WO2022233779A1 - Drive unit for an electric bicycle - Google Patents

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WO2022233779A1 PCT/EP2022/061695 EP2022061695W WO2022233779A1 WO 2022233779 A1 WO2022233779 A1 WO 2022233779A1 EP 2022061695 W EP2022061695 W EP 2022061695W WO 2022233779 A1 WO2022233779 A1 WO 2022233779A1
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Christfried Weigel
Mick Jordan
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Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin
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Abstract

The proposed solution relates to a drive unit (A) for an electric bicycle, comprising at least an output shaft (2), an input shaft (1) for the production of a first input torque by a driver of the electric bicycle by means of muscle force, the input shaft being rotatable about an input axis of rotation (D1), an electric motor (E) for the powered production of a second input torque at a rotor shaft (3) coupled to the electric motor (E), and a transmission device (4, 5) having at least one planetary gear train (5) for transmitting the first and second input torques to the output shaft (2). The rotor shaft (3) and the output shaft (2) are coaxial with each other in the proposed drive unit (A), and the input axis of rotation (D1) runs parallel to the rotor shaft (3) and to the output shaft (2).

Description

Antriebseinheit für ein Elektrofahrrad Drive unit for an electric bicycle
Beschreibung description
Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Antriebseinheit für ein Elektrofahrrad. The proposed solution concerns a drive unit for an electric bicycle.
Es ist bekannt, an einem Elektrofahrrad, mithin an einem sogenannten E-Bike oder Pedelec, wenigstens einen Elektromotor in Kombination mit einer eine Planetenradstufe aufweisenden Getriebeeinrichtung einzusetzen, um ein eine motorische Unterstützung beim Fahren des Elektrofahrrads bereitzustellen. Eine entsprechende Antriebseinheit weist hierbei zum einen eine Antriebswelle (typischerweise auch als Tretlagerwelle bezeichnet) auf, über die ein von einem Fahrer des Elektrofahrrads erzeugtes Antriebsdrehmoment eingeleitet werden kann und an der hierfür Pedale vorgesehen sind. Zusätzlich zu einem an der Antriebswelle muskelkraftbetätigt eingeleiteten ersten Antriebsdrehmoment kann elektromotorisch und damit fremdkraftbetätigt mithilfe eines Elektromotors ein zweites Antriebsdrehmoment bereitgestellt werden. Über die Getriebeeinrichtung der Antriebseinheit sind der mindestens eine Elektromotor und die Abtriebswelle miteinander gekoppelt, sodass über eine mit einem Rad des Elektrofahrrads zu koppelnde Abtriebswelle der Antriebseinheit ein Drehmoment an ein Rad, üblicherweise ein Hinterrad des Elektrofahrrads, übertragen werden kann, das auf das erste und zweite Antriebsdrehmoment zurückgeht. It is known to use at least one electric motor in combination with a transmission device having a planetary gear stage on an electric bicycle, hence on a so-called e-bike or pedelec, in order to provide motor support when riding the electric bicycle. A corresponding drive unit has a drive shaft (typically also referred to as a bottom bracket shaft), via which a drive torque generated by a rider of the electric bicycle can be introduced and on which pedals are provided for this purpose. In addition to a first drive torque introduced at the drive shaft by muscle power, a second drive torque can be provided by an electric motor and thus by an external force using an electric motor. The at least one electric motor and the output shaft are coupled to one another via the transmission device of the drive unit, so that a torque can be transmitted to a wheel, usually a rear wheel of the electric bicycle, via an output shaft of the drive unit that is to be coupled to a wheel of the electric bicycle second drive torque decreases.
