DE3024398A1 - Drive unit for battery operated vehicle - has multistage gear and has preselection controlled by motor current and switching to charge when freewheeling - Google Patents

Abstract

The drive unit is for a battery supplied vehicle with an electric motor and an electrically switched multi-stage transmission gear unit. It can be used to convert a standard bicycle into an electrically propelled bicycle. The multi-stage gear is automatically switched to the correct gear ratio when the current supply to the motor exceeds a given limit. The battery is automatically switched to charge when free-wheeling. The pre-selected gear system and battery voltage is monitored via the current between the motor and the battery and if necessary corrected. The control system consists of printed circuit boards using integrated circuits. The gear changes are performed by controllable electromagnetic coils.

Description

ntriet;;einheit für. batteriegespeiste Fahrzeuge.ntriet ;; unit for. battery-powered vehicles.

Die Erfindung betrifft ein aus Elektromotor und einem elektrisch geschalteten mehrstufigen Getriebe bestehende kompakte Antriebseinheit zur energiesparenden Versorgung batteriegespeister Fahrzeuge. Sie ermöglicht u.a., ein normales Fahrrad zum Elektrofahrrad nachzurüsten, das bis zu 16% Steigung im Elektrofahrbetrieb ohne kritische Überlastung von Motor und Batterie schafft.The invention relates to an electric motor and an electrically switched one multi-stage gear existing compact drive unit for energy-saving supply battery-powered vehicles. Among other things, it enables a normal bicycle to become an electric bicycle to retrofit the up to 16% incline in electric driving mode without critical overload of the engine and battery.

Der Elektrofahrbetrieb des Fahrrades ist insofern als Ausgangspunkt interessant, weil die Entwicklung des Fahrrades in ganz anderer wichtung als beim Motorrad oder Kraftwagen lief. Vorgegeben als nahezu unbeeinflußbare Naturkonstante ist beim Fahrrad das mittlere menschliche Muskelleistungsvermögen von 50 bis 100 W. Um für Fahrrader möglichst viele Käufer zu finden, mußte bisher alles technisch mögliche versucht und getan werden, um mit begrenzter Muskelleistung einen groben Aktionsradius und ein erleichtertes Bewältigen größerer Steigungen zu erreichen. Dies führte u.a.The electric operation of the bicycle is in this respect as a starting point Interesting because the development of the bicycle has a completely different weighting than that of the Motorbike or car ran. Specified as a natural constant that cannot be influenced The mean human muscle capacity for a bicycle is 50 to 100 W. Until now, in order to find as many buyers as possible for bicycles, everything had to be technical possible tried and done to be rough with limited muscle power Reaching a radius of action and making it easier to cope with larger inclines. This resulted i.a.

zur Entwicklung und Einführung schmaler, großdurchmessiger Reifen mit im Vergleich zu den modernen PKW-Breitwandreifen sehr geringer Rollreibung und zu steigendem Einsatz von Drei- und inzwischen sogar Zehngangschaltungen. Damit kommt das Fahrrad bei Übergang auf Elektroantrieb d"n Forderungen nach einem kleinen Energiebedarf von Motor und Batterie besser als alle anderen Eahrzeuge entgegen.for the development and introduction of narrow, large-diameter tires with very low rolling friction compared to modern wide-walled passenger car tires and to the increasing use of three-speed and now even ten-speed gearshifts. In order to the bike comes with the transition to electric drive d "n demands for a little The energy requirements of the motor and battery are better than all other e-vehicles.

Vorstehende Erkenntnisse wurden bereits in der Patentanmeldung P 30 03026.3 berücksichtigt. Leider hat die Fahrpraxis inzwischen gezeigt,daß der Mensch sich als Regler elektrischer Fahrradantriebe mehr oder weniger unschickt verhält. Der Elektroantrieb von Fahrrädern ist so geräuscharm, daß kaum ein akustisches Signal zum Umschalten auf eine andere Getriebestufe mahnt. Man wundert oder ärgert sich lediglich darüber, wenn an einer Steigung die Fahrgeschwindigkeit stark abfällt, weil der Antrieb inzwischen im Überlastbereich mit sehr schlechtem Wirkungsgrad arbeitet, ändert aber selber nichts z. nsp. durch andere Gangwahl. Da3 es von Vorteil ist, beim Bergabwärtsfahren statt Rücktrittbremsen das Getriebeübersetzlngsverhältnis zu vergr3ern und d +orklemmen auf Anzapfungen der Batterie mit Teilspannung wnzuschdlten, um sicherer und weniger anstrengend elektrisch zu brem:en und einen Teil der Gefälleenegie in die Batterie rückzuspeisen, ist trotz ents-rech-nder Unterweisung bald vergessen. Diesem allzumenocllichen Fel,lverhalten kann lediglich dadurch entgegengewirkt werden' tat' der elektromotorische Antrieb sich selbst überwacht und vor einem Betrieb mit ungünstigem Wirkungsgrad und dadurch zu hohen Energiebedarf schützt. Bei eingeprägtem magnetischen Fluß des aus Wirkungsgradgründen und wegen erwünschter Batterierückspeisung bevorzugt mit Dauermagneterregung ausgerüsteten Fahrmotors ist der Strom direkt dem Drehmoment proportional und zugleich Kriterium für die thermische Belastung des Motors und den Stromentzug aus der Batterie.The above findings have already been made in patent application P 30 03026.3 taken into account. Unfortunately, driving experience has now shown that humans behaves more or less improperly as a controller of electric bicycle drives. The electric drive of bicycles is so quiet that there is hardly an acoustic signal reminds you to switch to another gear stage. One is surprised or angry only if the driving speed drops sharply on an incline, because the drive is now in Overload area with very bad Efficiency works, but does not change anything z. nsp. by choosing a different gear. Since it is an advantage to use the gear ratio when driving downhill instead of back pedaling to increase and to connect d + or terminals to taps of the battery with partial voltage, in order to brake more safely and less strenuously with electric brakes and a part of the gradient energy feeding back into the battery is soon forgotten despite the relevant instruction. This all-too-common behavior can only be counteracted in this way. did the electromotive drive monitor itself and before it started operating unfavorable efficiency and thus too high energy requirements. With embossed magnetic flux of the for reasons of efficiency and because of the desired battery recovery Preferably the drive motor equipped with permanent magnet excitation is direct proportional to the torque and at the same time a criterion for the thermal load the motor and the current drain from the battery.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, bei Überschreiten vorgegebener Stromgrenzwerte automatisch ein zwischen Motor und angetriebenem Fahrrad befindliches Mehrstufengetriebe auf das jeweils größere Übersetzungsverhältnis und bei Stromrichtungsumkehr (Gefällefahrt) automatisch auf Batterieteilspannung umzuschalten. The invention is now based on the object when exceeded predetermined current limit values automatically between the motor and the driven bicycle located multi-speed gearbox to the larger gear ratio and to switch automatically to battery part voltage when the current direction is reversed (downhill travel).

