Titel

Antriebseinheit eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs, und ein mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug.

Bekannt sind Antriebseinheiten für mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbare Fahrzeuge, wie Elektrofahrräder, welche Getriebe zwischen einem Motor und einer Kurbelwelle umfassen. Häufig wird eine Anordnung mit Stirnradverzahnung verwendet mit einem Motor, dessen Abtriebswelle parallel zur Kurbelwelle und von dieser beabstandet angeordnet ist. Weiterhin bekannt sind Antriebseinheiten mit koaxial zur Kurbelwelle angeordnetem Motor, wobei ein Planetengetriebe zur Drehmomentübertragung vorgesehen ist.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber durch eine besonders vorteilhafte Konstruktion und eine hohe Effizienz aus. Insbesondere kann eine besonders kompakte Gesamtbauform der Antriebseinheit ermöglicht werden, wobei gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad der Kraftübertragung ermöglicht werden kann. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Antriebseinheit eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs, vorzugsweise eines Elektrofahrrads, umfassend einen Motor mit einer Abtriebswelle, eine Kurbelwelle, und ein Getriebe. Das Getriebe ist dabei eingerichtet und angeordnet zur Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle des Motors und der Kurbelwelle. Die Abtriebswelle, und bevorzugt der Motor, ist koaxial zur Kurbelwelle angeordnet. Zudem ist das Getriebe als ein Stirnradgetriebe ausgebildet.

Mit anderen Worten wird eine koaxiale Anordnung von der Abtriebswelle des Motors und der Kurbelwelle bereitgestellt, wobei über das als Stirnradgetriebe ausgebildete Getriebe eine Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle und der Kurbelwelle ermöglicht wird.

Insbesondere wird als Stirnradgetriebe ein Getriebe mit mehreren Zahnrädern angesehen, wobei die Verzahnungen sämtlicher Zahnräder jeweils, insbesondere ausschließlich, an einem Außenumfang des entsprechenden Zahnrads ausgebildet ist. Insbesondere sind jeweilige Zahnräder, die im Eingriff miteinander stehen, um separate Achsen rotierbar angeordnet.

Die Antriebseinheit bietet somit den Vorteil, dass durch die koaxiale Anordnung von Abtriebswelle und Kurbelwelle, sowie vorzugsweise damit auch des Motors und der Kurbelwelle, eine besonders kompakte Bauform der Antriebseinheit ermöglicht wird. Dabei kann ermöglicht werden, dass der Motor, welcher beispielsweise häufig einen erheblichen Anteil des gesamten Bauraums der Antriebseinheit beansprucht, optimal koaxial zur Kurbelwelle platziert werden kann. Insbesondere wirkt sich diese Anordnung besonders vorteilhaft auf die kompakte Gesamtbauform der Antriebseinheit auf, wenn auf der Kurbelwelle das größte Zahnrad des Getriebes angeordnet ist. Somit kann sich das verbleibende Getriebevolumen beispielsweise nur geringfügig aus einer axialen Projektionsfläche des Motors heraus erstrecken, wobei ermöglicht wird, dass dieses Volumen vergleichsweise schmal ist und insbesondere in axialer Richtung relativ mittig angeordnet ist, was sich weiter vorteilhaft auf die Konstruktion der Antriebseinheit auswirkt. Zudem zeichnet sich die Antriebseinheit durch geringe Kosten aufgrund weniger und relativ einfacher Bauteile aus. Außerdem kann dadurch ein geringes Gewicht der Antriebseinheit ermöglicht werden.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. Bevorzugt weist das Getriebe eine Zwischenwelle auf, welche parallel zur Kurbelwelle angeordnet ist. Das heißt, insbesondere ist eine Zwischenwellen- Achse der Zwischenwelle parallel zu einer Kurbelwellen-Achse der Kurbelwelle angeordnet. Das Getriebe ist dabei eingerichtet zur Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle und der Kurbelwelle über die Zwischenwelle. Das heißt, die Drehmomentübertragung erfolgt von der Abtriebswelle des Motors über die Zwischenwelle auf die Kurbelwelle. Damit kann das Getriebe mit einer vorbestimmten Getriebeübersetzung zwischen Abtriebswelle und Kurbelwelle auf besonders einfache Weise und mit wenigen Bauteilen bereitgestellt werden. Zudem kann beispielsweise auf einfache Weise eine Getriebeübersetzung durch Skalierung der Zwischenwelle, insbesondere mit entsprechenden Zahnrädern, angepasst werden.

