Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Fahrrad. Die Erfindung betrifft zudem ein Fahrrad mit der elektrischen Antriebseinrichtung.

Stand der Technik

Bekannt sind Elektrofahrräder, insbesondere elektrisch mittels eines Elektromotors und durch Muskelkraft mittels Pedalen hybrid angetriebene Pedelecs. Diese weisen einen an einem Aufnahmebereich einer Pedalwelle des Elektrofahrrads angeordneten Elektro- motor auf. Ein Getriebe zur Drehmomentübertragung von dem Elektromotor und den Pedalen des Elektrofahrrads auf eine Antriebswelle des Elektrofahrrads ist ebenfalls in dem Aufnahmebereich der Pedalwelle des Elektrofahrrads angeordnet. Der Bauraum im Bereich des Aufnahmebereichs der Pedalwelle des Elektrofahrrads ist jedoch be- grenzt.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich in einem ersten Aspekt auf eine elektrische Antriebseinrich- tung für ein Fahrrad. Die Antriebseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine elektrisch erzeugte Antriebskraft auf eine Antriebsachse des Fahrrads zu übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet sein, eine durch Muskelkraft erzeugte Antriebskraft, beispielsweise anhand von Pedaldrehungen des Fahrrads, auf die Antriebachse des Fahrrads zu übertragen. Beispielsweise kann mittels der Antriebseinrichtung ein Drehmoment erzeugt werden, welches auf die An- triebsachse des Fahrrads zum Antreiben desselben übertragen werden kann. Die An- triebseinrichtung kann hybrid ausgebildet sein, also sowohl zum elektrischen Antreiben wie auch zum Antreiben des Fahrrads durch Muskelkraft ausgebildet sein. Bei dem Fahrrad kann es sich um ein Elektrofahrrad, insbesondere ein hybrid angetriebenes Pe- delec handeln. Bei einem Pedelec kann eine durch Muskelkraft erzeugte Antriebskraft des Fahrrads mit einer elektrisch erzeugten Antriebskraft des Fahrrads kombiniert wer- den.

Die elektrische Antriebseinrichtung umfasst ein in einem Tretlager des Fahrrads ange- ordnetes Getriebe. Bei einem Tretlager kann es sich um den Abschnitt des Fahrradrah- mens handeln, an welchem die Pedale zum Antreiben des Fahrrads angeordnet sind. Ein Gehäuse des Tretlagers kann in Form eines Rohres ausgebildet sein, in welchem die Pedale des Fahrrads gelagert sind. Das Getriebe kann ebenfalls in dem Gehäuse gelagert sein. Ferner kann im Bereich des Tretlagers ein Kettenblatt angeordnet sein, welches zur Übertragung der von der Antriebseinrichtung erzeugten Antriebskraft auf eine Antriebsachse des Fahrrads ausgebildet sein kann. Das Getriebe kann dazu aus- gebildet sein, die von der Antriebseinrichtung aufgebrachte Antriebskraft in Form einer von dieser erzeugten Antriebsdrehzahl mittels verschiedener Übersetzungsglieder in eine auf eine Antriebswelle wirkende Abtriebsdrehzahl zu übersetzen.

