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DE102023124360A1 - Device for a muscle-powered vehicle - Google Patents

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Publication number
DE102023124360A1
DE102023124360A1 DE102023124360.8A DE102023124360A DE102023124360A1 DE 102023124360 A1 DE102023124360 A1 DE 102023124360A1 DE 102023124360 A DE102023124360 A DE 102023124360A DE 102023124360 A1 DE102023124360 A1 DE 102023124360A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
eccentric
damper unit
spring
electric machine
carrier
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102023124360.8A
Other languages
German (de)
Inventor
David Schnädelbach
Laurent Theriot
Peter Wahl
Viktor Franz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and 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 and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102023124360.8A priority Critical patent/DE102023124360A1/en
Priority to PCT/DE2024/100677 priority patent/WO2025056106A1/en
Publication of DE102023124360A1 publication Critical patent/DE102023124360A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/121Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/123Wound springs

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) für ein muskelbetriebenes Fahrzeug (30), umfassend eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (3) und einem Rotor (4), ein Exzentergetriebe (5), das koaxial zur elektrischen Maschine (2) angeordnet ist, eine Tretkurbelwelle (6), die auf einer gemeinsamen Rotationsachse (7) mit der elektrischen Maschine (2) und dem Exzentergetriebe (5) angeordnet ist, und ein Gehäuse (8) zur Aufnahme der elektrischen Maschine (2), des Exzentergetriebes (5) und im Wesentlichen auch der Tretkurbelwelle (6), wobei das Exzentergetriebe (5) einen Planetenträger (9) mit mehreren Trägerbolzen (10) und mindestens eine drehbar am jeweiligen Trägerbolzen (10) angeordnete Planetenrolle (11.1, 11.2), mindestens ein Exzenterrad (12.1, 12.2) mit mehreren Mitnahmeöffnungen und einer mittigen Exzenteraufnahmeöffnung, eine Hohlradverzahnung (13) und eine Exzenterwelle (14) aufweist, wobei im Drehmomentfluss zwischen der Tretkurbelwelle (6) und der elektrischen Maschine (2) eine Dämpfereinheit (15) angeordnet ist, umfassend einen Federkanal (16) und mehrere im Federkanal (16) angeordnete Federn (17).

Figure DE102023124360A1_0000
The invention relates to a device (1) for a human-powered vehicle (30), comprising an electric machine (2) with a stator (3) and a rotor (4), an eccentric gear (5) arranged coaxially with the electric machine (2), a pedal crankshaft (6) arranged on a common rotational axis (7) with the electric machine (2) and the eccentric gear (5), and a housing (8) for accommodating the electric machine (2), the eccentric gear (5) and essentially also the pedal crankshaft (6), wherein the eccentric gear (5) has a planetary carrier (9) with a plurality of carrier bolts (10) and at least one planetary roller (11.1, 11.2) rotatably arranged on the respective carrier bolt (10), at least one eccentric wheel (12.1, 12.2) with a plurality of driving openings and a central eccentric receiving opening, a ring gear toothing (13) and an eccentric shaft (14), wherein a damper unit (15) is arranged in the torque flow between the pedal crankshaft (6) and the electric machine (2), comprising a spring channel (16) and a plurality of springs (17) arranged in the spring channel (16).
Figure DE102023124360A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug, wobei die Vorrichtung eine elektrische Maschine und ein Exzentergetriebe aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein muskelbetriebenes Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung. Das muskelbetriebene Fahrzeug ist vorzugsweise ein E-Bike.The invention relates to a device for a human-powered vehicle, the device comprising an electric motor and an eccentric gear. Furthermore, the invention relates to a human-powered vehicle with such a device. The human-powered vehicle is preferably an e-bike.

Beispielsweise geht aus der DE 10 2021 119 145 A1 eine Antriebsanordnung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug, mit einem Generatormodul zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Antriebsmodul hervor. Das Generatormodul weist einen durch einen Fahrzeugbenutzer per Tretkraft antreibbaren Generator und eine Getriebeeinrichtung zur Übersetzung der Tretkraft auf den Generator auf. Das Antriebsmodul dient zur Erzeugung eines elektrischen Antriebsmoments, wobei das Antriebsmodul einen antriebstechnisch mit einem Antriebsrad des Fahrzeugs verbindbaren Elektromotor und eine weitere Getriebeeinrichtung zur Übersetzung des elektrischen Antriebsmoments auf das Antriebsrad aufweist. Die Getriebeeinrichtung des Generatormoduls und die weitere Getriebeeinrichtung des Antriebsmoduls sind im Wesentlichen baugleich jeweils als ein Exzentergetriebe ausgebildet. Das Exzentergetriebe weist einen Exzenterradträger mit mehreren Trägerbolzen, mindestens ein Exzenterrad mit mehreren Mitnahmeöffnungen und einer mittigen Exzenteraufnahmeöffnung, einen Hohlradabschnitt sowie eine Exzenterwelle auf. Jeweils ein Trägerbolzen greift in eine der Mitnahmeöffnungen ein, die Exzenterwelle greift in die mittige Exzenteraufnahmeöffnung ein und das Exzenterrad läuft in dem Hohlradabschnitt ab.For example, the DE 10 2021 119 145 A1 a drive arrangement for a human-powered vehicle, comprising a generator module for generating electrical energy for a drive module. The generator module has a generator that can be driven by a vehicle user using pedal power, and a transmission device for transmitting the pedal power to the generator. The drive module serves to generate an electrical drive torque, wherein the drive module has an electric motor that can be connected to a drive wheel of the vehicle for driving purposes, and a further transmission device for transmitting the electrical drive torque to the drive wheel. The transmission device of the generator module and the further transmission device of the drive module are essentially identical in construction and each comprise an eccentric gear. The eccentric gear has an eccentric gear carrier with a plurality of carrier bolts, at least one eccentric gear with a plurality of driving openings and a central eccentric receiving opening, a ring gear section, and an eccentric shaft. A carrier bolt engages in each of the driving openings, the eccentric shaft engages in the central eccentric receiving opening and the eccentric wheel runs in the ring gear section.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug zu schaffen, wobei insbesondere Schwingungen und Vibrationen im Betrieb der Vorrichtung verringert werden sollen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den davon abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The object of the present invention is to provide a device for a human-powered vehicle, in particular to reduce oscillations and vibrations during operation of the device. This object is achieved by the subject matter of patent claim 1. Preferred embodiments can be found in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug umfasst eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, ein Exzentergetriebe, das koaxial zur elektrischen Maschine angeordnet ist, eine Tretkurbelwelle, die auf einer gemeinsamen Rotationsachse mit der elektrischen Maschine und dem Exzentergetriebe angeordnet ist, und ein Gehäuse zur Aufnahme der elektrischen Maschine, des Exzentergetriebes und im Wesentlichen auch der Tretkurbelwelle, wobei das Exzentergetriebe einen Planetenträger mit mehreren Trägerbolzen und mindestens eine drehbar am jeweiligen Trägerbolzen angeordnete Planetenrolle, mindestens ein Exzenterrad mit mehreren Mitnahmeöffnungen und einer mittigen Exzenteraufnahmeöffnung, eine Hohlradverzahnung und eine Exzenterwelle aufweist, wobei im Drehmomentfluss zwischen der Tretkurbelwelle und der elektrischen Maschine eine Dämpfereinheit angeordnet ist, umfassend einen Federkanal und mehrere im Federkanal angeordnete Federn.A device according to the invention for a human-powered vehicle comprises an electric machine with a stator and a rotor, an eccentric gear arranged coaxially with the electric machine, a pedal crankshaft arranged on a common axis of rotation with the electric machine and the eccentric gear, and a housing for receiving the electric machine, the eccentric gear and essentially also the pedal crankshaft, wherein the eccentric gear has a planetary carrier with a plurality of carrier bolts and at least one planetary roller rotatably arranged on the respective carrier bolt, at least one eccentric wheel with a plurality of driving openings and a central eccentric receiving opening, a ring gear toothing and an eccentric shaft, wherein a damper unit is arranged in the torque flow between the pedal crankshaft and the electric machine, comprising a spring channel and a plurality of springs arranged in the spring channel.

