft sondern eliminiert auch jegliche optische Störeinflüsse, die bei den bislang üblichen Bauformen für Pedelecs durch entweder offene Kabelführung oder Ein- und Ausführöffnungen für Kabel im Rahmen entstehen. The arrangement of the battery in the immediate vicinity of the motor allows the shortest routes for cable laying. The connection cables can completely invisible from the battery through the wall of the component housing to be guided in the housing arranged electric motor. This is not only advantageous in terms of cable management but also eliminates any optical interference caused in the hitherto conventional designs for pedelecs by either open cable management or entry and Ausführöffnungen for cables in the frame.
Schließlich erreicht die Erfindung - sofern der Elektromotor sowie die Getriebekomponenten innerhalb des Gehäuses die Hinterrad-Baueinheit angeordnet sind, eine einfache Lösung zur Nachrüstung eines jeden beliebigen Fahrrades mit einem Hilfsantrieb durch einfaches Austauschen des Hinterrades. Finally, the invention - if the electric motor and the transmission components are arranged within the housing, the rear wheel assembly, a simple solution for retrofitting any bicycle with an auxiliary drive by simply replacing the rear wheel.
Akkus größerer Leistung werden aus Einzelzellen zusammengesetzt, die bei der vorliegenden Erfindung in einem zumindest teilringförmigen Akkugehäuse mit einem offenen Ringausschnitt angeordnet sind. Wenn der Öffnungswinkel des teilringförmigen Akkugehäuses dem Winkel zwischen der Hinterbauoberstrebe und dem Hinterbauunterrohr nahe kommt, lässt sich die Akkueinheit ohne Demontage des Hinterrades zu Wartungs- oder Ladezwecken aus der Hinterrad-Baueinheit entfernen. Hierzu können geeignete Rastverbindungen zwischen Komponentengehäuse und Akkugehäuse vorgesehen sein. Es ist jedoch in jeder Hinsicht vorteilhaft, wenn die Akkueinheit durch einen Schließmechanismus gegen Diebstahl geschützt ist. So kann der gesamte, von den Hinterbaustreben nicht blockierte Raum für einen einfach zu entnehmenden Akku genutzt werden. Batteries of greater power are composed of individual cells, which are arranged in the present invention in an at least partially annular battery housing with an open ring cutout. When the opening angle of the part-ring battery housing comes close to the angle between the rear upper strut and the rear lower tube, the battery unit can be removed without disassembly of the rear wheel for maintenance or charging purposes from the rear wheel assembly. For this purpose, suitable locking connections between the component housing and battery housing can be provided. However, it is advantageous in every respect if the battery unit is protected by a locking mechanism against theft. Thus, the entire, not blocked by the rear struts space for an easy-to-remove battery can be used.
Es ist jedoch von Vorteil, wenn bei einem teilringförmigen Akkugehäuse der offene, zellenfeie Ringausschnitt hinsichtlich einer Aufstandsfläche des Hinterrades oben angeordnet ist, wodurch der Schwerpunkt weiter sinkt. Sollte gemäß vorangegangenem Vorschlag das Akkugehäuse entfernbar gehalten sein, wäre zwischen Komponentengehäuse und Akkugehäuse ein Schwenk- bzw. Drehlager vorzusehen, welches eine entsprechende Lageveränderung gewährleistet. However, it is advantageous if, in the case of a partially annular rechargeable battery housing, the open, cell-free annular cutout is arranged at the top with respect to a footprint of the rear wheel, as a result of which the center of gravity continues to drop. If, according to the previous proposal, the battery case be kept removable, would be between component housing and Battery housing to provide a swivel or pivot bearing, which ensures a corresponding change in position.
In dem durch den offenen Ringausschnitt definierten Freiraum kann ein separates Gehäuse für eine Steuereinheit vorgesehen sein. In the space defined by the open ring cutout, a separate housing may be provided for a control unit.
Es ist aber auch daran gedacht, das Akkugehäuse vollringförmig auszubilden. Sofern aus Gewichts oder Kapazitätsgründen das ringförmige Akkugehäuse lediglich teilweise mit Einzelzellen gefüllt ist, soll gemäß Vorschlag der Erfindung der ungefüllte Leerraum bezüglich einer Aufstandsfläche des Hinterrades oben angeordnet sein. Dies verbessert auch bei dieser Ausführungsform die Schwerpunktlage. But it is also thought to form the battery housing vollringförmig. If, for reasons of weight or capacity, the annular rechargeable battery housing is only partially filled with individual cells, according to the proposal of the invention, the unfilled void should be arranged at the top with respect to a footprint of the rear wheel. This also improves the center of gravity position in this embodiment.
Der Leerraum kann genutzt werden, um eine Steuereinheit für den Hilfsmotor aufzunehmen. The void can be used to accommodate a control unit for the auxiliary engine.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen Akkueinheit und Komponentengehäuse und zwischen Akkueinheit und Radnabe ein Belüftungsspalt angeordnet ist, insbesondere wenn die Radnabe innenumfänglich Luftleitrippen angeordnet sind, welche bei Rotation der Radnabe einen Kühlluftstrom entlang des Belüftungsspaltes erzeugen. In one embodiment of the invention, it is provided that a ventilation gap is arranged between the battery unit and the component housing and between the battery unit and the wheel hub, in particular if the wheel hub inside the air guide ribs are arranged, which generate a cooling air flow along the ventilation gap during rotation of the wheel hub.