Regelmäßig werden bei derartigen Antriebseinheiten die Antriebswelle und die Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet. Die Antriebswelle ist hierfür dann beispielsweise als Hohlwelle ausgeführt. Die Antriebswelle ist dann aber vergleichsweise schwer. Dies wird jedoch für eine vermeintlich kompaktere Bauform der Antriebseinheit in Kauf genommen. In drive units of this type, the drive shaft and the output shaft are regularly arranged coaxially with one another. For this purpose, the drive shaft is then designed, for example, as a hollow shaft. The drive shaft is then but comparatively difficult. However, this is accepted for a supposedly more compact design of the drive unit.
Bei Antriebseinheiten für Elektrofahrräder, insbesondere Antriebseinheiten für sogenannte Mittelmotoren, besteht damit aber weiterhin Bedarf für verbesserte oder alternative Antriebseinheiten, beispielsweise Antriebseinheiten, bei denen Gewicht eingespart werden kann. However, in the case of drive units for electric bicycles, in particular drive units for so-called central motors, there is still a need for improved or alternative drive units, for example drive units in which weight can be saved.
Vor diesem Hintergrund ist die Antriebseinheit des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Against this background, the drive unit of claim 1 is proposed.
Eine vorgeschlagene Antriebseinheit für ein Elektrofahrrad umfasst wenigstens das Folgende: A proposed drive unit for an electric bicycle includes at least the following:
- eine Abtriebswelle zur Bereitstellung eines Drehmoments zum Antreiben des Elektrofahrrads, - an output shaft for providing torque to drive the electric bicycle,
- eine um eine Antriebsdrehachse drehbare Antriebswelle für eine muskelkraftbetätigte Erzeugung eines ersten Antriebsdrehmoments durch einen Fahrer des Elektrofahrrads, - A drive shaft rotatable about a drive axis of rotation for muscle power-actuated generation of a first drive torque by a driver of the electric bicycle,
- einen Elektromotor zur fremdkraftbetätigten Erzeugung eines zweiten Antriebsdrehmoments an einer mit dem Elektromotor gekoppelten Rotorwelle und- An electric motor for externally actuated generation of a second drive torque on a rotor shaft coupled to the electric motor and
- eine Getriebeeinrichtung mit wenigstens einem Planetengetriebe zur Übertragung der ersten und zweiten Antriebsdrehmomente an die Abtriebswelle. - A transmission device with at least one planetary gear for transmitting the first and second drive torques to the output shaft.
Bei der vorgeschlagen Antriebseinheit sind die Rotorwelle und die Abtriebswelle zueinander koaxial angeordnet und die Antriebsdrehachse verläuft zu der Rotorwelle und der Abtriebswelle parallel. In the proposed drive unit, the rotor shaft and the output shaft are arranged coaxially with one another, and the drive axis of rotation runs parallel to the rotor shaft and the output shaft.
Die Abtriebswelle liegt hier folglich koaxial zu der Rotorwelle des Elektromotors und nicht koaxial zu der Antriebswelle vor. Die Antriebswelle verläuft vielmehr mit ihrer Antriebsdrehachse parallel versetzt zu einer gemeinsamen Drehachse der Rotorwelle und der Abtriebswelle. Die vorgeschlagene Lösung schließt dabei insbesondere ein, dass die Antriebswelle innerhalb eines Gehäuses der Antriebseinheit parallel zu der Rotorwelle und der Abtriebswelle angeordnet ist. Consequently, the output shaft here is coaxial with the rotor shaft of the electric motor and not coaxial with the drive shaft. Rather, the drive shaft runs with its drive axis of rotation offset parallel to a common axis of rotation of the rotor shaft and the output shaft. The proposed solution includes in particular that the drive shaft is arranged within a housing of the drive unit parallel to the rotor shaft and the output shaft.