Beispielsweise ist die Vorrichtung als Generatormodul für ein muskelbetriebenes Fahrzeug ausgebildet, wobei das muskelbetriebene Fahrzeug ein E-Bike ist. Bevorzugt weist das muskelbetriebene Fahrzeug ferner einen Elektromotor auf, wobei die für den Elektromotor zum Antrieb benötigte elektrische Energie zumindest teilweise mittels Antrieb des Generatormoduls durch den Benutzer erzeugt wird. Mithin wird im Betrieb des muskelbetriebenen Fahrzeugs das Generatormodul von dem Benutzer angetrieben, wobei der Drehmomentfluss von der Tretkurbelwelle über das Exzentergetriebe zur elektrischen Maschine erfolgt. Die Tretkurbelwelle ist über Kurbeln mit Pedale verbunden, wobei der Benutzer über die Pedale die Abtriebsleistung einbringt. Das Exzentergetriebe erhöht eine eingangsseitige Rotationsgeschwindigkeit der Tretkurbelwelle und wirkt somit als Übersetzungsgetriebe. Insbesondere ist die Exzenterwelle des Exzentergetriebes als Abtriebswelle vorgesehen und drehfest mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden.For example, the device is designed as a generator module for a human-powered vehicle, wherein the human-powered vehicle is an e-bike. Preferably, the human-powered vehicle further comprises an electric motor, wherein the electrical energy required for driving the electric motor is generated at least partially by the user driving the generator module. Thus, during operation of the human-powered vehicle, the generator module is driven by the user, with the torque flowing from the pedal crankshaft via the eccentric gear to the electric machine. The pedal crankshaft is connected to pedals via cranks, with the user providing the output power via the pedals. The eccentric gear increases an input-side rotational speed of the pedal crankshaft and thus acts as a transmission gear. In particular, the eccentric shaft of the eccentric gear is provided as the output shaft and is connected in a rotationally fixed manner to the rotor of the electric machine.

Der jeweilige Trägerbolzen des Exzentergetriebes ist durch eine Mitnahmeöffnung an dem mindestens einen Exenterrad geführt. Die jeweilige Planetenrolle, die auf dem jeweiligen Trägerbolzen angeordnet ist, ist dazu eingerichtet, in der jeweiligen Mitnahmeöffnung zumindest teilweise zur Anlage zu kommen, wobei die Exzenterwelle in die jeweilige Exzenteraufnahmeöffnung eingreift und das mindestens eine Exzenterrad in der Hohlradverzahnung abläuft. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind an jedem Trägerbolzen eine erste Planetenrolle und eine zweite Planetenrolle angeordnet, wobei ein erstes Exzenterrad und ein zweites Exzenterrad auf um 180° zueinander verdrehten Exzentern auf der Exzenterwelle angeordnet sind. Die jeweilige erste Planetenrolle ist dazu eingerichtet, in der jeweiligen Mitnahmeöffnung am ersten Exenterrad zumindest teilweise, insbesondere zeitweise, zur Anlage zu kommen, wobei die jeweilige zweite Planetenrolle dazu eingerichtet ist, in der jeweiligen Mitnahmeöffnung am zweiten Exenterrad zumindest teilweise, insbesondere zeitweise zur Anlage zu kommen. Denn im Betrieb des Exzentergetriebes rotieren die Exzenterräder, insbesondere um 180° versetzt zueinander, wobei die jeweiligen ersten und zweiten Planetenrollen umlaufend sowie abwechselnd zur Lastaufnahme eingerichtet sind. Die jeweilige Mitnahmeöffnung ist zylindrisch ausgebildet und als Laufbahn für die jeweilige Planetenrolle vorgesehen. Insbesondere greift die Exzenterwelle in die Exzenteraufnahmeöffnung des jeweiligen Exenterrads ein, wobei das jeweilige Exzenterrad in der Hohlradverzahnung abläuft.The respective carrier pin of the eccentric gear is guided through a driving opening on the at least one eccentric wheel. The respective planetary roller, which is arranged on the respective carrier pin, is designed to at least partially come into contact with the respective driving opening, wherein the eccentric shaft engages in the respective eccentric receiving opening and the at least one eccentric wheel runs in the ring gear toothing. According to a preferred embodiment, a first planetary roller and a second planetary roller are arranged on each carrier pin, wherein a first eccentric wheel and a second eccentric wheel are arranged on eccentrics on the eccentric shaft that are rotated by 180° to one another. The respective first planetary roller is designed to at least partially, in particular temporarily, come into contact with the respective driving opening on the first eccentric wheel, wherein the respective second planetary roller is designed to at least partially, in particular temporarily, come into contact with the respective driving opening on the second eccentric wheel. During operation of the eccentric gear, the eccentric wheels rotate, in particular offset by 180° from each other, with the respective first and second planetary rollers rotating and alternating to support the load. The respective drive opening is cylindrical and designed as a raceway for the respective planetary roller. In particular, the eccentric shaft engages in the eccentric receiving opening of the respective eccentric wheel, whereby the respective eccentric wheel runs in the ring gear toothing.