Das Getriebe umfasst zumindest einen Planetenradsatz, wobei der Planetenradsatz zu- mindest drei relativ zueinander drehbar angeordnete Drehelemente umfasst, welche zur Drehmomentübertragung ausgebildet sind. Bei den drei relativ zueinander drehbar an- geordneten Drehelementen kann es sich um ein Sonnenrad, einen Planetenträger um- fassend zumindest ein Planetenrad und ein Hohlrad des Planetenradsatzes handeln. Das Sonnenrad, der Planetenträger und das Hohlrad können jeweils auf drehbar gela- gerten Wellen angeordnet sein. Das Sonnenrad, das Planetenrad und das Hohlrad kön- nen jeweils als miteinander kämmende Zahnräder ausgebildet sein. Je nach Durchmes- ser der einzelnen Zahnräder und deren relativen Drehgeschwindigkeit können so Dreh- momente zwischen dem Sonnenrad, dem Planetenträger und dem Hohlrad übertragen werden. Beispielsweise kann eine Drehung des Hohlrads blockiert sein, das Hohlrad kann demnach festgesetzt sein. Das Sonnenrad kann mit einer Antriebswelle des Fahr- rads gekoppelt sein. Der Planetenträger kann mit einer Tretkurbelwelle des Fahrrads gekoppelt sein. Da sowohl das Sonnenrad wie auch das Hohlrad mit dem Planetenträ- ger kämmen, kann somit ein Drehmoment von der Antriebseinrichtung an die Antriebs- welle des Fahrrads übertragen werden. Ferner umfasst die elektrische Antriebseinrichtung einen versetzt zum Getriebe ange- ordneten Elektromotor sowie eine zumindest auf einer Tretkurbelwelle des Fahrrads ge- lagerte Antriebswelle. Der Elektromotor kann dazu ausgebildet sein, elektrische Energie in mechanische Energie zu wandeln. Der Elektromotor kann beispielsweise als Syn- chronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein. Eine Abtriebswelle des Elektromo- tors kann beispielsweise permanent drehfest mit einem Rotor des Elektromotors ver- bunden sein. Der Elektromotor kann beispielsweise achsparallel zu einer Längsachse des Getriebes oder des Tretlagers angeordnet sein. Bei der Tretkurbelwelle kann es sich um eine entlang der Längsrichtung des Tretlagers gelagerte mechanische Welle handeln. Die Tretkurbelwelle kann an zumindest einem ihrer Endabschnitte aus dem Tretlager hervorstehen. An gegenüberliegenden Endabschnitten der Tretkurbelwelle kann jeweils eine Tretkurbel montiert sein, an welcher ein Pedal zum mechanischen An- treiben des Fahrrads montiert sein kann. Die Antriebswelle kann in Form einer Hohl- welle ausgebildet sein, welche mit der Tretkurbelwelle mechanisch wirkverbunden be- festigt ist. Die von den Tretkurbeln erzeugte Antriebskraft kann in Form eines Drehmo- ments über die Tretkurbelwelle an die Antriebswelle übertragen werden. Die Antriebs- welle kann ferner mit zumindest einem Drehelement des Planetenradsatzes des Getrie- bes mechanisch wirkverbunden sein. Die Antriebswelle kann ferner mit einer Ab- triebswelle des Elektromotors mechanisch wirkverbunden sein.

Ferner umfasst die elektrische Antriebseinrichtung ein koaxial zu der Antriebswelle an- geordnetes Antriebsrad zur Übertragung einer Motorkraft des Elektromotors auf die An- triebswelle. Das Antriebsrad kann in Form eines Zahnrads ausgebildet sein, welches über ein Zugmittel mit einer Abtriebswelle des Elektromotors gekoppelt sein kann. Bei dem Zugmittel kann es sich um eine Kette oder einen Zahnriemen handeln, welche mit einer Verzahnung des Zahnrads kämen können. Alternativ kann es sich bei dem An- triebsrad um eine Riemenscheibe handeln, welche mit dem Zugmittel reibschlüssig ver- bunden werden kann.

Weiterhin umfasst die elektrische Antriebseinrichtung ein erstes Freilaufelement und ein zweites Freilaufelement. Das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement sind gemeinsam in einem einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger angeordnet. Das erste Freilaufelement kann dazu ausgebildet sein, zwei Komponenten der Antriebseinrichtung drehrichtungsabhängig zu koppeln. Demnach kann das erste Frei- laufelement dazu ausgebildet sein, die beiden Komponenten der Antriebseinrichtung in einer ersten Drehrichtung zur Drehmomentübertragung zu verbinden. In einer der ers- ten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung kann mittels des ersten Frei- laufelements die Verbindung der beiden Komponenten gelöst beziehungsweise unter- brochen werden. Beispielsweise kann eine Drehung einer Welle innerhalb der Antriebs- einrichtung mittels des ersten Freilaufelements in einer ersten Drehrichtung gesperrt werden. Das zu dem ersten Freilaufelement Gesagte gilt analog für das zweite Freilau- felement. Demnach kann anhand des ersten beziehungsweise des zweiten Freilaufele- ments eine drehrichtungsabhängige Kupplungsfunktion zweier Komponenten der An- triebseinrichtung realisiert werden. Das erste und das zweite Freilaufelement können Sperrklinken aufweisen. Alternativ können das erste und das zweite Freilaufelement Klemmrollen, Klemmkörper, Klauenringe oder Schlingfedern aufweisen. Das erste und das zweite Freilaufelement sind gemeinsam in einem aus einem Stück bestehenden Freilaufelementträger angeordnet. Der Freilaufelementträger ist demnach ein einzelnes Bauteil, in welchem jeweils abschnittsweise das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement angeordnet sind.

Das Antriebsrad ist mittels des ersten Freilaufelements über den einstückig ausgebilde- ten Freilaufelementträger mit der Antriebswelle verbindbar. Ferner ist eines der Drehe- lemente des Planetenradsatzes des Getriebes mittels des zweiten Freilaufelements über den einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger mit der Antriebswelle verbind- bar. Das erste Freilaufelement kann demnach eine drehrichtungsabhängige Kupplung des Antriebsrads beziehungsweise des mit diesem verbundenen Elektromotors mit der Antriebswelle realisieren. Das zweite Freilaufelement kann demnach eine drehrich- tungsabhängige Kupplung eines der Drehelemente des Planetenradsatzes des Getrie- bes, beispielsweise des Hohlrads, mit der Antriebswelle realisieren. Diese beiden Kupp- lungsfunktionen können aufgrund des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers über ein einzelnes Bauteil realisiert werden.