Diese Motor-Getriebe-Einheit soll ferner nachträglich an normalen Fahrrädern im Raum von etwa 9()r 90r 250 mm3zwischen den Pedalen am Hinterrad oder an der Lenkerachse des Vorderrades hängend angebracht werden können. Trotz dieser Raumbeschränkung soll ferner die Antriebseinheit einen möglichst hohen Wirkungsgrad haben. This motor-transmission unit should also be retrofitted to normal Bicycles in the space of about 9 () r 90r 250 mm3 between the pedals on the rear wheel or can be attached hanging on the handlebar axis of the front wheel. Despite this Space constraints should also make the drive unit as efficient as possible to have.

Herkömmliche in Kraftfahrzeugen eingesetzte Kleinmotoren wie z.B. für Scheibenwischer haben schlechte Raumnutzung und niedrige Wirkungsgrade unter 50%, weil der Ankerwiderstand zugleich als Strombegrenzung und Schutz der Dauermagnete gegen Abmagnetisierung dienen muß. Bei Werkzeugmaschinen findet seit einigen Jahren eine andere Art von Dauermagnetinaschinen Einsatz. Bei diesen Motoren mit viereckiger Außenkontur wird der magnetische Fluß zum Luftspalt hin durch Weicheisenpolschuhe konzentriert, die zugleich einen wirksamen Schutz gegen Abmagnetisierung bilden, so daß der Ankerwiderstand sehr klein gehalten und Wirkungsgrade über 80% erreicht werden können. (Literatur: Volkrodt,W.:Ferritmagneterregung bei größeren elektrischen Maschinen. Siemens-Z.49 (1975) S.368 bis 374). Conventional small motors used in motor vehicles such as e.g. for windshield wipers have poor space utilization and low efficiencies below 50%, because the armature resistance acts as a current limiter and as protection for the permanent magnets must serve against demagnetization. In machine tools has been taking place for several years another type of permanent magnet machine use. With these engines with a square The outer contour is the magnetic flux towards the air gap through soft iron pole pieces concentrated, which at the same time form an effective protection against demagnetization, so that the armature resistance is kept very small and an efficiency of over 80% is achieved can be. (Literature: Volkrodt, W.: Ferrite magnet excitation with larger electrical Machinery. Siemens-Z.49 (1975) pp.368 to 374).

Die erfinderische Lösung der Aufgabe besteht nunmehr darin, daß ein hochwertiger Dauermagnetmotor wie z.B. vorbezeichneter mit einem Mehrstufen-Automatik-Getriebe und einer stromhöhe- und stromrichtungsabhängigen Logik mit zugehörigen Steuergliedern zu einer kompakten Antriebseinheit zusammengefaßt wird, wobei eine spezielle, dem Elektroantrieb angepaßte Art von Mehrstufengetriebe zum Einsatz kommt. Wegen raumsparender Bauweise und Wegfallen von Synchronisierproblemen ist der Einsatz von Planetenradgetrieten vorteilhaft.The inventive solution to the problem is now that a high-quality permanent magnet motor such as the aforementioned one with a multi-speed automatic transmission and a current level and current direction-dependent logic with associated control elements is combined into a compact drive unit, with a special, the Electric drive adapted type of multi-speed transmission is used. Because of space-saving The design and elimination of synchronization problems is the use of planetary gears advantageous.

Die bei Personenkraftwagen gelegentlich eingesetzten Doppel-Planetengetriebe, die meist per Öldruck geschaltet werden, scheiden für Fahrradantriebe aus, weil die erreichbare Spreizung der Übersetzungsverhältnisse zu gering ist, beim Fahrrad kein Rückwärtsgang benötigt wird und weil deren Bauweise für ein möglichst schleifringloses elektromagnetisches Schalten der einzelnen Getriebestufen ungeeignet ist. Es mußte somit eine neue Art von mehrstufigen Getrieben gefunden werden. Sie ist gekennzeichnet dadurch, daß die Motorwelle mit aufgesetzten Zahnrädern das Getriebe vom Sonnenrad aus antreibt, während der Abtrieb über den Steg der Planetenräder bzw. im Direktgang über eine zwischen Steg und Motorwelle eingreifende Kupplung erfolgt. Das Schalten des ersten und zweiten Ganges bei einem als Beispiel gewähltem Dreiganggetriebe erfolgt durch elektromagnetisch betätigtes Abbremsen und Festhalten des Jeweiligen Hohlrades, das Schalten des dritten Ganges durch elektromagnetisch betätigtes Kuppeln von Motorwelle und Getriebe-Abtrieb. Vorstehende Schaltvorgänge wie auch Batterieklemmenumschaltungen werden durch eine stromabhängige Logik gesteuert, die entweder aus elektromagnetisch betätigten Schützen (-ein Teil hiervon polarisiert-) besteht oder in moderner integrierter Halbleitertechnik aufgebaut ist, wobei durch Einsatz von Mikroprozessoren die Intelligenz der Anordnung so gesteigert werden kann, daß die Kombinationsmöglichkeiten von Getriebestufenschaltungen mit Teispannungs-Umklemmen der Batterie bei Fahr- und Bremsbetrieb mit dem Ziel eines hohen Wirkungsgrades und angemessenen Fahrkomfort optimal ausgewählt und angesteuert werden.The double planetary gears occasionally used in passenger cars, which are usually switched by oil pressure, are ruled out for bicycle drives because the achievable spread of the transmission ratios is too small on a bicycle no reverse gear is required and because their design allows for as little slip ring as possible electromagnetic switching of the individual gear stages is unsuitable. It should thus a new type of multi-stage transmission can be found. She is marked in that the motor shaft with attached gears the transmission from the sun gear drives off, while the output via the web of the planetary gears or in direct gear takes place via a coupling engaging between the web and the motor shaft. Switching of the first and second gear in a three-speed transmission chosen as an example takes place by electromagnetically actuated braking and holding the respective person Ring gear, shifting the third gear by electromagnetically actuated clutch of motor shaft and gear output. The above switching operations as well as battery terminal switchovers are controlled by a current-dependent logic, which either consists of electromagnetic operated contactors (-a part of it polarized-) exists or in modern integrated Semiconductor technology is built up, whereby through the use of microprocessors the intelligence the arrangement can be increased so that the possible combinations of gear shifts with partial voltage reconnection of the battery when driving and braking with the aim optimally selected and controlled with a high degree of efficiency and appropriate driving comfort will.

Vorstehende erfinderische Lösung, die sich zunächst an den Forderungen eines Elektrofahrrades orientiert, ist sinngemäß übertragbar auf andere Arten batteriegespeister Fahrzeuge wie Dreirad, Personen-und Nutzfahrzeuge, da auch hier die Vorteile, nämlich trotz begrenzter Motorl istung und Batteriekap@zität ein ausreic@ender Aktionsradius und BewjltigOn von Steigungen von über 10% drcj grobe Getriebe spreizung und selbsttitige Wahl optimaler detrieb-iibersetzungsverh-ltnisse und Batteriespannungen voll wirksam sind.The foregoing inventive solution that initially addresses the requirements of an electric bike, it is similarly transferable to other types of battery-powered Vehicles such as tricycles, passenger and commercial vehicles, because here too the advantages, namely despite limited Engine cooling and battery capacity are sufficient Range of action and handling gradients of over 10% drcj coarse gear ratio spread and automatic selection of optimal gear ratio and battery voltage are fully effective.

Zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeis@ie@ der Erfindung werden nachfolgend nähe beschrie@@@@ Es zeigen : Fig.1 : Antriebseinhei4, bes@@he@@ aus 3 @romotor, teuereinrichtung und elektrisch bettigten Dreiganggetriebe im Längsschnitt.Illustrated embodiments of the invention are subsequently described near @@@@ They show: Fig.1: Drive unit4, bes @@ he @@ off 3 @romotor, control device and electrically operated three-speed gearbox in longitudinal section.

Fig.2 : Teilquerschnitt durch Steuereinrichtung Fig.3 : Teilquerschnitt durch Motormitte Fig.4 : Teilquerschnitte der ins Langsame übersetzenden 1.- und 2.Ganggetriebestufen.Fig. 2: Partial cross-section through the control device Fig. 3: Partial cross-section through the middle of the motor Fig. 4: Partial cross-sections of the 1st and 2nd, which translate to slow speed 2nd gear stages.

Fig.5 : Elektrisches Prinzipschaltbid der Anordnung Fig.6 : Antriebseinheit am Fahrradlenker von der Seite Fig.7 : Antriebseinheit am Fahrradlenker von vorn Fig.8 : Antriebseinheit am Hinterrad Fig.9 : Drehmomentübertragung auf Zahnriemenprofil des Fahrradreifens Fig.10: Drehmomentübertragung auf Fahrrad mit Hilfe seitlich der Felge angesetzte@ Zahnkränze Fig.11: Diagramm, aus der die in den drei Getriebestufen erreichbaren Fahrgeschwindigkeiten und bewältigbaren Steigungen ersichtlich sind.Fig. 5: Basic electrical circuit diagram of the arrangement Fig. 6: Drive unit on the bicycle handlebar from the side Fig. 7: Drive unit on the bicycle handlebar from the front Fig. 8: Drive unit on the rear wheel Fig. 9: Torque transmission on the toothed belt profile of the bicycle tire Fig. 10: Torque transmission on the bicycle with the help of the side the rim attached @ sprockets Fig. 11: Diagram showing the in the three gear stages achievable driving speeds and manageable inclines are visible.

In Figur 1 ist 1 das dem Motorabtrieb entgegengesetzte Lager. Die Abdeckung 2 des stegförmigen Lagerschildes 3 trägt die vom Strom angesteuerten Schütze, Relais, Steckkontakte bzw. funktionsgleiche, mit gesteuerten Halbleitern versehene Leiterplatten unter Nutzung der integrierten Schaltkreistechnik. Mit 4 ist einer der zum Kommutator 5 zugehörigen Bürstenhalter bezeichnet.6 ist der Dauermagnetständer, 7 der Anker des batteriegespeisten Gleichstrommotors und 8 dessen abtriebseitiges Lagerschild. Auf der Motorwelle 9 befindet sich (-aus Montagegründen am nächsten zum Motor-) das Sonnenrad 10 des 2.Ganges, dem die Planetenräder 11 und das Hohlrad 12 zugeordnet sind. In der zeichnerisch dargestellten Anordnung ergibt sich vom Sonnenrad 10 zum Steg 13 der vorzugsweise drei unter 1200 angeordneten Planetenräder eine Drehzahluntersetzung i= 2,5 Das Hohlrad 12 wird von einer elektrisch erregbaren Ringspule 14 umfaßt. Sie erzeugt bei eingeschaltetem Strom ein magnetisches Feld (siehe eingezeichnete Pfeile), das sich über zwei Scheibenbremsbackenringe 15, 16 und in axialer Richtung über die Luftspalte am Hohlrad schließt und zur Abbremsung and zum Festhalten dieses Hohlringes führt. Der Rückschluß des magnetischen Flusses außerhalb der Ringspule geschieht durch die in Figur 4 mit 17, 18 bezeichneten ferromagnetischen Eckjoche, Im stromlosen Zustand der Ringspule drücken Federscheiben 19, 20 die ferromagnetischen Scheibenbremsringe vom Hohlring weg und lassen ihn frei umlaufen.In FIG. 1, 1 is the bearing opposite the motor output. the Cover 2 of the web-shaped end shield 3 carries the current-controlled contactors, Relays, plug-in contacts or functionally identical ones with controlled semiconductors Printed circuit boards using integrated circuit technology. With 4 there is one the brush holder belonging to the commutator 5 is designated. 6 is the permanent magnet stand, 7 the armature of the battery-powered DC motor and 8 its output side Bearing shield. On the motor shaft 9 is (-for assembly reasons the closest to the motor) the sun gear 10 of the 2nd gear, which the planet gears 11 and the ring gear 12 are assigned. In the arrangement shown in the drawing results from Sun gear 10 to web 13 of the preferably three planet gears arranged below 1200 a speed reduction i = 2.5 The ring gear 12 is excited by an electrically Ring coil 14 includes. When the power is switched on, it generates a magnetic field (see drawn arrows), which extends over two disc brake shoe rings 15, 16 and in the axial direction across the air gap closes on the ring gear and leads to the braking and holding of this hollow ring. The conclusion of the magnetic flux outside the ring coil happens through the in Figure 4 with 17, 18 designated ferromagnetic corner yokes, in the de-energized state of the ring coil spring washers 19, 20 press the ferromagnetic disc brake rings from the hollow ring away and let it circulate freely.

Das System des 1.Ganges, das eine Ubersetzung ins Langsame mit z.B. ir 5 bringt, ist gekennzeichnet durch das aus der Motorwelle geschnittene Ritzel 21. Ringspule, Scheibenbremsringe und magnetischer Kreis entsprechen den des 2.Ganges und bedürfen keiner weiteren Erläuterung. Steg 13 des 2.Ganges und Steg 22 des 1.Ganges sind durch die Wellen zugehöriger Planetenräder starr miteinander verbunden.The system of the 1st gear, which allows a translation into slow speed with e.g. ir 5 is characterized by the pinion cut from the motor shaft 21. Ring coil, disc brake rings and magnetic circuit correspond to those of 2nd gear and do not require any further explanation. Footbridge 13 of 2nd gear and footbridge 22 of 1st gear are rigidly connected to one another by the shafts of associated planetary gears.