Exzentergetriebe haben prinzipbedingt Spiel, insbesondere zwischen den Planetenrollen und den Mitnahmeöffnungen, wobei dieses Spiel im Getriebe eine störende Anregungen und Vibrationen an der Tretkurbelwelle und somit am jeweiligen Pedal generieren kann. Mittels der Dämpfereinheit werden Schwingungen und Vibrationen im Betrieb der Vorrichtung verringert. Die Federn der Dämpfereinheit sind nämlich zur Schwingungs- und Vibrationsdämpfung eingerichtet, wobei der Federkanal zur Aufnahme der Federn eingerichtet ist. Unter einer Feder ist ein elastisches Dämpfungselement zu verstehen, das eine elastische Verformung zur Schwingungs- und Vibrationsdämpfung durchführen kann.Eccentric gears inherently have play, particularly between the planetary rollers and the drive openings. This play in the gear can generate disruptive excitations and vibrations on the crankshaft and thus on the respective pedal. The damper unit reduces oscillations and vibrations during operation of the device. The springs of the damper unit are designed to dampen oscillations and vibrations, with the spring channel designed to accommodate the springs. A spring is an elastic damping element capable of elastic deformation to dampen oscillations and vibrations.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dämpfereinheit im Drehmomentfluss zwischen der Tretkurbelwelle und dem Planetenträger angeordnet. Bevorzugt ist die Dämpfereinheit axial zwischen dem Gehäuse und dem Exzentergetriebe angeordnet. Insbesondere ist der Federkanal drehfest mit der Tretkurbelwelle verbunden und als Dämpfereingang vorgesehen. Der Planetenträger ist bevorzugt über die Federn der Dämpfereinheit schwingungsdämpfend, mithin nicht starr mit der Dämpfereinheit verbunden, und dient insbesondere als Dämpferausgang. Alternativ kann die Dämpfereinheit zwischen dem Exzentergetriebe und der elektrischen Maschine angeordnet werden. Ferner alternativ kann die Dämpfereinheit radial über das Exzentergetriebe angeordnet werden.According to a preferred embodiment, the damper unit is arranged in the torque flow between the pedal crankshaft and the planetary carrier. The damper unit is preferably arranged axially between the housing and the eccentric gear. In particular, the spring channel is connected to the pedal crankshaft in a rotationally fixed manner and is provided as the damper input. The planetary carrier is preferably vibration-damping via the springs of the damper unit, thus is not rigidly connected to the damper unit, and serves in particular as the damper output. Alternatively, the damper unit can be arranged between the eccentric gear and the electric machine. Furthermore, the damper unit can be arranged radially above the eccentric gear.

Insbesondere weisen die Federn der Dämpfereinheit eine Vorspannung auf, damit die Tretkurbelwelle und somit auch die Pedale möglichst steif, bevorzugt ohne ein Klappern am Exzentergetriebe angebunden sind. Die Schwingungsdämpfung der Dämpfereinheit erfolgt nach Überwindung der Vorspannung der Federn, also sobald die Federn zumindest teilweise elastisch verformt, insbesondere gestaucht werden. Bevorzugt haben die Federn einen Freiwinkel, damit die Dämpfereinheit auch bei kleinen Drehmomenten Schwingungen dämpft.In particular, the springs of the damper unit are preloaded to ensure that the crankshaft and thus also the pedals are connected to the eccentric gear as rigidly as possible, preferably without rattling. Vibration damping of the damper unit occurs once the preload of the springs is overcome, i.e., as soon as the springs are at least partially elastically deformed, in particular compressed. The springs preferably have a clearance angle so that the damper unit dampens vibrations even at low torques.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist für jede Feder der Dämpfereinheit mindestens ein Betätigungselement am Planetenträger angeordnet. Über das jeweilige Betätigungselement kann die jeweilige Feder betätigt, insbesondere gestaucht werden. Die Betätigungselemente sind bevorzugt einteilig mit dem Planetenträger verbunden. Beispielsweise erstrecken sich die Betätigungselemente vom Planetenträger in axialer Richtung zum Federkanal, wobei die Federn in Umfangsrichtung an den Betätigungselementen zumindest einseitig zur Anlage kommen.According to a preferred embodiment, at least one actuating element is arranged on the planetary carrier for each spring of the damper unit. The respective spring can be actuated, in particular compressed, via the respective actuating element. The actuating elements are preferably integrally connected to the planetary carrier. For example, the actuating elements extend from the planetary carrier in the axial direction to the spring channel, with the springs bearing against the actuating elements at least on one side in the circumferential direction.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Dämpfereinheit zwei bis sechs Federn auf, die an Anschlagelementen im Federkanal zur Anlage kommen, wobei mindestens eine Feder als Druckfeder ausgebildet ist. Beispielsweise ist mindestens eine Feder als schraubenförmige Druckfeder ausgebildet. Insbesondere ist mindestens eine Feder als Bogenfeder ausgebildet. Eine Bogenfeder ist eine bogenförmig ausgebildete Schraubendruckfeder mit kreisbogenförmiger Schraubenachse. Beispielsweise weist der Federkanal der Dämpfereinheit zwei bis sechs bogenförmige Teilabschnitte auf, wobei jeder bogenförmige Teilabschnitt zur Aufnahme einer Feder eingerichtet ist. Bevorzugt weist die Dämpfereinheit genau vier Federn auf. Insbesondere entspricht die Anzahl der Anschlagelemente am Federkanal der Anzahl der Federn im Federkanal, wobei eine Feder jeweils zwischen zwei Anschlagelementen angeordnet ist. Insbesondere sind alle Anschlagelemente auf einer ersten Kreisbahn angeordnet, die einen kleineren Durchmesser aufweist als eine zweite Kreisbahn, auf der alle Betätigungselemente angeordnet sind. Das jeweilige Anschlagelement ist bevorzugt einteilig mit dem jeweiligen Federkanal verbunden. Beispielsweise erstrecken sich die Anschlagelemente vom Federkanal in axialer Richtung zum Planetenträger, wobei die Federn in Umfangsrichtung an den Anschlagelementen zumindest einseitig zur Anlage kommen.According to a preferred embodiment, the damper unit has two to six springs that rest against stop elements in the spring channel, with at least one spring being designed as a compression spring. For example, at least one spring is designed as a helical compression spring. In particular, at least one spring is designed as an arc spring. A arc spring is an arc-shaped helical compression spring with a circular arc-shaped helical axis. For example, the spring channel of the damper unit has two to six arc-shaped sections, with each arc-shaped section being designed to accommodate a spring. The damper unit preferably has exactly four springs. In particular, the number of stop elements on the spring channel corresponds to the number of springs in the spring channel, with a spring being arranged between each two stop elements. In particular, all stop elements are arranged on a first circular path that has a smaller diameter than a second circular path on which all actuating elements are arranged. The respective stop element is preferably connected in one piece to the respective spring channel. For example, the stop elements extend from the spring channel in the axial direction to the planet carrier, with the springs resting against the stop elements at least on one side in the circumferential direction.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Federkanal drehfest mit der Tretkurbelwelle verbunden. Beispielsweise ist der Federkanal, der als Dämpfereingang eingerichtet ist, einteilig mit der Pedalnabe und/oder der Tretkurbelwelle ausgebildet. Alternativ ist der Federkanal mit der Pedalnabe und/oder mit der Tretkurbelwelle drehfest verbunden, insbesondere geschweißt, genietet, geschraubt oder gesteckt. Bevorzugt ist der Federkanal mit den Federn am Planetenträger befestigt. Alternativ ist der Federkanal einteilig am Planetenträger ausgebildet, wobei dann die Betätigungselemente an der Pedalnabe angeordnet sind, insbesondere einteilig mit der Pedalnabe oder der Tretkurbelwelle verbunden sind.According to a preferred embodiment, the spring channel is connected to the pedal crankshaft in a rotationally fixed manner. For example, the spring channel, which is configured as a damper input, is formed integrally with the pedal hub and/or the pedal crankshaft. Alternatively, the spring channel is connected to the pedal hub and/or the pedal crankshaft in a rotationally fixed manner, in particular by welding, riveting, screwing, or plugging. Preferably, the spring channel is attached to the planet carrier with the springs. Alternatively, the spring channel is formed integrally with the planet carrier, in which case the actuating elements are arranged on the pedal hub, in particular by being connected integrally to the pedal hub or the pedal crankshaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Planetenträger zumindest einseitig über ein einziges Lager oder beidseitig über genau zwei Lager gelagert. Beispielsweise ist das einzige Lager radial zwischen dem Planetenträger und der Tretkurbelwelle angeordnet. Bevorzugt sind zwei Lager zur Lagerung des Planetenträgers vorgesehen, wobei diese auf beiden Seiten jeweils neben dem Exzentergetriebe angeordnet sind und den Planetenträger gegenüber der Tretkurbelwelle und der Exzenterwelle drehbar lagern. Insbesondere ist der Planetenträger radial außen gegen das Gehäuse gelagert. Ferner wird der Planetenträger über die Federn in der Dämpfereinheit gelagert.According to a preferred embodiment, the planet carrier is supported at least on one side by a single bearing or on both sides by exactly two bearings. For example, the single bearing is arranged radially between the planet carrier and the pedal crankshaft. Preferably, two bearings are provided for supporting the planet carrier, wherein these bearings are arranged on both sides next to the eccentric gear and rotatably support the planet carrier relative to the pedal crankshaft and the eccentric shaft. In particular, the planet The planet carrier is mounted radially outward against the housing. Furthermore, the planet carrier is mounted via the springs in the damper unit.

