WO2023194053A1 - Drive system for an e-bike or pedelec - Google Patents

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WO2023194053A1
WO2023194053A1 PCT/EP2023/056467 EP2023056467W WO2023194053A1 WO 2023194053 A1 WO2023194053 A1 WO 2023194053A1 EP 2023056467 W EP2023056467 W EP 2023056467W WO 2023194053 A1 WO2023194053 A1 WO 2023194053A1
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WO
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gear
bevel gear
gear stage
stage
drive system
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/056467
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German (de)
French (fr)
Inventor
Mikel Fauri
Stefan Bender
Original Assignee
Porsche Ebike Performance Gmbh
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Publication date
Application filed by Porsche Ebike Performance Gmbh filed Critical Porsche Ebike Performance Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/10—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with bevel gear wheels

Definitions

  • the invention relates to a drive system for an e-bike or pedelec.
  • a drive system of a bicycle has a pedal shaft, with pedal cranks operatively connected to the pedal shaft.
  • the cranks carry pedals on which a bike rider supports himself with his feet.
  • a drive system for an e-bike or pedelec also has an electric machine that is also operatively connected to the pedal shaft.
  • a gearbox can be connected between the electric machine and the pedal shaft.
  • JP 3 700 773 B2 discloses a drive system for an e-bike or pedelec with a gearbox connected between an electric machine and a pedal shaft, the gearbox having a spur gear gear stage and a bevel gear gear stage.
  • the drive system according to the invention for an e-bike or pedelec has a pedal shaft, an electric machine that is operatively connected to the pedal shaft, and a transmission, the transmission being connected between the electric machine and the pedal shaft.
  • the transmission of the drive system according to the invention has a spur gear gear stage, a first bevel gear gear stage and a second bevel gear gear stage, the spur gear gear stage being operatively connected directly to the electric machine, the second bevel gear gear stage being operatively connected directly to the pedal shaft, and wherein the first bevel gear gear stage is connected between the spur gear gear stage and the second bevel gear gear stage.
  • the transmission has the spur gear gear stage, the first bevel gear gear stage and the second bevel gear gear stage.
  • the drive system according to the invention for an e-bike or pedelec is characterized by a compact design.
  • the electric machine extends in sections along and/or laterally next to the pedal shaft.
  • This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
  • a first gear of the spur gear stage is arranged coaxially to a drive shaft of the electric machine, with a second gear of the spur gear stage meshing with the first gear of the spur gear stage and a first bevel gear of the first bevel gear stage arranged coaxially and connected in a rotationally fixed manner are, wherein a second bevel gear of the first bevel gear gear stage meshing with the first bevel gear of the first bevel gear gear stage and a first bevel gear of the second bevel gear gear stage are arranged coaxially and connected in a rotationally fixed manner, and wherein a bevel gear meshing with the second bevel gear gear stage meshes second bevel gear of the second bevel gear gear stage is arranged coaxially to the pedal shaft.
  • This further development also serves to provide a drive system for an e-bike or
  • the drive shaft of the electric machine preferably runs perpendicular to the pedal shaft. This is preferred in order to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
  • the second bevel gear of the first bevel gear gear stage is arranged between the electric machine and the pedal shaft, in particular between the electric machine and the second bevel gear of the second bevel gear gear stage.
  • This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
  • the second gear of the spur gear stage extends in sections along and/or above the electric machine and the pedal shaft. This allows the installation space requirements of the drive system for an e-bike or pedelec to be further reduced.
  • the dimension of the electric machine in the direction of the drive shaft of the electric machine corresponds at most to the diameter of the second bevel gear of the first bevel gear gear stage and/or at most to the diameter of the second bevel gear of the second bevel gear gear stage.
  • the dimension of the electric machine in the direction of the drive shaft of the same is smaller than the diameter of the second bevel gear of the first bevel gear gear stage and smaller than the diameter of the second bevel gear of the second bevel gear gear stage. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
  • the dimension of the electric machine in the direction of the pedal shaft and/or the dimension of the electric machine perpendicular to the pedal shaft and perpendicular to the drive shaft of the electric machine is smaller than the diameter of the second gear of the spur gear stage. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
  • the transmission of the drive system according to the invention for an e-bike or for a pedelec preferably has a transmission ratio between 1:60 and 1:70.
  • Fig. 1 a schematic side view of a drive system for an e-bike or pedelec
  • Fig. 2 is a schematic top view of the drive system of FIG. 1 .
  • Fig. 1 and 2 show different views of a drive system 10 according to the invention for an e-bike or pedelec.
  • the drive system 10 has a pedal shaft 11.
  • Pedal cranks, not shown, which carry pedals, are operatively connected to the pedal shaft 11.
  • the drive system 10 also has an electric machine 12.
  • the electric machine 12 is also operatively connected to the pedal shaft 11, namely via a gear 13 that is connected between the electric machine 12 and the pedal shaft 11.
  • the transmission 13 has a spur gear gear stage 14, a first bevel gear gear stage 15 and a second bevel gear gear stage 16.
  • the spur gear stage 14 of the transmission 13 is directly coupled to the electric machine 12 or operatively connected, namely with a drive shaft 12a of the electric machine 12.