Durch die parallele Anordnung der Antriebswelle und der Abtriebswelle kann eine Übertragung des muskelkraftbetätigt erzeugten ersten Antriebsdrehmoments von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle über wenigstens eine Getriebestufe der Getriebeeinrichtung erfolgen. Die Ausbildung der Antriebswelle als Hohlwelle ist somit nicht nötig und es lassen sich auch Drehmomente auf den Antriebsstrang und dessen Schaltung reduzieren. Die damit von der Abtriebswelle räumlich stärker separierte Antriebswelle kann beispielsweise aus einem leichteren Werkstoff, wie zum Beispiel Aluminium gebildet sein, was zu einerweiteren Gewichtsreduzierung führt. Due to the parallel arrangement of the input shaft and the output shaft, the first drive torque generated by muscle power can be transmitted from the input shaft to the output shaft via at least one gear stage of the transmission device. The formation of the drive shaft as a hollow shaft is therefore not necessary and it can also torque on the drive train and its reduce circuit. The drive shaft, which is spatially more separated from the output shaft, can be made of a lighter material, such as aluminum, for example, which leads to a further reduction in weight.
Die Übertragung des zweiten Antriebsdrehmoments über die Getriebeeinrichtung an die Abtriebswelle erfolgte beispielsweise von der Rotorwelle über das Planetengetriebe der Getriebeeinrichtung. Hierbei ist dann beispielsweise die Rotorwelle mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt, z.B. drehfest mit einem solchem Sonnenrad drehfest verbunden. The second drive torque was transmitted via the transmission device to the output shaft, for example from the rotor shaft via the planetary gear of the transmission device. In this case, for example, the rotor shaft is coupled to a sun gear of the planetary gear, e.g. non-rotatably connected to such a sun gear.
Alternativ oder ergänzend kann die Abtriebswelle mit einem Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt sein. Dies schließt dann beispielsweise ebenfalls eine drehfeste Verbindung zwischen dem Planetenträger des Planetengetriebes und der Abtriebswelle ein. Ein (feststehendes) Hohlrad, mit dem Planeten des Planetenträgers kämmen, kann an einem Gehäuse der Antriebseinheit fixiert sein. Über das Planetengetriebe wird hierbei eine Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle ins Langsame übersetzt. Alternatively or additionally, the output shaft can be coupled to a planet carrier of the planetary gear. This then also includes, for example, a non-rotatable connection between the planet carrier of the planetary gear and the output shaft. A (fixed) ring gear, with which the planets of the planetary carrier mesh, can be fixed to a housing of the drive unit. A rotational speed of the rotor shaft is reduced by the planetary gear.
Um in bestimmten Fahrsituationen und insbesondere bei bestimmen Fahrgeschwindigkeiten des Elektrofahrrades eine Entkopplung der Abtriebswelle von dem Elektromotor vorzusehen, sieht eine Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Lösung einen (rotorseitigen) Freilauf vor, über den die Rotorwelle mit dem Rotor des Elektromotors gekoppelt ist. Der Rotor des Elektromotors kann somit über einen derartigen Freilauf von der Rotorwelle entkoppelt werden, sodass der Rotor bei einer einen Schwellwert übersteigenden Drehzahl kein Drehmoment mehr an die Rotorwelle überträgt. Ein derartiger rotorseitiger Freilauf schließt auch einen Freilauf zwischen einem mit der Rotorwelle drehfest verbundenen Komponente und dem Rotor des Elektromotors ein. In order to provide a decoupling of the output shaft from the electric motor in certain driving situations and in particular at certain driving speeds of the electric bicycle, one embodiment of the proposed solution provides a (rotor-side) freewheel via which the rotor shaft is coupled to the rotor of the electric motor. The rotor of the electric motor can thus be decoupled from the rotor shaft via such a freewheel, so that the rotor no longer transmits any torque to the rotor shaft when the speed exceeds a threshold value. Such a freewheel on the rotor side also includes a freewheel between a component which is non-rotatably connected to the rotor shaft and the rotor of the electric motor.
