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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec.
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Ein Antriebssystem eines Fahrrads, sei es eines konventionellen Fahrrads oder eines E-Bikes oder Pedelecs, verfügt über eine Pedalwelle, wobei mit der Pedalwelle Tretkurbeln wirkverbunden sind. Die Tretkurbeln tragen Pedale, auf denen sich ein Fahrer des Fahrrads mit seinen Füßen abstützt. Ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec verfügt darüber hinaus über eine elektrische Maschine, die ebenfalls mit der Pedalwelle wirkverbunden ist. Zwischen die elektrische Maschine und die Pedalwelle kann ein Getriebe geschaltet sein.
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Aus der Praxis bekannte Antriebssysteme für ein E-Bike oder Pedelec benötigen viel Bauraum. Hierdurch wird der ästhetische Gesamteindruck des E-Bikes oder Pedelecs beeinträchtigt.
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JP 3 700 773 B2 offenbart ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec mit einem zwischen eine elektrische Maschine und eine Pedalwelle schalteten Getriebe, wobei das Getriebe eine Stirnrad-Getriebestufe und eine Kegelrad-Getriebestufe aufweist.
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EP 0 798 203 A1 betrifft ein Fahrrad mit elektrischem Hilfsmotor.
EP 0 700 826 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Hilfsmotors von Fahrrädern.
JP H11-240 481 A betrifft eine antriebsunterstützte Vorrichtung für elektrisch unterstützte Fahrräder.
JP H09-11 970 A betrifft ein Fahrrad mit einer Hilfsenergievorrichtung.
US 6 230 586 B1 betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad.
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Es besteht Bedarf an einem neuartigen, kompakt bauenden Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec. Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Antriebssystem weist eine Pedalwelle, eine elektrische Maschine, die mit der Pedalwelle wirkverbunden ist, und ein Getriebe auf, wobei das Getriebe zwischen die elektrische Maschine und die Pedalwelle geschaltet ist. Das Getriebe des erfindungsgemäßen Antriebssystems weist eine erste Stirnrad-Getriebestufe, eine zweite Stirnrad-Getriebestufe und eine Kegelrad-Getriebestufe auf, wobei die erste Stirnrad-Getriebestufe direkt mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist, wobei die Kegelrad-Getriebestufe direkt mit der Pedalwelle wirkverbunden ist, und wobei die zweite Stirnrad-Getriebestufe zwischen die erste Stirnrad-Getriebestufe und die Kegelrad-Getriebestufe geschaltet ist. Die elektrische Maschine erstreckt sich abschnittsweise entlang und/oder seitlich neben der Pedalwelle. Ein erstes Zahnrad der ersten Stirnrad-Getriebestufe ist koaxial zu einer Antriebswelle der elektrischen Maschine angeordnet. Ein in das erste Zahnrad der ersten Stirnrad-Getriebestufe kämmendes zweites Zahnrad der ersten Stirnrad-Getriebestufe und ein erstes Zahnrad der zweiten Stirnrad-Getriebestufe sind koaxial angeordnet und drehfest verbunden. Ein in das erste Zahnrad der zweiten Stirnrad-Getriebestufe kämmendes zweites Zahnrad der zweiten Stirnrad-Getriebestufe und ein erstes Kegelrad der Kegelrad-Getriebestufe sind koaxial angeordnet und drehfest verbunden. Ein in das erste Kegelrad der Kegelrad-Getriebestufe kämmendes zweites Kegelrad der Kegelrad-Getriebestufe ist koaxial zu der Pedalwelle angeordnet. Die Summe aus der Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung der Antriebswelle und der axialen Dicke der ersten Stirnrad-Getriebestufe ist kleiner als der Durchmesser des zweiten Kegelrads der Kegelrad-Getriebestufe oder entspricht demselben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem verfügt das Getriebe über die erste und zweite Stirnrad-Getriebestufe und die Kegelrad-Getriebestufe. Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec zeichnet sich durch eine kompakte Bauform aus.
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Die elektrische Maschine erstreckt sich abschnittsweise entlang und/oder seitlich neben der Pedalwelle. Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform.