  • the second bevel gear gear stage 16 of the gearbox 13 is directly coupled to the pedal shaft 11 or effectively connected.
  • the first bevel gear gear stage 15 of the gearbox 13 is connected between the spur gear gear stage 14 and the second bevel gear gear stage 16.
  • a first gear 14a of the spur gear gear stage 14 is arranged coaxially with the drive shaft 12a of the electric machine 12a and is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • a second gear 14b of the spur gear stage 14 meshes with this first gear 14a of the spur gear stage 14.
  • This second gear 14b of the spur gear gear stage 14 is arranged coaxially to a first bevel gear 15a of the first bevel gear gear stage 15 and is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • a second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 meshing with the first bevel gear 15a of the first bevel gear gear stage 15 and a first bevel gear 16a of the second bevel gear gear stage 16 are arranged coaxially and connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • a second bevel gear 16b of the second bevel gear gear stage 16 which meshes with the first bevel gear 16a of the second bevel gear gear stage 16, is arranged coaxially with the pedal shaft 11 and is operatively connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the gears 14a, 14b of the spur gear stage 14 can also be referred to as spur gears.
  • the two bevel gear stages 15, 16 are each a 90° bevel gear stage, which means that the axes of rotation of the bevel gears 15a, 15b of the bevel gear stage 15 are arranged offset from one another by 90°, and that too the axes of rotation of the bevel gears 16a, 16b of the second bevel gear gear stage 16 are arranged offset from one another by 90 °.
  • the spur gear stage 14 is set up to be driven by the drive shaft 12a.
  • the first bevel gear gear stage 15 is set up to be driven by the spur gear gear stage 14.
  • the second bevel gear gear stage 16 is set up to be driven by the first bevel gear gear stage 15 and to transmit to the pedal shaft 11 a drive torque which is generated by the electric machine 11 and by the gear 13, namely the three gear stages 14, 15 and 16, is converted.
  • Fig. 1 and 2 show the drive system 10 according to the invention, each in the installation position in the e-bike or pedelec, with the or pedelec, and where the Z direction corresponds to the vertical direction of the e-bike or pedelec.
  • the drive shaft 12a of the electric machine 12 extends in the Z direction or Raising the e-bike or pedelec.
  • the electrical machine 12 extends in the Y direction or in the transverse direction of the e-bike or pedelec in sections along the pedal shaft 11 and in the X direction or in the longitudinal direction of the e-bike or pedelec, laterally next to, preferably behind, the pedal shaft 11.
  • the second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 is in the X direction or arranged in the longitudinal direction of the e-bike or pedelec between the electric machine 12 and the pedal shaft 11, namely between the electric Machine 12 and the second bevel gear 16b of the second bevel gear transmission stage 16.
  • the first bevel gear 15a of the first bevel gear gear stage 15 and the first bevel gear 16a of the second bevel gear gear stage 16 are also arranged, namely in the X direction or in the longitudinal direction of the e-bike or pedelec between the second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 and the pedal shaft 11.
  • the second gear 14b of the spur gear stage 14 extends in the vertical Z direction and thus in the vertical direction of the e-bike or pedelec above the electric machine 12 and above the pedal shaft 11 and overlaps the electric machine 12 and the pedal shaft 11 in sections.
  • Z direction of the e-bike or pedelec corresponds at most to the diameter D15b of the second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 and/or at most to the diameter D16b of the second bevel gear 16b of the second bevel gear gear stage 16.
  • the dimension Z 12 of the electric machine 12 in the direction of its drive shaft 12a is smaller than the diameter D15b of the second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 and smaller than the diameter D16b of the second bevel gear 16b of the second bevel gear gear stage 16.
  • the dimension Y12 and the dimension X12 of the electrical machine 12 are in particular the same size and correspond in particular to the diameter of the electrical machine 12.
  • the dimension Z 12 of the electric machine 12 in the direction of the drive shaft 12a of the same and thus in the Z direction or vertical direction of the e-bike or pedelec is in particular 40 ⁇ 4 mm or 45 ⁇ 5 mm.
  • the dimensions Y12 and X12 of the electrical machine 12 perpendicular to the drive shaft 12a of the electrical machine 12 are in particular 60 ⁇ 6 mm.
  • the diameter D15b of the second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 and the diameter D16b of the second bevel gear 16b of the second bevel gear gear stage 16 are in particular 50 ⁇ 5 mm.
  • the diameter D14b of the second gear 14b of the spur gear stage 14 is in particular 80 ⁇ 8 mm.
  • a diameter of the first gear 14b of the spur gear stage 14 is in particular 10 ⁇ 1 mm.
  • Gear stage 15 and a diameter of the first bevel gear 16a the first bevel gear gear stage 15 are in particular 20 ⁇ 2 mm.
  • a very compact drive system 10 can be provided, which has a dimension of in particular 125113 mm in the
  • the drive system 10 is compact and requires little installation space. It has three gear stages 14, 15, 16. The drive system 10 does not affect the overall aesthetic impression of an e-bike or pedelec.
