用于能同时由人体肌肉力和电机驱动的交通工具的驱动单元制造技术

本发明专利技术涉及一种特别狭窄地构成的用于能同时通过由人体肌肉力和电机式提供的驱动能量驱动的交通工具(F)的驱动单元(1)，所述驱动单元包括两个轴传动装置(13、18)和两个电机(22、27)，其中，由人体肌肉力和电动(22、27)提供的驱动能量总和能传递到输出从动轴(12)上。供的驱动能量总和能传递到输出从动轴(12)上。供的驱动能量总和能传递到输出从动轴(12)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于能同时由人体肌肉力和电机驱动的交通工具的驱动单元


[0001]本专利技术涉及一种用于交通工具的驱动单元，该交通工具可以同时由人体肌肉力和电机提供的驱动能量来驱动。

技术介绍

[0002]所述类型的交通工具是指单辙或多辙车辆，如自行车、尤其是电动自行车、电单车或电动助力车(Pedelec)，但也包括水上自行车、脚踏船或轮椅。所述类型交通工具尤其是根据2013年1月15日生效的欧盟法规2013/168/EU第4条的车辆类别L1e、L2e、L3e、L4e、L5e、L6e和L7e。此外，所述类型的车辆还包括：尤其是由于结构形式最大速度达到6km/h的车辆；确定为专门供身体残疾人士使用的车辆，如轮椅；确定为专门在体育比赛中使用的车辆；具有带有脚踏助力装置的脚蹬驱动器的自行车，所述脚踏助力装置配备有最大标称连续功率达到250W的电机式辅助驱动器，当骑行者停止蹬踏时，所述辅助驱动器的助力中断，并且随着车辆速度的增加，所述辅助驱动器的助力逐渐减小，并在车速达到25km/h之前所述助力中断；具有电机式行驶驱动器的自平衡车；具有脚蹬驱动器的运动车辆；具有脚蹬驱动器的具有不少于一个座位的车辆；以及具有(根据ECE
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R 17)≤400mm的R点的脚蹬驱动器的车辆。所述车辆通常具有一个前轮和至少一个后轮，所述前轮和后轮通过车架相互连接。当然，也可以存在多个后轮、例如两个后轮，和/或存在多个前轮、例如两个前轮，前轮和后轮尤其是可以以任何的组合存在。这些车轮可以例如横向于向前行驶方向并排设置，如在轮椅、三轮车或带边车的车辆中那样，或者也可以在前进行驶方向上前后相继设置，如在双座自行车中那样。这种交通工具越来越多地配备至少一个电机，所述电机应在驱动交通工具时向使用者提供助力。通常这种交通工具不是仅由所述电机驱动，而是在由自身的人体肌肉力驱动交通工具时由电机向使用者提供辅助。此时，辅助的程度通常是可选的。以这种方式，使用者在利用这种交通工具行驶期间可以准确地以其能够或希望的程度施加自己的动力，同时使用者仍然可以以舒适的且也是日常可用的速度前进。
[0003]除了在驱动交通工具时对使用者提供辅助以外，同样已知的是，用于这种交通工具的驱动单元配备两个电机和一个累加传动装置。以这种方式，可以实现无级传动装置(CVT
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无级变速器)，所述传动装置例如由控制单元控制。此时，操作者不必如例如在传统自行车中那样从多个可用的离散档位中找出当前合适的档位。相反，对于当前行驶状况适合的传动比由控制单元通过操控至少一个所述电机无级地在所述累加传动装置上设定。这种驱动单元例如由EP 1 642 820 A1和EP 2 218 635A1已知。在上述文献中，使用行星传动装置作为累加传动装置。
[0004]对于目前为止的驱动单元，问题在于驱动单元的结构尺寸，尤其横向于交通工具纵轴线的结构尺寸。所述驱动单元通常设置在轮毂上或附近，或设置在驱动轴承、例如中轴轴承上或附近。一方面，驱动单元在两侧不应过多地突出于车轮。另一方面，当设置在中轴轴承上时应注意的是，例如由于人体的解剖结构，脚蹬的曲柄臂相互间通常应保持140
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180mm的最大轴向间距。由于驱动单元也位于曲柄臂之间，很明显的是，所述驱动单元应设
计成尽可能狭窄地构成，以便在长路程上也能够使骑行人具有舒适的骑行体验。但这也带来了一系列构造上的问题，因为在驱动单元中必要的转动轴承和飞轮本身分别带来确定的空间需求。尤其是在例如中轴轴承或后轮的旋转轴方向上，累加传动装置和电机通常也在驱动单元中占据不可忽视的结构空间，这个结构空间超出希望程度地增大了驱动单元的总宽度。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的是，给出一种驱动单元，所述驱动单元尤其是横向于交通工具的行驶方向上尽可能窄地构成。同时，所述驱动单元应能够灵活地控制并且能够覆盖当今的驱动单元的全部功能范围。
