WO2018215007A1 - Dynamoelectric drive device, method for driving an output shaft using a dynamoelectric drive device, and two-wheeled vehicle comprising a dynamoelectric drive device - Google Patents

Dynamoelectric drive device, method for driving an output shaft using a dynamoelectric drive device, and two-wheeled vehicle comprising a dynamoelectric drive device Download PDF

Info

Publication number
WO2018215007A1
WO2018215007A1 PCT/DE2018/100208 DE2018100208W WO2018215007A1 WO 2018215007 A1 WO2018215007 A1 WO 2018215007A1 DE 2018100208 W DE2018100208 W DE 2018100208W WO 2018215007 A1 WO2018215007 A1 WO 2018215007A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
rotor
drive device
crankshaft
output shaft
Prior art date
Application number
PCT/DE2018/100208
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Hartmann
Oliver Dippold
Ralf Wagner
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2018215007A1 publication Critical patent/WO2018215007A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/006Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/11Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with dynamo-electric clutches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1815Rotary generators structurally associated with reciprocating piston engines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • DYNAMOELECTRIC DRIVE DEVICE METHOD FOR DRIVING A DEPTH SHAFT WITH A DYNAMOELECTRIC DRIVE DEVICE AND TWO WHEEL WITH A DYNAMOELECTRIC DRIVE DEVICE
  • the invention relates to a drive device for a bicycle with an electric motor coupling.
  • the invention relates to a method for driving an output shaft with the drive device according to the invention.
  • the invention comprises a bicycle with the drive device according to the invention.
  • Two-wheelers in particular motorized scooters, generally have a drive device in the form of an internal combustion engine, with a piston arranged in the combustion chamber being displaced translationally by burning a fuel-air mixture in a combustion chamber.
  • the piston is usually connected via a connecting rod with a crankshaft of the drive device, so that it is offset by the displacement of the piston in a rotational movement about the crankshaft longitudinal axis.
  • the crankshaft has a generator at a first end, via which power can be generated by the rotational movement of the crankshaft.
  • On a second end a mechanical friction clutch is arranged, which is connected to a transmission input shaft to transmit the rotational movement of the crankshaft via the clutch to the transmission input shaft.
  • a drive device for a two-wheeler comprising a crankshaft rotatable about a crankshaft longitudinal axis, an electromotive clutch arranged on the crankshaft, having at least one rotor and a stator, wherein the rotor is arranged rotationally fixed on the crankshaft, and the stator is spaced from the outer Circumferential surface of the rotor is arranged so that between the stator and the rotor, an air gap is formed, and the stator is displaceable via the rotor in a rotational movement, wherein the stator is coupled to an output shaft, so that the transmitted from the rotor to the stator Rotary movement is transferable to the output shaft.
  • the drive device thus has a crankshaft rotatable about a crankshaft longitudinal axis.
  • the crankshaft is preferably connected to a piston via a connecting rod, wherein the crankshaft is rotatable about the longitudinal axis of the crankshaft by a translational displacement of the piston, which as a rule takes place by combustion of a fuel-air mixture in a combustion chamber having the piston.
  • the drive device may have a plurality of pistons connected to the crankshaft via a connecting rod in each case.
  • an electromotive clutch is arranged, wherein the electromotive clutch has a rotor and a stator.
  • the rotor is rotatably connected to the crankshaft, so that a rotational movement of the crankshaft is transmitted directly to the rotor via the rotationally fixed connection.
  • the rotor preferably forms the flywheel in order to reduce drive-related irregularities, for example, from the combustion cycle of the drive device or of the engine.
  • the stator is arranged at a distance from the outer peripheral surface of the rotor, so that an air gap is formed between the stator and the rotor.
  • a magnetic field can be generated via the electromotive coupling, that is to say via the electromotive configuration of stator and rotor, so that a rotational movement of the rotor can be transmitted to the stator via the magnetic field due to a rotation of the crankshaft.
  • the rotational speed of rotor and stator can but also at least temporarily different from each other.
  • the stator is coupled to an output shaft so that the rotational movement transmitted to the stator via the rotor can be transmitted directly and / or translated to the output shaft.
  • the electromotive clutch can thus take over the task of a torque converter.
  • the output shaft may preferably be a transmission input shaft.
  • the electromotive clutch thus combines at least two capabilities, namely the generation of a magnetic alternating field and thus the generation of energy, which usually takes over a generator, and also over the rotor and the stator exercisable coupling function, in the state of the art via a friction clutch.
  • the electromotive clutch can thus replace the generator and the friction clutch, whereby the space can be reduced.
  • the friction clutch-free design of the drive device can reduce abrasion-related contamination of the friction clutch in a lubricant surrounding the clutch, thereby extending maintenance intervals of the drive device and thus maintenance costs can be reduced.
  • the electromotive coupling is electrically conductively connected to an energy storage device for driving and / or accelerating the stator, and / or is electrically conductively connected to an energy sink for slowing down the stator, wherein the energy store and the Energy sink preferably as a component, particularly preferably as an accumulator, is formed.
  • the output shaft With a supply of electrical energy, the output shaft can be accelerated in addition to the speed introduced by crankshaft, whereby the rotational speed of the stator can exceed that of the arranged on the crankshaft rotor. With a discharge of electrical energy, the output shaft can be braked compared to the speed introduced by the crankshaft, whereby the stator and thus the output shaft rotates slower than the crankshaft.
  • the stator has permanent magnets and the rotor windings or the stator windings and the rotor permanent magnets, wherein the windings are connected via a non-contact or touch-contacting electrical contact with electrical lines for introducing and / or discharging electrical energy.
  • a touch-contacting electrical contacting may preferably be formed as a sliding contact connection.
  • the electric cables are thus preferably connected to the energy store and / or to the energy sink, particularly preferably to the accumulator.
  • the permanent magnets and windings can be reversed.
  • the magnetic field formed between the rotor and the stator is moved by the rotation of the rotor relative to the stator and mechanical energy is thus converted into electrical energy which can be supplied to the accumulator via the electric lines.
  • the stator is set in rotation via the magnetic field. This preferably takes place until the rotational speed of the rotor corresponds to the rotational speed of the stator.
  • the stator can be driven by the rotor and / or the energy supply.
  • the stator can thus be driven on the one hand exclusively via the rotation of the crankshaft and the magnetic field generated thereby between the rotor and stator.
  • previously stored electrical energy can be supplied from the energy store, so that the magnetic field moved via the rotation of the crankshaft between the rotor and the stator is additionally changed by the supply of energy from the energy store and thus at least temporarily amplified. This may preferably be useful for an accelerated torque transmission.
  • the magnetic field can be changed at least temporarily only via the supply of energy from the energy store, so that the drive of the drive device at least temporarily way is purely electric. In this way, fuel consumption and / or CO 2 emissions can be reduced.
  • a preferred embodiment of the invention is that the crankshaft is mounted via a one-way clutch in the housing of the drive device and / or the motor housing.
  • the one-way clutch has a freewheel, so that the crankshaft is rotatable about the crankshaft longitudinal axis only in a first direction of rotation and locks in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation.
  • the locking of the second direction of rotation may preferably be required when the torque transmission between the rotor and stator is purely electrical.
  • the rotor stands still and is preferably supported against the locked freewheel.
  • the stator is rotated relative to the rotor in rotation, wherein the stator transmits the rotational energy and / or rotation to the output shaft.
  • any type of accumulator can be used for energy storage.
  • the energy store is particularly preferably a battery, in particular a battery for a motor vehicle or two-wheeler, which particularly preferably has a high power density.
  • An advantageous development of the invention is that the energy storage is designed as a lithium-ion accumulator.
  • a lithium-ion battery is characterized in particular by its high energy density and small dimensions compared to alternative energy storage devices. In this way, the space of the drive device can be reduced.
  • the drive device is inoperable via the electromotive coupling.
  • the drive device and / or the motor can be started via the electromotive clutch, wherein the electric motor coupling for starting the drive means electrical energy is supplied from the energy storage.