Auf diese Weise wird eine effektive Kühlung der Akkueinheit einerseits aber auch der in dem Komponentengehäuse angeordneten Antriebsbauteile gewährleistet. In this way, an effective cooling of the battery unit on the one hand but also the arranged in the component housing drive components is ensured.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Radnabe nahe des Nabenzentrums Belüftungsöffnungen aufweist, durch welche ein Kühlluftnebenstrom entlang eines Zwischenraumes zwischen Komponentengehäuse und Radnabe geführt ist. Um die Kühlung des Komponentengehäuses weiter zu verbessern. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, ein teilkreisförmiges Batteriegehäuse mit einem Teilkreisumfang von etwa 200° bis 240° zu nutzen. Dies kann im Ringspalt zwischen Komponentengehäuse und Radnabe unterhalb der Hinterbauunterstrebe angeordnet sein, und ist somit jederzeit leicht zu Ladezwecken entnehmbar. In addition, it can be provided that the wheel hub near the hub center has ventilation openings through which a cooling air secondary flow is guided along an intermediate space between the component housing and the wheel hub. To further improve the cooling of the component housing. An alternative embodiment provides to use a part-circular battery housing with a pitch circle circumference of about 200 ° to 240 °. This can be arranged in the annular gap between the component housing and the wheel hub below the rear end strut, and is therefore always easy to remove for loading purposes.
Denkbar ist es auch, die Akkueinheit durch mehrere Akkugehäuse zu bilden. Hier bietet es sich beispielsweise an, zwei Akkugehäuse mit einem Umfangswinkel von jeweils etwa 150° zu nutzen. Diese können nacheinander in den Ringspalt eingesetzt werden, wobei das erste Akkugehäuse sodann im Ringspalt an seinen Einbauort zu bewegen ist. Daraufhin wird dann das zweite, teilkreisförmige Gehäuse mit einem Umfangswinkel von etwa 150° in den Ringspalt eingesetzt. It is also conceivable to form the battery unit by a plurality of battery housing. Here, for example, it makes sense to use two battery housings with a circumferential angle of approximately 150 ° each. These can be successively inserted into the annular gap, wherein the first battery housing is then to move in the annular gap to its installation location. Then, the second, part-circular housing is then inserted with a circumferential angle of about 150 ° in the annular gap.
Nutzt man - gleich, ob durch mehrere oder lediglich ein Batteriegehäuse - lediglich einen Teilkreisabschnitt des Ringspaltes für die Anordnung der Akkueinheit, verbleibt Raum für ein Steuereinheiten-Gehäuse. In einem solchen separaten Gehäuse, welches im Ringspalt angeordnet ist, kann die Steuereinheit für den Hilfsmotor angeordnet sein. Im voran genannten, bevorzugten Ausführungsbeispiel mit zwei Akkugehäusen von jeweils etwa 150° Umfang verbleibt Raum für ein Steuereinheiten-Gehäuse mit einem Teilkreisumfang von etwa 60°. Weitere Vorteile sowie ein besseres Verständnis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen: If one uses - equal, whether by several or only a battery case - only a partial circuit section of the annular gap for the arrangement of the battery unit, there is room for a control unit housing. In such a separate housing, which is arranged in the annular gap, the control unit for the auxiliary motor can be arranged. In the above-mentioned, preferred embodiment with two battery housings, each about 150 ° circumference remains room for a control unit housing with a circle circumference of about 60 °. Further advantages and a better understanding of the invention will become apparent from the following description of an embodiment. Show it:
Fig. 1 1 : Die Teilansicht eines Fahrrades, Ansicht auf das Fig. 1 1: The partial view of a bicycle, view on the
Hinterrad;  rear wheel;
Fig. 12: eine Ausschnittsvergrößerung gemäß II in Fig. 1 1 ; Fig. 13: eine erste Abwandlung der Teilansicht gemäß Ausschnittskreis II in Fig. 1 1 ; FIG. 12 shows a detail enlargement according to II in FIG. 11; FIG. FIG. 13 shows a first modification of the partial view according to detail circle II in FIG. 11; FIG.
Fig. 14: eine zweite abgewandelte Teilansicht gemäß 14 shows a second modified partial view according to FIG
Ausschnittskreis II in Fig. 1 1 ;  Cutout circle II in Fig. 1 1;
Fig. 15: Darstellung einer Akkueinheit in einer ersten Fig. 15: Representation of a battery unit in a first
Ausführungsform;  embodiment;
Fig. 16: Darstellung einer Akkueinheit in einer zweiten Fig. 16: Representation of a battery unit in a second
Ausführungsform;  embodiment;
Fig. 17: eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie Vll-Vll in Fig. 17 is a sectional view taken along section line VII-VII in FIG.
12.  12th
In den Figuren ist eine Hinterrad-Baueinheit insgesamt In the figures, a rear wheel assembly is a whole
Bezugsziffer 1 10 versehen. Reference numeral 1 10 provided.
In Fig. 1 1 ist die Hinterrad-Baueinheit 1 10 im Hinterbau 1 1 1 Fahrrades 1 12 eingesetzt, welches in Fig. 1 1 teilweise dargestellt ist. In Fig. 1 1, the rear wheel assembly 1 10 in the rear of 1 1 1 bicycle 1 12 used, which is shown in Fig. 1 1 partially.