  • the drive system 10 is used in e-bikes or pedelecs with a hydraulic braking system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Drive system (10) for an e-bike or pedelec, comprising a pedal shaft (11), comprising an electric machine (12) which is operatively connected to the pedal shaft (11), and comprising a transmission (13), wherein the transmission (13) is connected between the electric machine (12) and the pedal shaft (11), wherein the transmission (13) has a spur gear transmission stage (14), a first bevel gear transmission stage (15) and a second bevel gear transmission stage (16), wherein the spur gear transmission stage (14) is directly operatively connected to the electric machine (12), wherein the second bevel gear transmission stage (16) is directly operatively connected to the pedal shaft (11), and wherein the first bevel gear transmission stage (15) is connected between the spur gear transmission stage (14) and the second bevel gear transmission stage (16).

Description

Beschreibung Description
Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec Drive system for an e-bike or pedelec
Die Erfindung betri f ft ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec . The invention relates to a drive system for an e-bike or pedelec.
Ein Antriebssystem eines Fahrrads , sei es eines konventionellen Fahrrads oder eines E-Bikes oder eines 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 . A drive system of a bicycle, be it a conventional bicycle or an e-bike or a pedelec, has a pedal shaft, with pedal cranks operatively connected to the pedal shaft. The cranks carry pedals on which a bike rider supports himself with his feet. A drive system for an e-bike or pedelec also has an electric machine that is also operatively connected to the pedal shaft. A gearbox can be connected between the electric machine and the pedal shaft.
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 . Drive systems known from practice for an e-bike or pedelec require a lot of installation space. This affects the overall aesthetic impression of the e-bike or pedelec.
JP 3 700 773 B2 of fenbart 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 . JP 3 700 773 B2 discloses a drive system for an e-bike or pedelec with a gearbox connected between an electric machine and a pedal shaft, the gearbox having a spur gear gear stage and a bevel gear gear stage.
Aus US 7 284 631 B2 , CN 105 449 921 A, CN 2 277 934 Y, DE 694 16 742 T2 , DE 695 07 870 T2 und DE 20 2019 103 283 Ul sind weitere Antriebssysteme für ein E-Bike oder Pedelec bekannt . 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 schaf fen . Further drive systems for an e-bike or pedelec are known from US 7 284 631 B2, CN 105 449 921 A, CN 2 277 934 Y, DE 694 16 742 T2, DE 695 07 870 T2 and DE 20 2019 103 283 Ul. There is a need for a new, compact drive system for an e-bike or pedelec. The object of the invention is to create such a drive system for an e-bike or pedelec.
Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec gemäß Anspruch 1 gelöst . This task is solved by a drive system for an e-bike or pedelec according to claim 1.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec 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 Stirnrad-Getriebestufe , eine erste Kegelrad-Getriebestufe und eine zweite Kegelrad-Getriebestufe auf , wobei die Stirnrad-Getriebestufe direkt mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist , wobei die zweite Kegelrad-Getriebestufe direkt mit der Pedalwelle wirkverbunden ist , und wobei die erste Kegelrad-Getriebestufe zwischen die Stirnrad-Getriebestufe und die zweite Kegelrad- Getriebestufe geschaltet ist . The drive system according to the invention for an e-bike or pedelec has a pedal shaft, an electric machine that is operatively connected to the pedal shaft, and a transmission, the transmission being connected between the electric machine and the pedal shaft. The transmission of the drive system according to the invention has a spur gear gear stage, a first bevel gear gear stage and a second bevel gear gear stage, the spur gear gear stage being operatively connected directly to the electric machine, the second bevel gear gear stage being operatively connected directly to the pedal shaft, and wherein the first bevel gear gear stage is connected between the spur gear gear stage and the second bevel gear gear stage.
Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem verfügt das Getriebe über die Stirnrad-Getriebestufe , die erste Kegelrad- Getriebestufe und die zweite Kegelrad-Getriebestufe . Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein E-Bike oder Pedelec zeichnet sich durch eine kompakte Bauform aus . In the drive system according to the invention, the transmission has the spur gear gear stage, the first bevel gear gear stage and the second bevel gear gear stage. The drive system according to the invention for an e-bike or pedelec is characterized by a compact design.