Der dritte oder Direktgang mit i= 1 wird mit Hilfe der Ringspule 23 elektrisch geschaltet. Das Magnetfeld schließt sich (siehe eingezeichnete Pfeile) über die Polschenkel 24, 25 und Radialluftspalte in Richtung zum veränderlichen axialen Arbeitsluftspalt 26. Dessen Verringerung unter Überwindung der Federvorspannung führt zum Kuppeln der Motorwelletsmit 73mit dem amagnetischen Reibbelag2gdes Stegsystems 22, an dem sich der Abtrieb des Getriebes, hier in Form zweier unter 900 stehender Kegelräder 29, 30 , befindet. Auf der Welle des letztgenannten Kegelzahnrades 30 befindet sich das Abtriebsrad 31, das die Leistung des Elektromotors nach Drehmomentwandlung durch das Getriebe im 1. oder 2.Gang auf die Bereifung oder entsprechend ausgebildete Radfelgen überträgt. Hierbei ist entsprechend der Durchmesserverhältnisse zwischen Abtriebsrad und Radbereifung das Ubersetzungsverhältnis zwischen i= 10 bis 12. Die Nenndrehzahl des Gleichstrommotors liegt bei etwa 3000/min, was bessere Motor-und Getriebewirkungsgrade ergibt als eine zwecks Material- und Kostenersparnis höhere Motornenndrehzahl und damit größere Gesamtübersetzung.The third or direct gear with i = 1 is achieved with the aid of the ring coil 23 electrically switched. The magnetic field closes (see drawn arrows) via the pole legs 24, 25 and radial air gaps in the direction of the variable axial working air gap 26. Its reduction by overcoming the spring preload leads to the coupling of the motor shaft sets with 73 with the non-magnetic friction lining 2g of the bridge system 22, on which the output of the gearbox, here in the form of two under 900 Bevel gears 29, 30, is located. On the shaft of the latter bevel gear 30 is the output gear 31, which the power of the electric motor after torque conversion through the transmission in 1st or 2nd gear on the tires or appropriately trained Transfers wheel rims. Here is according to the diameter ratios between Output gear and wheel tires the transmission ratio between i = 10 to 12. The Rated speed of the DC motor is around 3000 / min, which is better motor and motor Transmission efficiency results as a higher for the purpose of material and cost savings Nominal motor speed and thus greater overall gear ratio.

Figur 2 zeigt im Querschnitt andeutungsweise mit 32 den Klemmenanschluß und ein Schaltschütz 33, das den freien Raum zwischen Bürstenhalter und Kommutator nützt. Figur 3 ist kennzeichnend für die Bauweise des Dauermagnetmotors mit Polleitstücken 34, 35 zwecks Flußkonzentration und Ableitung gegenmagnetisierender Ankerrückwirkungen von den Dauermagnetplatten 36, 37 , wobei der magnetische Rückschluß im vorzugsweise aus gestanzten Blechen bestehendem Joch 38 erfolgt.Aus Figur 4 ist der Eingriff der Zahnräder des Planetengetriebes des 2.Ganges (obere Bilehälfte) und des 1.Ganges (untere Bildhälfte) ersichtlich.FIG. 2 shows, in cross section, the terminal connection indicated at 32 and a contactor 33, which the free space between the brush holder and commutator useful. Figure 3 is indicative of the construction of the permanent magnet motor with pole pieces 34, 35 for the purpose of flux concentration and derivation of counter-magnetizing armature feedback of the permanent magnet plates 36, 37, the magnetic yoke in preferably Yoke 38 consisting of stamped metal sheets takes place. The engagement is shown in FIG the gears of the planetary gear of 2nd gear (upper half of the picture) and the 1st gear (lower half of the picture).

Zur Erläuterung der Schaltlogik dient Figur 5. Zwecks leichterem Verständnis wurde ein elektromagnetisches System gewählt. Hierbei ist 39 ein vorzugsweise am Fahrradlenker befestigter Mehrstufenschalter,-in Anlehnung an Gewohntes vorteilhafterweise in der Bauweise eines Drehgasgriffes (siehe 40 in Figur 6). Mit 41 und 42 sind zwei Batterien gekennzeichnet, die wahlweise einzeln oder in Reihe auf die Motorzuleitungen geschaltet werden. Figur 8 zeigt mit 43 die Aufhängung der Batterien an der Hinterradachse als Beispiel.Figure 5 serves to explain the switching logic for the purpose of easier understanding an electromagnetic system was chosen. Here, 39 is preferably an am Bicycle handlebar-mounted multi-stage switch, based on the familiar, advantageously in the construction of a twistgrip (see 40 in Figure 6). At 41 and 42 there are two Batteries marked, either individually or in series on the motor leads be switched. FIG. 8 shows at 43 the suspension of the batteries on the rear wheel axle as an an example.

In Figur 5 ist 44 ein polarisiertes Rückstromrelais, das bei RUckstrom die Serienschaltung der Battterien 41, 42 zwecks Nutzbremsen aufhebt und als Nachladung den rückgespeisten Strom der Batterie 42 zuführt. Diese ist von Hause aus höher als Batterie 41 belastet, da sie das Bordnetz mit Schützen, Getriebespulen und Beleuchtung versorgt. 45 ist ein polarisiertes Uberstromrelais. Bei unzulässiger Überlastung von Motor und Batterie (Antrieb durch Speichenschloß blockiert) schaltet sich der Motor selbst ab. Zum Wiedereinschalten muß der Mehrstufenschalter 39 in Stellung E (= Ein für Motor) gebracht werden. Mit 46 ist das Gangschaltrelais bezeichnet, das vorzugsweise mit einem kennlinienbeeinflußten Topfmagnetsystem arbeitet. Wird am Mehrstufenschalter 39 die Stellung 1 (=1.Gang) geschaltet, so begrenzt ein Vorwiderstand Rv die Erregerdurchflutung durch die obere Relaisapule 47. Der Anker des Relais kann bei Überwindung der Rllckstellfederkraft nur einen kleinen Weg zurücklegen. Hierbei wird die Bremsepule B1 des ersten Ganges eingeschaltet. Der Vorwiderstand Rv der Stellung 2 im Mehretufenschalter 39 hat einen kleineren Widerstand als der von Stellung 1. Durch en höheren Erregerstrom schaltet das Gangschaltrelais auf die Bremaspule B2 um, und schließlich wird im 3.Gang wegen fehlenden Vorwiderstandes der Anker des Relais bis zur Endstellung durchgezogen und hierbei die für den 3.Gang zuständige Spule der Elektromagnetkupplung unter Strom gesetzt.In FIG. 5, 44 is a polarized reverse current relay that operates in the event of reverse current the series connection of the batteries 41, 42 for the purpose of regenerative braking and reloading supplies the regenerated current to the battery 42. This is inherently higher loaded as a battery 41, as it provides the electrical system with contactors, gear coils and lighting provided. 45 is a polarized overcurrent relay. In the event of impermissible overload of motor and battery (drive blocked by spoke lock) the Engine itself off. To switch it on again, the multi-stage switch 39 must be in position E (= on for motor). With 46 the gear shift relay is referred to, which preferably works with a pot magnet system influenced by the characteristic curve. Will position 1 (= 1st gear) is switched on the multi-stage switch 39, so a series resistor limits Rv the excitation flow through the upper relay coil 47. The armature of the relay can only cover a short distance when overcoming the return spring force. Here, the brake coil B1 of the first gear is switched on. The series resistor Rv of position 2 in the multi-step switch 39 has a lower resistance than that from position 1. The gear shift relay switches on due to a higher excitation current the brake coil B2 to, and finally in 3rd gear due to the lack of series resistance the armature of the relay pulled through to the end position and that for 3rd gear responsible coil of the electromagnetic clutch energized.