[0006]解决方案是通过根据独立权利要求的驱动单元来实现的。优选改进方案在从属权利要求中给出。此外，本专利技术还涉及具有这种驱动单元的交通工具。
[0007]根据本专利技术的驱动单元包括输入驱动轴，以用于传输由人体肌肉力产生或提供的驱动能量。就是说，输入驱动轴例如可以是自行车的曲柄或者不可相对转动地与曲柄连接。备选地，所述输入驱动轴也可以以转动固定的方式与牵引件齿轮、例如链轮连接。由此，输入驱动轴设置成，使得所述输入驱动轴可以由交通工具的操作者或行驶者利用人体肌肉力、例如通过在自行车上进行蹬踏来置于旋转。这可以直接或间接地进行。尤其是设定，这在从人体肌肉力进入整个传动系的导入部位出发的力传递流方向上在电机之前进行。
[0008]此外，根据本专利技术的驱动单元包括输出从动轴，以用于将驱动能量输出给行驶装置。所述行驶装置例如是至少一个车轮(或者对水上的交通工具是螺旋桨)，所述车轮通过由输出从动轴所传递的驱动能量置于旋转，由此使交通工具行驶。所述输出从动轴例如可以不可相对转动地与牵引件齿轮、例如链轮连接。备选地，所述输出从动轴也可以构造成与轮毂壳体是不可相对转动的，所述轮毂壳体例如经由辐条将旋转运动传递到行驶装置上。所述输出从动轴将其旋转传递给交通工具的行驶装置，因此，驱动单元构造成用于，给输出从动轴加载与交通工具希望的行驶速度相对应的旋转。由此，沿从人体肌肉力的导入点出发的力传递流方向，输出从动轴在功能上设置在输入驱动轴和由驱动单元驱动的行驶装置之间。
[0009]相应地，所述驱动单元构造成，使得驱动能量从输入驱动轴传递到输出从动轴。但同时也设定，所述驱动单元构造成，使得所述驱动单元能够使传递到输出从动轴上的转速和所传递的转矩与当前运行状况的要求相适配。为此，所述驱动单元包括围绕旋转轴设置的驱动轴传动装置，所述驱动轴传动装置具有第一轴带发电机、第一柔性齿轮和齿圈。旋转轴例如尤其可以是中轴轴承的中轴或行驶装置的轮轴，尤其是由驱动单元驱动的行驶装置的轮轴。轴传动装置是一种传动装置，这种传动装置由于简单和狭窄的构造方式以及坚固性和高减速比特别适用于当前的应用目的。轴传动装置本身记载在现有技术中，并且是本领域技术人员已知的，例如由DE 1 135 259 B已知。这种轴传动装置例如可以将轴带发电机的具有低转矩的高转速转化为柔性齿轮和/或齿圈的具有高转矩的低转速，反之亦然。此外，所述驱动单元包括围绕旋转轴设置的具有定子和转子的驱动电机，此时，所述驱动电机的驱动能量能经由驱动轴传动装置传递到输出从动轴上。因此，驱动电机可用于对驾驶者提供辅助或其人体肌肉力提供助力，以便将电机式提供的驱动能量传递到输出从动轴并由
此有助于交通工具的前进运动。通过轴传动装置较高的减速比，可以将电机的高转速和低转矩转化为具有高转矩的低转速，这种转矩可以用于驱动交通工具。为此，驱动电机优选在驱动上与驱动轴传动装置的轴带发电机作用连接。换言之，驱动电机的转子优选不能相对转动地与轴带发电机连接或者甚至与轴带发电机一体地构成。驱动轴传动装置的输出端在当前情况下优选由齿圈形成。所述齿圈特别是不可相对转动与驱动单元的输出从动轴连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于能同时通过由人体肌肉力和电机式提供的驱动能量驱动的交通工具(F)的驱动单元(1)，所述驱动单元包括：
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用于传输由人体肌肉力产生的驱动能量的输入驱动轴(33)，
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用于将驱动能量输出给行驶装置(72)的输出从动轴(12)，
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围绕旋转轴(9)设置的驱动轴传动装置(18)，所述驱动轴传动装置具有第一轴带发电机(20)、第一柔性齿轮(19)和齿圈(14)，
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围绕旋转轴(9)设置的具有定子(28)和转子(31)的驱动电机(27)，所述驱动电机(27)的驱动能量能通过驱动轴传动装置(18)传递到输出从动轴(12)上，