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Ein erstes Zahnrad der ersten Stirnrad-Getriebestufe ist koaxial zu einer Antriebswelle der elektrischen Maschine angeordnet, wobei ein in das erste Zahnrad der ersten Stirnrad-Getriebestufe kämmendes zweites Zahnrad der ersten Stirnrad-Getriebestufe und ein erstes Zahnrad der zweiten Stirnrad-Getriebestufe koaxial angeordnet und drehfest verbunden sind, wobei ein in das erste Zahnrad der zweiten Stirnrad-Getriebestufe kämmendes zweites Zahnrad der zweiten Stirnrad-Getriebestufe und ein erstes Kegelrad der Kegelrad-Getriebestufe koaxial angeordnet und drehfest verbunden sind, und wobei ein in das erste Kegelrad der Kegelrad-Getriebestufe kämmendes zweites Kegelrad der Kegelrad-Getriebestufe koaxial zu der Pedalwelle angeordnet ist. Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform.
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Vorzugsweise verläuft die Antriebswelle der elektrischen Maschine senkrecht zur Pedalwelle. Dies ist bevorzugt, um ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform bereitzustellen.
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Vorzugsweise erstreckt sich das zweite Zahnrad der ersten Stirnrad-Getriebestufe abschnittsweise entlang und/oder oberhalb der elektrischen Maschine. Das zweite Zahnrad der zweiten Stirnrad-Getriebestufe erstreckt sich vorzugsweise abschnittsweise entlang und/oder oberhalb der Pedalwelle und abschnittsweise entlang und/ oberhalb des zweiten Zahnrads der ersten Stirnrad-Getriebestufe. Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform.
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Vorzugsweise verlaufen das zweite Zahnrad der ersten Stirnrad-Getriebestufe und das zweite Zahnrad der zweiten Stirnrad-Getriebestufe teilweise überlappend zueinander. Hiermit kann der Bauraumbedarf des Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec weiter reduziert werden.
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Die Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung der Antriebswelle der elektrischen Maschine ist kleiner als der Durchmesser des zweiten Kegelrads der Kegelrad-Getriebestufe. Insbesondere ist die Summe aus der Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung deren Antriebswelle und der axialen Dicke der ersten Stirnrad-Getriebestufe kleiner als der Durchmesser des zweiten Kegelrads der Kegelrad-Getriebestufe oder entspricht demselben. Hiermit kann der Bauraumbedarf des Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec weiter reduziert werden.
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Vorzugsweise ist der Durchmesser des zweiten Zahnrads der zweiten Stirnrad-Getriebestufe kleiner als die Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung der Pedalwelle und/oder kleiner als die Abmessung der elektrischen Maschine senkrecht zur Pedalwelle sowie senkrecht zur Antriebswelle der elektrischen Maschine oder entspricht denselben. Hiermit kann der Bauraumbedarf des Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec weiter reduziert werden.
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Vorzugsweise ist der Durchmesser des zweiten Kegelrads der Kegelrad-Getriebestufe kleiner als der Durchmesser des zweiten Zahnrads der zweiten Stirnrad-Getriebestufe. Hiermit kann der Bauraumbedarf des Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec weiter reduziert werden.
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Vorzugsweise weist das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1:40 und 1:50 auf.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine schematisierte Seitenansicht eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec;
- 2 eine schematisierte Draufsicht des Antriebssystems der 1.
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1 und 2 zeigen unterschiedliche Ansichten eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 10 für ein E-Bike, wobei die X-Richtung der horizontalen Längsrichtung des E-Bikes oder Pedelecs entspricht, wobei die Y-Richtung der horizontalen Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs entspricht, und wobei die Z-Richtung der vertikalen Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs entspricht.
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Das Antriebssystem 10 verfügt über eine Pedalwelle 11. Mit der Pedalwelle 11 sind nicht gezeigte Tretkurbeln wirkverbunden, die Pedale tragen. An den Pedalen stützt sich ein Fahrer des E-Bikes oder Pedelecs mit seinen Füßen ab.
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Das Antriebssystem 10 verfügt weiterhin über eine elektrische Maschine 12, die ebenfalls mit der Pedalwelle 11 wirkverbunden ist. Darüber hinaus verfügt das Antriebssystem 10 über ein Getriebe 13, wobei das Getriebe 13 zwischen die elektrische Maschine 12 und die Pedalwelle 11 geschaltet ist.