Vorzugsweise erstreckt sich die elektrische Maschine 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 . Vorzugsweise ist ein erstes Zahnrad der Stirnrad- Getriebestufe koaxial zu einer Antriebswelle der elektrischen Maschine angeordnet ist , wobei ein in das erste Zahnrad der Stirnrad-Getriebestufe kämmendes zweites Zahnrad der Stirnrad-Getriebestufe und ein erstes Kegelrad der ersten Kegelrad-Getriebestufe koaxial angeordnet und drehfest verbunden sind, wobei ein in das erste Kegelrad der ersten Kegelrad-Getriebestufe kämmendes zweites Kegelrad der ersten Kegelrad-Getriebestufe und ein erstes Kegelrad der zweiten Kegelrad-Getriebestufe koaxial angeordnet und drehfest verbunden sind, und wobei ein in das erste Kegelrad der zweiten Kegelrad-Getriebestufe kämmendes zweites Kegelrad der zweiten Kegelrad-Getriebestufe koaxial zu der Pedalwelle angeordnet ist . Auch diese Weiterbildung dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform . Preferably, the electric machine extends in sections along and/or laterally next to the pedal shaft. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design. Preferably, a first gear of the spur gear stage is arranged coaxially to a drive shaft of the electric machine, with a second gear of the spur gear stage meshing with the first gear of the spur gear stage and a first bevel gear of the first bevel gear stage arranged coaxially and connected in a rotationally fixed manner are, wherein a second bevel gear of the first bevel gear gear stage meshing with the first bevel gear of the first bevel gear gear stage and a first bevel gear of the second bevel gear gear stage are arranged coaxially and connected in a rotationally fixed manner, and wherein a bevel gear meshing with the second bevel gear gear stage meshes second bevel gear of the second bevel gear gear stage is arranged coaxially to the pedal shaft. This further development also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
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 . The drive shaft of the electric machine preferably runs perpendicular to the pedal shaft. This is preferred in order to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise ist das zweite Kegelrad der ersten Kegelrad- Getriebestufe zwischen der elektrischen Maschine und der Pedalwelle , insbesondere zwischen der elektrischen Maschine und dem zweiten Kegelrad der zweiten Kegelrad-Getriebestufe , angeordnet . Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform . Preferably, the second bevel gear of the first bevel gear gear stage is arranged between the electric machine and the pedal shaft, in particular between the electric machine and the second bevel gear of the second bevel gear gear stage. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise erstreckt sich das zweite Zahnrad der Stirnrad- Getriebestufe abschnittsweise entlang und/oder oberhalb der elektrischen Maschine und der Pedalwelle . Hiermit kann der Bauraumbedarf des Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec weiter reduziert werden . Preferably, the second gear of the spur gear stage extends in sections along and/or above the electric machine and the pedal shaft. This allows the installation space requirements of the drive system for an e-bike or pedelec to be further reduced.
Vorzugsweise entspricht die Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung der Antriebswelle der elektrischen Maschine maximal dem Durchmesser des zweiten Kegelrads der ersten Kegelrad-Getriebestufe und/oder maximal dem Durchmesser des zweiten Kegelrads der zweiten Kegelrad- Getriebestufe . Insbesondere ist die Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung der Antriebswelle derselben kleiner als der Durchmesser des zweiten Kegelrads der ersten Kegelrad-Getriebestufe und kleiner als der Durchmesser des zweiten Kegelrads der zweiten Kegelrad-Getriebestufe . Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform . Preferably, the dimension of the electric machine in the direction of the drive shaft of the electric machine corresponds at most to the diameter of the second bevel gear of the first bevel gear gear stage and/or at most to the diameter of the second bevel gear of the second bevel gear gear stage. In particular, the dimension of the electric machine in the direction of the drive shaft of the same is smaller than the diameter of the second bevel gear of the first bevel gear gear stage and smaller than the diameter of the second bevel gear of the second bevel gear gear stage. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise ist die Abmessung der elektrischen Maschine in Richtung der Pedalwelle und/oder die Abmessung der elektrischen Maschine senkrecht zur Pedalwelle sowie senkrecht zur Antriebswelle der elektrischen Maschine kleiner als der Durchmesser des zweiten Zahnrads der Stirnrad- Getriebestufe . Auch dies dient der Bereitstellung eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec mit einer kompakten Bauform . Preferably, the dimension of the electric machine in the direction of the pedal shaft and/or the dimension of the electric machine perpendicular to the pedal shaft and perpendicular to the drive shaft of the electric machine is smaller than the diameter of the second gear of the spur gear stage. This also serves to provide a drive system for an e-bike or pedelec with a compact design.
Vorzugsweise weist das Getriebe des erfindungsgemäßen Antriebssystems für ein E-Bike oder für ein Pedelec ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1 : 60 und 1 : 70 auf . The transmission of the drive system according to the invention for an e-bike or for a pedelec preferably has a transmission ratio between 1:60 and 1:70.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung . Preferred developments of the invention result from the subclaims and the following description.
Aus führungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert . Dabei zeigt : From exemplary embodiments of the invention, without mentioning this to be limited, explained in more detail using the drawing. This shows:
Fig . 1 eine schematisierte Seitenansicht eines Antriebssystems für ein E-Bike oder Pedelec ; Fig. 1 a schematic side view of a drive system for an e-bike or pedelec;
Fig . 2 eine schematisierte Draufsicht des Antriebssystems der Fig . 1 . Fig. 2 is a schematic top view of the drive system of FIG. 1 .
Fig . 1 und 2 zeigen unterschiedliche Ansichten eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 10 für ein E-Bike oder Pedelec . Fig. 1 and 2 show different views of a drive system 10 according to the invention for an e-bike or pedelec.
Das Antriebssystem 10 verfügt über eine Pedalwelle 11 . Mit der Pedalwelle 11 sind nicht gezeigte Tretkurbeln, welche Pedale tragen, wirkverbunden . The drive system 10 has a pedal shaft 11. Pedal cranks, not shown, which carry pedals, are operatively connected to the pedal shaft 11.
Das Antriebssystem 10 verfügt weiterhin über eine elektrische Maschine 12 . Die elektrische Maschine 12 ist ebenfalls mit der Pedalwelle 11 wirkverbunden, und zwar über ein Getriebe 13 , das zwischen die elektrische Maschine 12 und die Pedalwelle 11 geschaltet ist . The drive system 10 also has an electric machine 12. The electric machine 12 is also operatively connected to the pedal shaft 11, namely via a gear 13 that is connected between the electric machine 12 and the pedal shaft 11.