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设置在输入驱动轴(33)和输出从动轴(12)之间的传动系中的可变轴传动装置(13)，所述可变轴传动装置具有第二轴带发电机(16)、第二柔性齿轮(15)和齿圈(14')，所述可变轴传动装置(13)设置成，使得所述可变轴传动装置接收输入驱动轴(33)的来自人体肌肉力的驱动能量并将所述驱动能量传送给驱动单元(1)的输出从动轴(12)，
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可变电机(22)，所述可变电机具有定子(23)和转子(26)，所述可变电机的驱动能量同样被引入可变轴传动装置(13)中，通过可变轴传动装置(13)能够将来自人体肌肉力和可变电机(22)的累加的能量传递到输出从动轴(12)上，其中，所述驱动轴传动装置(18)的齿圈(14)和可变轴传动装置(13)的齿圈(14')构造成不能相对于彼此转动的并且将来自人体肌肉力、驱动电机(27)和可变电机(22)的累加的驱动能量传递到输出从动轴(12)上。2.根据权利要求1所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述可变轴传动装置(13)和/或可变电机(22)围绕旋转轴(9)设置。3.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述可变轴传动装置(13)在输入驱动轴(33)和输出从动轴(12)之间构成无级的传动装置。4.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述柔性齿轮(15、19)中的至少一个、优选两个柔性齿轮构造成在旋转轴(9)方向上延伸的套筒(63、64)，所述套筒在一个轴向侧面上与转动轴承(45、48)相连，并且朝另一个轴向侧面具有用于轴带发电机(16、20)的接合区域，沿旋转轴(9)的方向观察，在转动轴承(45、48)和轴带发电机(16、20)之间存在套筒内腔(69)，并且所述电机(22、27)中的至少一个、优选两个电机尤其是在其转子(26、31)和/或定子(23、28)沿旋转轴(9)的轴向延伸上在旋转轴(9)的轴向方向上至少部分地、优选完整地设置在配设给相应电机(22、27)的轴传动装置(13、18)的套筒内腔(69)中。5.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述驱动轴传动装置(18)和/或可变轴传动装置(13)的轴带发电机(16、20)、柔性齿轮(15、19)和齿圈(14、14')在垂直于旋转轴(9)的传动装置平面(E1、E1')中相互重叠地设置，并且所述柔性齿轮(15、19)、尤其是柔性齿轮(15、19)的套筒(63)相对于支座(43)能旋转地支承在垂直于旋转轴(9)的轴承平面(E2、E2')中，所述驱动电机(27)和/或可变电机(22)设置在所述传动装置平面(E1、E1')和轴承平面(E2、E2')之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，在所述驱动电机(27)上和/或在所述可变电机(22)上设置转速和/或转角传感器(38、40)、特别是霍尔传感器，所述转速和/或转角传感器(38、40)尤其是设置在柔性齿轮(15、19)的套筒内腔(69)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，用于输出从动轴(12)的转动轴承(50)和用于输入驱动轴(33)的转动轴承(49)设置在垂直于旋转轴(9)的共同的轴支承平面(E3)中。8.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述两个电机(22、27)和/或所述两个轴传动装置(13、18)围绕旋转轴(9)彼此同轴地设置。9.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述轴传动装置(13、18)和所述电机(22、27)并且尤其是柔性齿轮(15、19)相对于固定的支座(43)的转动轴承(45、48)关于垂直于旋转轴(9)延伸的对称平面(E5)彼此对称地构成和设置。10.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述输入驱动轴(33)至少在一个转动方向上不可相对转动地与可变轴传动装置(13)的柔性齿轮(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：基尔沃特有限公司，
类型：发明
国别省市：