Vorzugsweise weist die Dämpfereinheit einen Verdrehwinkel von mindestens 5° bis maximal 35° auf. Der Verdrehwinkel der Dämpfereinheit ergibt sich aus der Federrate und dem Anschlagmoment. Es ist von Vorteil den Verdrehwinkel klein auszubilden, um ein angenehmes Gefühl für den Benutzer beim Fahrradfahren zu schaffen. Bevorzugt beträgt der Verdrehwinkel mindestens 8° bis maximal 20°. Um die Dämpfereinheit weicher zu gestalten und insbesondere für eine Teillast vorzusehen kann ein Verdrehwinkel von 25°, 30° oder 35° vorgesehen werden.The damper unit preferably has a torsion angle of at least 5° to a maximum of 35°. The torsion angle of the damper unit is determined by the spring rate and the stop torque. It is advantageous to keep the torsion angle small to create a pleasant feeling for the user while cycling. The torsion angle is preferably at least 8° to a maximum of 20°. To make the damper unit softer and, in particular, to accommodate partial loads, a torsion angle of 25°, 30°, or 35° can be provided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dämpfereinheit zumindest einstufig oder mehrstufig dämpfend in einem Drehmomentbereich von mindestens 20Nm bis maximal 180Nm ausgebildet. Das Drehmoment kann mittels Drehmomentsensoren oder einem Drehmomentaufnehmer erfasst werden. Bei einem anliegenden Drehmoment, das kleiner als 20Nm ist, weist die Dämpfereinheit somit keine Dämpfungswirkung auf, weil das Drehmoment zu klein ist, um die Federn zu betätigen, insbesondere zu stauchen. Bei einem anliegenden Drehmoment, das größer als 180Nm ist, weist die Dämpfereinheit keine Dämpfungswirkung auf, weil das Drehmoment so groß ist, dass die Federn vollständig betätigt, insbesondere gestaucht sind und der Federweg somit vollständig ausgeschöpft ist. Mit anderen Worten befindet sich die Dämpfereinheit bei einem anliegenden Drehmoment von mehr als 180Nm im Blockzustand, sodass keine Dämpfungswirkung erfolgt. Mithin hat die Dämpfereinheit bevorzugt einen Arbeitsbereich von mindestens 20Nm bis maximal 180Nm. Bevorzugt beträgt der Arbeitsbereich der Dämpfereinheit maximal 160Nm. Insbesondere kann der Arbeitsbereich der Dämpfereinheit maximal 40Nm oder 80Nm betragen, wenn die Dämpfereinheit auf ein Teillastmoment ausgelegt ist. Beispielsweise kann die Dämpfereinheit auf einen mehrstufigen Betrieb ausgelegt sein, wobei ein erster Arbeitsbereich der Dämpfereinheit beispielsweise 40Nm bis 80Nm aufweist, wobei zumindest ein zweiter Arbeitsbereich der Dämpfereinheit einen größeren Drehmomentbereich und somit auch eine größere Steifigkeit aufweist. Dadurch lässt sich insbesondere der Komfort für den Benutzer erhöhen.According to a preferred embodiment, the damper unit is designed to provide at least single-stage or multi-stage damping within a torque range of at least 20 Nm to a maximum of 180 Nm. The torque can be detected using torque sensors or a torque transducer. When the applied torque is less than 20 Nm, the damper unit therefore has no damping effect because the torque is too small to actuate, in particular to compress, the springs. When the applied torque is greater than 180 Nm, the damper unit has no damping effect because the torque is so great that the springs are fully actuated, in particular compressed, and the spring travel is thus fully exhausted. In other words, when the applied torque is more than 180 Nm, the damper unit is in the locked state, meaning that no damping effect occurs. The damper unit therefore preferably has an operating range of at least 20 Nm to a maximum of 180 Nm. Preferably, the maximum operating range of the damper unit is 160 Nm. In particular, the maximum operating range of the damper unit can be 40 Nm or 80 Nm if the damper unit is designed for a partial load torque. For example, the damper unit can be designed for multi-stage operation, with a first operating range of the damper unit, for example, ranging from 40 Nm to 80 Nm, while at least a second operating range of the damper unit has a larger torque range and thus also greater rigidity. This can, in particular, increase user comfort.

Unter einer einstufigen Dämpfung ist zu verstehen, dass die Dämpfereinheit im Drehmomentbereich im Wesentlichen eine Dämpfungswirkung aufweist. Unter einer mehrstufigen Dämpfung ist zu verstehen, dass die Dämpfereinheit im Drehmomentbereich mehrere unterschiedliche Dämpfungswirkungen aufweist.Single-stage damping means that the damper unit essentially has a single damping effect in the torque range. Multi-stage damping means that the damper unit has several different damping effects in the torque range.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die mehrstufig dämpfende Dämpfereinheit unterschiedliche Federlängen und/oder unterschiedliche Federarten auf. Beispielsweise werden am Anfang nur die Hälfte oder ein Drittel der Federn zur Dämpfung verwendet. Erst nach einem definierten Verdrehwinkel oder ab einem definierten Drehmoment kommen die anderen Federn auch zum Einsatz. Beispielsweise weist die Dämpfereinheit eine weiche erste Stufe auf, die beispielsweise durch weiche Federn geschaffen wird, wobei die ab einem definierten Verdrehwinkel oder ab einem definierten Drehmoment folgende zweite Stufe der Dämpfereinheit eine höhere Steifigkeit aufweist, die beispielsweise durch eine als Anschlaggummi ausgebildete Feder oder einer sehr steifen, kurzen Feder geschaffen wird.According to a preferred embodiment, the multi-stage damping damper unit has different spring lengths and/or different spring types. For example, initially only half or one-third of the springs are used for damping. The other springs only come into play after a defined angle of rotation or above a defined torque. For example, the damper unit has a soft first stage, which is created, for example, by soft springs, whereas the second stage of the damper unit, which follows from a defined angle of rotation or above a defined torque, has a higher stiffness, which is created, for example, by a spring designed as a rubber stop or a very stiff, short spring.