  • the preferably designed as a transmission input shaft output shaft and / or coupled to the output shaft gear are blocked, so that the coupled to the output shaft stator is fixed.
  • About the supplied energy is between the rotor and the stator changes the magnetic field, whereby the rotor is rotated relative to the stator in rotation and thus an electromotive force is generated, which drives the crankshaft to start the drive means.
  • an additional starter for starting the drive device can be dispensed with, as a result of which the installation space and / or the weight of the drive device can be reduced.
  • the electromotive clutch for transmitting an engine torque of the crankshaft for Antriebsein- devices and / or two-wheelers with a displacement of 50 cm 3 to 250 cm 3 is formed. This preferably corresponds to a motor torque of about 6 Nm to about 30 Nm.
  • the invention also relates to a method for driving an output shaft with a drive device, comprising a crank shaft rotatable about a crankshaft longitudinal axis, arranged on the crankshaft, at least one rotor and a stator having, electromotive clutch, wherein the rotor is rotatably mounted on the crankshaft, and the stator is spaced apart from the outer peripheral surface of the rotor, so that an air gap is formed between the stator and the rotor, and the stator is rotatable about the rotor, wherein the stator is coupled to an output shaft, so that of the Rotor transmitted to the stator rotational movement is transferable to the output shaft, wherein a supply of electrical energy into the electromotive clutch and / or a discharge of electrical energy from the electromotive clutch in response to a rotational speed of the crankshaft to control the rotational speed of the output shaft is carried out.
  • the output shaft is set into rotation and driven by a supply of electrical energy into the electromotive clutch and / or by a removal of electrical energy from the electromotive clutch as a function of the rotational speed of the crankshaft ,
  • the electromotive clutch can thus take over the task of a torque converter. Due to the electromotive design of the clutch and the drive of the output shaft via the arranged on the crankshaft electro- Motor coupling, the output shaft can be driven with a space-reduced drive device.
  • the invention also relates to a two-wheeled vehicle comprising a drive device, comprising a crankshaft rotatable about a crankshaft longitudinal axis, an electromotive clutch arranged on the crankshaft, having at least one rotor and a stator, wherein the rotor is arranged rotationally fixed on the crankshaft, and Stator spaced apart from the outer peripheral surface of the rotor is arranged so that between the stator and the rotor, an air gap is formed, and the stator is displaceable via the rotor in a rotational movement, wherein the stator is coupled to an output shaft, so that of the rotor transmitted to the stator rotational movement on the output shaft is transferable.
  • a drive device comprising a crankshaft rotatable about a crankshaft longitudinal axis, an electromotive clutch arranged on the crankshaft, having at least one rotor and a stator, wherein the rotor is arranged rotationally fixed on the crankshaft, and Stator
  • FIG. 1 shows a section through a drive device of a two-wheeler with an electromotive clutch, according to a preferred embodiment of the invention.
  • Fig. 1 is a section through a drive means 10 of a two-wheeler is shown.
  • the drive device 10 has a crankshaft 16 connected to a piston 14 via a connecting rod 12, wherein the crankshaft 16 is rotatable about the crankshaft longitudinal axis 22 by a translational displacement of the piston 14 within a combustion chamber 18 of a cylinder 20.
  • the translational displacement of the piston 14 within the combustion chamber 18 is effected by combustion of a fuel-air mixture, wherein the translational displacement of the piston 14 is transmitted via the connecting rod 12 in a rotational movement to the crankshaft 16.
  • an electromotive clutch 24 is arranged, wherein the electromotive clutch 24 has a rotor 26 and a stator 28.
  • the rotor 26 is rotatably connected to the crankshaft 16, so that a rotational movement of the crankshaft 16 about the crankshaft longitudinal axis 22 is transmitted via the rotationally fixed connection directly to the rotor 26.
  • the rotor 26 preferably forms a flywheel to reduce drive-related irregularities, preferably from the combustion cycle of the drive device 10 and the engine.
  • the stator 28 is arranged at a distance from the outer circumferential surface 30 of the rotor 26, so that an air gap 32 is formed between the stator 28 and the rotor 26.
  • a magnetic or electromagnetic field can be generated via the electromotive coupling 24, that is to say via the electromotive configuration of the stator 28 and the rotor 26, so that rotational movement of the rotor 26 can be transmitted to the stator 28 via the magnetic field due to rotation of the crankshaft 16 ,
  • the stator 28 is rotatably connected to a first gear 34 of a gear stage of a gearbox 35 in order to transmit the rotational movement of the stator 28 via the first gear 34 to a second gear 36 of a second gear stage of an output shaft 40 designed as a transmission input shaft 38.
  • the electromotive clutch 24 can thus take over the task of a torque converter.
  • the electromotive clutch 24 thus combines at least two capabilities, namely the generation of a magnetic field and thus the generation of energy, which usually takes over a generator, and also via the rotor 26 and the stator 28 has a coupling function between the crankshaft 16 and the output shaft 40th
  • the electromotive clutch 24 can thus replace the generator and the friction clutch, whereby the space of the drive device can be reduced.
  • the friction clutch-free design of the drive device 10 can reduce abrasion-related contamination of a friction clutch in a lubricant surrounding the clutch, thereby extending maintenance intervals of the drive device 10 and thus maintenance costs can be reduced.
  • the electromotive clutch 24 is provided with an energy storage (not shown) for driving and / or accelerating the stator 28, and with an energy sink (not shown) to slow down the stator 28 electrically connected.
  • the energy store and the energy sink are designed as one component, the energy store being an accumulator. Due to the design of the energy store and the energy sink as a component, the installation space of the drive device 10 can be reduced.
  • the accumulator is designed as a lithium-ion accumulator and thus has a high energy density.
  • the accumulator can be recharged quickly and can have a reduced installation space.
  • the amount and / or the sign of a speed difference between the rotational speed of the crankshaft 16 and the rotational speed of the output shaft 40 is selectively changed become.
  • the output shaft 40 can be accelerated in addition to the speed introduced by the crankshaft 16, whereby the rotational speed of the stator 28 can exceed that of the rotor 26 arranged on the crankshaft.
  • the output shaft 40 can be braked compared to the speed introduced by the crankshaft 16, whereby the stator 28 and thus the output shaft 40 rotates slower than the crankshaft 16.
  • the stator 28 permanent magnets and the rotor 26 windings, wherein the windings are electrically conductively connected via a contactless or touch-contacting electrical contact, preferably a sliding contact connection, with electrical lines for introducing and / or discharging electrical energy to the accumulator.
  • a rotation of the crankshaft 16 of the windings having, with the crankshaft 16 rotatably connected rotor 26 is set in a rotational movement. If the output shaft 40 and thus also the permanent magnet and / or the permanent magnets having stator 28 rests, a magnetic field and thus electrical energy is generated by the rotation of the rotor 26 relative to the stator 28, which can be supplied via the electric lines to the accumulator.
  • the stator 28 becomes via the magnetic field set in rotation. This preferably takes place until the rotational speed of the rotor 26 corresponds to the rotational speed of the stator 28.
  • the stator 28 can be driven via the rotor 26 and / or the energy store.
  • the stator 28 can thus be driven solely by the rotation of the crankshaft 16 and the magnetic field generated thereby between the rotor 26 and stator 28.
  • previously stored electrical energy can be supplied from the energy store, so that the magnetic field generated by the rotation of the crankshaft 16 between the rotor 26 and the stator 28 is at least temporarily enhanced by the supply of energy from the energy store. This may preferably be useful for an accelerated torque transmission.
  • the magnetic field can be built up, at least temporarily, solely by the supply of energy from the energy store, so that the drive of the drive device 10 is at least temporarily purely electric. In this way, fuel consumption and / or CO 2 emissions can be reduced.
  • the crankshaft 16 is mounted in the housing 44 of the drive device 10 via a one-way clutch 42.
  • the one-way clutch 42 has a freewheel, so that the crankshaft 16 can only be rotated in a first direction of rotation about the crankshaft longitudinal axis 22 and locks in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation.
  • the locking of the second direction of rotation may preferably be required when the torque transmission between the rotor 26 and stator 28 is purely electrical.
  • the rotor 26 is stationary and is preferably supported against the locked freewheel.
  • the stator 28 is set in rotation relative to the rotor 26, wherein the stator 28 transmits the rotation to the output shaft 40 via the gear wheels 34, 36 of the gear stages.