Das Getriebe 13 verfügt über eine Stirnrad-Getriebestufe 14 , eine erste Kegelrad-Getriebestufe 15 und eine zweite Kegelrad-Getriebestufe 16 . The transmission 13 has a spur gear gear stage 14, a first bevel gear gear stage 15 and a second bevel gear gear stage 16.
Die Stirnrad-Getriebestufe 14 des Getriebes 13 ist direkt mit der elektrischen Maschine 12 gekoppelt bzw . wirkverbunden, nämlich mit einer Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 . The spur gear stage 14 of the transmission 13 is directly coupled to the electric machine 12 or operatively connected, namely with a drive shaft 12a of the electric machine 12.
Die zweite Kegelrad-Getriebestufe 16 des Getriebes 13 ist direkt mit der Pedalwelle 11 gekoppelt bzw . wirkverbunden . Die erste Kegelrad-Getriebestufe 15 des Getriebes 13 ist zwischen die Stirnrad-Getriebestufe 14 und die zweite Kegelrad-Getriebestufe 16 geschaltet . The second bevel gear gear stage 16 of the gearbox 13 is directly coupled to the pedal shaft 11 or effectively connected. The first bevel gear gear stage 15 of the gearbox 13 is connected between the spur gear gear stage 14 and the second bevel gear gear stage 16.
Ein erstes Zahnrad 14a der Stirnrad-Getriebestufe 14 ist koaxial zu der Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12a angeordnet und drehfest mit derselben verbunden . In dieses erste Zahnrad 14a der Stirnrad-Getriebestufe 14 kämmt ein zweites Zahnrad 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14 . Dieses zweite Zahnrad 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14 ist koaxial zu einem ersten Kegelrad 15a der ersten Kegelrad- Getriebestufe 15 angeordnet ist und drehfest mit demselben verbunden . Ein in das erste Kegelrad 15a der ersten Kegelrad- Getriebestufe 15 kämmendes zweites Kegelrad 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und ein erstes Kegelrad 16a der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 sind koaxial angeordnet und drehfest miteinander verbunden . Ein in das erste Kegelrad 16a der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 kämmendes zweites Kegelrad 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 ist koaxial zu der Pedalwelle 11 angeordnet ist und derselben drehfest wirkverbunden . Die Zahnräder 14a, 14b der Stirnrad- Getriebestufe 14 können auch als Stirnräder bezeichnet werden . A first gear 14a of the spur gear gear stage 14 is arranged coaxially with the drive shaft 12a of the electric machine 12a and is connected to it in a rotationally fixed manner. A second gear 14b of the spur gear stage 14 meshes with this first gear 14a of the spur gear stage 14. This second gear 14b of the spur gear gear stage 14 is arranged coaxially to a first bevel gear 15a of the first bevel gear gear stage 15 and is connected to it in a rotationally fixed manner. A second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 meshing with the first bevel gear 15a of the first bevel gear gear stage 15 and a first bevel gear 16a of the second bevel gear gear stage 16 are arranged coaxially and connected to one another in a rotationally fixed manner. A second bevel gear 16b of the second bevel gear gear stage 16, which meshes with the first bevel gear 16a of the second bevel gear gear stage 16, is arranged coaxially with the pedal shaft 11 and is operatively connected to it in a rotationally fixed manner. The gears 14a, 14b of the spur gear stage 14 can also be referred to as spur gears.
Bei den beiden Kegelrad-Getriebestufen 15 , 16 handelt es sich j eweils um eine 90 ° -Kegelrad-Getriebestufe , das heißt , dass die Drehachsen der Kegelräder 15a, 15b der Kegelrad- Getriebestufe 15 um 90 ° zueinander versetzt angeordnet sind, und dass auch die Drehachsen der Kegelräder 16a, 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 um 90 ° zueinander versetzt angeordnet sind . Die Stirnrad-Getriebestufe 14 ist eingerichtet ist , durch die Antriebswelle 12a angetrieben zu werden . Die erste Kegelrad- Getriebestufe 15 ist eingerichtet , durch die Stirnrad- Getriebestufe 14 angetrieben zu werden . Die zweite Kegelrad- Getriebestufe 16 ist eingerichtet , durch die erste Kegelrad- Getriebestufe 15 angetrieben zu werden und auf die Pedalwelle 11 ein Antriebs-Drehmoment zu übertragen, welches von der elektrischen Maschine 11 erzeugt und vom Getriebe 13 , nämlich den drei Getriebestufen 14 , 15 und 16 , gewandelt wird . The two bevel gear stages 15, 16 are each a 90° bevel gear stage, which means that the axes of rotation of the bevel gears 15a, 15b of the bevel gear stage 15 are arranged offset from one another by 90°, and that too the axes of rotation of the bevel gears 16a, 16b of the second bevel gear gear stage 16 are arranged offset from one another by 90 °. The spur gear stage 14 is set up to be driven by the drive shaft 12a. The first bevel gear gear stage 15 is set up to be driven by the spur gear gear stage 14. The second bevel gear gear stage 16 is set up to be driven by the first bevel gear gear stage 15 and to transmit to the pedal shaft 11 a drive torque which is generated by the electric machine 11 and by the gear 13, namely the three gear stages 14, 15 and 16, is converted.