Ein weiteres der Drehelemente des Planetenradsatzes des Getriebes ist mit einer Kraft- übertragungseinrichtung des Getriebes einstückig ausgebildet. Bei dem weiteren Dre- helement des Planetenradsatzes kann es sich beispielsweise um das Sonnenrad handeln, während das Hohlrad des Planetenradsatzes mittels des zweiten Freilaufele- ments über den einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger mit der Antriebswelle verbindbar ist. Bei einer Kraftübertragungseinrichtung des Getriebes kann es sich um ein drehmomentübertragend, beispielsweise drehbar, innerhalb des Getriebes angeord- netes Bauteil zur Kraftübertragung handeln. Alternativ kann es sich bei einer Kraftüber- tragungseinrichtung des Getriebes um eine Mehrzahl relativ zueinander drehmomen- tübertragend, insbesondere drehbar, innerhalb des Getriebes angeordneter Bauteile zur Kraftübertragung handeln.

Demnach sind gemäß der vorgeschlagenen elektrischen Antriebseinrichtung für ein Fahrrad sowohl der Freilaufelementträger selbst wie auch ein weiteres der Drehele- mente des Planetenradsatzes mit einer Kraftübertragungseinrichtung des Getriebes ein- stückig ausgebildet. Hierdurch können Bauteile eingespart werden. Ferner kann dadurch auch Bauraum innerhalb des Tretlagers eingespart werden, da weniger Bau- teile innerhalb des Tretlagers Platz finden müssen. Weiterhin kann die Antriebseinrich- tung auch einfacher und kostengünstiger konstruiert werden, da weniger Bauteile ver- wendet werden müssen.

Nach einer Ausführungsform der Antriebseinrichtung kann die Kraftübertragungseinrich- tung des Getriebes von der Antriebswelle gebildet werden. Bei dieser Ausführungsform kann demnach eines der Drehelemente des Planetenradsatzes des Getriebes mittels des zweiten Freilaufelements über den einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger mit der Antriebswelle verbindbar sein. Ein weiteres der Drehelemente des Planetenrad- satzes des Getriebes kann mit der Antriebswelle einstückig ausgebildet sein. Demnach können insbesondere bei der Konstruktion des Getriebes Bauteile, wie beispielsweise eine Verzahnung zwischen der Antriebswelle und den Drehelementen des Planetenrad- satzes, eingespart werden. Aufgrund der einstückigen Ausbildung, also der direkten Verbindung, eines der Drehelemente des Planetenradsatzes mit der Antriebswelle kann außerdem ein Reibungsverlust bei einer Drehmomentübertragung zwischen diesen Bauteilen minimiert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinrichtung kann die Kraftübertra- gungseinrichtung des Getriebes von dem einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger gebildet werden. Der einstückig ausgebildeten Freilaufelementträ- ger kann bei dieser Ausführungsform demnach einstückig mit einem Drehelement des Planetenradsatzes ausgebildet werden. Hierdurch kann auf das zusätzliche Einbauen des Freilaufelementträgers zwischen den Drehelementen des Planetenradsatzes ver- zichtet werden. Die Antriebseinrichtung kann daher einfacher montiert werden. Weiter- hin kann aufgrund dieser Ausgestaltung mittels eines einzigen Bauteils sowohl die Funktion einer Drehmomentübertragung wie auch die Funktion einer Kupplung zwi- schen zwei drehmomentübertragenden Bauteilen realisiert werden. Die Komplexität des Getriebes kann dadurch verringert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinrichtung kann die Kraftübertra- gungseinrichtung des Getriebes von der Antriebswelle und dem einstückig ausgebilde- ten Freilaufelementträger gebildet werden. Bei dieser Ausführungsform können die oben geschilderten Funktionen und Vorteile kombiniert werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Antriebswelle des Fahrrads mit zumin- dest einer Tretkurbel mechanisch wirkverbunden sein, wobei ein Kraftübertragungspfad auf die Antriebswelle von der Tretkurbel über das Getriebe führen kann. Die Tretkurbel kann beispielsweise an der Tretkurbelwelle montiert sein. In diesem Fall kann die An- triebswelle über die Tretkurbelwelle, auf welcher die Antriebswelle gelagert ist, mit der Tretkurbel mechanisch wirkverbunden sein. Weiterhin ist die Antriebswelle über das erste beziehungsweise das zweite Freilaufelement mit weiteren Getriebebauteilen ver- bindbar. Wird demnach eine manuell durch Treten der an den Tretkurbeln montierten Pedale erzeugte Antriebskraft auf die Tretkurbeln aufgebracht, kann diese über die oben geschilderte Wirkverbindung auf die Antriebswelle übertragen werden.