Ein erfindungsgemäßes muskelbetriebenes Fahrzeug weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf. Insbesondere ist das muskelbetriebene Fahrzeug als E-Bike ausgebildet und weist zusätzlich einen Antriebsmotor auf, wobei die Vorrichtung als Generatormodul für den Antriebsmotor eingerichtet ist.A human-powered vehicle according to the invention comprises a device according to the invention. In particular, the human-powered vehicle is designed as an e-bike and additionally comprises a drive motor, wherein the device is configured as a generator module for the drive motor.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt

  • 1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 eine schematische Perspektivdarstellung einer Dämpfereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 3 eine schematische Perspektivdarstellung eines Planetenträgers der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 4 eine schematische Perspektivschnittdarstellung der Dämpfereinheit mit Planetenträgers im teilweise montierten Zustand, und
  • 5 eine schematische Darstellung eines muskelbetriebenen Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Further measures improving the invention are described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the figures.
  • 1 a schematic sectional view to illustrate a device according to the invention,
  • 2 a schematic perspective view of a damper unit of the device according to the invention,
  • 3 a schematic perspective view of a planet carrier of the device according to the invention,
  • 4 a schematic perspective sectional view of the damper unit with planet carrier in a partially assembled state, and
  • 5 a schematic representation of a muscle-powered vehicle with a device according to the invention.

1 zeigt eine Vorrichtung 1, umfassend eine elektrische Maschine 2 mit einem Stator 3 und einem Rotor 4 sowie ein Exzentergetriebe 5, die in einem gemeinsamen Gehäuse 8 koaxial zueinander angeordnet sind. Die elektrische Maschine 2 und das Exzentergetriebe 5 sind axial angrenzend aneinander angeordnet, wobei die Tretkurbelwelle 6 axial durch die elektrische Maschine 2 und das Exzentergetriebe 5 hindurchgeführt ist. Der Aufbau der Vorrichtung 1 wird dadurch besonders kompakt. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Tretkurbelwelle 6, die auf einer gemeinsamen Rotationsachse 7 mit der elektrischen Maschine 2 und dem Exzentergetriebe 5 angeordnet ist, und eine Leistungselektronik 40 zur Steuerung der elektrischen Maschine 2. Die elektrische Maschine 2 ist axial zwischen dem Exzentergetriebe 5 und der Leistungselektronik 40 in dem gemeinsamen Gehäuse 8 angeordnet. Das Gehäuse 8 nimmt somit die elektrische Maschine 2 samt Leistungselektronik 40, das Exzentergetriebe 5 und die Tretkurbelwelle 6 auf, wobei beidseitig an der Tretkurbelwelle 6 eine jeweilige Pedalnabe 41, 42 drehfest angeordnet ist. Die erste Pedalnabe 41 ist über ein Lager 20.4 drehbar am Gehäuse 8 aufgenommen. Die zweite Pedalnabe 42 ist über ein Lager 20.3 drehbar an einem Gehäusedeckel 8.1 aufgenommen. Die Vorrichtung 1 ist für ein muskelbetriebenes Fahrzeug 30, das in 5 dargestellt ist, vorgesehen. 1 shows a device 1 comprising an electric machine 2 with a stator 3 and a rotor 4 as well as an eccentric gear 5, which are arranged coaxially to one another in a common housing 8. The electric machine 2 and the eccentric gear 5 are arranged axially adjacent to one another, with the pedal crankshaft 6 passing axially through the electric machine 2 and the eccentric gear 5. The structure of the device 1 is thereby particularly compact. The device 1 further comprises a pedal crankshaft 6, the on a common rotation axis 7 with the electric machine 2 and the eccentric gear 5, and a power electronics unit 40 for controlling the electric machine 2. The electric machine 2 is arranged axially between the eccentric gear 5 and the power electronics unit 40 in the common housing 8. The housing 8 thus accommodates the electric machine 2 including the power electronics unit 40, the eccentric gear 5, and the pedal crankshaft 6, with a respective pedal hub 41, 42 being arranged in a rotationally fixed manner on both sides of the pedal crankshaft 6. The first pedal hub 41 is rotatably mounted on the housing 8 via a bearing 20.4. The second pedal hub 42 is rotatably mounted on a housing cover 8.1 via a bearing 20.3. The device 1 is for a human-powered vehicle 30, which is in 5 shown.

Das Exzentergetriebe 5 umfasst einen Planetenträger 9 mit mehreren Trägerbolzen 10, von denen vorliegend nur zwei Trägerbolzen 10 abgebildet sind, und zwei drehbar am jeweiligen Trägerbolzen 10 angeordnete Planetenrollen 11.1, 11.2. Die Planetenrollen 11.1, 11.2 sind über jeweilige Lager am Trägerbolzen 10 drehbar gelagert sowie über eine mittels Schraubmittel stirnseitig fixierte Scheibe axial gesichert. Die Scheibe ist ferner zur Lagerung des Planetenträgers 9 über ein Lager 20.2 an einer Exzenterwelle 14 des Exzentergetriebes 5 vorgesehen. Ferner umfasst das Exzentergetriebe 5, eine Hohlradverzahnung 13 und zwei Exzenterräder 12.1, 12.2 mit jeweils mehreren in Umfangsrichtung verteilten Mitnahmeöffnungen und jeweils einer mittigen Exzenteraufnahmeöffnung. Die Exzenterwelle 14 greift in die jeweilige mittige Exzenteraufnahmeöffnung ein und ist mit dem Rotor 4 der elektrischen Maschine 2 drehfest verbunden. Die Exzenterwelle 14 ist als Hohlwelle ausgebildet sowie drehbar an der Tretkurbelwelle 6 gelagert. Die elektrische Maschine 2 ist als Generator ausgebildet.The eccentric gear 5 comprises a planetary carrier 9 with several carrier pins 10, of which only two carrier pins 10 are shown here, and two planetary rollers 11.1, 11.2 rotatably mounted on the respective carrier pin 10. The planetary rollers 11.1, 11.2 are rotatably mounted on the carrier pin 10 via respective bearings and are axially secured via a disk fixed to the end face by means of a screw. The disk is also provided for supporting the planetary carrier 9 via a bearing 20.2 on an eccentric shaft 14 of the eccentric gear 5. The eccentric gear 5 further comprises a ring gear toothing 13 and two eccentric wheels 12.1, 12.2, each with several driving openings distributed in the circumferential direction and each with a central eccentric receiving opening. The eccentric shaft 14 engages in the respective central eccentric receiving opening and is rotationally fixedly connected to the rotor 4 of the electric machine 2. The eccentric shaft 14 is designed as a hollow shaft and is rotatably mounted on the pedal crankshaft 6. The electric machine 2 is designed as a generator.