Abstract

The invention relates to a drive device (10) for a two-wheeled vehicle, said device comprising a crankshaft (16) which can be rotated about a crankshaft longitudinal axis (22), an electromotive coupling (24) which is mounted on the crankshaft (16) and has at least one rotor (26) and a stator (28), the rotor (26) being mounted for conjoint rotation on the crankshaft (16), and the stator (28) being arranged at a distance from the outer peripheral surface of the rotor (26) such that an air gap (32) is formed between the stator (28) and the rotor (26), and the stator (28) can be rotated by the rotor (26), the stator (28) being coupled to an output shaft (40) such that the rotational movement transmitted from the rotor (26) to the stator (28) can be transmitted to the output shaft (40).

Description

DYNAMOELEKTRISCHE ANTRIEBSEINRICHTUNG, VERFAHREN ZUM ANTREIBEN EINER ABTRIEBSWELLE MIT EINER DYNAMOELEKTRISCHEN ANTRIEBSEINRICHTUNG UND ZWEIRAD MIT EINER DYNAMOELEKTRISCHEN ANTRIEBSEINRICHTUNG  DYNAMOELECTRIC DRIVE DEVICE, METHOD FOR DRIVING A DEPTH SHAFT WITH A DYNAMOELECTRIC DRIVE DEVICE AND TWO WHEEL WITH A DYNAMOELECTRIC DRIVE DEVICE
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Zweirad mit einer elektromotorischen Kupplung. The invention relates to a drive device for a bicycle with an electric motor coupling.
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Antreiben einer Abtriebswelle mit der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. In addition, the invention relates to a method for driving an output shaft with the drive device according to the invention.
Weiterhin umfasst die Erfindung ein Zweirad mit der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. Furthermore, the invention comprises a bicycle with the drive device according to the invention.
Zweiräder, insbesondere motorisierte Roller, weisen in der Regel eine Antriebseinrich- tung in Form eines Verbrennungsmotors auf, wobei durch Verbrennen eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einer Brennkammer ein in der Brennkammer angeordneter Kolben translatorisch verlagert wird. Der Kolben ist in der Regel über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle der Antriebseinrichtung verbunden, so dass diese durch die Verlagerung des Kolbens in eine Rotationsbewegung um die Kurbelwellenlängsachse versetzt wird. Die Kurbelwelle weist an einem ersten Ende einen Generator auf, über den durch die Drehbewegung der Kurbelwelle Strom erzeugbar ist. Auf einem zweiten Ende ist eine mechanische Reibkupplung angeordnet, die mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist, um die Drehbewegung der Kurbelwelle über die Kupplung auf die Getriebeeingangswelle zu übertragen. Two-wheelers, in particular motorized scooters, generally have a drive device in the form of an internal combustion engine, with a piston arranged in the combustion chamber being displaced translationally by burning a fuel-air mixture in a combustion chamber. The piston is usually connected via a connecting rod with a crankshaft of the drive device, so that it is offset by the displacement of the piston in a rotational movement about the crankshaft longitudinal axis. The crankshaft has a generator at a first end, via which power can be generated by the rotational movement of the crankshaft. On a second end a mechanical friction clutch is arranged, which is connected to a transmission input shaft to transmit the rotational movement of the crankshaft via the clutch to the transmission input shaft.
Es besteht ein regelmäßiges Bedürfnis, die Antriebseinrichtung eines Zweirads weiterzuentwickeln, um den Bauraum einer Antriebseinrichtung zu reduzieren. There is a regular need to further develop the drive means of a two-wheeler to reduce the space of a drive device.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Antriebseinrichtung für ein Zweirad bereitzustel- len, die einen reduzierten Bauraum aufweist. It is the object of the invention to provide a drive device for a bicycle, which has a reduced installation space.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 und durch ein Zweirad gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. The object is achieved by a drive device with the features of claim 1, by a method according to the features of Claim 8 and by a bicycle according to the features of claim 9. Preferred embodiments of the invention are set forth in the subclaims and the following description, each of which individually or in combination may constitute an aspect of the invention.
Erfindungsgemäß ist eine Antriebseinrichtung für ein Zweirad vorgesehen, umfassend eine um eine Kurbelwellenlängsachse rotierbare Kurbelwelle, eine auf der Kurbelwelle angeordnete, wenigstens einen Rotor und einen Stator aufweisende, elektromotorische Kupplung, wobei der Rotor drehfest auf der Kurbelwelle angeordnet ist, und der Stator beabstandet zur äußeren Umfangsfläche des Rotors angeordnet ist, so dass zwischen dem Stator und dem Rotor ein Luftspalt ausgebildet ist, und der Stator über den Rotor in eine Drehbewegung versetzbar ist, wobei der Stator mit einer Abtriebswelle gekoppelt ist, so dass die von dem Rotor auf den Stator übertragene Drehbewegung auf die Abtriebswelle übertragbar ist. According to the invention, a drive device for a two-wheeler is provided, comprising a crankshaft rotatable about a crankshaft longitudinal axis, an electromotive clutch arranged on the crankshaft, having at least one rotor and a stator, wherein the rotor is arranged rotationally fixed on the crankshaft, and the stator is spaced from the outer Circumferential surface of the rotor is arranged so that between the stator and the rotor, an air gap is formed, and the stator is displaceable via the rotor in a rotational movement, wherein the stator is coupled to an output shaft, so that the transmitted from the rotor to the stator Rotary movement is transferable to the output shaft.
Die Antriebseinrichtung weist somit eine um eine Kurbelwellenlängsachse rotierbare Kurbelwelle auf. Die Kurbelwelle ist vorzugsweise über eine Pleuelstange mit einem Kolben verbunden, wobei die Kurbelwelle durch eine translatorische Verlagerung des Kolbens, was in der Regel durch eine Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einer den Kolben aufweisenden Brennkammer erfolgt, um die Kurbelwellenlängsachse rotierbar ist. Grundsätzlich kann die Antriebseinrichtung eine Mehrzahl über jeweils eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbundene Kolben aufweisen. Auf der Kurbelwelle ist eine elektromotorische Kupplung angeordnet, wobei die elektromotorische Kupplung einen Rotor und einen Stator aufweist. Der Rotor ist drehfest mit der Kur- beiwelle verbunden, so dass eine Drehbewegung der Kurbelwelle über die drehfeste Verbindung unmittelbar auf den Rotor übertragen wird. Der Rotor bildet dabei vorzugsweise die Schwungmasse, um antriebsbedingte Unregelmäßigkeiten, beispielsweise aus dem Verbrennungstakt der Antriebseinrichtung bzw. des Motors, zu reduzieren. Der Stator ist beabstandet zur äußeren Umfangsfläche des Rotors angeordnet, so dass zwischen dem Stator und dem Rotor ein Luftspalt ausgebildet ist. Über die elektromotorische Kupplung, also über die elektromotorische Ausbildung von Stator und Rotor, kann ein magnetisches Feld erzeugt werden, so dass eine Drehbewegung des Rotors infolge einer Rotation der Kurbelwelle über das magnetische Feld auf den Stator übertragbar ist. Die Umdrehungsgeschwindigkeit von Rotor und Stator kann gleich aber auch zumindest zeitweise voneinander verschieden sein. Der Stator ist mit einer Abtriebswelle gekoppelt, so dass die über den Rotor auf den Stator übertragene Drehbewegung auf die Abtriebswelle direkt und/oder übersetzt übertragen werden kann. Die elektromotorische Kupplung kann somit die Aufgabe eines Drehmoment- wandlers übernehmen. Die Abtriebswelle kann vorzugsweise eine Getriebeeingangswelle sein. Die elektromotorische Kupplung vereint somit wenigstens zwei Fähigkeiten, nämlich die Erzeugung eines magnetischen Wechsel-Feldes und somit die Erzeugung von Energie, die für gewöhnlich ein Generator übernimmt, und zudem eine über den Rotor und den Stator ausübbare Kupplungsfunktion, die im Stand der Tech- nik über eine Reibkupplung erfolgt. Die elektromotorische Kupplung kann somit den Generator und die Reibungskupplung ersetzen, wodurch der Bauraum reduziert werden kann. Überdies kann die reibkupplungsfreie Ausbildung der Antriebseinrichtung abriebsbedingte Verunreinigung der Reibkupplung in einem die Kupplung umgebenden Schmiermittel reduzieren, wodurch Wartungsintervalle der Antriebseinrichtung verlängert und somit Wartungskosten reduziert werden können. The drive device thus has a crankshaft rotatable about a crankshaft longitudinal axis. The crankshaft is preferably connected to a piston via a connecting rod, wherein the crankshaft is rotatable about the longitudinal axis of the crankshaft by a translational displacement of the piston, which as a rule takes place by combustion of a fuel-air mixture in a combustion chamber having the piston. In principle, the drive