Bei dieser Ausführungsform kann die Übertragung der Motorkraft des Elektromotors auf die Antriebswelle im Endbereich des Kraftübertragungspfades erfolgen. Die Übertra- gung der Motorkraft des Elektromotors kann mittels des koaxial zur Antriebswelle ange- ordneten Antriebsrads auf die Antriebswelle erfolgen. Bei dieser Ausführungsform kann das Antriebsrad derart innerhalb der Antriebseinrichtung angeordnet sein, dass die Mo- torkraft des Elektromotors am Ausgang des Getriebes auf die Antriebswelle übertragen wird. Die über die Tretkurbeln aufgebrachte Antriebskraft kann demnach zunächst über die Tretkurbelwelle an das Getriebe zur Drehmomentübertragung, also zur Einstellung einer geeigneten Übersetzung der Drehelemente des Planetenradsatzes, geführt wer- den. Nachdem eine geeignete Übersetzung eingestellt, also eine Schaltung erfolgt ist, kann die Antriebskraft durch die Motorkraft des Elektromotors verstärkt und auf die An- triebswelle aufgebracht werden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass eine Schaltung ohne die zusätzliche Motorkraft des Elektromotors, also ohne Last, erfolgen kann. Die Lebensdauer des Getriebes kann hierdurch verlängert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Antriebsrad auf der Antriebswelle ge- lagert sein. Das Antriebsrad kann unmittelbar auf der Antriebswelle gelagert sein. Alter- nativ kann das Antriebsrad mittelbar, beispielsweise mittels eines weiteren Drehele- ments, auf der Antriebswelle gelagert sein. Das Antriebsrad kann insbesondere dreh- momentübertragend auf der Antriebswelle gelagert sein. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Motorkraft des Elektromotors mittels des Antriebsrads besonders einfach auf die Antriebswelle übertragen werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Antriebsrad in einem Gehäuse der Antriebs- einrichtung gelagert sein. Durch die Lagerung des Antriebsrads in dem Gehäuse der Antriebseinrichtung kann Bauraum innerhalb der Antriebseinrichtung gespart werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement innerhalb des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers bezüg- lich einer Längsachse der Antriebswelle zumindest abschnittsweise axial benachbart zueinander angeordnet sein. Die Längsachse der Antriebswelle kann beispielsweise der Achse entsprechen, entlang derer die Antriebswelle sich in dem Tretlager erstreckt. Ent- lang dieser Achse können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement zu- mindest abschnittsweise benachbart zueinander angeordnet sein. Beispielsweise kön- nen sich das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement an ihren senkrecht zu der Längsachse der Antriebswelle ausgerichteten jeweiligen Außenflächen berühren. Bei dieser Ausführungsform kann demnach die Ausdehnung des einstückig ausgebilde- ten Freilaufelementträgers entlang der Längsachse der Antriebswelle größer sein als senkrecht zu dieser Achse. Somit kann bei dieser Ausführungsform in radialer Richtung bezüglich der Längsachse der Antriebswelle Bauraum eingespart werden. Nach einer weiteren Ausführungsform können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement innerhalb des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers bezüg- lich der Längsachse der Antriebswelle zumindest abschnittsweise radial benachbart zu- einander angeordnet sein. Die Längsachse der Antriebswelle kann beispielsweise der Achse entsprechen, entlang derer die Antriebswelle sich in dem Tretlager erstreckt. Ra- dial nach außen verlaufend von dieser Achse können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement zumindest abschnittsweise benachbart zueinander angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform kann demnach die Ausdehnung des einstückig aus- gebildeten Freilaufelementträgers senkrecht zu der Längsachse der Antriebswelle grö- ßer sein als parallel zu dieser Achse. Dadurch kann bei dieser Ausführungsform in axia- ler Richtung bezüglich der Längsachse der Antriebswelle Bauraum eingespart werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement innerhalb des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers bezüglich einer Längsachse der Antriebswelle in gleicher Richtung ausgerichtet sein. Beispielsweise können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement als erste und zweite Sperrklinke ausgebildet sein. Die erste und die zweite Sperrklinke kön- nen innerhalb des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers derart ausgerichtet sein, dass die Sperrklinken zumindest abschnittsweise radial nach außen bezüglich der Längsachse der Antriebswelle ausgefahren werden können. Alternativ können die erste und die zweite Sperrklinke radial nach innen bezüglich der Längsachse der Antriebs- welle ausgefahren werden. Weitere Ausgestaltungen des ersten und zweiten Freilau- felements und deren jeweiligen Ausrichtung sind ebenfalls denkbar. Diese Ausführungs- form bietet den Vorteil, dass das erste und das zweite Freilaufelement innerhalb des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers besonders einfach, nämlich in gleicher Richtung, ausgeformt werden können.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement innerhalb des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers bezüglich einer Längsachse der Antriebswelle in entgegengesetzter Richtung ausge- richtet sein. Beispielsweise können das erste Freilaufelement und das zweite Freilau- felement als erste und zweite Sperrklinke ausgebildet sein. Die erste und die zweite Sperrklinke können innerhalb des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers der- art ausgerichtet sein, dass die erste Sperrklinke zumindest abschnittsweise radial nach außen bezüglich der Längsachse der Antriebswelle ausgefahren werden kann. Die zweite Sperrklinke kann zumindest abschnittsweise radial nach innen bezüglich der Längsachse der Antriebswelle ausgefahren werden. Weitere Ausgestaltungen des ers- ten und zweiten Freilaufelements und deren jeweiligen Ausrichtung sind ebenfalls denk- bar. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das erste und das zweite Freilau- felement innerhalb des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers besonders ein- fach, nämlich in axialer Richtung gespiegelt, ausgeformt werden können.