Besonders bevorzugt weist das Getriebe ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad auf. Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad sind jeweils drehfest mit der Zwischenwelle verbunden. Beispielsweise können das erste Zahnrad, das zweite Zahnrad und die Zwischenwelle gemeinsam als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sein. Damit kann eine einfache und kostengünstige sowie robuste Konstruktion bereitgestellt werden.

Alternativ bevorzugt weist das Getriebe ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad und einen Freilauf auf. Eines der beiden Zahnräder, das heißt das erste Zahnrad oder das zweite Zahnrad, ist dabei drehfest mit der Zwischenwelle verbunden. Zwischen dem jeweils anderen Zahnrad und der Zwischenwelle ist dabei der Freilauf angeordnet. Insbesondere ist der Freilauf eingerichtet, um zwischen einer drehfest in Verbindung und einer relativ frei drehbaren Verbindung zwischen dem entsprechenden Zahnrad und der Zwischenwelle wechseln zu können. Vorzugsweise sperrt der Freilauf in Antriebsrichtung des Motors und öffnet bei Stillstand des Motors um während einer Betätigung der Kurbeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Freilauf beispielsweise steuerbar betätigbar ausgebildet sein, beispielsweise mittels einer Steuereinheit. Insbesondere kann dadurch mittels des Freilaufs der Motor von der Kurbelwelle entkoppelt werden, beispielsweise zur Abschaltung der Motorunterstützung, insbesondere bei Überschreiten einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Vorzugsweise weist das Getriebe eine Motorverzahnung auf, welche an der Abtriebswelle ausgebildet ist. Insbesondere ist ein Teil der Abtriebswelle somit als Zahnrad mit der Motorverzahnung ausgebildet. Das erste Zahnrad steht dabei mit der Motorverzahnung in Eingriff. Somit kann weiter vorteilhaft eine kompakte, einfache und kostengünstige Konstruktion begünstigt werden.

Weiter bevorzugt weist das Getriebe ein drittes Zahnrad auf, welches drehfest mit der Kurbelwelle verbindbar ist. Insbesondere kann das dritte Zahnrad zusätzlich in einem Freilauf-Modus relativ zur Kurbelwelle rotierbar angeordnet sein. Das dritte Zahnrad steht dabei in Eingriff mit dem zweiten Zahnrad der Zwischenwelle. Insbesondere kann somit über das dritte Zahnrad die Drehmomentübertragung von der Zwischenwelle auf die Kurbelwelle erfolgen.

Besonders bevorzugt umfasst die Antriebseinheit ferner einen Freilauf zwischen dem dritten Zahnrad und der Kurbelwelle. Insbesondere ist der Freilauf eingerichtet, um zwischen einer drehfesten Verbindung und einer relativ frei drehbaren Verbindung zwischen drittem Zahnrad und Kurbelwelle wechseln zu können. Vorzugsweise sperrt der Freilauf in Antriebsrichtung des Motors und öffnet bei Stillstand des Motors und während einer Betätigung der Kurbeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Freilauf beispielsweise steuerbar betätigbar ausgebildet sein, beispielsweise mittels einer Steuereinheit. Insbesondere kann mittels des Freilaufs somit der Motor von der Kurbelwelle entkoppelt werden, beispielsweise zur Abschaltung der Motorunterstützung, insbesondere bei Überschreiten einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Beispielsweise kann in einer bevorzugten alternativen Ausführungsform das dritte Zahnrad drehfest mit einer Hohlwelle ausgebildet sein, an der die Abtriebsschnittstelle angeordnet ist. In diesem Fall kann der Freilauf zwischen dem dritten Zahnrad und der Kurbelwelle als Fahrerfreilauf, das heißt, zum Ermöglichen einer drehfesten oder einer relativ frei drehbaren Verbindung zwischen Abtriebsschnittstelle und Kurbelwelle, wirken.