device may have a plurality of pistons connected to the crankshaft via a connecting rod in each case. On the crankshaft, an electromotive clutch is arranged, wherein the electromotive clutch has a rotor and a stator. The rotor is rotatably connected to the crankshaft, so that a rotational movement of the crankshaft is transmitted directly to the rotor via the rotationally fixed connection. The rotor preferably forms the flywheel in order to reduce drive-related irregularities, for example, from the combustion cycle of the drive device or of the engine. The stator is arranged at a distance from the outer peripheral surface of the rotor, so that an air gap is formed between the stator and the rotor. A magnetic field can be generated via the electromotive coupling, that is to say via the electromotive configuration of stator and rotor, so that a rotational movement of the rotor can be transmitted to the stator via the magnetic field due to a rotation of the crankshaft. The rotational speed of rotor and stator can but also at least temporarily different from each other. The stator is coupled to an output shaft so that the rotational movement transmitted to the stator via the rotor can be transmitted directly and / or translated to the output shaft. The electromotive clutch can thus take over the task of a torque converter. The output shaft may preferably be a transmission input shaft. The electromotive clutch thus combines at least two capabilities, namely the generation of a magnetic alternating field and thus the generation of energy, which usually takes over a generator, and also over the rotor and the stator exercisable coupling function, in the state of the art via a friction clutch. The electromotive clutch can thus replace the generator and the friction clutch, whereby the space can be reduced. Moreover, the friction clutch-free design of the drive device can reduce abrasion-related contamination of the friction clutch in a lubricant surrounding the clutch, thereby extending maintenance intervals of the drive device and thus maintenance costs can be reduced.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die elektromotorische Kupplung mit einem Energiespeicher zum Antreiben und/oder Beschleunigen des Stators elektrisch leitend verbunden ist, und/oder mit einer Energiesenke zum Verlang- samen des Stators elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Energiespeicher und die Energiesenke vorzugsweise als ein Bauteil, besonders bevorzugt als Akkumulator, ausgebildet ist. Durch eine Zufuhr elektrischer Energie zur elektromotorischen Kupplung aus dem Energiespeicher und/oder einer Abfuhr elektrischer Energie aus der elektromotorischen Kupplung zur Energiesenke kann der Betrag und/oder das Vorzei- chen einer Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle und der Drehzahl der Abtriebswelle gezielt verändert werden. Bei einer Zufuhr von elektrischer Energie kann die Abtriebswelle zusätzlich zu der von Kurbelwelle eingeleiteten Drehzahl beschleunigt werden, wodurch die Drehzahl des Stators diejenige des auf der Kurbelwelle angeordneten Rotors übersteigen kann. Bei einer Abfuhr elektrischer Energie kann die Abtriebswelle im Vergleich zu der von der Kurbelwelle eingeleiteten Drehzahl abgebremst werden, wodurch der Stator und somit die Abtriebswelle langsamer als die Kurbelwelle dreht. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Stator Permanentmagneten und der Rotor Wicklungen oder der Stator Wicklungen und der Rotor Permanentmagneten aufweist, wobei die Wicklungen über eine berührungslose oder berührungsbehaftete elektrische Kontaktierung mit Elektroleitungen zum Einleiten und/oder Ausleiten von elektrischer Energie verbunden sind. Eine berührungsbehaftete elektrische Kontaktierung kann vorzugsweise als Schleifkontaktverbindung ausgebildet sein. Die Elektroleitungen sind somit vorzugsweise mit dem Energiespeicher und/oder mit der Energiesenke, besonders bevorzugt mit dem Akkumulator verbunden. Je nach Ausgestaltung und/oder Einsatzzweck können die Permanentmagneten und Wicklungen vertauscht sein. Grundsätzlich ist es möglich, sowohl für den Stator als auch für den Rotor stromdurchfließbare, vorzugsweise individuell und unabhängig voneinander regelbare Wicklungen vorzusehen, um besonders viele Regelungsmöglichkeiten für die elektromotorische Kupplung bereitzustellen. Durch eine Rotation der Kurbelwelle wird vorzugsweise der die Wicklungen aufweisende mit der Kurbelwelle drehfest verbundene Rotor in eine Drehbewegung versetzt. Sofern die Abtriebswelle und somit auch der vorzugsweise den Permanentmagneten aufweisende Stator ruht, wird durch die Rotation des Rotors relativ zum Stator das zwischen Rotor und Stator ausgebildete magnetische Feld bewegt und somit mechanische in elektrische Energie umgewandelt, die über die Elektroleitungen dem Akkumulator zugeführt werden kann. Sobald die Abtriebswelle für eine Drehbewegung freigegeben wird, wird über das magnetische Feld der Stator in Rotation versetzt. Dies erfolgt vorzugsweise solange bis, die Drehzahl des Rotors der Drehzahl des Stators entspricht. An advantageous development of the invention is that the electromotive coupling is electrically conductively connected to an energy storage device for driving and / or accelerating the stator, and / or is electrically conductively connected to an energy sink for slowing down the stator, wherein the energy store and the Energy sink preferably as a component, particularly preferably as an accumulator, is formed. By supplying electrical energy to the electromotive clutch from the energy store and / or removing electrical energy from the electromotive clutch to the energy sink, the amount and / or the sign of a rotational speed difference between the rotational speed of the crankshaft and the rotational speed of the output shaft can be selectively changed. With a supply of electrical energy, the output shaft can be accelerated in addition to the speed introduced by crankshaft, whereby the rotational speed of the stator can exceed that of the arranged on the crankshaft rotor. With a discharge of electrical energy, the output shaft can be braked compared to the speed introduced by the crankshaft, whereby the stator and thus the output shaft rotates slower than the crankshaft. An advantageous development of the invention is that the stator has permanent magnets and the rotor windings or the stator windings and the rotor permanent magnets, wherein the windings are connected via a non-contact or touch-contacting electrical contact with electrical lines for introducing and / or discharging electrical energy. A touch-contacting electrical contacting may preferably be formed as a sliding contact connection. The electric cables are thus preferably connected to the energy store and / or to the energy sink, particularly preferably to the accumulator. Depending on the design and / or purpose, the permanent magnets and windings can be reversed. In principle, it is possible to provide current-flowable, preferably individually and independently controllable, windings for both the stator and the rotor in order to provide particularly many control possibilities for the electromotive coupling. By a rotation of the crankshaft, preferably, the rotor having the windings and connected to the crankshaft rotatably connected is set in a rotational movement. If the output shaft, and thus also the stator preferably having the permanent magnet, rests, the magnetic field formed between the rotor and the stator is moved by the rotation of the rotor relative to the stator and mechanical energy is thus converted into electrical energy which can be supplied to the accumulator via the electric lines. As soon as the output shaft is released for a rotational movement, the stator is set in rotation via the magnetic field. This preferably takes place until the rotational speed of the rotor corresponds to the rotational speed of the stator.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Stator über den Rotor und/oder den Energiespei- eher antreibbar ist. Der Stator kann somit einerseits ausschließlich über die Rotation der Kurbelwelle und das dadurch zwischen Rotor und Stator erzeugte magnetische Feld angetrieben werden. In Ergänzung dazu kann aus dem Energiespeicher zuvor gespeicherte elektrische Energie zugeführt werden, so dass das über die Rotation der Kurbelwelle zwischen Rotor und Stator bewegte magnetische Feld durch die Zufuhr von Energie aus dem Energiespeicher zusätzlich verändert und somit zumindest temporär verstärkt wird. Dies kann vorzugsweise für eine beschleunigte Drehmomentübertragung sinnvoll sein. Weiter ist vorgesehen, dass das magnetische Feld zumindest zeitweise ausschließlich über die Zufuhr von Energie aus dem Energiespeicher verändert werden kann, so dass der Antrieb der Antriebseinrichtung zumindest zeit- weise rein elektrisch ist. Auf diese Weise können der Kraftstoffverbrauch und/oder der C02-Ausstoß reduziert werden. It is advantageously provided that the stator can be driven by the rotor and / or the energy supply. The stator can thus be driven on the one hand exclusively via the rotation of the crankshaft and the magnetic field generated thereby between the rotor and stator. In addition to this, previously stored electrical energy can be supplied from the energy store, so that the magnetic field moved via the rotation of the crankshaft between the rotor and the stator is additionally changed by the supply of energy from the energy store and thus at least temporarily amplified. This may preferably be useful for an accelerated torque transmission. It is further provided that the magnetic field can be changed at least temporarily only via the supply of energy from the energy store, so that the drive of the drive device at least temporarily way is purely electric. In this way, fuel consumption and / or CO 2 emissions can be reduced.