Nach einer weiteren Ausführungsform können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement innerhalb des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers mit vor- gegebenem Abstand zu einer Längsachse der Antriebswelle angeordnet sein. Der vor- gegebene Abstand des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers von der Längs- achse der Antriebswelle kann beispielsweise durch eine zu erwartende Lastaufnahme des ersten Freilaufelements und des zweiten Freilaufelements bedingt beziehungs- weise ausgelegt sein. Beispielsweise können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement bei zu erwartender vergleichsweise hoher Lastaufnahme mit einem ver- gleichsweise großen Abstand zu der Längsachse der Antriebswelle angeordnet werden. Alternativ können das erste Freilaufelement und das zweite Freilaufelement bei zu er- wartender vergleichsweise geringer Lastaufnahme mit einem vergleichsweise geringen Abstand zu der Längsachse der Antriebswelle angeordnet werden. Somit kann das auf den einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger wirkende Drehmoment durch geeig- nete Wahl des Abstands desselben von der Längsachse der Antriebswelle angepasst werden. Die Lebensdauer des einstückig ausgebildeten Freilaufelementträgers kann so- mit verlängert werden.

Die Erfindung bezieht sich in einem zweiten Aspekt auf ein Fahrrad, umfassend die elektrische Antriebseinrichtung nach dem ersten Aspekt und zwei an entgegengesetz- ten Endabschnitten der Tretkurbelwelle angeordnete Tretkurbeln. Die Tretkurbeln sind mit der auf der Tretkurbelwelle befestigten Antriebswelle zum manuellen Antreiben des Fahrrads mechanisch wirkverbunden. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des zweiten Aspekts Merk- male, Ausführungsformen und Vorteile des ersten Aspekts dar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer in einem Tretlager eines Fahr- rads angeordneten elektrischen Antriebseinrichtung nach einer Ausfüh- rungsform der Erfindung.

Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer in einem Tretlager eines Fahr- rads angeordneten elektrischen Antriebseinrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3a zeigt schematisch einen Ausschnitt einer in einem Tretlager eines Fahr- rads angeordneten elektrischen Antriebseinrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3b zeigt schematisch einen Ausschnitt einer in einem Tretlager eines Fahr- rads angeordneten elektrischen Antriebseinrichtung gemäß einer Weiter- bildung der Ausführungsform der Figur 3a.

Figur 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer in einem Tretlager eines Fahr- rads angeordneten elektrischen Antriebseinrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

Figur 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer in einem Tretlager 3 eines in Figur 1 nicht dargestellten Fahrrads angeordneten elektrischen Antriebseinrichtung 1 . Die An- triebseinrichtung 1 ist bezüglich der dargestellten Ansicht nach unten horizontal gespie- gelt fortgesetzt. Die elektrische Antriebseinrichtung 1 umfasst ein in dem Tretlager 3 an- geordnetes Getriebe 4. Das Getriebe 4 ist in der Figur 1 als Planetengetriebe 4 darge- stellt und umfasst ein Sonnenrad SR, eine Mehrzahl von auf einem Planetenträger PT angeordneten Planetenrädern PR und ein Hohlrad HR. Das Planetengetriebe 4 ist mit- tels des Sonnenrads SR, des Planetenträgers PT und des Hohlrads HR in bekannter Weise zur Drehmomentübertragung ausgebildet.