Der durch den Mehrstufenschalter vorgegebenen Gangwahl wirkt nunmehr eine vom Motorstrom gegendurchflutete Relais spule 48 entgegen. Rückatrom wird durch eine Diode vorbeigeleitet. Übersteigt der für den 3.Gang zulässige Motorlaststrom seinen Grenzwert, so bewirkt dessen egendurchflutung ein automatisches Rücksohalten vom 3. in den 2.Oang.The gear selection specified by the multi-step switch is now effective a relay coil 48 counter-flooded by the motor current. Rückatrom is through a diode passed by. Exceeds the motor load current permitted for 3rd gear its limit value, its intrinsic flow causes an automatic hold back from 3rd to 2nd floor

Der Fahrer merkt diese Ums(ha'+ung an lem duren das andere Übersetzungsverhältnis i veränderte Drehzahl- und Schubverhalten seines Fahrrades. Ist auch im zweiten Gang noch der Motorstrom zu hoch, so drückt die Gegendurchflutung das Gangschaltrelais in die Stellung des 1.Ganges. Eilft dies auch nichts, d.h. der Antrieb ist blockiert, so spricht das Überstromrelais 45 an. Auf technische Einzelheiten vorgenannter Relais- und Schaltschützkombination wie Verzögern, um Flattern zu vermeiden, notwendige Hysterese, Polarisation usw. sei nicht näher eingegangen, da aie 4em bekannten Stand der technik entsprechen. Zudem geht es heute mit integrierter Halbleiterelektronik eleganter und bei Großserien kostengünstiger als mit Elektromagneten.The driver notices this change (depending on the other gear ratio i changed the speed and thrust behavior of his bike. Is also in the second If the motor current is still too high, the counterflow presses the gearshift relay into the position of 1st gear. If there is nothing urgent, i.e. the drive is blocked, so the overcurrent relay 45 responds. On technical details of the aforementioned relay and contactor combination such as decelerating to avoid fluttering are necessary Hysteresis, polarization, etc. are not discussed in detail, as they are all known correspond to the technology. In addition, it is today with integrated semiconductor electronics more elegant and cheaper for large series than with electromagnets.

Mit 49 ist der vorzugsweise mit Dauermagneten erregte Fahrmotor bezeichnet. Wird er mit einer höheren Drehzahl als der Batteriespannung entspricht,z.B.bei GeStllefahrtffremd angetrieben, so arbeitet er als Generator und speist Strom in die Batterie 42 zurück.The drive motor, which is preferably excited by permanent magnets, is designated by 49. If it is running at a higher speed than the battery voltage, e.g. for unrelated journeys driven, it works as a generator and feeds power back into the battery 42.

Dieses elektrische Bremsen wird vom Elektroradfahrer wesentlich angenehmer als Rücktrittbremsen expfunden.Die Angst insbesondere älterer Radfahrer vor längeren, steilen Gefällestrecken wird merklich gemindert.This electric braking is much more comfortable for the electric cyclist as back-pedal brakes. The fear of longer, steep gradients are noticeably reduced.

Figur 6 zeigt die Anbringung der Antriebseinheit 50 am Vorderrad.Figure 6 shows the attachment of the drive unit 50 to the front wheel.

Mit einem Kupplungshebel 51 kann durch Schwenken des Antriebes der Kontakt zwischen Treibrad des Antriebes und Vorderrand leicht aufgehoben werden. Entkuppelt läßt sich das Elektrorad wie jedes normale Fahrrad im Tretbetrieb fahren. Die Erhöhung des Gesamtgewichtes Fahrrad plus Fahrer durch die mitgeführten Batterien und die Antriebseinheit um etwa 70 wird kaum als beeinträchtigend wahrgenommen.With a clutch lever 51 can by pivoting the drive Contact between the drive wheel of the drive and the front edge can be easily eliminated. When uncoupled, the electric bike can be pedaled like any normal bicycle. The increase in the total weight of the bike plus rider due to the batteries carried and the drive unit at around 70 is hardly perceived as a nuisance.

Eine vergessene Batterienachladung ist somit im Gegensatz zu den schweren und wegen kleiner, breiter Reifen kaum im Tretbetrieb von der Stelle zu bringenden Elektro-Mofas, Baujahr 1973-76,kein schwerwiegendes Problem. Der Vorderradantrieb zeigt beim Fahrrad den Vorteil, daß das Rad in die Kurve gezogen wird. Die Gefahr des Ausbrechen des Hinterrades, wie es auf glatte Fahrbahn z.B. im Winter häufig vorkommt, ist im Vergleich zum herkömmlichen Fahrrad vermindert. Figur 7 zeigt eine Ansicht von vorn. In Figur 8 wird dargestellt, wie derselbe Antriebsblock 52 mit Anordnung zwischen den Pedalen und unter dem Tretlager einsetzbar ist; In Patentanmeldung P 30 03 595.3 wi-i die tertragung der Motorleistung auf das Fahrrad durch Rollreibung vorgesch]agen. Die bei Reibradgetrieben durch hohe Anpreßkr<;fte und Walkarbeit unvermeidlichen Verluste lassen sich durch kbergang auf Ketten- oder Zahntriebe merklich vermindern. Ein Kettentrieb am Fahrrad mit dem durch den Elektroantrieb notwendigen Übersetzungsverhältnis von etwa 10 ins Langsame ist technisch nicht unmittelbar machbar, es sei denn, im Schaltgetriebe wird ein zusätzliches Zahnradpaar mit Untersetzung i=3 eingebaut, was bei dem begrenzten Raumangebot nicht ganz einfach geht. Zudem hat der Kettenantrieb beim Elektrofahrrad den Nachteil, daß er sich nicht so einfach und vollkommen auskuppeln läßt wie ein Reibrad- oder Zahnradantrieb. Als Unteranspruch wird erfindungsgemäß der Einsatz eines speziellen Zahntriebes vorgeschlagen, der in Figur 9 und 10 zeichnerisch dargestellt ist.A forgotten battery recharge is thus in contrast to the difficult ones and because of the small, wide tires, they can hardly be moved from the spot when pedaling Electric mopeds, built in 1973-76, not a serious problem. The front wheel drive shows the advantage of a bicycle that the wheel is pulled into the curve. The danger the breaking of the rear wheel, as is common on slippery roads, e.g. in winter occurs is reduced compared to the conventional bicycle. Figure 7 shows a Front view. In Figure 8 it is shown how the same drive block 52 with Can be used arrangement between the pedals and under the bottom bracket; In Patent application P 30 03 595.3 wi-i the transmission of engine power to the bike suggested by rolling friction. The high contact pressure in friction gears and flexing work unavoidable losses can be reduced by transitioning to chain or Reduce gear drives noticeably. A chain drive on the bike with the one through the electric drive necessary gear ratio of about 10 to slow is technically not immediately feasible, unless there is an additional pair of gears in the manual transmission with reduction i = 3 built in, which is not easy given the limited space available goes. In addition, the chain drive in the electric bicycle has the disadvantage that it is can not be disengaged as easily and completely as a friction wheel or gear drive. According to the invention, the use of a special gear drive is a sub-claim proposed, which is shown graphically in FIGS. 9 and 10.