Vorzugsweise ist das Getriebe als ein zweistufiges Stirnradgetriebe ausgebildet. Das heißt, es sind zwei Stirnradstufen vorgesehen, um eine vorbestimmte Getriebeübersetzung zwischen Abtriebswelle und Kurbelwelle bereitzustellen. Damit kann bei kompakter Konstruktion und einfachem Aufbau eine optimale Drehmomentübertragung der Antriebseinheit für den Einsatz in einem Elektrofahrrad bereitgestellt werden.

Besonders bevorzugt weist der Motor einen Rotor auf, der drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Insbesondere ist der Rotor koaxial zur Abtriebswelle ausgebildet. Beispielsweise können Rotor und Abtriebswelle als ein gemeinsames einstückiges Bauteil ausgebildet sein. Damit kann eine einfache und robuste Konstruktion mit wenigen Bauteilen und somit auch kostengünstig und leichtgewichtig bereitgestellt werden.

Bevorzugt ist die Abtriebswelle als Hohlwelle ausgebildet. Die Kurbelwelle ist dabei drehbar innerhalb der Abtriebswelle gelagert. Vorzugsweise ist zur drehbaren Lagerung zumindest ein Lager zwischen Kurbelwelle und Antriebswelle vorgesehen. Beispielsweise kann das Lager für eine in radialer Richtung besonders kompakte Bauweise als ein Nadellager ausgebildet sein. Durch die Ausgestaltung der Abtriebswelle als Hohlwelle und der durch diese durchgeführten Kurbelwelle kann eine besonders kompakte Geometrie der Antriebseinheit bereitgestellt werden. Zudem kann eine flexible relative Positionierung der Komponenten der Antriebseinheit entlang der Axialrichtung der Kurbelwelle ermöglicht werden.

Weiter bevorzugt umfasst die Antriebseinheit ferner zwei Tretlager. Die Kurbelwelle ist dabei mittels der beiden Tretlager in einem Gehäuse der Antriebseinheit drehbar gelagert. Die Lager können beispielsweise als Kugellager, wie insbesondere Rillenkugellager, oder dergleichen ausgebildet sein.

Vorzugsweise umfasst die Antriebseinheit ferner eine Erfassungseinrichtung, welche eingerichtet ist zur Erfassung einer Lagerkraft an dem Abtriebs-seitigen Tretlager. Als Abtriebs-seitiges Tretlager wird insbesondere dasjenige der beiden Tretlager angesehen, das näher an einer Abtriebsschnittstelle der Kurbelwelle, an der ein Abtriebselement befestigbar ist, angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Abtriebselement als ein Kettenblatt ausgebildet. Alternativ bevorzugt kann ein anderes Abtriebselement vorgesehen sein, das eingerichtet ist zur Verbindung mit einem Übertragungselement, um eine Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle an ein Antriebsrad des Fahrzeugs zu ermöglichen. Anhand der ermittelten Lagerkraft kann vorzugsweise eine durch den Fahrer aufgebrachte Tretkraft und/oder ein durch den Fahrer aufgebrachtes Tretmoment ermittelt werden. Basierend darauf kann vorzugsweise ein Fahrerwunsch, basierend auf welchem das gesteuerte Erzeugen des motorisch unterstützenden Motormoments der Antriebseinheit erfolgt, ermittelt werden.