Die Antriebseinrichtung 1 umfasst ferner einen versetzt zum Getriebe 4 angeordneten Elektromotor 5 zum elektrischen Antreiben des Fahrrads. Der Elektromotor 5 ist in der Darstellung der Figur 1 achsparallel zu einer Längsachse des Getriebes 4 angeordnet. Der Elektromotor 5 ist hierbei relativ zur der Blattebene der Figur 1 versetzt zum Ge- triebe 4 angeordnet. In dem Tretlager 3 des Fahrrads ist eine Tretkurbelwelle 6 gela- gert, welche mit in der Figur 1 nicht dargestellten Tretkurbeln zum Antreiben des Fahr- rads durch Muskelkraft mechanisch wirkverbunden ist. Auf der Tretkurbelwelle 6 ist eine Antriebswelle 7 gelagert. Die Antriebswelle 7 ist in der Darstellung der Figur 1 als Hohl- welle ausgebildet, welche auf der Tretkurbelwelle 6 mittels Lagern L1 , L2 gelagert ist.

Zum elektrischen Antreiben des Fahrrads ist der Elektromotor 5 mit einem koaxial zur Antriebswelle 7 angeordneten Antriebsrad 8 mechanisch wirkverbunden. Mittels eines Zugmittels 81 , in der Darstellung der Figur 1 einer Kette 81 , wird ein von dem Elektro- motor 5 erzeugtes Drehmoment auf das Antriebsrad 8 und von diesem auf die Antriebs- welle 7 übertragen. Das Antriebsrad 8 ist mittels eines Kugellagers KL1 auf der An- triebswelle 7 gelagert.

Die elektrische Antriebseinrichtung 1 umfasst weiterhin ein erstes Freilaufelement F1 und ein zweites Freilaufelement F2. Das erste beziehungsweise zweite Freilaufele- ment F1 , F2 sind in der Darstellung der Figur 1 als erste beziehungsweise zweite Sperr- klinke dargestellt. Die erste Sperrklinke F1 und die zweite Sperrklinke F2 sind gemein- sam in einem einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger 9 angeordnet. Der einstü- ckig ausgebildete Freilaufelementträger 9 ist ein einzelnes Bauteil, in welchem jeweils abschnittsweise das erste Freilaufelement F1 und das zweite Freilaufelement F2 ange- ordnet sind.

Mittels des ersten Freilaufelements F1 , insbesondere über den einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger 9, ist das Antriebsrad 8 zur Übertragung der Motorkraft des Elekt- romotors 5 mit der Antriebswelle 7 verbindbar. Somit kann der Elektromotor 5 mittels des ersten Freilaufelements F1 über den einstückig ausgebildeten Freilaufelementträ- ger 9 drehrichtungsabhängig mit der Antriebswelle 7 gekoppelt werden.

Mittels des zweiten Freilaufelements F2, insbesondere über den einstückig ausgebilde- ten Freilaufelementträger 9, ist eines der Drehelemente des Planetenradsatzes des Ge- triebes 4 mit der Antriebswelle 7 verbindbar. In der Darstellung der Figur 1 ist ein nur teilweise dargestelltes Drehelement 12des Getriebes 4 über das zweite Freilaufele- ment F2 mit der Antriebswelle 7 verbindbar. Demnach kann dieses Drehelement 12 des Getriebes 4 mittels des zweiten Freilaufelements F2 über den einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger 9 drehrichtungsabhängig mit der Antriebswelle 7 gekoppelt wer- den.

In der Ausführungsform der Figur 1 ist ferner ein weiteres der Drehelemente des Plane- tenradsatzes des Getriebes 4 mit einer Kraftübertragungseinrichtung 7, 9 des Getrie- bes 4 einstückig ausgebildet. In der Darstellung der Figur 1 ist die Kraftübertragungsein- richtung 7, 9 des Getriebes 4 von dem einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger 9 gebildet. Mit dieser Kraftübertragungseinrichtung 9 ist der Planetenträger PT des Plane- tenradsatzes des Getriebes 4 einstückig ausgebildet.

Das erste Freilaufelement F1 und das zweite Freilaufelement F2 sind in dem einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger 9 in der Darstellung der Figur 1 als erste bezie- hungsweise zweite Sperrklinke F1 , F2 dargestellt. Die erste und zweite Sperr- klinke F1 , F2 sind bezüglich einer Längsachse LA der Antriebswelle 7 axial benachbart zueinander angeordnet. Ferner sind die erste und zweite Sperrklinke F1 , F2 in der Dar- stellung der Figur 1 bezüglich der Längsachse LA der Antriebswelle 7 jeweils radial nach außen, also in gleicher Richtung ausgerichtet. Ferner sind die erste und zweite Sperrklinke F1 , F2 in der Darstellung der Figur 1 unter einem vergleichsweise kleinen vorgegebenen Abstand zu der Längsachse LA der Antriebswelle 7 angeordnet.