Zur Übertragung des ersten Antriebsdrehmoments von der Antriebswelle an die Abtriebswelle kann die Getriebeeinrichtung wenigstens eine - insbesondere von dem Planetengetriebe unabhängige - Getriebestufe umfassen, wobei diese Getriebestufe beispielsweise durch ein Stirnradgetriebe oder ein Riemengetriebe der Getriebeeinrichtung gebildet ist. Ein Riemengetriebe kann dabei Kostenvorteile gegenüber einem Stirnradgetriebe bieten. Ein Stirnradgetriebe kann wiederum Vorteile hinsichtlich des radial und/oder axial benötigten Bauraums für die entsprechende Getriebestufe aufweisen. Die wenigstens eine zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle vorgesehene Getriebestufe weist eine positive Übersetzung auf, sodass eine Drehzahl der Antriebswelle ins Schnellere übersetzt wird und die Drehrichtung von Antrieb und Abtrieb gleichsinnig sind. Eine Übersetzung ins Schnelle ist dabei auch vorteilhaft, um die zu übertragenden Momente eines vorhandenen Freilaufs zu reduzieren. To transmit the first drive torque from the drive shaft to the output shaft, the gear device can comprise at least one gear stage—particularly independent of the planetary gear—this gear stage being formed, for example, by a spur gear or a belt drive of the gear device. A belt drive can offer cost advantages compared to a spur gear. A spur gear can in turn have advantages in terms of the radially and/or axially required installation space for the corresponding gear stage. The at least one between the drive shaft and the Output shaft provided gear stage has a positive translation, so that a speed of the drive shaft is translated faster and the direction of rotation of the input and output are in the same direction. A speed-up ratio is also advantageous here in order to reduce the torques to be transmitted from an existing freewheel.
Hierzu kann selbstverständlich auch ein mehrstufiges Getriebe, insbesondere ein mehrstufiges Stirnradgetriebe vorgesehen sein. Dies schließt beispielsweise ein, dass ein erstes drehfest mit der Antriebswelle verbundenes Zahnrad mit einem Zwischenzahnrad gekämmt und dieses Zwischenzahnrad wiederum mit einem der Abtriebswelle zugeordneten zweiten Zahnrad, als abtriebswellenseitigem Getriebeelement, gekämmt. Ein mehrstufiges Getriebe kann dabei gerade für Bereitstellung der vorstehend angesprochenen positiven Übersetzung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle und damit einer gewünschten gleichsinnigen Drehrichtung vorgesehen sein. A multi-stage gear, in particular a multi-stage spur gear, can of course also be provided for this purpose. This includes, for example, that a first gear wheel non-rotatably connected to the drive shaft meshes with an intermediate gear wheel and this intermediate gear wheel in turn meshes with a second gear wheel assigned to the output shaft as a transmission element on the output shaft side. A multi-stage gear can be provided specifically for providing the above-mentioned positive transmission between the input shaft and the output shaft and thus a desired direction of rotation in the same direction.
In einer Ausführungsvariante umfasst die wenigstens eine zwischen der Abtriebswelle und der Antriebswelle vorgesehene Getriebestufe ein drehbares Getriebeelement, das über einen (getriebeseitigen) Freilauf mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Bei dem hier typischerweise um eine (Abtriebs-) Drehachse der Abtriebswelle drehbaren Getriebeelement handelt es sich dann beispielsweise um ein Zahn- oder Riemenrad. Der Freilauf kann hierbei wird auch zwischen der Getriebekomponente und einer mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen Komponente vorgesehen sein. Über den getriebeseitigen Freilauf ist bei einer einen Schwellwert überschreitenden Drehzahl eine Entkopplung der Antriebswelle von der Abtriebswelle erreichbar, sodass die seitens des Nutzers muskelkraftbetätigbare Antriebswelle gerade bei hohen Geschwindigkeiten der Abtriebswelle nicht mitgedreht wird. In one embodiment variant, the at least one gear stage provided between the output shaft and the input shaft comprises a rotatable gear element which is coupled to the output shaft via a (transmission-side) freewheel. The transmission element that is typically rotatable about an (output) axis of rotation of the output shaft is then, for example, a toothed wheel or belt wheel. In this case, the freewheel can also be provided between the transmission component and a component which is non-rotatably connected to the output shaft. When the speed exceeds a threshold value, the drive shaft can be decoupled from the output shaft via the freewheel on the transmission side, so that the drive shaft, which can be actuated by muscle power on the part of the user, is not rotated, especially at high speeds of the output shaft.