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Kurbelwelle über ei- ne Einwege-Kupplung in dem Gehäuse der Antriebseinrichtung und/oder dem Motorgehäuse gelagert ist. Die Einwege-Kupplung weist einen Freilauf auf, so dass die Kurbelwelle nur in eine erste Drehrichtung um die Kurbelwellenlängsachse rotierbar ist und in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung sperrt. Das Sperren der zweiten Drehrichtung kann vorzugsweise dann erforderlich sein, wenn die Drehmomentübertragung zwischen Rotor und Stator rein elektrisch ist. Somit steht der Rotor still und stützt sich vorzugsweise gegen den gesperrten Freilauf ab. Über die zugeführte elektrische Energie wird der Stator relativ zum Rotor in Rotation versetzt, wobei der Stator die Rotationsenergie und/oder Rotation auf die Abtriebswelle überträgt. A preferred embodiment of the invention is that the crankshaft is mounted via a one-way clutch in the housing of the drive device and / or the motor housing. The one-way clutch has a freewheel, so that the crankshaft is rotatable about the crankshaft longitudinal axis only in a first direction of rotation and locks in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation. The locking of the second direction of rotation may preferably be required when the torque transmission between the rotor and stator is purely electrical. Thus, the rotor stands still and is preferably supported against the locked freewheel. About the supplied electrical energy, the stator is rotated relative to the rotor in rotation, wherein the stator transmits the rotational energy and / or rotation to the output shaft.
Grundsätzlich kann zur Energiespeicherung jegliche Art von Akkumulator verwendet werden. Besonders bevorzugt ist der Energiespeicher eine Batterie, insbesondere eine Batterie für ein Kraftfahrzeug bzw. Zweirad, die besonders bevorzugt eine hohe Leistungsdichte aufweist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Energiespeicher als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgebildet ist. Ein Lithium- Ionen-Akkumulator zeichnet sich insbesondere durch seine hohe Energiedichte und die kleinen Abmessungen im Vergleich zu alternativen Energiespeichern auf. Auf diese Weise kann der Bauraum der Antriebseinrichtung reduziert werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass über die elektromotorische Kupplung die Antriebseinrichtung inbetriebnehmbar ist. Somit kann die Antriebseinrichtung und/oder der Motor über die elektromotorische Kupplung gestartet werden, wobei der elektromotorischen Kupplung zum Starten der Antriebseinrichtung elektrische Energie aus dem Energiespeicher zugeführt wird. Die vorzugs- weise als Getriebeeingangswelle ausgebildete Abtriebswelle und/oder ein mit der Abtriebswelle gekoppeltes Getrieberad werden blockiert, so dass der mit der Abtriebswelle gekoppelte Stator fixiert ist. Dies kann bei einem Zweirad vorzugsweise dadurch erfolgen, dass der Fahrer die Bremse manuell betätigt und/oder die Bremse für den Startvorgang automatische betätigt wird. Über die zugeführte Energie wird zwischen dem Rotor und dem Stator das magnetische Feld verändert, wodurch der Rotor relativ zum Stator in Rotation versetzt wird und somit eine elektromotorische Kraft entsteht, die die Kurbelwelle zum Starten der Antriebseinrichtung antreibt. Somit kann auf einen zusätzlichen Starter zum Starten der Antriebseinrichtung verzichtet werden, wodurch der Bauraum und/oder das Gewicht der Antriebseinrichtung reduziert werden können. In principle, any type of accumulator can be used for energy storage. The energy store is particularly preferably a battery, in particular a battery for a motor vehicle or two-wheeler, which particularly preferably has a high power density. An advantageous development of the invention is that the energy storage is designed as a lithium-ion accumulator. A lithium-ion battery is characterized in particular by its high energy density and small dimensions compared to alternative energy storage devices. In this way, the space of the drive device can be reduced. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the drive device is inoperable via the electromotive coupling. Thus, the drive device and / or the motor can be started via the electromotive clutch, wherein the electric motor coupling for starting the drive means electrical energy is supplied from the energy storage. The preferably designed as a transmission input shaft output shaft and / or coupled to the output shaft gear are blocked, so that the coupled to the output shaft stator is fixed. In the case of a two-wheeled vehicle, this can preferably take place in that the driver manually actuates the brake and / or the brake is automatically actuated for the starting procedure. About the supplied energy is between the rotor and the stator changes the magnetic field, whereby the rotor is rotated relative to the stator in rotation and thus an electromotive force is generated, which drives the crankshaft to start the drive means. Thus, an additional starter for starting the drive device can be dispensed with, as a result of which the installation space and / or the weight of the drive device can be reduced.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die elektromotorische Kupplung zur Übertragung eines Motordrehmoments der Kurbelwelle für Antriebsein- richtungen und/oder Zweiräder mit einem Hubraum vom 50 cm3 bis 250 cm3 ausgebildet ist. Dies entspricht vorzugsweise einem Motordrehmoment von ca. 6 Nm bis ca. 30 Nm. An advantageous development of the invention is that the electromotive clutch for transmitting an engine torque of the crankshaft for Antriebsein- devices and / or two-wheelers with a displacement of 50 cm 3 to 250 cm 3 is formed. This preferably corresponds to a motor torque of about 6 Nm to about 30 Nm.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Antreiben einer Abtriebswelle mit einer Antriebseinrichtung, umfassend eine um eine Kurbelwellenlängsachse rotierbare Kurbelwelle, eine auf der Kurbelwelle angeordnete, wenigstens einen Rotor und einen Stator aufweisende, elektromotorische Kupplung, wobei der Rotor drehfest auf der Kurbelwelle angeordnet ist, und der Stator beabstandet zur äußeren Umfangsfläche des Rotors angeordnet ist, so dass zwischen dem Stator und dem Rotor ein Luftspalt ausgebildet ist, und der Stator über den Rotor in eine Drehbewegung versetzbar ist, wobei der Stator mit einer Abtriebswelle gekoppelt ist, so dass die von dem Rotor auf den Stator übertragene Drehbewegung auf die Abtriebswelle übertragbar ist, wobei eine Zufuhr von elektrischer Energie in die elektromotorische Kupplung und/oder eine Abfuhr von elektrischer Energie von der elektromotorischen Kupplung in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Kurbelwelle zur Regelung der Drehzahl der Abtriebswelle durchgeführt wird. The invention also relates to a method for driving an output shaft with a drive device, comprising a crank shaft rotatable about a crankshaft longitudinal axis, arranged on the crankshaft, at least one rotor and a stator having, electromotive clutch, wherein the rotor is rotatably mounted on the crankshaft, and the stator is spaced apart from the outer peripheral surface of the rotor, so that an air gap is formed between the stator and the rotor, and the stator is rotatable about the rotor, wherein the stator is coupled to an output shaft, so that of the Rotor transmitted to the stator rotational movement is transferable to the output shaft, wherein a supply of electrical energy into the electromotive clutch and / or a discharge of electrical energy from the electromotive clutch in response to a rotational speed of the crankshaft to control the rotational speed of the output shaft is carried out.