Besonders bevorzugt umfasst die Erfassungseinrichtung zwei Kraftsensoren. Jeder Kraftsensor ist dabei eingerichtet, jeweils eine Kraft entlang einer vorbestimmten Richtung zu erfassen, insbesondere wobei die beiden Richtungen der Kraftsensoren unterschiedlich sind. Die Erfassungseinrichtung ist dabei eingerichtet, um eine Lagerkraft-Richtung und einen Lagerkraft-Betrag der Lagerkraft am Abtriebs-seitigen Tretlager basierend auf den durch die beiden Kraftsensoren erfassten Kräften zu ermitteln. Vorzugsweise sind die beiden Kraftsensoren an unterschiedlichen Umfangspositionen um den Umfang des Tretlagers verteilt angeordnet. Dadurch kann auf einfache Weise beispielsweise die Richtung und der Betrag einer momentanen Lagerkraft am Abtriebs-seitigen Lager ermittelt werden. Vorzugsweise erfolgt diese Bestimmung von Richtung und Betrag der Lagerkraft basierend auf einer vorbekannten relativen Einbaulage der beiden Kraftsensoren zueinander. Als Kraftsensoren können dabei vielfältige Arten an Sensoren verwendet werden, welche geeignet sind, mechanische Kräfte, die in einer vorbestimmten Richtung wirken, zu erfassen. Beispielsweise können die Kraftsensoren ausgebildet sein, um Zugkräfte und/oder Druckkräfte zu erfassen. Besonders bevorzugt weist jeder der beiden Kraftsensoren einen Dehnmessstreifen und/oder ein Piezoelement auf. Dadurch kann beispielsweise eine Kraft in tangentialer Richtung bezüglich der Kurbelwelle erfasst werden. Zudem kann die Lagerkraft somit auf besonders einfache und kostengünstige Weise sowie platzsparend erfasst werden.

Bevorzugt weist die Kurbelwelle eine Abtriebsschnittstelle auf, welche eingerichtet ist zur Verbindung mit einem Abtriebselement. Vorzugsweise kann als Abtriebselement ein Kettenblatt vorgesehen sein. Alternativ bevorzugt kann ein anderes Abtriebselement vorgesehen sein, das eingerichtet ist zur Verbindung mit einem Übertragungselement, wie beispielsweise eine Kette, um eine Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle an ein Antriebsrad des Fahrzeugs zu ermöglichen. Beispielsweise kann die Abtriebsschnittstelle somit ein Aufnahmeelement für ein Abtriebselement, wie insbesondere ein Kettenblatt, sein. Der Motor ist dabei auf einer der Abtriebsschnittstelle zugewandten Seite des Getriebes angeordnet. Das heißt, der Motor ist in axialer Richtung der Kurbelwelle näher am Abtriebselement angeordnet als das Getriebe. Alternativ bevorzugt ist der Motor auf einer der Abtriebsschnittstelle abgewandten Seite des Getriebes angeordnet. Das heißt, in diesem Fall ist das Getriebe näher an der Abtriebsschnittstelle angeordnet als der Motor. Mit anderen Worten kann der Motor bezüglich einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs, an dem die Antriebseinheit angeordnet sein kann, rechts oder links angeordnet sein. Vorzugsweise bei einer Anordnung des Motors links, und wenn die Abtriebsschnittstelle beispielsweise als eine Hohlwelle ausgebildet ist, kann in einer alternativen Ausführungsform zwischen Kurbelwelle und Abtriebsschnittstelle ein Freilauf, insbesondere in Form eines Fahrerfreilaufs, vorgesehen sein.

Weiter bevorzugt umfasst die Antriebseinheit ferner eine Leiterplatte, welche vorzugsweise Teil einer Steuereinheit der Antriebseinheit ist, oder eine Steuereinheit umfasst. Die Leiterplatte ist dabei in axialer Richtung der Kurbelwelle zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet. Insbesondere sind in diesem Fall sämtliche Elemente des Getriebes, das heißt Zahnräder, und der Motor auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte angeordnet. Alternativ bevorzugt ist die Leiterplatte in axialer Richtung der Kurbelwelle zwischen verschiedenen Zahnrädern des Getriebes angeordnet. Beispielsweise kann die Leiterplatte zwischen dem ersten Zahnrad und dem dritten Zahnrad angeordnet sein. Weiter bevorzugt kann die Leiterplatte auf einer Abtriebs-abgewandten Seite, das heißt insbesondere auf einer von der Abtriebsschnittstelle abgewandten Seite, der Antriebseinheit angeordnet sein. Weiter alternativ bevorzugt kann die Leiterplatte auf einer Abtriebs-zugewandten Seite, das heißt, auf derjenigen Seite der Antriebseinheit, auf der sich die Abtriebsschnittstelle befindet, angeordnet sein. Das heißt, die Leiterplatte kann an einem in axialer Richtung im Wesentlichen äußeren Ende der Antriebseinheit angeordnet sein.