Die beiden Exzenterräder 12.1, 12.2 sind bezogen auf die Rotationsachse 7 auf um 180° zueinander verdrehten Exzentern an der Exzenterwelle 14 angeordnet. Radial zwischen einem ersten Exzenter der Exzenterwelle 14 und dem ersten Exzenterrad 12.1 ist ein erstes Lager angeordnet, wobei radial zwischen einem zweiten Exzenter der Exzenterwelle 14 und dem zweiten Exzenterrad 12.2 ein zweites Lager angeordnet ist. Das jeweilige Exzenterrad 12.1, 12.2 läuft in der Hohlradverzahnung 13 ab. Die Hohlradverzahnung 13 ist drehfest im Gehäuse 8 angeordnet. Jeweils ein Trägerbolzen 10 ist durch eine jeweilige Mitnahmeöffnung am ersten Exenterrad 12.1 und eine jeweilige Mitnahmeöffnung am zweiten Exenterrad 12.2 hindurchgeführt. Die jeweilige erste Planetenrolle 11.1 kommt zumindest zeitweise im Betrieb des Exzentergetriebes 5 in der jeweiligen Mitnahmeöffnung am ersten Exenterrad 12.1 zur Anlage. Die jeweilige zweite Planetenrolle 11.2 kommt zumindest zeitweise im Betrieb des Exzentergetriebes 5 in der jeweiligen Mitnahmeöffnung am zweiten Exenterrad 12.2 zur Anlage. Dadurch können Schwingungen und Vibrationen im Betrieb des Exzentergetriebes entstehen.The two eccentric wheels 12.1, 12.2 are arranged on the eccentric shaft 14 on eccentrics that are rotated by 180° relative to each other with respect to the rotation axis 7. A first bearing is arranged radially between a first eccentric of the eccentric shaft 14 and the first eccentric wheel 12.1, with a second bearing being arranged radially between a second eccentric of the eccentric shaft 14 and the second eccentric wheel 12.2. The respective eccentric wheel 12.1, 12.2 runs in the ring gear toothing 13. The ring gear toothing 13 is arranged in a rotationally fixed manner in the housing 8. A carrier bolt 10 is guided through a respective driving opening on the first eccentric wheel 12.1 and a respective driving opening on the second eccentric wheel 12.2. The respective first planetary roller 11.1 comes into contact, at least temporarily, with the respective drive opening on the first eccentric gear 12.1 during operation of the eccentric gear 5. The respective second planetary roller 11.2 comes into contact, at least temporarily, with the respective drive opening on the second eccentric gear 12.2 during operation of the eccentric gear 5. This can cause oscillations and vibrations during operation of the eccentric gear.

Um die Schwingungen und Vibrationen im Betrieb des Exzentergetriebes 15 zu verringern, ist im Drehmomentfluss zwischen der Tretkurbelwelle 6 und der elektrischen Maschine 2 eine Dämpfereinheit 15 angeordnet. Vorliegend ist die Dämpfereinheit 15 im Drehmomentfluss zwischen der Tretkurbelwelle 6 und dem Planetenträger 9 angeordnet. Die Dämpfereinheit 15 umfasst einen Federkanal 16, der einteilig mit der ersten Pedalnabe 41 ausgebildet ist, und mehrere im Federkanal 16 angeordnete Federn 17, die über Betätigungselemente 18 am Planetenträger 9 betätigbar, insbesondere stauchbar sind. Somit sind der Federkanal 16, die Tretkurbelwelle 6, beide Pedalnaben 41, 42 sowie die damit über nicht näher dargestellte Kurbeln verbundenen Pedalen zum Einleiten einer Antriebsleistung eines Benutzers in das Exzentergetriebe 5 eingerichtet. Der Federkanal 16 dient somit als Eingangswelle der Dämpfereinheit 15, wobei die Federn 17 zur Schwingungsdämpfung vorgesehen sind, und wobei der Planetenträger 9 als Ausgangswelle für die Dämpfereinheit 15 vorgesehen ist. Denn zum Ausleiten der Antriebsleistung aus der Dämpfereinheit 15 ist für jede Feder 17 der Dämpfereinheit 15 ein Betätigungselement 18 am Planetenträger 9 angeordnet.To reduce oscillations and vibrations during operation of the eccentric gear 15, a damper unit 15 is arranged in the torque flow between the pedal crankshaft 6 and the electric motor 2. In this case, the damper unit 15 is arranged in the torque flow between the pedal crankshaft 6 and the planetary carrier 9. The damper unit 15 comprises a spring channel 16, which is formed integrally with the first pedal hub 41, and a plurality of springs 17 arranged in the spring channel 16, which can be actuated, in particular compressed, via actuating elements 18 on the planetary carrier 9. Thus, the spring channel 16, the pedal crankshaft 6, both pedal hubs 41, 42, and the pedals connected thereto via cranks (not shown in detail) are configured to transmit drive power from a user into the eccentric gear 5. The spring channel 16 thus serves as the input shaft of the damper unit 15, with the springs 17 being provided for vibration damping, and the planet carrier 9 being provided as the output shaft for the damper unit 15. To transfer the drive power from the damper unit 15, an actuating element 18 is arranged on the planet carrier 9 for each spring 17 of the damper unit 15.

Der Planetenträger 9 weist, wie aus 3 ersichtlich wird, insgesamt vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Betätigungselemente 18 sowie acht Bohrungen 43 zur Aufnahme der Trägerbolzen 10 auf. Die Betätigungselemente 18 erstrecken sich in axialer Richtung zum Federkanal 16 hin. Ferner weist der Planetenträger 9 eine Zentralbohrung 44 zur Aufnahme eines Lagers 20.1 und drehbaren Lagerung des Planetenträgers 9 an der Tretkurbelwelle 6, insbesondere mittelbar über die Pedalnabe 41, wie aus 1 ersichtlich wird. Der Federkanal 16 ist mittelbar über die Pedalnabe 41 drehfest mit der Tretkurbelwelle 6 verbunden.The planet carrier 9 has, as can be seen 3 As can be seen, a total of four actuating elements 18 distributed evenly over the circumference as well as eight bores 43 for receiving the carrier bolts 10. The actuating elements 18 extend in the axial direction towards the spring channel 16. Furthermore, the planet carrier 9 has a central bore 44 for receiving a bearing 20.1 and rotatably supporting the planet carrier 9 on the pedal crankshaft 6, in particular indirectly via the pedal hub 41, as can be seen from 1 The spring channel 16 is indirectly connected to the pedal crankshaft 6 via the pedal hub 41 in a rotationally fixed manner.