Wird eine Ausführungsvariante mit einem rotorseitigen Freilauf zwischen dem Rotor des Elektromotors unter der Rotorwelle mit einem getriebeseitigen Freilauf zwischen einer die Antriebswelle mit der Abtriebswelle koppelnden Getriebestufe und der Abtriebswelle kombiniert, lassen sich vergleichsweise kleine und günstige Baugrößen der vorgeschlagene Antriebseinheit erreichen. Auch lässt sich die Anzahl der für die Antriebseinheit vorzusehenden Bauteile zur Erzeugung und Kopplung des Antriebsdrehmoments vergleichsweise klein halten. Die vorgeschlagene Lösung umfasst auch ein Elektrofahrrad mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Antriebseinheit. If an embodiment variant with a freewheel on the rotor side between the rotor of the electric motor under the rotor shaft is combined with a freewheel on the transmission side between a gear stage coupling the input shaft to the output shaft and the output shaft, comparatively small and inexpensive sizes of the proposed drive unit can be achieved. The number of components to be provided for the drive unit for generating and coupling the drive torque can also be kept comparatively small. The proposed solution also includes an electric bicycle with an embodiment variant of a proposed drive unit.
Die beigefügte Figur veranschaulicht exemplarisch eine mögliche Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Lösung. The attached figure illustrates an example of a possible embodiment variant of the proposed solution.
Hierbei zeigt: This shows:
Figur 1 eine Prinzipskizze einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenenFigure 1 is a schematic diagram of an embodiment of a proposed
Antriebseinheit mit rotorseitigem Freilauf und getriebeseitigem Freilauf. Drive unit with freewheel on the rotor side and freewheel on the transmission side.
Die Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Antriebseinheit A für einen Mittelmotor eines Elektrofahrrades. Die Antriebseinheit A umfasst ein Gehäuse G, das an einem Fahrradrahmen des Elektrofahrrads angebracht wird. In dem Gehäuse G ist insbesondere (genau) ein Elektromotor E mit einem drehbaren Rotor R untergebracht. Der Rotor R des Elektromotors E kann eine Rotorwelle 3 antreiben, die um eine (zweite) Drehachse D2 drehbar ist. Über ein Planetengetriebe 5 einer innerhalb des Gehäuses G untergebrachten Getriebeeinrichtung 4, 5 der Antriebseinheit A kann ein (zweites) Antriebsdrehmoments der Rotorwelle 3 auf eine Abtriebswelle 2 der Antriebseinheit A übertragen werden. FIG. 1 shows a basic sketch of a drive unit A for a central motor of an electric bicycle. The drive unit A includes a housing G that is attached to a bicycle frame of the electric bicycle. In particular, an electric motor E with a rotatable rotor R is (exactly) accommodated in the housing G. The rotor R of the electric motor E can drive a rotor shaft 3, which is rotatable about a (second) axis of rotation D2. A (second) drive torque of the rotor shaft 3 can be transmitted to an output shaft 2 of the drive unit A via a planetary gear 5 of a gear device 4, 5 of the drive unit A housed within the housing G.