Die Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer elektrischen Antriebseinrich- tung 11 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die in der Figur 2 mit gleichen Bezugs- zeichen versehenen Elemente der Antriebseinrichtung 1 1 sind zu denen der Antriebseinrichtung 1 der Figur 1 äquivalent. Auf diese wird in der Erläuterung der Fi- gur 2 nicht weiter eingegangen.

Die Antriebseinrichtung 11 der Figur 2 unterscheidet sich von der Antriebseinrichtung 1 der Figur 1 dadurch, dass hier das Hohlrad HR des Planetenradsatzes des Getriebes 4 mittels des zweiten Freilaufelements F2, insbesondere über den einstückig ausgebilde- ten Freilaufelementträger 9, mit der Antriebswelle 7 verbindbar ist. Analog zur Antriebs- einrichtung 1 der Figur 1 wird in der Darstellung der Figur 2 die Kraftübertragungsein- richtung 7, 9 des Getriebes 4 ebenfalls von dem einstückig ausgebildeten Freilaufele- mentträger 9 gebildet. Im Unterschied zur Darstellung der Figur 1 sind in der Antriebs- einrichtung 11 der Figur 2 anstatt des Planetenträgers PT das Sonnenrad SR des Pla- netenradsatzes des Getriebes 4 und der einstückig ausgebildete Freilaufelementträ- ger 9 einstückig ausgebildet.

In der Darstellung der Figur 2 sind das erste Freilaufelement F1 und das zweite Freilau- felement F2 ebenfalls als erste beziehungsweise zweite Sperrklinke F1 , F2 dargestellt. Die erste und zweite Sperrklinke F1 , F2 sind bezüglich einer Längsachse LA der An- triebswelle 7 zumindest abschnittsweise radial benachbart zueinander angeordnet. Fer- ner ist die erste Sperrklinke F1 in der Darstellung der Figur 2 radial nach innen, die zweite Sperrklinke F2 jedoch radial nach außen bezüglich der Längsachse LA der An- triebswelle 7 ausgerichtet. Hierdurch kann im Vergleich zur Ausführungsform der Fi- gur 1 in axialer Richtung der Antriebseinrichtung 11 Bauraum eingespart werden. Fer- ner sind die erste und zweite Sperrklinke F1 , F2 in der Darstellung der Figur 2 unter ei- nem im Vergleich zu der Darstellung der Figur 1 größeren vorgegebenen Abstand zu der Längsachse LA der Antriebswelle 7 angeordnet.

Die Figur 3a zeigt schematisch einen Ausschnitt einer elektrischen Antriebseinrich- tung 21 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die in der Figur 3 mit gleichen Bezugs- zeichen versehenen Elemente der Antriebseinrichtung 21 sind zu denen der Antriebs- einrichtung 1 der Figur 1 beziehungsweise der Antriebseinrichtung 11 der Figur 2 äqui- valent. Auf diese wird in der Erläuterung der Figur 3a nicht weiter eingegangen. In der Antriebseinrichtung 21 der Figur 3a ist wiederum das Hohlrad HR des Planeten- radsatzes des Getriebes 4 mittels des zweiten Freilaufelements F2, also über den ein- stückig ausgebildeten Freilaufelementträger 9, mit der Antriebswelle 7 verbindbar. Im Unterschied zu der Antriebseinrichtung 1 der Figur 1 und der Antriebseinrichtung 11 der Figur 2 wird in der Darstellung der Figur 3 die Kraftübertragungseinrichtung 7, 9 des Getriebes 4 jedoch von der Antriebswelle 7 gebildet. Demnach sind in der Antriebsein- richtung 21 der Figur 3 das Sonnenrad SR des Planetenradsatzes des Getriebes 4 und die Antriebswelle 7 einstückig ausgebildet.

In der Darstellung der Figur 3a sind das erste Freilaufelement F1 und das zweite Frei- laufelement F2 ebenfalls als erste beziehungsweise zweite Sperrklinke F1 , F2 darge- stellt. Die erste und zweite Sperrklinke F1 , F2 sind bezüglich einer Längsachse LA der Antriebswelle 7 zumindest abschnittsweise axial benachbart und jeweils radial nach in- nen, also in gleicher Richtung zueinander angeordnet. Ferner sind die erste und zweite Sperrklinke F1 , F2 in der Darstellung der Figur 3a unter einem im Vergleich zu der Dar- stellung der Figuren 1 und 2 größeren vorgegebenen Abstand zu der Längsachse LA der Antriebswelle 7 angeordnet. Hierdurch können die Sperrklinken F1 und F2 ein ver- glichen mit den Antriebseinrichtungen 1 und 11 größeres Drehmoment aufnehmen.