Das Fahrrad 1 12 verfügt über einen Fahrradrahmen, dessen Hinterbau 1 1 1 durch eine Hinterbauoberstrebe 1 13 bzw. ein Hinterbauoberrohr 1 13 eine Hinterbauunterstrebe 1 14 bzw. ein Hinterbauunterrohr 1 14 und das Sitzrohr 1 15 gebildet ist. Das hintere Ritzel und die vom Kurbelantrieb zum Ritzel verlaufende Kette wurden der besseren Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Die Hinterrad-Baueinheit 1 10 umfasst zunächst einen Reifen 1 16, der auf einer Felge 1 17 angeordnet ist. Die Felge 1 17 ist über Speichen 1 18 an einer Radnabe 1 19 (siehe Fig. 17) angeschlagen. Hierzu trägt die Radnabe 1 19 jeweils zwei flanschartige Speichenkränze 120. The bicycle 1 12 has a bicycle frame, the rear part 1 1 1 by a Hinterbauoberstrebe 1 13 and a rear upper tube 1 13 a Hinterbauunterstrebe 1 14 and a rear lower tube 1 14 and the seat tube 1 15 is formed. The rear sprocket and extending from the crank drive to the pinion chain have been omitted for the sake of clarity. The rear wheel assembly 1 10 initially comprises a tire 1 16, which is arranged on a rim 1 17. The rim 1 17 is on spokes 1 18 at a wheel hub 1 19 (see Fig. 17) struck. For this purpose, the wheel hub 1 19 each carries two flange-like spoke crowns 120.
Die Radnabe 1 19 ist in etwa glockenförmig oder topfartig ausgestaltet und ist an einer drehfesten Tragachse 121 der Hinterrad-Baueinheit 1 10 über Lager 134 drehbar angeordnet. Die in etwa glockenförmig bzw. topfartig ausgebildete Radnabe 1 19 verfügt über einen Aufnahmeraum, innerhalb dessen ein Komponentengehäuse 122 auf der Tragachse 121 gehalten ist. Zwischen dem Komponentengehäuse 122 und der Radnabe 1 19 verbleibt ein Ringspalt, innerhalb dessen eine zumindest teilringförmige Akkueinheit 123 befindlich ist. The hub 1 19 is configured approximately bell-shaped or cup-shaped and is rotatably mounted on a rotationally fixed support shaft 121 of the rear wheel assembly 1 10 via bearings 134. The roughly bell-shaped or cup-shaped wheel hub 1 19 has a receiving space, within which a component housing 122 is held on the support shaft 121. Between the component housing 122 and the wheel hub 1 19 remains an annular gap within which an at least partially annular battery unit 123 is located.
Die Akkueinheit 123 dient der Spannungsversorgung eines innerhalb des Komponentengehäuses 122 angeordneten elektrischen Hilfsmotors, der der Antriebsunterstützung des Zweirades 1 12 dient. Innerhalb des Komponentengehäuses kann ein stufenlos oder gestuft schaltbares Hauptgetriebe angeordnet sein, mit welchem die Übersetzungsverhältnisse zwischen An- und Abtrieb veränderbar sind. Auch sind weitere, nicht schaltbare Übersetzungen im Komponentengehäuse 122 denkbar, die die durch den Tretkurbelantrieb eingeleiteten Drehzahlen erhöhen, und die Drehzahl eines integrierten Elektromotors zu optimalen Antriebsleistung anpassen. Die vom Kurbelantrieb des Fahrrades eingehende und über die Antriebskomponenten im Komponentengehäuse 122 modifizierte Vortriebskraft wird von einem aus dem Komponentengehäuse 122 austretenden Abtrieb 133 an die Radnabe 1 19 übergeben. Der Abtrieb 133 ist über Lager 135 drehbar an der Tragachse 121 festgelegt. The battery unit 123 serves to supply power to an electric auxiliary motor arranged inside the component housing 122, which serves to drive the two-wheeled vehicle 12. Within the component housing, a continuously or step-shiftable main transmission can be arranged, with which the transmission ratios between input and output can be changed. Also, other, non-shiftable ratios in the component housing 122 are conceivable that increase the introduced by the pedal drive speeds, and adjust the speed of an integrated electric motor to optimum drive power. The driving force incoming from the crank drive of the bicycle and modified via the drive components in the component housing 122 is transferred to the wheel hub 1 19 by an output 133 emerging from the component housing 122. The output 133 is rotatably mounted on the support shaft 121 via bearings 135.
Zwischen der Akkueinheit 123 und dem Komponentengehäuse 122 einerseits sowie der Radnabe 1 19 andererseits ist ein erster, U-förmiger Belüftungsspalt 124 vorgesehen. Dieser verläuft von einem komponentengehäusenahen Eintrittspunkt um die Akkueinheit 123 herum zu einem komponentengehäusefernen Austrittspunkt. Ein zweiter Belüftungsspalt 125 kann zwischen Komponentengehäuse 122 und Radnabe 1 19 ausgebildet sein. Dieser geht dann in den ersten Belüftungsspalt 124 über. Between the battery unit 123 and the component housing 122 on the one hand and the wheel hub 1 19 on the other hand, a first, U-shaped ventilation gap 124 is provided. This runs from a component housing near entry point to the battery unit 123 around to a component housing remote exit point. A second ventilation gap 125 may be formed between component housing 122 and wheel hub 1 19. This then goes over into the first ventilation gap 124.
Innenumfänglich an der Radnabe 1 19 befindliche Luftschaufeln erzeugen bei Rotation der Radnabe 1 19 um das feststehende Komponentengehäuse 122 sowie die feststehende Akkueinheit 123 einen Kühlluftstrom, welcher komponentengehäusenah in den ersten Lüftungsspalt 124 eintritt und radnabennah bzw. komponentengehäusefern aus dem Belüftungsspalt austritt. Dieser Kühlluftstrom ist mit Bezugsziffer 126 bezeichnet. On the inner circumference of the wheel hub 1 19 located air scoops generate upon rotation of the wheel hub 1 19 to the stationary component housing 122 and the fixed battery unit 123 a cooling air flow which komponententengehäusenah enters the first ventilation gap 124 and radnabennah or component housing exit from the venting gap. This cooling air flow is designated by reference numeral 126.