Mit der Rotorwelle 3 ist ein Sonnenrad 35 des Planetengetriebes 5 drehfest verbunden. Dieses Sonnenrad 35 kämmt mit Planetenrädern 51 A, 51 B eines Planetenträgers 52 des Planetengetriebes 5. Die Planetenräder 51 A und 51 B kämen wiederum mit einem gehäusefesten Hohlrad 50 des Planetengetriebes 5, um eine Drehung der Rotorwelle 3 in eine langsamere Drehung des mit der Abtriebswelle 2 drehfest verbunden Planetenträgers 52 umzusetzen. A sun gear 35 of the planetary gear 5 is connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft 3 . This sun gear 35 meshes with planet gears 51 A, 51 B of a planet carrier 52 of the planetary gear 5. The planet gears 51 A and 51 B would in turn come with a housing-fixed ring gear 50 of the planetary gear 5 to rotate the rotor shaft 3 into a slower rotation of the one with the output shaft 2 rotatably connected planet carrier 52 implement.
Die Abtriebswelle 2 ist hier folglich koaxial zu der Rotorwelle 3 angeordnet und steht mit einem Wellenende an einer Seite des Gehäuses G aus dem Gehäuse G hervor. An diesem aus dem Gehäuse G vorstehenden Wellenende der Abtriebswelle 2 ist ein Abtriebselement in Form eines Abtriebszahnrades oder eines Abtriebsriemenrades 20 vorgesehen. Dieses Abtriebszahnrad oder Abtriebsriemenrad 20 ist mit einem Übertragungsglied, zum Beispiel einer Kette oder einem Riemen, verbunden, um ein Drehmoment zum Antreiben des Elektrofahrrades an ein Rad, zum Beispiel an ein Hinterrad, des Elektrofahrrades zu übertragen. Zum Antreiben der Abtriebswelle 2 und des hieran drehtest festgelegten Abtriebszahnrades oder Abtriebsriemenrades 20 ist neben dem Elektromotor E eine Tretlagerwelle oder Abtriebswelle 1 vorgesehen, die sich durch das Gehäuse G hindurch erstreckt und mit zwei Wellenenden an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses G hervorsteht. An den vorstehenden Wellenenden der Antriebswelle 1 können beispielsweise Pedale für die muskelkraftbetätigte Einleitung eines (ersten) Antriebsdrehmoments angebracht werden. The output shaft 2 is here consequently arranged coaxially to the rotor shaft 3 and protrudes with a shaft end on one side of the housing G from the housing G. A driven element in the form of a driven gear wheel or a driven belt wheel 20 is provided on this shaft end of the driven shaft 2 protruding from the housing G. This driven gear or driven pulley 20 is connected to a transmission member such as a chain or a belt to transmit torque for driving the electric bicycle to a wheel, such as a rear wheel, of the electric bicycle. In order to drive the output shaft 2 and the output gear wheel or output belt wheel 20 fixed thereto in terms of rotation, a bottom bracket shaft or output shaft 1 is provided next to the electric motor E, which extends through the housing G and protrudes with two shaft ends on opposite sides of the housing G. At the protruding shaft ends of the drive shaft 1, for example, pedals for muscle power-actuated introduction of a (first) drive torque can be attached.
Zur Übertragung eines ersten Antriebsdrehmoments von der Antriebswelle 1 an die Abtriebswelle 2 umfasst die Getriebeeinrichtung 4, 5 der Antriebseinheit A zusätzlich zu dem die Rotorwelle 3 mit der Abtriebswelle 2 koppelnden Planetengetriebe 5 wenigstens eine weitere Getriebestufe 4 eines Stirnradgetriebes oder Riemengetriebes. Über diese wenigstens eine Getriebestufe 4 wird eine Drehung der Antriebswelle 1 ins Schnellere übersetzt. Die Antriebswelle 1 verläuft vorliegend dementsprechend parallel zu der Abtriebswelle 2. Eine Antriebsdrehachse D1 der Antriebswelle 1 verläuft somit parallel zu der (Abtriebs-) Drehachse D2 der Abtriebswelle 2, um die auch die koaxial angeordnete Rotorwelle 3 drehbar ist. In order to transmit a first drive torque from the drive shaft 1 to the output shaft 2, the transmission device 4, 5 of the drive unit A comprises at least one further gear stage 4 of a spur gear or belt drive in addition to the planetary gear 5 that couples the rotor shaft 3 to the output shaft 2. A rotation of the drive shaft 1 is translated faster via this at least one gear stage 4 . The drive shaft 1 accordingly runs parallel to the output shaft 2. A drive axis of rotation D1 of the drive shaft 1 thus runs parallel to the (output) axis of rotation D2 of the output shaft 2, about which the coaxially arranged rotor shaft 3 can also rotate.