Fig . 1 und 2 zeigen das erfindungsgemäße Antriebssystem 10 j eweils in der Einbauposition im E-Bike oder Pedelec, wobei die X-Richtung der hori zontalen Längsrichtung des E-Bikes oder Pedelecs entspricht , wobei die Y-Richtung der hori zontalen Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs entspricht , und wobei die Z-Richtung der vertikalen Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs entspricht . Fig. 1 and 2 show the drive system 10 according to the invention, each in the installation position in the e-bike or pedelec, with the or pedelec, and where the Z direction corresponds to the vertical direction of the e-bike or pedelec.
Die Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 erstreckt sich in Z-Richtung bzw . Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs . The drive shaft 12a of the electric machine 12 extends in the Z direction or Raising the e-bike or pedelec.
Die elektrische Maschine 12 erstreckt sich in Y-Richtung bzw . in Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs abschnittsweise entlang der Pedalwelle 11 und in X-Richtung bzw . in Längsrichtung des E-Bikes oder Pedelecs seitlich neben, vorzugsweise hinter, der Pedalwelle 11 . The electrical machine 12 extends in the Y direction or in the transverse direction of the e-bike or pedelec in sections along the pedal shaft 11 and in the X direction or in the longitudinal direction of the e-bike or pedelec, laterally next to, preferably behind, the pedal shaft 11.
Das zweite Kegelrad 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 ist in X-Richtung bzw . in Längsrichtung des E-Bikes oder Pedelecs zwischen der elektrischen Maschine 12 und der Pedalwelle 11 angeordnet , und zwar zwischen der elektrischen Maschine 12 und dem zweiten Kegelrad 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 . The second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 is in the X direction or arranged in the longitudinal direction of the e-bike or pedelec between the electric machine 12 and the pedal shaft 11, namely between the electric Machine 12 and the second bevel gear 16b of the second bevel gear transmission stage 16.
In diesem Bereich zwischen der elektrischen Maschine 12 und der Pedalwelle 11 sind auch das erste Kegelrad 15a der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und das erste Kegelrad 16a der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 angeordnet , nämlich in X- Richtung bzw . in Längsrichtung des E-Bikes oder des Pedelecs zwischen dem zweiten Kegelrad 15b der ersten Kegelrad- Getriebestufe 15 und der Pedalwelle 11 . In this area between the electric machine 12 and the pedal shaft 11, the first bevel gear 15a of the first bevel gear gear stage 15 and the first bevel gear 16a of the second bevel gear gear stage 16 are also arranged, namely in the X direction or in the longitudinal direction of the e-bike or pedelec between the second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 and the pedal shaft 11.
Das zweite Zahnrad 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14 erstreckt sich in der vertikalen Z-Richtung und damit in Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs gesehen oberhalb der elektrischen Maschine 12 sowie oberhalb der Pedalwelle 11 und überlappt die elektrische Maschine 12 und die Pedalwelle 11 abschnittsweise . The second gear 14b of the spur gear stage 14 extends in the vertical Z direction and thus in the vertical direction of the e-bike or pedelec above the electric machine 12 and above the pedal shaft 11 and overlaps the electric machine 12 and the pedal shaft 11 in sections.
Die Abmessung Z 12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung deren Antriebswelle 12a und damit in Hochrichtung bzw . Z- Richtung des E-Bikes oder Pedelecs entspricht maximal dem Durchmesser D15b des zweiten Kegelrads 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und/oder maximal dem Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der zweiten Kegelrad- Getriebestufe 16 . The dimension Z 12 of the electrical machine 12 in the direction of its drive shaft 12a and thus in the vertical direction or. Z direction of the e-bike or pedelec corresponds at most to the diameter D15b of the second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 and/or at most to the diameter D16b of the second bevel gear 16b of the second bevel gear gear stage 16.
Vorzugsweise ist die Abmessung Z 12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung deren Antriebswelle 12a kleiner als Durchmesser D15b des zweiten Kegelrads 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und kleiner als der Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der zweiten Kegelrad- Getriebestufe 16 . Die Abmessung Y12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung der Pedalwelle 11 und damit in Y-Richtung bzw . Querrichtung des E-Bikes oder Pedelecs und/oder die Abmessung X12 der elektrischen Maschine 12 senkrecht zur Pedalwelle 12 sowie senkrecht zur Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 ist vorzugsweise kleiner als der Durchmesser D14b des zweiten Zahnrads 14b der Stirnrad-Getriebestufe 14 . Die Abmessung Y12 und die Abmessung X12 der elektrischen Maschine 12 sind insbesondere gleich groß und entsprechen insbesondere dem Durchmesser der elektrischen Maschine 12 . Preferably, the dimension Z 12 of the electric machine 12 in the direction of its drive shaft 12a is smaller than the diameter D15b of the second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 and smaller than the diameter D16b of the second bevel gear 16b of the second bevel gear gear stage 16. The dimension Y12 of the electric machine 12 in the direction of the pedal shaft 11 and thus in the Y direction or Transverse direction of the e-bike or pedelec and/or the dimension The dimension Y12 and the dimension X12 of the electrical machine 12 are in particular the same size and correspond in particular to the diameter of the electrical machine 12.