Es ist somit ein Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass durch eine Zufuhr von elektrischer Energie in die elektromotorische Kupplung und/oder durch eine Ab- fuhr von elektrischer Energie aus der elektromotorischen Kupplung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kurbelwelle die Abtriebswelle in Rotation versetzt und angetrieben wird. Die elektromotorische Kupplung kann somit die Aufgabe eines Drehmomentwandlers übernehmen. Durch die elektromotorische Ausbildung der Kupplung und den Antrieb der Abtriebswelle über die auf der Kurbelwelle angeordnete elektro- motorische Kupplung, kann die Abtriebswelle mit einer bauraum reduzierten Antriebseinrichtung angetrieben werden. It is thus an aspect of the method according to the invention that the output shaft is set into rotation and driven by a supply of electrical energy into the electromotive clutch and / or by a removal of electrical energy from the electromotive clutch as a function of the rotational speed of the crankshaft , The electromotive clutch can thus take over the task of a torque converter. Due to the electromotive design of the clutch and the drive of the output shaft via the arranged on the crankshaft electro- Motor coupling, the output shaft can be driven with a space-reduced drive device.
Die Erfindung betrifft zudem ein Zweirad, umfassend eine Antriebseinrichtung, aufwei- send eine um eine Kurbelwellenlängsachse rotierbare Kurbelwelle, eine auf der Kurbelwelle angeordnete, wenigstens einen Rotor und einen Stator aufweisende, elektromotorische Kupplung, wobei der Rotor drehfest auf der Kurbelwelle angeordnet ist, und der Stator beabstandet zur äußeren Umfangsfläche des Rotors angeordnet ist, so dass zwischen dem Stator und dem Rotor ein Luftspalt ausgebildet ist, und der Stator über den Rotor in eine Drehbewegung versetzbar ist, wobei der Stator mit einer Abtriebswelle gekoppelt ist, so dass die von dem Rotor auf den Stator übertragene Drehbewegung auf die Abtriebswelle übertragbar ist. The invention also relates to a two-wheeled vehicle comprising a drive device, comprising a crankshaft rotatable about a crankshaft longitudinal axis, an electromotive clutch arranged on the crankshaft, having at least one rotor and a stator, wherein the rotor is arranged rotationally fixed on the crankshaft, and Stator spaced apart from the outer peripheral surface of the rotor is arranged so that between the stator and the rotor, an air gap is formed, and the stator is displaceable via the rotor in a rotational movement, wherein the stator is coupled to an output shaft, so that of the rotor transmitted to the stator rotational movement on the output shaft is transferable.
Die bevorzugten und/oder vorteilhaften Weiterbildungen der erfindungsgemäßen An- triebseinrichtung gelten ebenso einzeln und/oder in Kombination für das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Zweirad. The preferred and / or advantageous developments of the drive device according to the invention also apply individually and / or in combination for the method according to the invention and the two-wheeler according to the invention.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nach- folgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: In the following, the invention will be explained by way of example with reference to the appended drawing with reference to a preferred exemplary embodiment, wherein the features shown below may represent an aspect of the invention both individually and in combination. Show it:
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Antriebseinrichtung eines Zweirads mit einer elektromotorischen Kupplung, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er- findung. 1 shows a section through a drive device of a two-wheeler with an electromotive clutch, according to a preferred embodiment of the invention.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Antriebseinrichtung 10 eines Zweirads gezeigt. Die Antriebseinrichtung 10 weist eine über eine Pleuelstange 12 mit einem Kolben 14 verbundene Kurbelwelle 16 auf, wobei die Kurbelwelle 16 durch eine translatorische Ver- lagerung des Kolbens 14, innerhalb einer Brennkammer 18 eines Zylinders 20 um die Kurbelwellenlängsachse 22 rotierbar ist. Die translatorische Verlagerung des Kolbens 14 innerhalb der Brennkammer 18 erfolgt durch eine Verbrennung eines Kraftstoff- Luft-Gemischs, wobei die translatorische Verlagerung des Kolbens 14 über die Pleuelstange 12 in eine rotatorische Bewegung auf die Kurbelwelle 16 übertragen wird. Auf der Kurbelwelle 16 ist eine elektromotorische Kupplung 24 angeordnet, wobei die elektromotorische Kupplung 24 einen Rotor 26 und einen Stator 28 aufweist. Der Rotor 26 ist drehfest mit der Kurbelwelle 16 verbunden, so dass eine Drehbewegung der Kurbelwelle 16 um die Kurbelwellenlängsachse 22 über die drehfeste Verbindung unmittelbar auf den Rotor 26 übertragen wird. Der Rotor 26 bildet dabei vorzugsweise eine Schwungmasse, um antriebsbedingte Unregelmäßigkeiten, vorzugsweise aus dem Verbrennungstakt der Antriebseinrichtung 10 bzw. des Motors zu reduzieren. Der Stator 28 ist beabstandet zur äußeren Umfangsfläche 30 des Rotors 26 angeordnet, so dass zwischen dem Stator 28 und dem Rotor 26 ein Luftspalt 32 ausgebildet ist. In Fig. 1 is a section through a drive means 10 of a two-wheeler is shown. The drive device 10 has a crankshaft 16 connected to a piston 14 via a connecting rod 12, wherein the crankshaft 16 is rotatable about the crankshaft longitudinal axis 22 by a translational displacement of the piston 14 within a combustion chamber 18 of a cylinder 20. The translational displacement of the piston 14 within the combustion chamber 18 is effected by combustion of a fuel-air mixture, wherein the translational displacement of the piston 14 is transmitted via the connecting rod 12 in a rotational movement to the crankshaft 16. On the crankshaft 16, an electromotive clutch 24 is arranged, wherein the electromotive clutch 24 has a rotor 26 and a stator 28. The rotor 26 is rotatably connected to the crankshaft 16, so that a rotational movement of the crankshaft 16 about the crankshaft longitudinal axis 22 is transmitted via the rotationally fixed connection directly to the rotor 26. The rotor 26 preferably forms a flywheel to reduce drive-related irregularities, preferably from the combustion cycle of the drive device 10 and the engine. The stator 28 is arranged at a distance from the outer circumferential surface 30 of the rotor 26, so that an air gap 32 is formed between the stator 28 and the rotor 26.
Über die elektromotorische Kupplung 24, also über die elektromotorische Ausbildung von Stator 28 und Rotor 26, kann ein magnetisches oder elektromagnetisches Feld erzeugt werden, so dass eine Drehbewegung des Rotors 26 infolge einer Rotation der Kurbelwelle 16 über das magnetische Feld auf den Stator 28 übertragbar ist. A magnetic or electromagnetic field can be generated via the electromotive coupling 24, that is to say via the electromotive configuration of the stator 28 and the rotor 26, so that rotational movement of the rotor 26 can be transmitted to the stator 28 via the magnetic field due to rotation of the crankshaft 16 ,
Der Stator 28 ist mit einem ersten Zahnrad 34 einer Getriebestufe eines Schaltgetriebes 35 drehfest verbunden, um die Drehbewegung des Stators 28 über das erste Zahnrad 34 auf ein zweites Zahnrad 36 einer zweiten Getriebestufe einer als Getrie- beeingangswelle 38 ausgebildeten Abtriebswelle 40 zu übertragen. Die elektromotorische Kupplung 24 kann somit die Aufgabe eines Drehmomentwandlers übernehmen. Die elektromotorische Kupplung 24 vereint somit wenigstens zwei Fähigkeiten, nämlich die Erzeugung eines magnetischen Feldes und somit die Erzeugung von Energie, die für gewöhnlich ein Generator übernimmt, und zudem über den Rotor 26 und den Stator 28 eine Kupplungsfunktion zwischen der Kurbelwelle 16 und der Abtriebswelle 40. Die elektromotorische Kupplung 24 kann somit den Generator und die Reibungskupplung ersetzen, wodurch der Bauraum der Antriebseinrichtung reduziert werden kann. Überdies kann die reibkupplungsfreie Ausbildung der Antriebseinrichtung 10 abriebsbedingte Verunreinigung einer Reibkupplung in einem die Kupplung umgebenden Schmiermittel reduzieren, wodurch Wartungsintervalle der Antriebseinrichtung 10 verlängert und somit Wartungskosten reduziert werden können. The stator 28 is rotatably connected to a first gear 34 of a gear stage of a gearbox 35 in order to transmit the rotational movement of the stator 28 via the first gear 34 to a second gear 36 of a second gear stage of an output shaft 40 designed as a transmission input shaft 38. The electromotive clutch 24 can thus take over the task of a torque converter. The electromotive clutch 24 thus combines at least two capabilities, namely the generation of a magnetic field and thus the generation of energy, which usually takes over a generator, and also via the rotor 26 and the stator 28 has a coupling function between the crankshaft 16 and the output shaft 40th The electromotive clutch 24 can thus replace the generator and the friction clutch, whereby the space of the drive device can be reduced. Moreover, the friction clutch-free design of the drive device 10 can reduce abrasion-related contamination of a friction clutch in a lubricant surrounding the clutch, thereby extending maintenance intervals of the drive device 10 and thus maintenance costs can be reduced.