Über die Getriebestufe 4 ist dementsprechend beispielsweise ein drehfest mit der Antriebswelle verbundenes erstes Zahn- oder Riemenrad 10 mit einem mit der Abtriebswelle gekoppelten Getriebeelement in Form eines zweiten Zahn- oder Riemenrades gekoppelt, um ein nutzerseitig eingeleitetes erstes Antriebsdrehmoment an die Abtriebswelle 2 zu übertragen. Durch die parallele Anordnung der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 wirken bei bestimmungsgemäßer Anbringung der Antriebseinheit A an einem Elektrofahrrad vergleichsweise geringe Drehmomente auf den Antriebsstrang und dessen Schaltung. Zudem kann eine vergleichsweise leichte Antriebswelle 1 eingesetzt werden, beispielsweise indem diese als Aluminiumwelle ausgeführt ist. Correspondingly, via gear stage 4, for example, a first toothed wheel or belt wheel 10, which is non-rotatably connected to the drive shaft, is coupled to a transmission element in the form of a second toothed wheel or belt wheel that is coupled to the output shaft, in order to transmit a first drive torque introduced by the user to the output shaft 2. Due to the parallel arrangement of the input shaft 1 and the output shaft 2, when the drive unit A is attached to an electric bicycle as intended, comparatively low torques act on the drive train and its circuitry. In addition, a comparatively light drive shaft 1 can be used, for example by being designed as an aluminum shaft.
Darüber hinaus sieht die Antriebseinheit A der Figur 1 einen rotorseitigen Freilauf FL3 zwischen dem Rotor R und der Rotorwelle 3 sowie einen getriebeseitigen Freilauf FL2 zwischen dem zweiten Zahn- oder Riemenrad 21 und der Abtriebswelle 2 vor. Durch eine derartige Anordnung der Freiläufe FL3 und FL2 kann die Antriebseinheit A mit dem Gehäuse G vergleichsweise klein und kostengünstig hergestellt werden. Auch sind vergleichsweise wenige Bauteile für die Übertragung und Kopplung der Drehmomente notwendig. Bezugszeichenliste In addition, the drive unit A of FIG. With such an arrangement of the freewheels FL3 and FL2, the drive unit A with the housing G can be made comparatively small and inexpensive. Comparatively few components are also required for the transmission and coupling of the torques. reference list
1 Antriebs- / Tretlagerwelle 1 drive / bottom bracket shaft
10 Erstes Zahn- / Riemenrad 10 First gear / belt wheel
2 Abtriebswelle 2 output shaft
20 Abtriebszahn- / Abtriebsriemenrad (Abtriebselement)20 driven gear / driven belt wheel (driven element)
21 Zweites Zahn- / Riemenrad (Getriebeelement)21 Second gear / belt wheel (gear element)
3 Rotorwelle 3 rotor shaft
35 Sonnenrad 35 sun gear
4 Getriebestufe 4 gear stage
5 Planetengetriebe 5 planetary gears
50 Hohlrad 50 ring gear
51A, 51B Planetenrad 51A, 51B planet gear
52 Planetenträger 52 planet carriers
A Antriebseinheit A drive unit
D1 Antriebsdrehachse D1 drive axis of rotation
D2 Abtriebsdrehachse D2 output rotary axis
E Elektromotor E electric motor
FL1, FL2 Freilauf FL1, FL2 Freewheel
G Gehäuse G housing
R Rotor R Rotor

Claims

Ansprüche Expectations
1. Antriebseinheit für ein Elektrofahrrad, mit 1. Drive unit for an electric bicycle, with
- einer Abtriebswelle (2) zur Bereitstellung eines Drehmoments zum Antreiben des Elektrofahrrads, - an output shaft (2) for providing a torque for driving the electric bicycle,
- einer um eine Antriebsdrehachse (D1) drehbare Antriebswelle (1) für eine muskelkraftbetätigte Erzeugung eines ersten Antriebsdrehmoments durch einen Fahrer des Elektrofahrrads, - a drive shaft (1) rotatable about a drive axis of rotation (D1) for muscle power-actuated generation of a first drive torque by a rider of the electric bicycle,