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Das Getriebe 13 verfügt über eine erste Stirnrad-Getriebestufe 14, eine zweite Stirnrad-Getriebestufe 15 und eine Kegelrad-Getriebestufe 16.
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Die erste Stirnrad-Getriebestufe 14 ist direkt mit der elektrischen Maschine 12, nämlich einer Antriebswelle 12a derselben, wirkverbunden bzw. gekoppelt. Die Kegelrad-Getriebestufe 16 ist direkt mit der Pedalwelle 11 wirkverbunden bzw. gekoppelt. Die zweite Stirnrad-Getriebestufe 15 ist zwischen die erste Stirnrad-Getriebestufe 14 und die Kegelrad-Getriebestufe 16 geschaltet.
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Ein erstes Zahnrad 14a der ersten Stirnrad-Getriebestufe 14 ist koaxial zur Antriebswelle 12a der ersten elektrischen Maschine 12 angeordnet und drehfest mit dieser Antriebswelle 12a verbunden. Ein in das erste Zahnrad 14a der ersten Stirnrad-Getriebestufe 14 kämmendes zweites Zahnrad 14b der ersten Stirnrad-Getriebestufe 14 und ein erstes Zahnrad 15a der zweiten Stirnrad-Getriebestufe 15 sind koaxial angeordnet und drehfest miteinander verbunden. Ein in das erste Zahnrad 15a der zweiten Stirnrad-Getriebestufe 15 kämmendes zweites Zahnrad 15b der zweiten Stirnrad-Getriebestufe 15 und ein erstes Kegelrad 16a der Kegelrad-Getriebestufe 16 sind koaxial angeordnet und drehfest verbunden. Ein in das erste Kegelrad 16a der Kegelrad-Getriebestufe 16 kämmendes zweites Kegelrad 16b der Kegelrad-Getriebestufe 16 ist koaxial zur Pedalwelle 11 angeordnet und mit derselben drehfest wirkverbunden.
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Die Drehachsen sämtlicher Zahnräder 14a, 14b, 15a, 15b der beiden Stirnrad-Getriebestufen 14, 15 verlaufen koaxial oder parallel zur Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12. Die Antriebswelle 12a verläuft senkrecht zur Pedalwelle 11.
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Die Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 sowie die Drehachsen der Zahnräder 14a, 14b, 15a, 15b der Stirnrad-Getriebestufen erstrecken sich dabei in Z-Richtung und damit in Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs. Die Pedalwelle 11 erstreckt sich in Y-Richtung und damit in Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs.
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Ebenso erstreckt sich die Drehrichtung des zweiten Kegelrads 16b der Kegelrad-Getriebestufe 16 in Y-Richtung damit in Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs. Die Drehachsen der beiden Kegelräder 16a, 16b der Kegelrad-Getriebestufe 16 sind um 90° zueinander versetzt, sodass demnach die Kegelrad-Getriebestufe 16 als 90°-Kegelrad-Getriebestufe ausgebildet ist.
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Die elektrische Maschine 12 erstreckt sich in Y-Richtung damit in Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs abschnittsweise entlang und/oder in X-Richtung damit in Längsrichtung des E-Bikes oder Pedelecs seitlich neben, insbesondere hinter, der Pedalwelle 11.
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Eine Abmessung Z12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung der Antriebswelle 12a und damit in Z-Richtung bzw. Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs entspricht maximal dem Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der Kegelrad-Getriebestufe 16. Insbesondere ist die Abmessung Z12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung der Antriebswelle 12a derselben kleiner als der Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der Kegelrad-Getriebestufe 16.
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Vorzugsweise ist die Summe aus der Abmessung der elektrischen Maschine 12 in Richtung der Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 und der axialen Dicke der ersten Stirnrad-Getriebestufe 14 kleiner als der Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der Kegelrad-Getriebestufe 16 oder entspricht demselben.
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Das zweite Zahnrad 14b der ersten Stirnrad-Getriebestufe 14 erstreckt sich abschnittsweise entlang und oberhalb der elektrischen Maschine 12. Das zweite Zahnrad 15b der zweiten Stirnrad-Getriebestufe 15 erstreckt sich abschnittsweise entlang und oberhalb der Pedalwelle 11, wobei sich die beiden zweiten Zahnräder 14b, 15b der beiden Stirnrad-Getriebestufen 14, 15 abschnittsweise überlappen.