Figur 9 zeigt einen Schnitt durch die Fahrradfelge 53, den Schlauch 54 und den Mantel 55, an dessen beiden Stirnseiten das Reifenprofil ähnlich einem außenverzahnten Kunststoff-Zahnriemen ausgebildet ist.FIG. 9 shows a section through the bicycle rim 53, the tube 54 and the jacket 55, on the two end faces of which the tire profile is similar to a externally toothed plastic timing belt is formed.

Hierin greifen beidseitig die Zähne 56, 57 des vornehmlich aus Metall (Leichtmetall-Druckguß) oder zähem, schlagfeste Kunststoff hergestellten Antriebsrades 58 ein (identisch mit 31 in Figur 1). Anstelle des Aufziehens eines Spezialreifens auf die Felgen läßt sich die beidseitige Verzahnung durch seitliches Beilegen zweier Zahnkränze 59, 60, siehe Figur 10 , erreichen, die mit Hilfe der Verschraubungen 61 sich im Felgenprofil festkrallen. Sofern die Zahnkränze aus Blech geprägt und gestanzt sind, sollte aus G räuschgründen dann das Antriebsrad aus verschleißfestem Kunststoff (Vulkolan u.ä.) bestehen.The teeth 56, 57 of the mainly made of metal engage in this on both sides (Light metal die-cast) or tough, impact-resistant plastic made drive wheel 58 a (identical to 31 in Figure 1). Instead of fitting a special tire The double-sided toothing can be attached to the rims by adding two Toothed rims 59, 60, see Figure 10, achieve that with the help of the screw connections 61 cling to the rim profile. Unless the sprockets are stamped from sheet metal and are punched, the drive wheel should then be made of wear-resistant for noise reasons Plastic (Vulkolan, etc.) are made.

Wird die erfindungsgemäße Antriebseinheit nicht bei Fahrrädern, sondern andersartigen Fahrzeugen eingesetzt, so steht selbstredend die Kraftübertragung mit Kardan, Gelenkwellen oder Kette zur Wahl. Das Auskuppeln des Motors vom Getriebeabtrieb erfolgt zweckmsßigerweise dadurch, daß alle Ringspulen um die einzelnen Getriebestufen stromlos gemacht werden. Die Planeten- und Hohlräder laufen dann, lediglich durch die trotz Schmierung verbleibende Getriebereibung mitgenommen, frei um, ohne daß ein Drehmoment übertragen wird. Dieser verlustarme, ausgekuppelte Zustand, bei dem der Motor leerläuft, kann zum Ausrollenlassen des Fahrzeuges und durch intervallartiges Stromanlegen an die Spule der jeweils bestgeeigneten Getriebestufe zum Fahren von Zwischengeschwindigkeiten genutzt werden und stellt eine zusätzliche,durch die Steuerlogik nutzbare Variante dar. Eine gesonderte Kupplung, die bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen meist per Pedaldruck betätigt wird, ist nicht notwendig. Da sämtliche Zahnräder des Urfindungsgemäßen Getriebes ständig miteinander in Eingriff sind, entfällt die Notwendigkeit spezieller Synchronisier- oder Sperrsynchronisiervorrichtungen. Damit ist Antriebseinheit für batteriegespeiste Fahrzeuge gemäß Erfindung nicht nur für Fahrräder, sondern auch für andere Fahrzeuge technisch und wirtschaftlich interessant. Bezüglich des Dauermagnet- Gleichstrommotors bestehen in Richtung höherer Leistungen keine physikalischen Grenzen. Motoren mit einem Drehmoment von 125 Nin, dem bei 3000/min Nenndrehzahl, Belüftung und Batteriespeisung mit z.B. 144 V eine Nennleistung von etwa 40 kW entspricht, werden seit einigen Jahren serienmäßig für Werkzeugmaschinenantriebe gebaut.If the drive unit according to the invention is not used on bicycles, but If different types of vehicles are used, the power transmission is of course a matter of course with cardan, cardan shafts or chain to choose from. Disengaging the motor from the gearbox output expediently takes place in that all ring coils around the individual gear stages can be de-energized. The planetary and ring gears then just run through the remaining transmission friction despite lubrication taken, freely without a torque is transmitted. This low-loss, disengaged state in which the engine is idling, the vehicle can be allowed to coast and by intermittent Applying current to the coil of the most suitable gear stage for driving Intermediate speeds used and provides an additional, through the control logic is a usable variant. A separate coupling that is used in conventional Motor vehicles is usually operated by pedaling is not necessary. Since all The gears of the transmission according to the invention are constantly in mesh with one another, there is no need for special synchronizing or locking synchronizing devices. Thus, the drive unit for battery-powered vehicles according to the invention is not only for bicycles, but also for other vehicles technically and economically Interesting. Regarding the permanent magnet DC motor exist in the direction of higher Performance no physical limits. Engines with a torque of 125 Nin, the one with 3000 rpm nominal speed, ventilation and battery supply with e.g. 144 V. Rated power of around 40 kW, have been standard for several years Machine tool drives built.

Sie erreichen Wirkungsgrade über 90% und sind damit allen anderen Arten von Gleichstrommotoren mit vergleichbarer Leistung bezüglich kleinem Energiebedarf und somit spezieller Eignung in batteriegespeisten Fahrzeugen überlegen. Bei Antriebseinheiten mit größeren Drehmomenten ist zur Schaltung der einzelnen Getriebestufen ggf.They achieve efficiencies over 90% and are therefore everyone else Types of DC motors with comparable performance in terms of low energy requirements and therefore superior to special suitability in battery-powered vehicles. With drive units with higher torques it may be necessary to shift the individual gear stages.

der Einsatz von Lamellen-Bremsen und -Eupplungen zu erwägen.Consider the use of multi-disc brakes and clutches.