2 zeigt den Federkanal 16 mit den vier Federn 17 der Dämpfereinheit 15. Alle vier Federn 17 sind identisch ausgebildet, gleichmäßig in Umfangsrichtung im Federkanal 16 verteilt und durch Anschlagelemente 19 im Federkanal 16 voneinander beabstandet. Radial außerhalb der Anschlagelemente 19 sind Freiräume zur Aufnahme der Betätigungselemente 18 am Federkanal 16 angeordnet. 2 shows the spring channel 16 with the four springs 17 of the damper unit 15. All four springs 17 are identically designed, evenly distributed circumferentially in the spring channel 16, and spaced from each other by stop elements 19 in the spring channel 16. Radially outside the stop elements 19, free spaces for accommodating the actuating elements 18 are arranged on the spring channel 16.

Alle Anschlagelemente 19 sind auf einer ersten Kreisbahn angeordnet, die einen kleineren Durchmesser aufweist als eine zweite Kreisbahn, auf der alle Betätigungselemente 18 angeordnet sind. Die Anschlagelemente 19 sind einteilig mit dem jeweiligen Federkanal 16 verbunden und erstrecken sich vom Federkanal 16 in axialer Richtung zum Planetenträger 9, wobei jeweils zwei Federn 17 in Umfangsrichtung an jedem Anschlagelementen 19 zur Anlage kommen. Die Anschlagelemente 19 spannen die Federn 17 im Federkanal vor, wobei die Betätigungselemente bei einer Relativdrehung zwischen dem Federkanal 16 und dem Planetenträger 9 die Federn 17 stauchen und dadurch Schwingungen abbauen. Vorliegend sind die Federn als Bogenfedern ausgebildet. Die Dämpfereinheit 15 ist zur einstufigen Dämpfung in einem Drehmomentbereich von 20Nm bis 160Nm vorgesehen und weist einen Verdrehwinkel von circa 8° bis 20° auf. Alternativ sowie hier nicht dargestellt kann die Dämpfereinheit 15 zur mehrstufigem Dämpfung ausgebildet sein, wobei dann vorzugsweise unterschiedliche Federlängen und/oder unterschiedliche Federarten für die Dämpfereinheit 15 vorgesehen sind.All stop elements 19 are arranged on a first circular path which has a smaller diameter than a second circular path, on which all actuating elements 18 are arranged. The stop elements 19 are integrally connected to the respective spring channel 16 and extend from the spring channel 16 in the axial direction to the planet carrier 9, with two springs 17 coming into contact with each stop element 19 in the circumferential direction. The stop elements 19 pretension the springs 17 in the spring channel, with the actuating elements compressing the springs 17 upon relative rotation between the spring channel 16 and the planet carrier 9, thereby reducing vibrations. In the present case, the springs are designed as arc springs. The damper unit 15 is provided for single-stage damping in a torque range of 20 Nm to 160 Nm and has a torsion angle of approximately 8° to 20°. Alternatively, and not shown here, the damper unit 15 can be designed for multi-stage damping, in which case different spring lengths and/or different spring types are preferably provided for the damper unit 15.

5 zeigt ein muskelbetriebenes Fahrzeug 30 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die Teil einer Antriebsanordnung des muskelbetriebenen Fahrzeugs 30 ist. Das muskelbetriebene Fahrzeug 30 ist als E-Bike ausgebildet, welches im Wesentlichen aus einem Rahmen 21 sowie einem Vorderrad 22 und einem Hinterrad 23 gebildet ist. Die Antriebsanordnung dient zum Antrieb des Hinterrads 23. Das Hinterrad 23 bildet somit ein Antriebsrad des E-Bikes, wobei das Vorderrad 22 vorliegend antriebslos ist. Die Antriebsanordnung umfasst ein Generatormodul 24, ein Antriebsmodul 25 und ein Energiespeichermodul 26. Das Generatormodul 26 ist im Bereich des Tretlagers angeordnet und kann durch einen Benutzer per Tretkraft angetrieben werden, um elektrische Energie für das Antriebsmodul 25 zu erzeugen. Das Generatormodul 24 weist hierzu zwei diametral zueinander angeordnete Tretkurbeln 27 auf, welche per Tretkraft in Rotation versetzt werden, um elektrische Leistung in dem Generatormodul 24 zu erzeugen. Vorliegend ist nur eine der beiden Tretkurbeln 27 dargestellt. Das Fahrrad weist keine mechanische Antriebsverbindung zwischen den Tretkurbeln 27 und dem Antriebsrad 23 auf. Das Generatormodul 24 ist lediglich über eine elektrische Leitung 28 mit dem Antriebsmodul 25 und dem Energiespeichermodul 26 elektrisch verbunden, um die für das Antriebsmodul 25 benötigte elektrische Energie bereitzustellen. Das Antriebsmodul 25 kann beispielsweise als ein in das Hinterrad 23 integrierter Radnabenmotor ausgebildet sein, welcher ein elektrisches Antriebsmoment auf das Hinterrad 23 überträgt. Das Antriebsmodul 25 kann dabei direkt durch die von dem Generatormodul 24 erzeugte elektrische Energie oder mittelbar durch die in dem Energiespeichermodul 26 gespeicherte elektrische Energie versorgt werden. Das Generatormodul 24 weist die als Generator ausgebildete elektrische Maschine 2 sowie das Exzentergetriebe 5 auf, welche gemeinsam in einem an dem Rahmen 21 angeordneten Gehäuse 8 aufgenommen sind. Zur ausführlichen Beschreibung der Funktionsweise wird auf das eingangs genannte Dokument zum Stand der Technik Bezug genommen. 5 shows a human-powered vehicle 30 with a device 1 according to the invention, which is part of a drive arrangement of the human-powered vehicle 30. The human-powered vehicle 30 is designed as an e-bike, which is essentially formed from a frame 21 and a front wheel 22 and a rear wheel 23. The drive arrangement serves to drive the rear wheel 23. The rear wheel 23 thus forms a drive wheel of the e-bike, wherein the front wheel 22 is not driven in the present case. The drive arrangement comprises a generator module 24, a drive module 25, and an energy storage module 26. The generator module 26 is arranged in the region of the bottom bracket and can be driven by a user via pedal force in order to generate electrical energy for the drive module 25. For this purpose, the generator module 24 has two diametrically opposed pedal cranks 27, which are rotated by pedal force in order to generate electrical power in the generator module 24. In this case, only one of the two pedal cranks 27 is shown. The bicycle has no mechanical drive connection between the pedal cranks 27 and the drive wheel 23. The generator module 24 is electrically connected to the drive module 25 and the energy storage module 26 only via an electrical line 28 in order to provide the electrical energy required for the drive module 25. The drive module 25 can, for example, be designed as a wheel hub motor integrated into the rear wheel 23, which transmits an electrical drive torque to the rear wheel 23. The drive module 25 can be supplied directly by the electrical energy generated by the generator module 24 or indirectly by the electrical energy stored in the energy storage module 26. The generator module 24 has the electric machine 2 designed as a generator and the eccentric gear 5, which are jointly accommodated in a housing 8 arranged on the frame 21. For a detailed description of the mode of operation, reference is made to the prior art document cited above.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