Die Abmessung Z 12 der elektrischen Maschine 12 in Richtung der Antriebswelle 12a derselben und damit in Z-Richtung oder Hochrichtung des E-Bikes oder Pedelecs beträgt insbesondere 40±4 mm oder 45±5 mm . The dimension Z 12 of the electric machine 12 in the direction of the drive shaft 12a of the same and thus in the Z direction or vertical direction of the e-bike or pedelec is in particular 40 ± 4 mm or 45 ± 5 mm.
Die Abmessungen Y12 und X12 der elektrischen Maschine 12 senkrecht zur Antriebswelle 12a der elektrischen Maschine 12 betragen insbesondere 60± 6 mm . The dimensions Y12 and X12 of the electrical machine 12 perpendicular to the drive shaft 12a of the electrical machine 12 are in particular 60 ± 6 mm.
Der Durchmesser D15b des zweiten Kegelrads 15b der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 und der Durchmesser D16b des zweiten Kegelrads 16b der zweiten Kegelrad-Getriebestufe 16 betragen insbesondere 50±5 mm . The diameter D15b of the second bevel gear 15b of the first bevel gear gear stage 15 and the diameter D16b of the second bevel gear 16b of the second bevel gear gear stage 16 are in particular 50 ± 5 mm.
Der Durchmesser D14b des zweiten Zahnrads 14b der Stirnrad- Getriebestufe 14 beträgt insbesondere 80± 8 mm . The diameter D14b of the second gear 14b of the spur gear stage 14 is in particular 80 ± 8 mm.
Ein Durchmesser des ersten Zahnrads 14b der Stirnrad- Getriebestufe 14 beträgt insbesondere 10± l mm . A diameter of the first gear 14b of the spur gear stage 14 is in particular 10 ± 1 mm.
Ein Durchmesser des ersten Kegelrads 15a der ersten Kegelrad-A diameter of the first bevel gear 15a of the first bevel gear
Getriebestufe 15 und ein Durchmesser des ersten Kegelrads 16a der ersten Kegelrad-Getriebestufe 15 betragen insbesondere jeweils 20±2 mm. Gear stage 15 and a diameter of the first bevel gear 16a the first bevel gear gear stage 15 are in particular 20 ± 2 mm.
Es kann ein sehr kompakt bauendes Antriebssystem 10 bereitgestellt werden, das in X-Richtung eine Abmessung von insbesondere 125113 mm, in Z-Richtung eine Abmessung von insbesondere 5515 oder 60+6 mm und in Y-Richtung eine Abmessung von insbesondere 8018 mm aufweist. A very compact drive system 10 can be provided, which has a dimension of in particular 125113 mm in the
Insbesondere ist es möglich, ein Getriebe 13 bereitzustellen, dessen Übersetzungsverhältnis zwischen 1:60 und 1:70, insbesondere 1:65, beträgt. In particular, it is possible to provide a transmission 13 whose transmission ratio is between 1:60 and 1:70, in particular 1:65.
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. The drive system 10 is compact and requires little installation space. It has three gear stages 14, 15, 16. The drive system 10 does not affect the overall aesthetic impression of an e-bike or pedelec.
Insbesondere findet das Antriebssystem 10 bei E-Bikes oder Pedelecs mit einem hydraulischen Bremssystem Verwendung. In particular, the drive system 10 is used in e-bikes or pedelecs with a hydraulic braking system.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Antriebssystem (10) für ein E-Bike oder Pedelec, mit einer Pedalwelle (11) , mit einer elektrischen Maschine (12) , die mit der Pedalwelle (11) wirkverbunden ist, mit einem Getriebe (13) , wobei das Getriebe (13) zwischen die elektrische Maschine (12) und die Pedalwelle (11) geschaltet ist, wobei das Getriebe (13) eine Stirnrad-Getriebestufe (14) , einer erste Kegelrad-Getriebestufe (15) und eine zweite Kegelrad-Getriebestufe (16) aufweist, wobei die Stirnrad-Getriebestufe (14) direkt mit der elektrischen Maschine (12) wirkverbunden ist, wobei die zweite Kegelrad-Getriebestufe (16) direkt mit der Pedalwelle (11) wirkverbunden ist, wobei die erste Kegelrad-Getriebestufe (15) zwischen die Stirnrad-Getriebestufe (14) und die zweite Kegelrad- Getriebestufe (16) geschaltet ist. 1. Drive system (10) for an e-bike or pedelec, with a pedal shaft (11), with an electric machine (12) which is operatively connected to the pedal shaft (11), with a gearbox (13), the gearbox ( 13) is connected between the electric machine (12) and the pedal shaft (11), the transmission (13) having a spur gear stage (14), a first bevel gear stage (15) and a second bevel gear stage (16). , wherein the spur gear stage (14) is operatively connected directly to the electric machine (12), the second bevel gear stage (16) being operatively connected directly to the pedal shaft (11), with the first bevel gear stage (15) between the Spur gear gear stage (14) and the second bevel gear gear stage (16) are switched.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (12) sich abschnittsweise entlang und/oder seitlich neben der Pedalwelle (11) erstreckt . 2. Drive system according to claim 1, characterized in that the electric machine (12) extends in sections along and / or laterally next to the pedal shaft (11).