Bevorzugt umfasst die Antriebseinheit ferner ein Anschlusselement, welches insbesondere ausgebildet ist zum Anschluss einer Steckverbindung.

Beispielsweise kann das Anschlusselement als Steckerelement ausgebildet sein. Das Anschlusselement ist dabei mit der Leiterplatte, insbesondere elektrisch, verbunden. Das Anschlusselement ist auf einer der Abtriebsschnittstelle abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet. Alternativ bevorzugt ist das Anschlusselement auf einer der Abtriebsschnittstelle zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet. Insbesondere ist das Anschlusselement dabei als von der Leiterplatte im Wesentlichen in axialer Richtung der Kurbelwelle vorstehendes Element ausgebildet.

Weiterhin führt die Erfindung zu einem mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeug, vorzugsweise einem Elektrofahrrad, das die beschriebene Antriebseinheit umfasst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

Figur 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Antriebseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine Schnittansicht der Antriebseinheit der Figur 1 ,

Figur 3 eine perspektivische Detailansicht der Antriebseinheit der Figur 1 ,

Figur 4 eine weitere perspektivische Detailansicht der Antriebseinheit der Figur 1,

Figur 5 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 6 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 7 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 8 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 9 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 10 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 11 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 12 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 13 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrzeugs 100, das eine Antriebseinheit 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug 100, im Detail um ein Elektrofahrrad.

Die Antriebseinheit 1 umfasst einen Motor 2 (vgl. Figur 2), der insbesondere ein Elektromotor ist. Der Motor 2 kann mittels eines elektrischen Energiespeichers 109 des Elektrofahrrads 100 mit elektrischer Energie versorgt werden.

Die Antriebseinheit 1 ist im Bereich eines Tretlagers des Elektrofahrrads 100 angeordnet. Durch ein mittels des Motors 2 erzeugten Motordrehmoments kann eine durch Muskelkraft erzeugte Tretkraft eines Fahrers des Elektrofahrrads 100 motorisch unterstützt werden.

Die Antriebseinheit 1 ist detailliert in den Figuren 2 bis 4 dargestellt und wird im nachfolgenden im Detail beschrieben. Die Antriebseinheit 1 umfasst eine Kurbelwelle 3, die mit Kurbeln 104 des Elektrofahrrads 100 verbindbar ist. Das heißt, die Kurbelwelle 3 ist durch die Tretkraft des Fahrers antreibbar. Die Kurbelwelle 3 weist eine Abtriebsschnittstelle 35 auf, mit welcher ein Abtriebselement 107 des Elektrofahrrads 100 drehfest verbunden ist. Das Abtriebselement 107 ist im dargestellten Ausführungsbeispiels als Kettenblatt eines Kettenantriebs ausgebildet (vgl. Figur 2).

Die Antriebseinheit 1 umfasst zudem ein Gehäuse 9, innerhalb welchem vorzugsweise sämtliche Bauelemente der Antriebseinheit 1 angeordnet sind, wobei sich die Kurbelwelle 3 aus dem Inneren des Gehäuses 9 nach außen erstreckt. Die Kurbelwelle 3 ist dabei mittels zwei Tretlagern 61, 62 in dem Gehäuse 9 der Antriebseinheit 1 drehbar gelagert.

Zudem umfasst die Antriebseinheit 1 ein Getriebe 4. Das Getriebe 4 ist eingerichtet zur Drehmomentübertragung zwischen einer Abtriebswelle 22 des Motors 2 und der Kurbelwelle 3.

Das Getriebe 4 ist dabei entlang der Richtung der Kurbelachse 30 zwischen dem Motor 2 und der Abtriebsschnittstelle 35 angeordnet. In Bezug auf eine Fahrtrichtung A (vgl. Figur 1 und 2) befindet sich somit die Abtriebsschnittstelle 35 auf der rechten Seite der Kurbelwelle 3 und der Motor 2 auf der linken Seite. Mit anderen Worten bildet der Motor 2 das am weitesten links liegende Element der Antriebseinheit 1.