Ist ein zweiter Belüftungsspalt 125 zwischen Komponentengehäuse 122 und Radnabe 1 19 vorgesehen, so weist die Radnabe 1 19 tragachsnah Belüftungsbohrungen 127 auf. Auf diese Weise wird ein Kühlluftnebenstrom 128 erzeugt, der der zusätzlichen Kühlung des Komponentengehäuses 122 dient. Das im Kühlluftnebenstrom 128 beförderte Luftvolumen ist jedoch geringer als das des Kühllufthauptstroms 126. If a second ventilation gap 125 is provided between the component housing 122 and the wheel hub 1 19, then the wheel hub 1 19 has ventilating bores 127 close to the bearing axis. In this way, a cooling air secondary flow 128 is generated, which serves for the additional cooling of the component housing 122. However, the volume of air carried in the cooling air by-pass 128 is less than that of the main cooling air flow 126.
Anhand der Figuren 12 bis 14 werden drei unterschiedliche Ausführungsformen der Akkueinheit 123 erläutert. In Fig. 12 ist die Akkueinheit ein innerhalb des Ringspaltes zwischen Radnabe 1 19 und Komponentengehäuse 122 voll umfänglich einliegender Ring. Da daran gedacht ist, die Akkueinheit 123 aus standardisierten Einzelzellen 129 zusammenzustellen, umfasst die Akkueinheit 123 hier ein vollringförmiges Akkugehäuses, welches im vorerwähnten Ringspalt einliegt. Sofern das vollringförmige Gehäuse nicht vollständig mit Einzelzellen gefüllt ist, ist es denkbar, den verbleibenden Leerraum beispielsweise zur Unterbringung von Steuerungskomponenten für den Hilfsmotor vorzusehen. Three different embodiments of the battery unit 123 will be explained with reference to FIGS. 12 to 14. In Fig. 12, the battery unit is within the annular gap between the wheel hub 1 19 and component housing 122 fully circumferential recessed ring. Since it is thought to put together the battery unit 123 of standardized individual cells 129, the battery unit 123 here comprises a vollringförmiges battery housing, which rests in the above-mentioned annular gap. If the ring-shaped housing is not completely filled with individual cells, it is conceivable that the remaining space for example, to provide for accommodation of control components for the auxiliary engine.
Die vollringförmige Akkueinheit 123 gemäß Fig. 12 ist gegen Diebstahl durch den Hinterbau 1 1 1 gesichert, da sie ohne Demontage der Hinterrad- Baueinheit 1 10 nicht entnommen werden kann. Das Laden der Akkueinheit 123 in Fig. 12 erfolgt am Fahrrad 1 12 durch geeignete Konnektoren. Es ist jedoch denkbar, eine abweichend von diesem ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltete Akkueinheit 123a vorzusehen. Eine solche zweite, abweichende Ausführungsform ist in Fig. 14 vorgesehen. Die dortige Akkueinheit ist lediglich teilringförmig ausgebildet und weist einen Umfangswinkel von etwa 200° bis 240° auf. Eine solche teilringförmige Akkueinheit 123a ermöglicht es, außerhalb des vom Hinterbau 1 1 1 eingeschlossenen Raumes angeordnet zu werden und ist deshalb entnehmbar. Wird das Fahrrad im öffentlichen Raum abgestellt, kann der Akku zur Vermeidung von Diebstahl entnommen werden. Auch erlaubt es eine solche entnehmbare Akkueinheit 123a, das Laden an einem beliebigen Ort vorzunehmen. Deshalb ist der Nutzer nicht auf einen Stromanschluss am Abstellort des Fahrrades angewiesen. The all-annular battery unit 123 of FIG. 12 is secured against theft by the rear frame 1 1 1, as they can not be removed without disassembly of the rear wheel assembly 1 10. The charging of the battery unit 123 in Fig. 12 takes place on the bicycle 1 12 by suitable connectors. However, it is conceivable to provide a battery unit 123a deviating from this first exemplary embodiment. Such a second, different embodiment is provided in FIG. 14. The local battery unit is formed only partially annular and has a circumferential angle of about 200 ° to 240 °. Such a partial ring-shaped battery unit 123a makes it possible to be arranged outside of the space enclosed by the rear frame 1 1 1 and is therefore removable. If the bicycle is parked in public space, the battery can be removed to prevent theft. Also, such removable battery unit 123a allows charging to be made anywhere. Therefore, the user is not dependent on a power connection at the parking place of the bicycle.
In Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 14 ist in Fig. 13 eine Akkueinheit 123b dargestellt, die aus zwei teilringförmigen Akkugehäusen 130a und 130b besteht. Wie der Fig. 13 zu entnehmen ist, ist das Akkugehäuse 130a außerhalb des vom Hinterbau 1 1 1 eingeschlossenen Raumes angeordnet und kann deshalb dem Ringspalt zwischen Radnabe 1 19 und Komponentengehäuse 122 einfach entnommen werden. Das zweite Akkugehäuse 130b ist sodann um die Tragachse 121 herum verschiebbar im Ringspalt angeordnet, und lässt sich ohne weiteres in den nunmehr freien Bereich des ersten Akkugehäuses 130a bewegen. Danach ist dann das zweite Akkugehäuse 130b aus dem Ringspalt zu entfernen. Diese dritte Ausführungsform erlaubt es, eine entnehmbare Akkueinheit 123b zu schaffen, welche das zur Verfügung stehende Volumen des Ringspaltes zwischen Radnabe 1 19 und Komponentengehäuse 122 zur Schaffung einer möglichst großen Kapazität optimiert ausnutzt, ohne dass die Vorteile der möglichen Entnahme wegfallen. So ist es beispielsweise denkbar, zwei teilringförmige Akkugehäuse 130a/130b von jeweils etwa 180° zu nutzen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 13 wurden zwei Akkugehäuse 130a/130b mit einem Umfangswinkel von etwa 150° genutzt. In a further development of the embodiment according to FIG. 14, a battery unit 123b is shown in FIG. 13, which consists of two partially ring-shaped rechargeable battery housings 130a and 130b. As can be seen from FIG. 13, the rechargeable battery housing 130 a is arranged outside the space enclosed by the rear frame 1 1 1 and can therefore be easily removed from the annular gap between the wheel hub 1 19 and the component housing 122. The second rechargeable battery housing 130b is then arranged displaceably in the annular gap around the support shaft 121, and can be readily moved into the now free region of the first rechargeable battery housing 130a. Then then the second battery housing 130b is to be removed from the annular gap. This third embodiment makes it possible to provide a removable battery unit 123b, which optimizes the available volume of the annular gap between the wheel hub 1 19 and component housing 122 to create the largest possible capacity, without the advantages of the possible removal omitted. Thus, it is conceivable, for example, to use two partially annular rechargeable battery housings 130a / 130b of approximately 180 ° each. In the exemplary embodiment of FIG. 13, two battery housings 130a / 130b with a circumferential angle of approximately 150 ° were used.
Wie Fig. 13 zu entnehmen ist, ist im Ringspalt ein Steuereinheitengehäuse 131 angeordnet, welches den verbleibenden Umfang von etwa 60° einnimmt. Dieses Steuereinheitengehäuse 131 nimmt die Steuerkomponenten für den Hilfsantrieb auf, die somit vorteilhaft in die Hinterrad-Baueinheit 1 10 integriert sind. Bevorzugterweise ist das Steuereinheitengehäuse 131 fest im Ringspalt angeordnet und bildet so für das zur Montage um die Tragachse 121 herum zu bewegende Akkugehäuse 130b einen Bewegungsendanschlag aus. Es ist jedoch selbstverständlich vorstellbar, dass auch das Steuereinheitengehäuse 131 durch Verschieben innerhalb des Ringspaltes in eine Entnahmeposition bewegbar ist. As can be seen from FIG. 13, a control unit housing 131 which occupies the remaining circumference of approximately 60 ° is arranged in the annular gap. This control unit housing 131 receives the control components for the auxiliary drive, which are thus advantageously integrated into the rear wheel assembly 1 10. Preferably, the control unit housing 131 is fixedly disposed in the annular gap and thus forms a movement end stop for the battery housing 130b to be moved around the support shaft 121 for mounting. However, it is of course conceivable that the control unit housing 131 is movable by moving within the annular gap in a removal position.
In Fig. 15 ist die Akkueinheit 123 in einer Vollring-Ausgestaltung gemäß Fig. 12, also gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt. Das Akkugehäuse 130 dieser Akkueinheit 123 ist mit einer Vielzahl von Einzelzellen 129 gefüllt, die durch entsprechende Verschaltung zur Akkueinheit 123 zusammengeführt sind. Die Einzelzellen 129 sind in einem inneren, tragachsnahen Ring sowie einem äußeren, tragachsfernen Ring angeordnet, wobei die äußeren Einzelzellen 129 gegenüber den inneren Einzelzellen 129 um je eine halbe Teilung versetzt angeordnet sind. Dies reduziert den erforderlichen Durchmesser der ringförmigen Akkueinheit 123. Dargestellt ist eine gerade Anzahl von Einzelzellen 129. Es sind jedoch abweichende Teilungen und Zellzahlen sowie Zellanordnungen möglich. Die konkrete Ausführung wird durch den zur Verfügung stehenden Raum und die gewünschte Akkuleistung bestimmt. In Fig. 15, the battery unit 123 is shown in a full-ring configuration of FIG. 12, that is, according to the first embodiment. The battery housing 130 of this battery unit 123 is filled with a plurality of individual cells 129, which are brought together by appropriate connection to the battery unit 123. The individual cells 129 are arranged in an inner, tragachsnahen ring and an outer, tragachsfernen ring, wherein the outer individual cells 129 are arranged offset from the inner individual cells 129 by half a pitch. This reduces the required diameter of the annular Battery unit 123. Shown is an even number of single cells 129. However, divergent divisions and cell numbers and cell arrangements are possible. The actual execution is determined by the available space and the desired battery power.
Eine zweite, alternative Ausführungsform der Akkueinheit 123 ist in Fig. 16 dargestellt. Auch hier ist das Gehäuse mit einer Vielzahl von Einzelzellen 129 gefüllt, die auf innerem und einem äußeren Radius angeordnet sind, wobei auch hier die Anordnung zwischen den inneren und den äußeren Einzelzellen 129 jeweils um eine halbe Teilung versetzt erfolgen kann. A second, alternative embodiment of the battery unit 123 is shown in FIG. 16. Again, the housing is filled with a plurality of individual cells 129, which are arranged on inner and an outer radius, wherein also the arrangement between the inner and the outer single cells 129 can be made offset in each case by half a pitch.
Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 15 ist in Fig. 16 das Akkugehäuse jedoch nicht vollständig mit Einzelzellen 129 gefüllt, weshalb diese zweite Ausführungsform der Akkueinheit 123 - gleiche Einzelzellen 129 vorausgesetzt - eine geringere Kapazität aufweist. In contrast to the embodiment according to FIG. 15, in FIG. 16, however, the battery housing is not completely filled with individual cells 129, which is why this second embodiment of the battery unit 123 - assuming identical individual cells 129 - has a lower capacitance.