3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Zahnrad (14a) der Stirnrad-Getriebestufe (14) koaxial zu einer Antriebswelle (12a) der elektrischen Maschine (12) angeordnet ist, ein in das erste Zahnrad (14a) der Stirnrad-Getriebestufe (14) kämmendes zweites Zahnrad (14b) der Stirnrad- Getriebestufe (14) und ein erstes Kegelrad (15a) der ersten Kegelrad-Getriebestufe (15) koaxial angeordnet und drehfest verbunden sind, ein in das erste Kegelrad (15a) der ersten Kegelrad- Getriebestufe (15) kämmendes zweites Kegelrad (15b) der ersten Kegelrad-Getriebestufe (15) und ein erstes Kegelrad (16a) der zweiten Kegelrad-Getriebestufe (16) koaxial angeordnet und drehfest verbunden sind, ein in das erste Kegelrad (16a) der zweiten Kegelrad- Getriebestufe (16) kämmendes zweites Kegelrad (16b) der zweiten Kegelrad-Getriebestufe (16) koaxial zu der Pedalwelle (11) angeordnet ist. 3. Drive system according to claim 1 or 2, characterized in that a first gear (14a) of the spur gear stage (14) is arranged coaxially to a drive shaft (12a) of the electric machine (12), one in the first gear (14a). the spur gear gear stage (14) meshes with the second gear (14b) of the spur gear Gear stage (14) and a first bevel gear (15a) of the first bevel gear gear stage (15) are arranged coaxially and connected in a rotationally fixed manner, a second bevel gear (15b) of the first meshing with the first bevel gear (15a) of the first bevel gear gear stage (15). Bevel gear gear stage (15) and a first bevel gear (16a) of the second bevel gear gear stage (16) are arranged coaxially and connected in a rotationally fixed manner, a second bevel gear (16b) meshing with the first bevel gear (16a) of the second bevel gear gear stage (16). the second bevel gear gear stage (16) is arranged coaxially to the pedal shaft (11).
4. Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (12a) der elektrischen Maschine (12) senkrecht zur Pedalwelle (11) verläuft. 4. Drive system according to claim 3, characterized in that the drive shaft (12a) of the electric machine (12) runs perpendicular to the pedal shaft (11).
5. Antriebssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kegelrad (15b) der ersten Kegelrad- Getriebestufe (15) zwischen der elektrischen Maschine (12) und der Pedalwelle (11) angeordnet ist. 5. Drive system according to claim 3 or 4, characterized in that the second bevel gear (15b) of the first bevel gear gear stage (15) is arranged between the electric machine (12) and the pedal shaft (11).
6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (14b) der Stirnrad-Getriebestufe (14) sich abschnittsweise entlang und/oder oberhalb der elektrischen Maschine (12) und der Pedalwelle (11) erstreckt. 6. Drive system according to one of claims 3 to 5, characterized in that the second gear (14b) of the spur gear stage (14) extends in sections along and / or above the electric machine (12) and the pedal shaft (11).
7. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung der elektrischen Maschine (12) in Richtung der Antriebswelle (12a) der der elektrischen Maschine (12) maximal dem Durchmesser des zweiten Kegelrads (15b) der ersten Kegelrad-Getriebestufe (15) und/oder maximal dem Durchmesser des zweiten Kegelrads (16b) der zweiten Kegelrad- Getriebestufe (16) entspricht. 7. Drive system according to one of claims 3 to 6, characterized in that the dimension of the electrical machine (12) in the direction of the drive shaft (12a) of the electrical machine (12) is a maximum of the diameter of the second bevel gear (15b) of the first bevel gear gear stage (15) and/or a maximum of the diameter of the second bevel gear (16b ) corresponds to the second bevel gear gear stage (16).
8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Abmessung der elektrischen Maschine (12) in Richtung der Pedalwelle (11) und/oder die Abmessung der elektrischen Maschine (12) senkrecht zur Pedalwelle (11) sowie senkrecht zur Antriebswelle (12a) der elektrischen Maschine (12) kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Zahnrads (14b) der Stirnrad-Getriebestufe (14) . 8. Drive system according to one of claims 3 to 7, characterized in that the dimension of the electrical machine (12) in the direction of the pedal shaft (11) and / or the dimension of the electrical machine (12) perpendicular to the pedal shaft (11) and vertically to the drive shaft (12a) of the electric machine (12) is smaller than the diameter of the second gear (14b) of the spur gear stage (14).
9. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kegelrad-Getriebestufe (15) eine 90° Kegelrad- Getriebestufe ist, die zweite Kegelrad-Getriebestufe (16) eine 90° Kegelrad-9. Drive system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first bevel gear gear stage (15) is a 90° bevel gear gear stage, the second bevel gear gear stage (16) is a 90° bevel gear stage.
Getriebestufe ist. Gear stage is.
10. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (12) ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1:60 und 1:70 aufweist. 10. Drive system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the transmission (12) has a transmission ratio between 1:60 and 1:70.
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