Figur 11 zeigt als Fahrdiagramm, warum beim Fahrradantrieb eine Getriebestufung i = 1 / 2,5 / 5 und die sich hieraus ergebende spezielle Getriebebauweise angebracht ist. Im Flachland wird fast immer der direkte oder 3.Gang zum Einsatz kommen. Er schafft auch mittelstarken Gegenwind im Dauerbetrieb DB und gelegentlich, wenn 5 Minuten nicht überschritten werden (in Fig.11: KB 5 min),Steigungen bis etwa 496. Wer sein Elektrorad im hügeligen oder bergigen Gelände fährt, muß mit den im Straßenbau üblichen 8%-Steigungen fm Dauerbetrieb fertig werden. Dazu bedarf es beim Elektrofahrrad einer Drehmomentwandlung mit i - 2,5. Die Fahrgeschwindigkeit beträgt hierbei das Doppelte von Fußgängern. Bei extremen Steigungen bis max. 16%, die meist nur auf kurzen Strecken vorkommen, bietet der 1.Gang mit i= 5 den Vorteil, aufgesessen den Berg fahren zu können. Bei noch höheren Steigungen,z.B. Ausfahrt einer Eigenheim-Kellergarage,zieht sich das Elektrofahrrad im ersten Gang mit Fußgängergeschwindigkeit selbst den steilen Berg hoch, braucht also nicht mühselig geschoben zu werden. Unbeeinflußt vom Elektromotor kann der Radfahrer Jederzeit mit Pedal mittreten,wobei sich Motor-und Muskelleistung addieren.Figure 11 shows as a driving diagram why a gear step in the bicycle drive i = 1 / 2.5 / 5 and the resulting special gear design attached is. In the lowlands, direct or 3rd gear will almost always be used. He also creates moderate headwinds in continuous operation DB and occasionally when 5 Minutes are not exceeded (in Fig. 11: KB 5 min), gradients up to about 496. Anyone who drives their electric bike in hilly or mountainous terrain has to use the road construction the usual 8% gradients for continuous operation. This is what you need with the electric bike a torque conversion with i - 2.5. The driving speed is here Doubles from pedestrians. On extreme gradients up to a maximum of 16%, mostly only on short stretches occur, 1st gear with i = 5 offers the advantage of getting stuck To be able to drive mountain. With even higher gradients, e.g. Exit of a home basement garage, pulls The electric bike can even climb the steep slopes at pedestrian speed in first gear Up a mountain, so does not need to be laboriously pushed. Unaffected by the electric motor The cyclist can pedal at any time, increasing motor and muscle performance add.

Durch da. Nachrüsten herkömmlicher Fahrråder mi-c der erfindungsgemäßen Antriebseinheit wird breiten Bevölkerungsschichten, darunter insbesondere älteren oder körperlich nicht mehr voll leistungsfähigen Menschen, wie auch solchen, die in wenig fahrradfreundlichen hügeligen oder bergigen Gegenden wohnen, das Umsteigen vom bisherigen Personenkraftwagen auf ein Elektrorad möglich und bei einigem Umwelt-und Energiesparbewußtsein erstrebenswert gemacht. Wer sein Fahrrad als Trimm-Dich- Gerät schätzt und nur wegen eines unschönen ansonet nur schiebend und damit zeitraubend zu bewältigenden Berges as! dem täglichen Weg zur Arbeitsstätte mit der elektrischen Antriebseinheit nachgerüstet hat, braucht für den gesunderhaltenden Gretbetrieb nur den Motor auszukuppeln. Volkswirtschaftlich ist das zum Elektrorad nachgerüstete Fahrrad im Hinblick auf Energiesrsparnis und Konsequenzen im Straßen- und Städtebau interessant.Through there. Retrofitting conventional bicycles mi-c according to the invention Propulsion unit is used by broad sections of the population, especially the elderly or people who are no longer physically capable, as well as those who living in hilly or mountainous areas that are not very bike-friendly, the change from the previous passenger car to an electric bike possible and with some environmental and Made energy saving consciousness worth striving for. Who uses his bike as a keep-fit device appreciates and only pushing and therefore time consuming because of an unsightly ansonet mountain to be conquered as! the daily way to work with the electrical Has retrofitted the drive unit, needs for the healthy Gret operation just disengage the engine. Economically, it is retrofitted to an electric bike Bicycle in terms of energy savings and the consequences for road and urban development Interesting.

FA 6/80 11 Figuren 10 PatentansprücheFA 6/80 11 Figures 10 claims

Claims (10)