Bei dem Getriebe 4 handelt es sich um ein zweistufiges Stirnradgetriebe. Das heißt, das Getriebe 4 umfasst mehrere als Stirnräder ausgebildete Zahnräder, die zur Drehmomentübertragung ineinandergreifen. Deren Anordnung wird im Folgenden genauer beschrieben.

Bei der Antriebseinheit 1 sind die Abtriebswelle 22 des Motors 2 und die Kurbelwelle 3 koaxial zueinander angeordnet. Das heißt, die Abtriebswelle 22 und die Kurbelwelle 3 sind jeweils um eine gemeinsame Kurbelachse 30 rotierbar angeordnet. Hierfür ist die Abtriebswelle 22 des Motors 2, welche insbesondere drehfest mit einem Rotor 21 des Motors 2 verbunden ist, als Hohlwelle ausgebildet. Die Kurbelwelle 2 erstreckt sich durch die Abtriebswelle 22 hindurch. Kurbelwelle 3 und Abtriebswelle 22 sind relativ zueinander drehbar gelagert mittels Lagern 46, 47. Für eine kompakte Geometrie und eine robuste mechanische Abstützung kann beispielsweise das rechte der beiden Lager 47, das sich in axialer Richtung auf Höhe einer ersten Stirnradstufe des Getriebes 4 befindet, als ein Nadellager ausgebildet sein.

Die Abtriebswelle 22 des Motors 2 ragt dabei in axialer Richtung über den Rotor 21 hinaus. An diesem überstehenden Bereich der Abtriebswelle 22 ist eine Motorverzahnung 44 ausgebildet.

Die Motorverzahnung 44 steht im Eingriff mit einem ersten Zahnrad 41 des Getriebes 4. Das erste Zahnrad 41 ist drehfest mit einer Zwischenwelle 45 des Getriebes 4 verbunden. Die Zwischenwelle 45 erstreckt sich entlang einer Zwischenwellenachse 40 und ist um diese Zwischenwellenachse 40 frei rotierbar angeordnet.

Zusätzlich umfasst das Getriebe 4 ein zweites Zahnrad 42, das ebenfalls drehfest mit der Zwischenwelle 45 verbunden ist. Vorzugsweise können erstes Zahnrad 41 , zweites Zahnrad 42 und Zwischenwelle 45 gemeinsam als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sein.

Zudem umfasst das Getriebe 4 ein drittes Zahnrad 43, das um die Kurbelachse 30 rotierbar angeordnet ist. Zwischen drittem Zahnrad 43 und Kurbelwelle 3 befindet sich dabei ein Freilauf 5, der entweder eine drehfeste Verbindung oder eine relativ zueinander frei rotierbare Anordnung von drittem Zahnrad 43 und Kurbelwelle 3 ermöglicht.

Die Drehmomentübertragung des mittels des Motors 2 erzeugten Motormoments kann somit von der Abtriebswelle 22 über die Motorverzahnung 44 und das erste Zahnrad 41 zur Zwischenwelle 45 und über das zweite Zahnrad 42 und das dritte Zahnrad 43 und den entsprechend geschalteten Freilauf 5 an die Kurbelwelle 3 erfolgen.

Die Antriebseinheit 1 bietet somit durch die koaxiale Anordnung von Rotor 2 und

Kurbelwelle 3 den Vorteil, dass eine besonders kompakte Bauform der Antriebseinheit 1 ermöglicht werden kann. Dabei kann der Motor 2, der geometrisch das größte Element der Antriebseinheit 1 bildet, durch die koaxiale Anordnung zur Kurbelwelle 3 besonders vorteilhaft positioniert werden. Da zudem durch die spezielle Ausgestaltung des Getriebes 4 das größte Zahnrad, nämlich das dritte Zahnrad 43, ebenfalls auf der Kurbelwelle 3 angeordnet ist, kann eine in radialer Richtung bezüglich der Kurbelachse 30 besonders geringe Erstreckung der weiteren Teile der Antriebseinheit 1 ermöglicht werden, da sich das verbleibende Getriebevolumen nur geringfügig aus einer axialen Projektionsfläche des Motors 2 heraus erstreckt. Dies ist beispielsweise in der Figur 4 ersichtlich, welche eine Draufsicht auf die Antriebseinheit 1 entlang der axialen Richtung zeigt.

Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die spezielle Konstruktion der Antriebseinheit 1 mit der Drehmomentübertragung über die Zwischenwelle 45 die Verwendung eines Stirnradgetriebes als Getriebe 4 möglich ist. Ein derartiges Stirnradgetriebe zeichnet sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad aus, wodurch eine hohe Effizienz beim Betrieb der Antriebseinheit 1 sichergestellt werden kann.

Weiterhin kann die Antriebseinheit 1 auf einfache Weise mit wenigen und vergleichsweise einfachen Bauteilen bereitgestellt werden, wodurch sich insbesondere die Kosten für die Antriebseinheit 1 verringern können. Ferner ist eine Gewichtseinsparung durch die wenigen und zudem kompakten Bauteile der Antriebseinheit 1 möglich.

Die Antriebseinheit 1 umfasst zudem ein System, mittels welchem eine Tretkraft und/oder ein Fahrermoment des Fahrers ermittelt werden kann. Hierdurch kann beispielsweise ein Fahrerwunsch ermittelt werden, basierend auf welchem die Bereitstellung des Motormoments gesteuert betätigt werden kann.

Die Antriebseinheit 1 umfasst hierbei eine Erfassungseinrichtung 8, welche eingerichtet ist zur Erfassung einer Lagerkraft an dem Abtriebs-seitigen Tretlager 62, das heißt an demjenigen der beiden T retlager 61 , 62, das näher am Abtriebselement 107 angeordnet ist.

Hierbei umfasst die Erfassungseinrichtung 8 zwei Kraftsensoren 81, 82, welche eingerichtet sind, um jeweils eine Kraft in tangentialer Richtung bezüglich der Kurbelwelle 3 zu erfassen. Die beiden Kraftsensoren 81, 82 sind dabei an einer geschlitzten Lagerschale 95, welche Teil des Gehäuses 9 ist, befestigt. Mittels der Lagerschale 95 ist das Abtriebs-seitige Tretlager 62 im Gehäuse 9 befestigt.

Beispielsweise kann es sich bei den Kraftsensoren 81 , 82 um Dehnmessstreifen oder Piezoelemente behandeln, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Erfassungseinrichtung 8 möglich ist.

Die beiden Kraftsensoren 81 , 82 sind dabei derart angeordnet, dass die jeweiligen zu erfassenden Kräfte orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Basierend auf einer vorbekannten relativen Einbaulage der beiden Kraftsensoren 81, 82 zueinander, und beispielsweise mittels einer vorherigen Kalibrierung, können eine Richtung und ein Betrag einer momentanen Lagerkraft am Abtriebsseitigen Lager 62 ermittelt werden. Anhand dieser ermittelten Lagerkraft, und vorzugsweise basierend auf der Annahme, dass diese Lagerkraft proportional zur Tretkraft, die der Fahrer des Elektrofahrrads 100 auf den Kurbeltrieb ausübt, kann somit mit besonders einfachen und kostengünstigen Mitteln der momentane Fahrerwunsch ermittelt werden, basierend auf welchem beispielsweise die gesteuerte Betätigung des Motors 2 erfolgen kann.

Durch die spezielle Anordnung und Ausgestaltung der Erfassungseinrichtung 8 zur Ermittlung des Fahrerwunsches basierend auf der Messung der Lagerkraft am Abtriebs-seitigen Tretlager 62 kann eine Kompaktheit der Antriebseinheit 1 weiter optimiert werden. Insbesondere sind somit beispielsweise keine für die Erfassung notwendigen Bauteile im Bereich von Motor und/oder Getriebe 4 erforderlich, sodass beispielsweise in diesen Bereichen eine optimale platzsparende Konstruktion ermöglicht werden kann.

Nachfolgend werden in Bezug auf die Figuren 5 bis 12 weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Jedes dieser Ausführungsbeispiele entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4 mit dem Unterschied einer alternativen Anordnung der Komponenten der Antriebseinheit 1.