Die Figur 3b zeigt schematisch eine Weiterbildung der Antriebseinrichtung 21 gemäß der Figur 3a. Hierbei ist die Antriebswelle 7‘ der Antriebseinrichtung 21 in radialer Rich- tung bezüglich der Längsachse LA nach außen verlängert. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ein weiteres Antriebsrad 8‘ zur Übertragung einer Antriebskraft von der Antriebseinrichtung 21 auf eine Antriebsachse des Fahrrads unter einem verkürzten Abstand zu der Antriebswelle 7‘ auf dieser montiert werden kann. Des Weiteren ist zwi- schen der radial nach außen verlängerten Antriebswelle 7‘ und einem Gehäuse 10 der Antriebseinrichtung 21 ein Dichtelement 10a angeordnet. Mittels des Dichtelements 10a kann das Gehäuse 10 der Antriebseinrichtung 21 gegenüber eindringendem Schmutz und/oder Feuchtigkeit abgedichtet werden.

Die Figur 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer elektrischen Antriebseinrich- tung 31 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die in der Figur 4 mit gleichen Bezugs- zeichen versehenen Elemente der Antriebseinrichtung 31 sind zu denen der Antriebseinrichtung 1 der Figur 1 , der Antriebseinrichtung 11 der Figur 2 beziehungs- weise der Antriebseinrichtung 21 der Figuren 3a und 3b äquivalent. Auf diese Elemente wird in der Erläuterung der Figur 4 nicht weiter eingegangen.

In der Antriebseinrichtung 31 der Figur 4 ist wie in der Figur 1 das nur teilweise darge- stellte Drehelement 12des Planetenradsatzes des Getriebes 4 mittels des zweiten Frei- laufelements F2, insbesondere über den einstückig ausgebildeten Freilaufelementträ- ger 9, mit der Antriebswelle 7 verbindbar. Im Unterschied zu den Antriebseinrichtun- gen 1 , 11 und 21 der Figuren 1 , 2 und 3a wird in der Darstellung der Figur 4 die Kraft- übertragungseinrichtung 7, 9 des Getriebes 4 jedoch sowohl von der Antriebswelle 7 wie auch von dem einstückig ausgebildeten Freilaufelementträger 9 gebildet. Mit dieser Kraftübertragungseinrichtung 7, 9 ist in der Darstellung der Figur 4 das Sonnenrad SR des Planetenradsatzes des Getriebes 4 einstückig ausgebildet. Demnach sind in der Antriebseinrichtung 31 der Figur 4 das Sonnenrad SR des Planetenradsatzes des Ge- triebes 4, die Antriebswelle 7 und der einstückig ausgebildete Freilaufelementträger 9 gemeinsam einstückig ausgebildet. Hierdurch ist die Antriebseinrichtung 31 besonders einfach konstruierbar, da weniger Bauteile verwendet werden müssen als für die Kon- struktion der Antriebseinrichtungen 1 , 11 und 21 .

Ferner ist in der Antriebseinrichtung 31 der Figur 4 das Antriebsrad 8 im Gehäuse 10 der Antriebseinrichtung 31 gelagert. Hierdurch kann der einstückig ausgebildete Freilau- felementträger 9 bezüglich der Längsachse LA der Antriebswelle 7 radial innenliegend zu dem Kugellager KL1 des Antriebsrads 8 angeordnet werden. Der Freilaufelementträ- ger 9 und das Kugellager KL 1 können daher radial gestapelt angeordnet werden. In axialer Richtung bezüglich der Längsachse LA der Antriebswelle 7 kann somit Bauraum eingespart werden. Bezuqszeichen

1 ; 11 ; 21 ; 31 elektrische Antriebseinrichtung

3 Tretlager

4 Getriebe, Planetengetriebe

SR Sonnenrad

PR Planetenrad

PT Planetenträger

HR Hohlrad

5 Elektromotor

6 Tretkurbelwelle

62 Tretkurbel

7; 7‘ Antriebswelle

8; 8‘ Antriebsrad

81 Zugmittel, Kette

F1 erstes Freilaufelement, erste Sperrklinke

F2 zweites Freilaufelement, zweite Sperrklinke

9 Freilaufelementträger

7; 7‘; 9 Kraftübertragungseinrichtung

10 Gehäuse

10a Dichtelement

12 Drehelement

L1 , L2 Lager

KL1 Kugellager

LA Längsachse der Antriebswelle