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Der Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der Kegelrad-Getriebestufe 16 ist kleiner als der Durchmesser D15b des zweiten Zahnrads 15b der zweiten Stirnrad-Getriebestufe 15.
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Der Durchmesser D14b des zweiten Zahnrads 14b der ersten Stirnrad-Getriebestufe 14 ist kleiner als der Durchmesser D15b des zweiten Zahnrads 15b der zweiten Stirnrad-Getriebestufe 15 und ist ferner kleiner als der Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der Kegelrad-Getriebestufe 16.
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Die erste Stirnrad-Getriebestufe 14 ist in Z-Richtung des E-Bikes oder Pedelecs zwischen der elektrischen Maschine 12 und der zweiten Stirnrad-Getriebestufe 15 angeordnet. Die Kegelrad-Getriebestufe 16 ist in X-Richtung des E-Bikes oder Pedelecs neben der elektrischen Maschine 12 und der ersten Stirnrad-Getriebestufe 14 angeordnet. Die zweite Stirnrad-Getriebestufe 15 ist in Z-Richtung des E-Bikes oder Pedelecs oberhalb der Kegelrad-Getriebestufe 16 angeordnet.
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Die erste Stirnrad-Getriebestufe 14 ist eingerichtet ist, durch die Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 angetrieben zu werden. Die zweite Stirnrad-Getriebestufe 15 ist eingerichtet, durch die erste Stirnrad-Getriebestufe 14 angetrieben zu werden. Die Kegelrad-Getriebestufe 16 ist eingerichtet, durch die zweite Stirnrad-Getriebestufe 15 angetrieben zu werden und auf die Pedalwelle 11 ein Antriebs-Drehmoment zu übertragen, welches von der elektrischen Maschine 12 erzeugt und vom Getriebe 13, nämlich den drei Getriebestufen 14, 15 und 16, gewandelt wird.
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Die Abmessung X12 der elektrischen Maschine 12 in Längsrichtung des E-Bikes oder Pedelecs sowie die Abmessung in Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs beträgt insbesondere 70±7 mm. Diese Abmessung der elektrischen Maschine 12 sind insbesondere gleich groß und entsprechen insbesondere dem Durchmesser der elektrischen Maschine 12.
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Die Abmessung Z12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung der Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 und damit in Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs beträgt insbesondere 40±4 mm oder 45±5 mm.
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Der Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der Kegelrad-Getriebestufe 16 beträgt insbesondere 50±5 mm.
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Der Durchmesser D15b des zweiten Zahnrads 15b der zweiten Stirnrad-Getriebestufe 15 beträgt insbesondere 65±7 mm und der Durchmesser D14b des zweiten Zahnrads 14b der ersten Stirnrad-Getriebestufe 14 beträgt insbesondere 35±4 mm.
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Der Durchmesser der ersten Zahnräder 14a, 15a der beiden Stirnrad-Getriebestufen 14 und 15 beträgt insbesondere 10±1 mm.
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Der Durchmesser der ersten Kegelrads 16a der Kegelrad-Getriebestufen 16 beträgt insbesondere 20±2 mm.
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Es kann ein Antriebssystem 1 Ofür ein E-Bike oder Pedelec bereitgestellt werden, das in X-Richtung eine Abmessung von 127±13 mm, in Z-Richtung eine Abmessung von 60±6 mm und in Y-Richtung eine Abmessung von 70±7 mm aufweist.
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Insbesondere weist das Getriebe 13 ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1:40 und 1:50, vorzugsweise von 1:42, auf.
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Das Antriebssystem 10 baut kompakt und benötigt wenig Bauraum. Es weist die drei Getriebestufen 14, 15, 16 auf. Das Antriebssystem 10 beeinträchtigt nicht den ästhetischen Gesamteindruck eines E-Bikes oder Pedelecs.
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Vorzugsweise kommt das Antriebssystem 10 bei E-Bikes oder Pedelecs mit einem hydraulischen Bremssystem zum Einsatz.