Patentansprüche 1. Antriebseinheit für batteriegespeiste Fahrzeuge, bestehend aus einem Elektromotor und einem elektrisch gesteuerten mechanischen mehrstufigen Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß Getriebestufen-und Batteriespannungsvorwahl durch den Strom zwischen Motor und Batterie dberwacht und gegebenenfalls korrigiert werden und bei Überschreiten vorgegebener Stromgrenzwerte oder bei Stromrichtungsumkehr, vom Motorstromistwert ausgelöst und von einer Logikschaltung ausgewertet, selbsttätig auf energiesparendere Getriebe- und Batteriespannungs-Stufen als vorgewählt umgeschaltet wird, wobei Motor und elektrisch gesteuertes und betätigtes Getriebe eine gemeinsame, mit kleinen Abmessungen und Gewicht auskommende ,miteinander integrierte Einheit bilden.Claims 1. Drive unit for battery-powered vehicles, consisting of an electric motor and an electrically controlled mechanical multi-stage Gear, characterized in that gear stage and battery voltage preselection monitored by the current between the motor and battery and corrected if necessary and when the specified current limit values are exceeded or when the current direction is reversed, triggered by the actual motor current value and evaluated by a logic circuit, automatically Switched to more energy-saving gear and battery voltage levels than those selected where the motor and the electrically controlled and actuated transmission have a common, Integrated unit with small dimensions and weight form. 2, Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe unmittelbar um oder in Verlängerung des Motorwellenendes als mehrstufiges Planetenradgetriebe angeordnet ist, wobei mehrere die Hohlräder des Getriebes und das Kupplungssystem umfassende, elektrisch ansteuerbare Spulen mit Hilfe ihrer Magnetfeldkräfte die einzelnen Getriebestufen schalten.2, drive unit according to claim 1, characterized in that the Gearbox directly around or as an extension of the motor shaft end as a multi-stage Planetary gear is arranged, with a plurality of the ring gears of the transmission and Electrically controllable coils comprising the coupling system with the help of their magnetic field forces shift the individual gear stages. 3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor sein Drehmoment über Sonnenräder dem Planetengetriebe zuführt,und bei Jeweils dem angesprochenen Arbeitsgang zugeordneten und über Magnetkraft festgehaltenem Hohlring der Abtrieb über einen gemeinsamen Steg der Planetenräder erfolgt mit dem viel, UbersetzungsverhEltnisse zwischen i= 2 bis 5, wie für batteriegespeiste elektromotorische Fahrzeuge im Hinblick auf zu bewältigende Steigungen , Batterie- und Motoreigenschaften vorteilhaft, zu erreichen.3. Drive unit according to claim 2, characterized in that the Electric motor supplies its torque via sun gears to the planetary gear, and at Each assigned to the operation in question and held by magnetic force The output via a common web of the planetary gears takes place with the hollow ring a lot, transmission ratios between i = 2 to 5, as for battery-powered electromotive Vehicles with regard to gradients to be overcome, battery and engine properties beneficial to achieve. 4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbremsen und Festhalten der Hohlringe durch axialen Eingriff ferromagnetischer Scheibenbremsringe oder funktionsgleicher Lamellen erfolgt, wobei sich der magnetische Fluß der Jeweils erregten Spule axial über den Getriebe-Hohlring und im Spulenaußenraum über ein Rückschlußjoch, das bei viereckigem Gehäuse von Motor und Getriebe in den Ecken außerhalb der Ringspule liegt, schließt.4. Drive unit according to claim 3, characterized in that the Braking and holding the hollow rings through axial engagement of ferromagnetic Disc brake rings or functionally identical discs takes place, whereby the magnetic Flow of the respectively excited coil axially over the gearbox ring and in the coil outer space via a return yoke, which in the case of the square housing of the motor and gearbox in the Corners outside of the toroidal coil closes. 5, Antriebseinheit nach A'iO73flch lt dadurch gekennzeichnet, daß im direkten Gang Motorwelle und Getriebrabtrieb gleichermaßen wie bei den ins Langsame übersetzenden Getriebestufen durch Erregung einer Ringspule geschaltet werden, wodurch nach Überwindung der Federvorspannung Reibbelag und Kegel bzw. funktionsähnliche Lamellenpaare der Kupplung in Kraftschluß kommen.5, drive unit according to A'iO73flch is characterized in that in the direct gear motor shaft and gearbox output equally as with the slow one translating gear stages are switched by energizing a toroidal coil, whereby after overcoming the spring preload friction lining and cone or functionally similar Pairs of plates of the clutch come into frictional engagement. 6. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwahl der Getriebegänge über ein Mehrstufenschalter erfolgt, bei dem z.B. unterschiedliche Vorwiderstände zu unterschiedlichen Erregerdurchflutungen an einem Gangschaltrelais führen, wodurch, Je nach vorgewählter Ankerstellung des Relais, die angewählte Erregerspule des Getriebes unter Strom gesetzt wird, andererseits die hierdurch getroffene Vorwahl mit Hilfe einer vom Motorstrom im Gegensinn durchflossenen zweiten Wicklung des Relais bei Überschreiten vorgegebener Stromgrenzwerte die Gangvorwahl in Richtung selbttätiges Umschalten auf einen Gang mit höherem mechanischen Übersetzungsverhältnis korrigiert werden kann.6. Drive unit according to claim 1, characterized in that the The transmission gears are preselected via a multi-stage switch, with which, for example, different Series resistances to different excitation flows on a gear shift relay lead, whereby, depending on the preselected armature position of the relay, the selected excitation coil of the transmission is energized, on the other hand, the preselection made thereby with the help of a second winding of the through which the motor current flows in the opposite direction Relays the gear preselection in the direction when the specified current limit values are exceeded automatic switching to a gear with a higher mechanical transmission ratio can be corrected. 7. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Halle einer Stromrichtungsumkehr (-der Motor wird z.B.7. Drive unit according to claim 1, characterized in that im Hall of a current direction reversal (-the motor is e.g. bei Gefällefahrt als Generator angetrieben-) oder zwecks Erhöhung des Bremseffektes und zwecks einer möglichst großen Rückspeisung von Energie in die Batterie mit Hilfe eines selbst-oder wahlweise von einer Logik fremdgesteurten stromrichtungsabhängigen Relais der Motor auf Anzapfungen oder Teilbatterien umgeschaltet wird, insbesondere um den Teil der Batterie, die das Bordnetz versorgt (Schütze, Relais, Getriebespulen, Beleuchtung)länger als die übrige Batterie betriebsbereit zu halten. driven as a generator when driving downhill) or for the purpose of increasing the braking effect and for the purpose of the greatest possible recovery of energy in the battery with the help of a self-controlled or optionally by a logic externally controlled The motor is switched to taps or partial batteries depending on the current direction-dependent relay especially the part of the battery that supplies the vehicle electrical system (contactors, Relays, gear coils, lighting) will be operational longer than the rest of the battery to keep. 8. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor ein Dauermagnetmotor mit hohem Wirkungsgrad und zuverlässiger generatorischer Rückspeisung dient, bei dem die Gefahr der Abmagnetisierung im Gefolgt hoher Batterieströme durch kleine Ankerkreiswiderstände mit Hilfe weichmagnetischer Polbleche zwischen Anker und Dauermagneten abgewendet wird.8. Drive unit according to claim 1, characterized in that as Drive motor a permanent magnet motor with high efficiency and reliable generator Energy recovery is used, in which there is a risk of demagnetization as a result of high battery currents through small armature circuit resistances with the help of soft magnetic pole plates between Armature and permanent magnets is averted. 9. Antriebseinheit nach Anspruch 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle elektromagnetischer Relais teilweise oder ganz elektronische Halbleiterbauelemente in weitgehend integrierter Schaltkreistechnik, insbesondere, was die Logik zur Auswahl der bestgeeigneten Getriebestufen anbelangt, eingesetzt werden, um dadurch bei Großserienfertigung Kostenvorteile wie auch eine noch höhere "Intelligenz" der Antriebseinheit zu erreichen.9. Drive unit according to claim 1, 6 and 7, characterized in that that instead of electromagnetic relays partially or completely electronic semiconductor components in largely integrated circuit technology, especially what the logic to choose from of the most suitable gear stages are concerned, in order to thereby be used in large-scale production To achieve cost advantages as well as an even higher "intelligence" of the drive unit. 10. Antriebseinheit nach Anspruch 1 in sehr kompakter Bauweise, dadurch gekennzeichnet, daß sie an herkömmlichen Fahrrädern wie auch speziellen Elektrorädern wahlweise am Lenker mit Kraft eingriff am Vorderrad oder im Raum zwischen den Pedalen mit Kraftangriff am Hinterrad angeordnet sind, wobei der Abtrieb des Getriebes vorzugsweise mit ZUhnen in ein entsprechendes Gegenprofil der Bereifung oder in an den Felgen seitlich anliegenden Zahnkränzen ähnlich einem Stirnradgetriebe eingreift, X hierdurch einen besseren tfbertragerwirkungagrad als bei reiner Reibradübertragung zu erreichen und in die Größenordnung bisheri--ger Kettentriebe zu kommen, die wegen zu kleiner Übersetzung und Schwierigkeiten des totalen Auskuppelns des Elektroantriebes im Falle eines erwünschten verlustarmen Pedalbetriebes kaum einsetzbar sind.10. Drive unit according to claim 1 in a very compact design, characterized characterized in that they can be used on conventional bicycles as well as special electric bicycles either on the handlebars with force intervention on the front wheel or in the space between the pedals are arranged with force application on the rear wheel, the output of the transmission preferably with ZUhnen in a corresponding mating profile of the tires or in on the rims laterally adjacent toothed rings similar to a spur gear engages, X hereby to achieve a better degree of transfer efficiency than with pure friction wheel transfer and to get into the order of magnitude of previous chain drives that were too small Translation and difficulties of the total disengagement of the electric drive in Can hardly be used in the case of a desired low-loss pedal operation.