Eine solche Akkueinheit 123 geringerer Kapazität lässt im ringförmigen Akkugehäuse einen Leerraum 132 frei. Wird dieser Leerraum 132 nicht genutzt, so sollte er bevorzugterweise hinsichtlich der Aufstellfläche des Fahrrades 1 12 oben angeordnet sein, um die Schwerpunktlage des Fahrrades 1 12 zu optimieren. Alternativ ist es jedoch denkbar, dass dieser Leerraum 132 zur Unterbringung einer Steuerelektronik für den Hilfsmotor genutzt wird. Wie die Erläuterung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zeigt, bringt die Erfindung eine Vielzahl von Vorteilen mit sich. Das um die Tragachse 121 herum angeordnete, feststehende Komponentengehäuse 122 ist in der Lage, einen sich vorteilhaft auf den Schwerpunkt auswirkenden Akku 123 zu halten. Dieser sitzt unmittelbar in der Nähe zu dem in der bevorzugten Ausführungsform innerhalb des Komponentengehäuses 122 angeordneten elektrischen Hilfsmotor, so dass die Kabelführung ausgesprochen kurz gehalten ist. Abgesehen von der Verbesserung des Schwerpunktes des Fahrrades im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen lässt sich die erfindungsgemäße Hinterrad-Baueinheit 1 10 durch Integration eines vorzugsweise stufenlos schaltbaren Getriebes innerhalb des Komponentengehäuses - zusätzlich zum Hilfsmotor - als komplette Nachrüsteinheit für gewöhnliche Fahrräder nutzen, die durch einfachen Austausch des Hinterrades mit Hilfsantrieb und Akku ausgerüstet werden können. Durch die geschickte Ausbildung der um die Akkueinheit 123 rotierenden Nabe 1 1 9 mit innenumfänglichen Luftschaufeln lässt sich eine Kühlung von Komponentengehäuse 122 und Akkueinheit 123 auf einfache Weise realisieren. Es ist denkbar, die Akkueinheit 123 vergleichsweise diebstahlsicher als Vollring innerhalb des Ringspaltes anzuordnen und alternativ wurden Akkueinheiten 123a und 123b vorgestellt, die beispielsweise zu Ladezwecken entnehmbar sind. Es wurde darüber hinaus gezeigt, dass sich im Ringspalt zwischen Radnabe 1 19 und Komponentengehäuse 122 Raum für die Steuereinheit des Hilfsantriebs schaffen lässt. Such a rechargeable battery unit 123 of lesser capacity leaves an empty space 132 in the annular rechargeable battery housing. If this empty space 132 is not used, then it should preferably be arranged with respect to the footprint of the bicycle 1 12 above to optimize the center of gravity of the bicycle 1 12. Alternatively, however, it is conceivable that this void 132 is used to accommodate control electronics for the auxiliary motor. As the explanation of the various embodiments shows, the invention brings a number of advantages. The fixed component housing 122, which is arranged around the carrying axle 121, is capable of holding a rechargeable battery 123, which has an advantageous effect on the center of gravity. This sits directly in the vicinity of the arranged in the preferred embodiment within the component housing 122 electric auxiliary motor, so that the cable guide is kept extremely short. Apart from the improvement of the center of gravity of the bicycle in contrast to the solutions known from the prior art, the rear wheel assembly 1 10 according to the invention by integrating a preferably continuously variable transmission within the component housing - in addition to the auxiliary motor - use as a complete retrofit unit for ordinary bicycles , which can be equipped by simple replacement of the rear wheel with auxiliary drive and battery. The skillful design of the rotating around the battery unit 123 hub 1 1 9 with innenumfbaren air blades can be a cooling of component housing 122 and battery unit 123 realize in a simple manner. It is conceivable to arrange the battery unit 123 comparatively anti-theft as a full ring within the annular gap and, alternatively, rechargeable battery units 123a and 123b have been presented which, for example, can be removed for charging purposes. It has also been shown that 122 can create space for the control unit of the auxiliary drive in the annular gap between the wheel hub 1 19 and component housing.