Die elektromotorische Kupplung 24 ist mit einem Energiespeicher (nicht dargestellt) zum Antreiben und/oder Beschleunigen des Stators 28, und mit einer Energiesenke (nicht dargestellt) zum Verlangsamen des Stators 28 elektrisch leitend verbunden. Der Energiespeicher und die Energiesenke sind als ein Bauteil ausgebildet, wobei der Energiespeicher ein Akkumulator ist. Durch die Ausbildung des Energiespeichers und der Energiesenke als ein Bauteil kann der Bauraum der Antriebseinrichtung 10 redu- ziert werden. The electromotive clutch 24 is provided with an energy storage (not shown) for driving and / or accelerating the stator 28, and with an energy sink (not shown) to slow down the stator 28 electrically connected. The energy store and the energy sink are designed as one component, the energy store being an accumulator. Due to the design of the energy store and the energy sink as a component, the installation space of the drive device 10 can be reduced.
Der Akkumulator ist als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgebildet und weist somit eine hohe Energiedichte auf. Der Akkumulator ist schnell aufladbar und kann einen reduzierten Bauraum aufweisen. The accumulator is designed as a lithium-ion accumulator and thus has a high energy density. The accumulator can be recharged quickly and can have a reduced installation space.
Durch eine Zufuhr elektrischer Energie zur elektromotorischen Kupplung 24 aus dem Energiespeicher und/oder einer Abfuhr elektrischer Energie aus der elektromotorischen Kupplung 24 zur Energiesenke kann der Betrag und/oder das Vorzeichen einer Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle 16 und der Drehzahl der Abtriebswelle 40 gezielt verändert werden. Bei einer Zufuhr von elektrischer Energie kann die Abtriebswelle 40 zusätzlich zu der von Kurbelwelle 16 eingeleiteten Drehzahl beschleunigt werden, wodurch die Drehzahl des Stators 28 diejenige des auf der Kurbelwelle angeordneten Rotors 26 übersteigen kann. Bei einer Abfuhr elektrischer Energie kann die Abtriebswelle 40 im Vergleich zu der von der Kurbelwelle 16 eingeleiteten Drehzahl abgebremst werden, wodurch der Stator 28 und somit die Abtriebswelle 40 langsamer als die Kurbelwelle 16 dreht. By supplying electrical energy to the electromotive clutch 24 from the energy storage and / or a discharge of electrical energy from the electromotive clutch 24 to the energy sink, the amount and / or the sign of a speed difference between the rotational speed of the crankshaft 16 and the rotational speed of the output shaft 40 is selectively changed become. With a supply of electrical energy, the output shaft 40 can be accelerated in addition to the speed introduced by the crankshaft 16, whereby the rotational speed of the stator 28 can exceed that of the rotor 26 arranged on the crankshaft. With a discharge of electrical energy, the output shaft 40 can be braked compared to the speed introduced by the crankshaft 16, whereby the stator 28 and thus the output shaft 40 rotates slower than the crankshaft 16.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Stator 28 Permanentmagneten und der Rotor 26 Wicklungen auf, wobei die Wicklungen über eine berührungslose oder berührungsbehaftete elektrische Kontaktierung, vorzugsweise eine Schleifkontaktverbindung, mit Elektroleitungen zum Einleiten und/oder Ausleiten von elektrischer Energie mit dem Akkumulator elektrisch leitend verbunden sind. Durch eine Rotation der Kurbelwelle 16 wird der die Wicklungen aufweisende, mit der Kurbelwelle 16 drehfest verbundene, Rotor 26 in eine Drehbewegung versetzt. Sofern die Abtriebswelle 40 und somit auch der den Permanentmagneten und/oder die Permanentmagneten aufweisende Stator 28 ruht, wird durch die Rotation des Rotors 26 relativ zum Stator 28 ein magnetisches Feld und somit elektrische Energie erzeugt, die über die Elektroleitungen dem Akkumulator zugeführt werden kann. Sobald die Abtriebswelle 40 für eine Drehbewegung freigegeben wird, wird über das magnetische Feld der Stator 28 in Rotation versetzt. Dies erfolgt vorzugsweise solange bis, die Drehzahl des Rotors 26 der Drehzahl des Stators 28 entspricht. In the present embodiment, the stator 28 permanent magnets and the rotor 26 windings, wherein the windings are electrically conductively connected via a contactless or touch-contacting electrical contact, preferably a sliding contact connection, with electrical lines for introducing and / or discharging electrical energy to the accumulator. By a rotation of the crankshaft 16 of the windings having, with the crankshaft 16 rotatably connected rotor 26 is set in a rotational movement. If the output shaft 40 and thus also the permanent magnet and / or the permanent magnets having stator 28 rests, a magnetic field and thus electrical energy is generated by the rotation of the rotor 26 relative to the stator 28, which can be supplied via the electric lines to the accumulator. As soon as the output shaft 40 is released for a rotational movement, the stator 28 becomes via the magnetic field set in rotation. This preferably takes place until the rotational speed of the rotor 26 corresponds to the rotational speed of the stator 28.
Der Stator 28 ist über den Rotor 26 und/oder den Energiespeicher antreibbar. Der Stator 28 kann somit ausschließlich über die Rotation der Kurbelwelle 16 und das dadurch zwischen Rotor 26 und Stator 28 erzeugte magnetische Feld angetrieben werden. In Ergänzung dazu kann aus dem Energiespeicher zuvor gespeicherte elektrische Energie zugeführt werden, so dass das über die Rotation der Kurbelwelle 16 zwischen Rotor 26 und Stator 28 erzeugte magnetische Feld durch die Zufuhr von Energie aus dem Energiespeicher zumindest temporär verstärkt wird. Dies kann vorzugsweise für eine beschleunigte Drehmomentübertragung sinnvoll sein. Weiter ist vorgesehen, dass das magnetische Feld zumindest zeitweise ausschließlich über die Zufuhr von Energie aus dem Energiespeicher aufgebaut werden kann, so dass der Antrieb der Antriebseinrichtung 10 zumindest zeitweise rein elektrisch ist. Auf diese Weise können der Kraftstoffverbrauch und/oder der C02-Ausstoß reduziert werden. The stator 28 can be driven via the rotor 26 and / or the energy store. The stator 28 can thus be driven solely by the rotation of the crankshaft 16 and the magnetic field generated thereby between the rotor 26 and stator 28. In addition, previously stored electrical energy can be supplied from the energy store, so that the magnetic field generated by the rotation of the crankshaft 16 between the rotor 26 and the stator 28 is at least temporarily enhanced by the supply of energy from the energy store. This may preferably be useful for an accelerated torque transmission. It is further provided that the magnetic field can be built up, at least temporarily, solely by the supply of energy from the energy store, so that the drive of the drive device 10 is at least temporarily purely electric. In this way, fuel consumption and / or CO 2 emissions can be reduced.
Die Kurbelwelle 16 ist über eine Einwege-Kupplung 42 in dem Gehäuse 44 der Antriebseinrichtung 10 gelagert. Die Einwege-Kupplung 42 weist einen Freilauf auf, so dass die Kurbelwelle 16 nur in eine erste Drehrichtung um die Kurbelwellenlängsach- se 22 rotierbar ist und in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung sperrt. Das Sperren der zweiten Drehrichtung kann vorzugsweise dann erforderlich sein, wenn die Drehmomentübertragung zwischen Rotor 26 und Stator 28 rein elektrisch ist. Somit steht der Rotor 26 still und stützt sich vorzugsweise gegen den gesperrten Freilauf ab. Über die zugeführte elektrische Energie aus dem Akkumu- lator wird der Stator 28 relativ zum Rotor 26 in Rotation versetzt, wobei der Stator 28 über die Zahnräder 34, 36 der Getriebestufen die Rotation auf die Abtriebswelle 40 überträgt. Bezuqszeichenliste Antriebseinrichtung The crankshaft 16 is mounted in the housing 44 of the drive device 10 via a one-way clutch 42. The one-way clutch 42 has a freewheel, so that the crankshaft 16 can only be rotated in a first direction of rotation about the crankshaft longitudinal axis 22 and locks in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation. The locking of the second direction of rotation may preferably be required when the torque transmission between the rotor 26 and stator 28 is purely electrical. Thus, the rotor 26 is stationary and is preferably supported against the locked freewheel. By means of the supplied electrical energy from the accumulator, the stator 28 is set in rotation relative to the rotor 26, wherein the stator 28 transmits the rotation to the output shaft 40 via the gear wheels 34, 36 of the gear stages. Reference number list Drive device
Pleuelstange connecting rod
Kolben piston
Kurbelwelle crankshaft
Brennkammer combustion chamber
Zylinder cylinder
Kurbelwellenlängsachse crankshaft axis
Elektromotorische Kupplung Electromotive coupling
Rotor rotor
Stator stator
Außenfläche Rotor Outer surface rotor
Luftspalt air gap
Erstes Zahnrad einer Getriebestufe First gear of a gear stage
Schaltgetriebe manual transmission
Zweites Zahnrad einer Getriebestufe Second gear of a gear stage
Getriebeeingangswelle Transmission input shaft
Abtriebswelle output shaft
Einwege-Kupplung One-way clutch
Gehäuse casing