- einem Elektromotor (E) zur fremdkraftbetätigten Erzeugung eines zweiten Antriebsdrehmoments an einer mit dem Elektromotor (E) gekoppelten Rotorwelle (3) und - An electric motor (E) for externally actuated generation of a second drive torque on a rotor shaft (3) coupled to the electric motor (E) and
- einer Getriebeeinrichtung (4, 5) mit wenigstens einem Planetengetriebe (5) zur Übertragung der ersten und zweiten Antriebsdrehmomente an die Abtriebswelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (3) und die Abtriebswelle (2) zueinander koaxial angeordnet sind und die Antriebsdrehachse (D1) zu der Rotorwelle (3) und der Abtriebswelle (2) parallel verläuft. - a transmission device (4, 5) with at least one planetary gear (5) for transmitting the first and second drive torques to the output shaft (2), characterized in that the rotor shaft (3) and the output shaft (2) are arranged coaxially with one another and the Drive axis of rotation (D1) to the rotor shaft (3) and the output shaft (2) runs parallel.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (3) mit einem Sonnenrad (35) des Planetengetriebes (5) gekoppelt ist. 2. Drive unit according to claim 1, characterized in that the rotor shaft (3) is coupled to a sun gear (35) of the planetary gear (5).
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (3) über einen Freilauf (FL3) mit einem Rotor (R) des Elektromotors (E) gekoppelt ist. 3. Drive unit according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor shaft (3) is coupled via a freewheel (FL3) to a rotor (R) of the electric motor (E).
4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (2) mit einem Planetenträger (52) des Planetengetriebes (5) gekoppelt ist. 4. Drive unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the output shaft (2) is coupled to a planet carrier (52) of the planetary gear (5).
5. Antriebseinheit nach einem der vorhegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung (4, 5) wenigstens eine Getriebestufe (4) zwischen der Abtriebswelle (2) und der Antriebswelle (1) umfasst. 5. Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the gear device (4, 5) comprises at least one gear stage (4) between the output shaft (2) and the drive shaft (1).
6. Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zwischen der Abtriebswelle (2) und der Antriebswelle (1) vorgesehene Getriebestufe (4) durch ein Stirnradgetriebe oder ein Riemengetriebe der Getriebeeinrichtung (4, 5) gebildet ist. 6. Drive unit according to claim 5, characterized in that the at least one between the output shaft (2) and the drive shaft (1) is provided Gear stage (4) is formed by a spur gear or a belt drive of the transmission device (4, 5).
7. Antriebseinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zwischen der Abtriebswelle (2) und der Antriebswelle (1) vorgesehene Getriebestufe (4) ein drehbares Getriebeelement (21) umfasst, das über einen Freilauf (FL2) mit der Abtriebswelle (2) gekoppelt ist. 7. Drive unit according to Claim 5 or 6, characterized in that the at least one gear stage (4) provided between the output shaft (2) and the drive shaft (1) comprises a rotatable gear element (21) which is connected via a freewheel (FL2) to the Output shaft (2) is coupled.
8. Elektrofahrrad, mit einer Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 8. Electric bicycle with a drive unit according to any one of the preceding claims.
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