Bezugsze ich en l iste Reference numbers
110 Hinterrad-Baueinheit 110 rear wheel assembly
111 Hinterbau  111 rear triangle
112 Fahrrad  112 bicycle
113 Hinterbauoberstrebe / Hinterbauoberrohr 113 Rear top strut / rear top tube
114 Hinterbauunterstrebe / Hinterbauunterrohr114 Rear underrun strut / rear pit down tube
115 Sitzrohr 115 seat tube
116 Reifen  116 tires
117 Felge  117 rim
118 Speichen  118 spokes
119 Radnabe  119 wheel hub
120 Speichenkranz  120 spider wreath
121 Tragachse  121 axle
122 Komponentengehäuse  122 component housing
123/123a/123b Akkueinheit  123 / 123a / 123b battery unit
124 erster Belüftungsspalt  124 first ventilation gap
125 zweiter Belüftungsspalt  125 second ventilation gap
126 Kühlluftstrom  126 Cooling air flow
127 Belüftungsbohrung  127 ventilation hole
128 Kühlluftnebenstrom  128 cooling air secondary flow
129 Einzelzellen  129 single cells
130 Akkugehäuse  130 battery case
130a erstes Akkugehäuse 130a first battery case
30b zweites Akkugehäuse  30b second battery housing
131 Steuereinheitengehäuse  131 control unit housing
132 Leerraum  132 white space
133 Abtrieb  133 downforce
134 Lager von 119  134 bearings of 119
135 Lager von 133  135 bearings of 133

Claims

A n s p r ü c h e Claims
1 . Antriebsanordnung (10) für ein Fahrrad, 1 . Drive arrangement (10) for a bicycle,
mit einem Kurbelantrieb, der eine Antriebskraft von einem kurbelantriebsnahen Kettenblatt auf ein hinterradnahes Ritzel (14) mittels eines endlos umlaufenden Zugmittels, wie Kette oder Zahnriemen, überträgt und ein Hinterrad des Fahrrades zur Fortbewegung in Rotation versetzt,  with a crank drive, which transmits a drive force from a chain drive close to the crank drive to a pinion (14) with rearward rotation, by means of an endlessly circulating traction means, such as chain or toothed belt, and causes a rear wheel of the bicycle to move in rotation,
mit einer ersten Übersetzung zwischen Kettenblatt und dem Ritzel, welche ausschließliche ein Übersetzungsverhältnis von i < 1 aufweist, mit einem stufenlos schaltbaren Hauptgetriebe (25), welches am Hinterrad angeordnet ist und eine Übersetzung der vom Ritzel (14) aus auf das Hinterrad wirkenden Antriebskraft ermöglicht,  with a first ratio between the chainring and the pinion, which exclusively has a transmission ratio of i <1, with a continuously variable main gear (25), which is arranged on the rear wheel and a translation of the pinion (14) acting on the rear wheel driving force allows .
mit einer zweiten Übersetzung, welche ausschließlich durch das Hauptgetriebe (25) realisiert wird,  with a second translation, which is realized exclusively by the main transmission (25),
mit einem am Hinterrad angeordneten, der ersten Übersetzung im Kraftfluss nachgeschalteten Hilfsmotor (50), dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zwischen Hilfsmotor (50) und Hauptgetriebe (25) ein Reduziergetriebe angeordnet ist, über welches die Antriebsenergie des Hilfsmotors in das Hauptgetriebe eingebracht ist, wobei das Reduziergetriebe (42) eine Reduzierübersetzung von ausschließlich i > 1 aufweist.  arranged with a rear wheel, the first translation in the power flow downstream auxiliary motor (50), characterized in that in the power flow between the auxiliary motor (50) and main gear (25) a reduction gear is arranged, via which the drive power of the auxiliary motor is introduced into the main gear, wherein the reducer (42) has a reduction ratio of only i> 1.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, ausschließlich über das Hauptgetriebe (25) realisierte Übersetzung lediglich Übersetzungsverhältnisse von i > 1 realisiert. 2. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the second, exclusively on the main transmission (25) realized translation only gear ratios of i> 1 realized.
3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Übersetzung von i < 1 im Kraftfluss nach der ersten Übersetzung und vor dem Hauptgetriebe (25) angeordnet ist. 3. Drive arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a third ratio of i <1 in the power flow after the first translation and before the main gear (25) is arranged.
4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Übersetzung von einem Zahnrad-Umlaufgetriebe (19) mit fester Übersetzung realisiert ist, dessen Getriebeausgang dem Reduziergetriebeausgang des Hilfsmotors (50) im Kraftfluss vorgeordnet ist. 4. Drive arrangement according to claim 3, characterized in that the third translation of a gear epicyclic gear (19) is realized with a fixed ratio, the transmission output is upstream of the Reduziergetriebausgang the auxiliary motor (50) in the power flow.
5. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduziergetriebe (42) und das die dritte Übersetzung realisierende, erste Zahnradumlaufgetriebe (19) ein gemeinsames, feststehendes Hohlrad (23) teilen. 5. Drive arrangement according to claim 4, characterized in that the reduction gear (42) and the third translation realizing, first toothed gear transmission (19) share a common, fixed ring gear (23).
6. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeausgang des Zahnradumlaufgetriebes (19) und der Reduziergetriebeausgang an einem gemeinsamen Koppelglied (24) zusammengeführt sind. 6. Drive arrangement according to claim 3, characterized in that the transmission output of the toothed belt transmission (19) and the Reduziergetriebausgang at a common coupling member (24) are brought together.
7. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsdrehzahl des Kurbelantriebs mittels des Zahnrad- Umlaufgetriebes (19) und die Eingangsdrehzahl des Hilfsmotors mittels des Reduziergetriebes (42) auf eine identische Drehzahl gebracht werden. 7. Drive arrangement according to claim 4, characterized in that the input rotational speed of the crank drive by means of the gear epicyclic gear (19) and the input rotational speed of the auxiliary motor by means of the reduction gear (42) are brought to an identical rotational speed.
8. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung von Kurbelantrieb und Hilfsmotor (50) am Koppelglied (24) addiert wird. 8. Drive arrangement according to claim 6, characterized in that the power of crank drive and auxiliary motor (50) on the coupling member (24) is added.