Claims

Patentansprüche claims
1 . Antriebseinrichtung (10) für ein Zweirad, umfassend eine um eine Kurbelwellenlängsachse (22) rotierbare Kurbelwelle (16), eine auf der Kurbelwelle (16) angeordnete, wenigstens einen Rotor (26) und einen Stator (28) aufweisende, elektromotorische Kupplung (24), wobei der Rotor (26) drehfest auf der Kurbelwelle (16) angeordnet ist, und der Stator (28) beabstandet zur äußeren Umfangsfläche des Rotors (26) angeordnet ist, so dass zwischen dem Stator (28) und dem Rotor (26) ein Luftspalt (32) ausgebil- det ist, und der Stator (28) über den Rotor (26) in eine Drehbewegung versetzbar ist, wobei der Stator (28) mit einer Abtriebswelle (40) gekoppelt ist, so dass die von dem Rotor (26) auf den Stator (28) übertragene Drehbewegung auf die Abtriebswelle (40) übertragbar ist. 1 . Drive device (10) for a two-wheeler, comprising a crankshaft (16) rotatable about a crankshaft longitudinal axis (22), an electromotive clutch (24) arranged on the crankshaft (16), having at least one rotor (26) and a stator (28). wherein the rotor (26) is non-rotatably mounted on the crankshaft (16), and the stator (28) is spaced from the outer peripheral surface of the rotor (26) so that between the stator (28) and the rotor (26) Air gap (32) is formed, and the stator (28) via the rotor (26) is set in a rotational movement, wherein the stator (28) with an output shaft (40) is coupled, so that the of the rotor (26 ) on the stator (28) transmitted rotary motion to the output shaft (40) is transferable.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektromotorische Kupplung (24) mit einem Energiespeicher zum Antreiben und/oder Beschleunigen des Stators (28) elektrisch leitend verbunden ist und/oder mit einer Energiesenke zum Verlangsamen des Stators (28) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Energiespeicher und die Energiesenke vorzugsweise als ein Bauteil, besonders bevorzugt als Akkumulator ausgebildet sind. 2. Drive device according to claim 1, characterized in that the electromotive coupling (24) with an energy storage for driving and / or accelerating the stator (28) is electrically connected and / or with an energy sink for slowing down the stator (28) electrically conductive is connected, wherein the energy storage and the energy sink are preferably formed as a component, particularly preferably as an accumulator.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher eine Batterie ist. 3. Drive device according to claim 2, characterized in that the energy store is a battery.
4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (28) Permanentmagneten und der Rotor (26) Wicklungen oder der Stator (28) Wicklungen und der Rotor (26) Permanentmagneten aufweist, wobei die Wicklungen über eine berührungslose oder berührungsbehaftete elektrische Kon- taktierung mit Elektroleitungen zum Einleiten und/oder Ausleiten von elektrischer Energie verbunden sind. 4. Drive device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stator (28) has permanent magnets and the rotor (26) windings or the stator (28) windings and the rotor (26) permanent magnets, wherein the windings via a non-contact or touch-contacting electrical contacting with electrical lines for the introduction and / or discharge of electrical energy are connected.
5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (28) über den Rotor (26) und/oder den Energiespeicher antreibbar ist. 5. Drive device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the stator (28) via the rotor (26) and / or the energy storage is drivable.
6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (16) über eine Einwege-Kupplung (42) in dem Gehäuse (44) der Antriebseinrichtung (10) gelagert ist. 6. Drive device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the crankshaft (16) via a one-way clutch (42) in the housing (44) of the drive device (10) is mounted.
7. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich- net, dass über die elektromotorische Kupplung (24) die Antriebseinrichtung (10) inbe- triebnehmbar ist. 7. Drive device according to one of claims 1 to 6, characterized marked, that via the electromotive coupling (24) the drive means (10) is inbuttable drivable.
8. Verfahren zum Antreiben einer Abtriebswelle (40) mit einer Antriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Zufuhr von elektrischer Energie in die elektromotorische Kupplung (24) und/oder eine Abfuhr von elektrischer Energie von der elektromotorischen Kupplung (24) in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Kurbelwelle (16) zur Regelung der Drehzahl der Abtriebswelle (40) durchgeführt wird. 8. A method for driving an output shaft (40) with a drive device (10) according to one of the preceding claims, wherein a supply of electrical energy into the electromotive coupling (24) and / or a discharge of electrical energy from the electromotive clutch (24). in response to a rotational speed of the crankshaft (16) for controlling the rotational speed of the output shaft (40) is performed.
9. Zweirad, umfassend eine Antriebseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7. 9. A bicycle comprising a drive device (10) according to one of claims 1 to 7.
PCT/DE2018/100208 2017-05-24 2018-03-08 Dynamoelectric drive device, method for driving an output shaft using a dynamoelectric drive device, and two-wheeled vehicle comprising a dynamoelectric drive device WO2018215007A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017111391.6 2017-05-24
DE102017111391.6A DE102017111391A1 (en) 2017-05-24 2017-05-24 Drive device, method for driving an output shaft with a drive device and a two-wheeler with a drive device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018215007A1 true WO2018215007A1 (en) 2018-11-29

Family

ID=61731577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2018/100208 WO2018215007A1 (en) 2017-05-24 2018-03-08 Dynamoelectric drive device, method for driving an output shaft using a dynamoelectric drive device, and two-wheeled vehicle comprising a dynamoelectric drive device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017111391A1 (en)
WO (1) WO2018215007A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3338548A1 (en) * 1983-10-24 1985-05-02 Volkswagenwerk Ag Hybrid drive arrangement
GB2307109A (en) * 1995-11-04 1997-05-14 Roy Edward Flack Electromagnetic transmission system
US5905346A (en) * 1995-05-19 1999-05-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power output apparatus and method of controlling the same
WO2003075437A1 (en) * 2002-03-01 2003-09-12 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast- Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Electromechanical converter

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3770220B2 (en) 2002-10-02 2006-04-26 国産電機株式会社 Hybrid motorcycle and power transmission device for hybrid motorcycle
JP4005062B2 (en) 2004-08-05 2007-11-07 本田技研工業株式会社 Hybrid vehicle power switching device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3338548A1 (en) * 1983-10-24 1985-05-02 Volkswagenwerk Ag Hybrid drive arrangement
US5905346A (en) * 1995-05-19 1999-05-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power output apparatus and method of controlling the same
GB2307109A (en) * 1995-11-04 1997-05-14 Roy Edward Flack Electromagnetic transmission system
WO2003075437A1 (en) * 2002-03-01 2003-09-12 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast- Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Electromechanical converter

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017111391A1 (en) 2018-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2925675C2 (en)
EP1069310B1 (en) Drive device
DE102013206970A1 (en) Belt pulley arrangement for a belt drive for driving ancillaries of a motor vehicle and method for driving by a pulley assembly attached auxiliary machinery of a motor vehicle
DE102020003597A1 (en) Parallel hybrid drive for a motor vehicle
WO2016087101A1 (en) Electric drive unit, hybrid drive device, and vehicle
DE112006003223T5 (en) Electric machine with liquid-cooled rotor
DE102017103449A1 (en) Axle arrangement for a hybrid electric vehicle
EP2884005B1 (en) Soil compactor with direct drive
AT512047A4 (en) DRIVE TRAY FOR ONE VEHICLE
WO2007036275A1 (en) Hybrid drive train of a motor vehicle
DE102007010343A1 (en) Hybrid vehicle with split engine
EP2885561A1 (en) Belt pulley arrangement for a belt drive for driving auxiliary units of a motor vehicle and method for driving an auxiliary unit of a motor vehicle connected via a belt pulley arrangement
DE102019110420B4 (en) STARTER FOR A COMBUSTION ENGINE
WO2018215007A1 (en) Dynamoelectric drive device, method for driving an output shaft using a dynamoelectric drive device, and two-wheeled vehicle comprising a dynamoelectric drive device
DE102006057857A1 (en) Device for operating motor vehicle, has differential gear having drive shaft and two output shafts, in which every output shaft forms rotor over part of its longitudinal extension
EP3590749A1 (en) Electric drive system and method for operating same
DE102015114559A1 (en) TURNING MACHINE SYSTEM WITH TWO INTEGRATED WAVES
DE102006046097A1 (en) Hybrid drive train for motor vehicle, has series arrangement of combustion engines, electric-motor, and axle drive, where electric motor is designed as electro-magnetic drive including stator with shading coil connected to power electronics
DE10236024B4 (en) Rotating electrical device
WO2012075974A2 (en) Drive assembly
DE102012009237A1 (en) Internal combustion engine e.g. petrol engine, for motor car, has starter-generator designed as modular unit in form of intermediate ring and arranged on crankshaft between gear box and engine
DE258982C (en)
DE10225697B4 (en) Dynamo-electric device for a vehicle
DE102013210503B4 (en) Vehicle with an internal combustion engine and two electric machines
DE102012221788A1 (en) Drive assembly for e.g. ship, has clutch that is arranged in opened/closed state according to which output shaft is not coupled/coupled with input shaft when speed of output shaft is smaller/larger than limit speed respectively

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18712437

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18712437

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1