11
Vorrichtungdevice
22
elektrische Maschineelectric machine
33
Statorstator
44
Rotorrotor
55
ExzentergetriebeEccentric gear
66
Tretkurbelwellecrankshaft
77
Rotationsachseaxis of rotation
88
GehäuseHousing
8.18.1
GehäusedeckelHousing cover
99
Planetenträgerplanet carrier
1010
Trägerbolzensupport bolt
11.111.1
erste Planetenrollefirst planetary roller
11.211.2
zweite Planetenrollesecond planetary roller
12.112.1
erstes Exzenterradfirst eccentric wheel
12.212.2
zweites Exzenterradsecond eccentric wheel
1313
HohlradverzahnungRing gear teeth
1414
ExzenterwelleEccentric shaft
1515
DämpfereinheitDamper unit
1616
Federkanalspring channel
1717
FederFeather
1818
Betätigungselement am PlanetenträgerActuating element on the planet carrier
1919
Anschlagelementen im FederkanalStop elements in the spring channel
20.120.1
Lagerwarehouse
20.220.2
Lagerwarehouse
20.320.3
Lagerwarehouse
20.420.4
Lagerwarehouse
2121
RahmenFrame
2222
Vorderradfront wheel
2323
Hinterradrear wheel
2424
GeneratormodulGenerator module
2525
Antriebsmoduldrive module
2626
EnergiespeichermodulEnergy storage module
2727
Tretkurbelcrank
2828
LeitungLine
3030
muskelbetriebenes Fahrzeugmuscle-powered vehicle
4040
LeistungselektronikPower electronics
4141
Pedalnabepedal hub
4242
Pedalnabepedal hub
4343
Bohrungdrilling

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2021 119 145 A1 [0002]DE 10 2021 119 145 A1 [0002]

Claims (10)

Vorrichtung (1) für ein muskelbetriebenes Fahrzeug (30), umfassend eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (3) und einem Rotor (4), ein Exzentergetriebe (5), das koaxial zur elektrischen Maschine (2) angeordnet ist, eine Tretkurbelwelle (6), die auf einer gemeinsamen Rotationsachse (7) mit der elektrischen Maschine (2) und dem Exzentergetriebe (5) angeordnet ist, und ein Gehäuse (8) zur Aufnahme der elektrischen Maschine (2), des Exzentergetriebes (5) und im Wesentlichen auch der Tretkurbelwelle (6), wobei das Exzentergetriebe (5) einen Planetenträger (9) mit mehreren Trägerbolzen (10) und mindestens eine drehbar am jeweiligen Trägerbolzen (10) angeordnete Planetenrolle (11.1, 11.2), mindestens ein Exzenterrad (12.1, 12.2) mit mehreren Mitnahmeöffnungen und einer mittigen Exzenteraufnahmeöffnung, eine Hohlradverzahnung (13) und eine Exzenterwelle (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Drehmomentfluss zwischen der Tretkurbelwelle (6) und der elektrischen Maschine (2) eine Dämpfereinheit (15) angeordnet ist, umfassend einen Federkanal (16) und mehrere im Federkanal (16) angeordnete Federn (17).Device (1) for a human-powered vehicle (30), comprising an electric machine (2) with a stator (3) and a rotor (4), an eccentric gear (5) arranged coaxially with the electric machine (2), a pedal crankshaft (6) arranged on a common axis of rotation (7) with the electric machine (2) and the eccentric gear (5), and a housing (8) for accommodating the electric machine (2), the eccentric gear (5) and essentially also the pedal crankshaft (6), wherein the eccentric gear (5) has a planetary carrier (9) with a plurality of carrier bolts (10) and at least one planetary roller (11.1, 11.2) rotatably arranged on the respective carrier bolt (10), at least one eccentric wheel (12.1, 12.2) with a plurality of driving openings and a central eccentric receiving opening, a ring gear toothing (13) and an eccentric shaft (14), characterized in that a damper unit (15) is arranged in the torque flow between the pedal crankshaft (6) and the electric machine (2), comprising a spring channel (16) and a plurality of springs (17) arranged in the spring channel (16). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinheit (15) im Drehmomentfluss zwischen der Tretkurbelwelle (6) und dem Planetenträger (9) angeordnet ist.Device (1) according to Claim 1 , characterized in that the damper unit (15) is arranged in the torque flow between the pedal crankshaft (6) and the planet carrier (9). Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Feder (17) der Dämpfereinheit (15) mindestens ein Betätigungselement (18) am Planetenträger (9) angeordnet ist.Device (1) according to Claim 2 , characterized in that for each spring (17) of the damper unit (15) at least one actuating element (18) is arranged on the planet carrier (9). Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinheit (15) zwei bis sechs Federn (17) aufweist, die an Anschlagelementen (19) im Federkanal (16) zur Anlage kommen, wobei mindestens eine Feder (17) als Druckfeder ausgebildet ist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damper unit (15) has two to six springs (17) which come into contact with stop elements (19) in the spring channel (16), wherein at least one spring (17) is designed as a compression spring. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkanal (16) ist zumindest mittelbar drehfest mit der Tretkurbelwelle (6) verbunden ist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring channel (16) is at least indirectly connected in a rotationally fixed manner to the pedal crankshaft (6). Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (9) zumindest einseitig über ein einziges Lager (20.1) oder beidseitig über zwei Lager (20.1, 20.2) gelagert ist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the planet carrier (9) is mounted at least on one side via a single bearing (20.1) or on both sides via two bearings (20.1, 20.2). Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinheit (15) einen Verdrehwinkel von mindestens 5° bis maximal 35° aufweist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damper unit (15) has a rotation angle of at least 5° to a maximum of 35°. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinheit (15) zumindest einstufig oder mehrstufig dämpfend in einem Drehmomentbereich von mindestens 20Nm bis maximal 180Nm ausgebildet ist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damper unit (15) is designed to dampen at least in one or more stages in a torque range of at least 20 Nm to a maximum of 180 Nm. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrstufig dämpfende Dämpfereinheit (15) unterschiedliche Federlängen und/oder unterschiedliche Federarten aufweist.Device (1) according to Claim 8 , characterized in that the multi-stage damping damper unit (15) has different spring lengths and/or different spring types. Muskelbetriebenes Fahrzeug (30) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Muscle-powered vehicle (30) with a device (1) according to one of the preceding claims.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305794A (en) * 1997-05-07 1998-11-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd Motor-assisted bicycle
US20110180341A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-28 Yet Chan Pedal driven apparatus having a motor
DE202012012717U1 (en) * 2012-07-10 2013-09-13 Ulrich Alber Gmbh Sensor device, drive device with a sensor device and vehicle with an auxiliary drive device
DE102021119145A1 (en) 2021-07-23 2023-01-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Drive arrangement for a human-powered vehicle with two identical transmission devices and vehicle with the drive arrangement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305794A (en) * 1997-05-07 1998-11-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd Motor-assisted bicycle
US20110180341A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-28 Yet Chan Pedal driven apparatus having a motor
DE202012012717U1 (en) * 2012-07-10 2013-09-13 Ulrich Alber Gmbh Sensor device, drive device with a sensor device and vehicle with an auxiliary drive device
DE102021119145A1 (en) 2021-07-23 2023-01-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Drive arrangement for a human-powered vehicle with two identical transmission devices and vehicle with the drive arrangement

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