9. Hinterrad-Baueinheit (1 10) eines Zweirades (1 12) mit elektromotorischem Hilfsantrieb, 9. rear wheel assembly (1 10) of a two-wheeled vehicle (1 12) with electromotive auxiliary drive,
mit einer drehfesten Tragachse (121 ), die die Baueinheit (1 10) an einem Zweiradrahmen festlegt,  with a rotationally fixed support shaft (121), which fixes the assembly (1 10) to a bicycle frame,
mit einem um die Tragachse (121 ) herum angeordneten, in Bezug auf die Tragachse (121 ) drehfest gehaltenen Komponentengehäuse (122), mit Antriebskomponenten, insbesondere Getriebe und/oder Hilfsmotor, die innerhalb des Komponentengehäuses (122) gelagert sind, - mit einer an der Tragachse (121 ) rotierend gehaltenen Radnabe (1 19), welche mittels Zwischenbauteilen, wie Speichen (1 18), eine Felge (1 17) und einen Reifen (1 16) trägt,  with a about the support shaft (121) arranged around, with respect to the support shaft (121) rotatably held component housing (122), with drive components, in particular gear and / or auxiliary motor, which are mounted within the component housing (122), - with a the support axle (121) rotatably supported wheel hub (1 19), which by means of intermediate components, such as spokes (1 18), a rim (1 17) and a tire (1 16),
mit einem ringförmigen Spalt zwischen Radnabe (1 19) und Komponentengehäuse (122),  with an annular gap between the wheel hub (1 19) and component housing (122),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
innerhalb des ringförmigen Spaltes eine Akkueinheit (123/123a/123b) angeordnet ist, die der Spannungsversorgung des elektromotorischen Hilfsantriebes dient.  within the annular gap, a battery unit (123 / 123a / 123b) is arranged, which serves the power supply of the electromotive auxiliary drive.
10. Hinterrad-Baueinheit (1 10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkueinheit (123/123a/123b) aus mehreren Einzelzellen (129) zusammengesetzt ist, die in einem zumindest teilringförmigen, im Ringspalt einliegenden Akkugehäuse (130) angeordnet sind, wobei der Umfangswinkel des Akkugehäuses (130) bevorzugt in etwa dem hinterbaufreien Umfangswinkel des ringförmigen Spaltes entspricht. 10. rear wheel assembly (1 10) according to claim 9, characterized in that the battery unit (123 / 123a / 123b) of a plurality of individual cells (129) is composed, which are arranged in an at least partially annular, in the annular gap inset battery housing (130) , wherein the circumferential angle of the battery housing (130) preferably corresponds approximately to the behind-free circumferential angle of the annular gap.
1 1 . Hinterrad-Baueinheit (1 10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Akkueinheit (123/123a/123b) und Komponentengehäuse (22) und zwischen Akkueinheit (123/123a/123b) und Radnabe (1 19) ein Belüftungsspalt (124) angeordnet ist. 1 1. Rear wheel assembly (1 10) according to claim 9 or 10, characterized in that between battery unit (123 / 123a / 123b) and component housing (22) and between battery unit (123 / 123a / 123b) and wheel hub (1 19) a ventilation gap ( 124) is arranged.
12. Hinterrad-Baueinheit (1 10) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (1 19) innenumfänglich Luftleitrippen angeordnet sind, welche bei Rotation der Radnabe (1 19) einen Kühlluftstrom entlang des Belüftungsspaltes (124) erzeugen. 12 rear wheel assembly (1 10) according to claim 1 1, characterized in that the wheel hub (1 19) inside Luftleitrippen are arranged, which generate a cooling air flow along the ventilation gap (124) upon rotation of the wheel hub (1 19).
13. Hinterrad-Baueinheit (1 10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (1 19) nahe dem Nabenzentrum Belüftungsöffnungen aufweist, durch welche ein Kühlluftnebenstrom entlang eines Zwischenraumes zwischen Komponentengehäuse (122) und Radnabe (1 19) geführt ist. 13. rear wheel assembly (1 10) according to claim 12, characterized in that the wheel hub (1 19) close to the hub center ventilation openings, through which a cooling air secondary flow along an intermediate space between the component housing (122) and wheel hub (1 19) is guided.
14. Hinterrad-Baueinheit (1 10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der bei einem teilringförmigen Akkugehäuse (130) der offene Ringausschnitt siehe vorne, hinsichtlich einer Aufstandsfläche des Hinterrades oben angeordnet ist. 14 rear wheel assembly (1 10) according to claim 10, characterized in that in a partially annular rechargeable battery housing (130) of the open ring cut see the front, with respect to a footprint of the rear wheel is located above.
15. Hinterrad-Baueinheit (1 10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkugehäuse (130) ringförmig ausgebildet ist, und bei einem mit Einzelzellen lediglich teilgefüllten Akkugehäuse (130) der ungefüllte Leerraum (132) bezüglich einer Aufstandsfläche des Hinterrades oben angeordnet ist. 15. rear wheel assembly (1 10) according to claim 10, characterized in that the battery housing (130) is annular, and arranged at a single cell only partially filled battery housing (130) of the unfilled void (132) with respect to a footprint of the rear wheel above is.
16. Hinterrad-Baueinheit (1 10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkugehäuse (130) einen Teilring mit einem Umfangswinkel von 180 Grad ausbildet. 16 rear wheel assembly (1 10) according to claim 10, characterized in that the battery housing (130) forms a partial ring with a circumferential angle of 180 degrees.
17. Hinterrad-Baueinheit (1 10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im Ringspalt angeordnete Akkueinheit (123/123a/123b) zwei teilringförmige Akkugehäuse (130a, 130b) mit einem Umfangswinkel ausbildet, der in etwa dem hinterbaufreien Umfangswinkel entspricht. 17 rear wheel assembly (1 10) according to claim 10, characterized in that the arranged in the annular gap battery unit (123 / 123a / 123b) two partially annular battery housing (130a, 130b) forms with a circumferential angle, which corresponds approximately to the behind-scale circumferential angle.
18. Hinterrad-Baueinheit (1 10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringspalt ein teilringförmiges Steuereinheitengehäuse (131 ) mit einem Umfangswinkel von etwa 60 Grad angeordnet ist. 18. rear wheel assembly (1 10) according to claim 17, characterized in that in the annular gap, a partially annular control unit housing (131) is arranged with a circumferential angle of about 60 degrees.
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