Figur 5 zeigt dabei eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich der Motor 2 bezüglich der Fahrtrichtung A auf der rechten Seite der Antriebseinheit 1. Das heißt, der Motor 2 ist in Richtung der Kurbelachse 30 zwischen Getriebe 4 und Abtriebsschnittstelle 35 angeordnet.

Ferner umfasst die Antriebseinheit 1 des zweiten Ausführungsbeispiels eine Leiterplatte 7, welche beispielsweise Teil einer Steuereinheit sein kann. Die Leiterplatte 7 ist dabei auf einer Abtriebs-abgewandten Seite des Getriebes 4 angeordnet. Das heißt, die Leiterplatte 7 befindet sich bezüglich der Fahrtrichtung A am linken Ende der Antriebseinheit 1. Beispielsweise kann dadurch eine gute Zugänglichkeit der Leiterplatte 7 ermöglicht werden.

Figur 6 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Motor 2 und Getriebe 4 sind im dritten Ausführungsbeispiel der Figur 6 angeordnet wie im zweiten Ausführungsbeispiel der Figur 5, das heißt, der Motor 2 befindet sich zwischen Abtriebsschnittstelle 35 und Getriebe 4. Im dritten Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 7 innerhalb des Getriebes 4 angeordnet, im Detail in axialer Richtung zwischen dem ersten Zahnrad 41 und dem dritten Zahnrad 43. Dadurch kann beispielsweise eine besonders kompakte Anordnung und ein mechanischer Schutz der Leiterplatte 7 bereitgestellt werden.

Figur 7 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bzw. 6, mit dem Unterschied einer weiteren alternativen Anordnung der Leiterplatte 7. Im vierten Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 7 zwischen Getriebe 4 und Motor 2 angeordnet. Im Detail ist die Leiterplatte 7 zwischen dem ersten Zahnrad 41 und dem Motor 2 angeordnet. Dabei ist die Leiterplatte 7 auch in axialer Richtung zwischen der Motorverzahnung 44 und dem Motor 2 angeordnet. Dadurch kann eine weitere vorteilhafte Geometrie und Anordnung der Antriebseinheit 1 ermöglicht werden.

Figur 8 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im fünften Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist der Motor 2 bezüglich der Fahrtrichtung A auf der linken Seite der Antriebseinheit 1 angeordnet. Das heißt, in Richtung der Kurbelachse 30 befindet sich das Getriebe 4 zwischen dem Motor 2 und der Abtriebsschnittstelle 35. Die Leiterplatte 7 ist dabei mittig, das heißt in axialer Richtung zwischen Motor 2 und Getriebe 4, im Detail zwischen Rotor 2 und erstem Zahnrad 41 bzw. Motorverzahnung 44, angeordnet. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Anordnung bereitgestellt werden, bei der beispielsweise neben der Leiterplatte 7 in axialer Richtung auf Höhe des Motors 2 Platz für weitere Komponenten und/oder Anschlüsse der Antriebseinheit 1 zur Verfügung steht.

Figur 9 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im sechsten Ausführungsbeispiel entspricht die Anordnung von Motor 2 und Getriebe 4 der Anordnung des fünften Ausführungsbeispiels der Figur 8. Die Leiterplatte 7 ist im sechsten Ausführungsbeispiel der Figur 9 in das Getriebe 4 integriert, im Detail in axialer Richtung zwischen dem ersten Zahnrad 41 und dem dritten Zahnrad 43.

Figur 10 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im siebten Ausführungsbeispiel sind Motor 2 und Getriebe 4 analog dem fünften und sechsten Ausführungsbeispiel der Figuren 8 bzw. 9 angeordnet. Die Leiterplatte 7 befindet sich bezüglich der Fahrtrichtung A rechts vom Getriebe 4. Das heißt, die Leiterplatte 7 ist zwischen dem Getriebe 4 und dem Abtriebselement 35 angeordnet.

Figur 11 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das achte Ausführungsbeispiel der Figur 11 entspricht im Wesentlichen dem vierten Ausführungsbeispiel der Figur 7, wobei die Antriebseinheit 1 ferner ein Anschlusselement 6 aufweist. Das Anschlusselement 6 ist insbesondere zum Anschluss einer (nicht dargestellten) Steckverbindung ausgebildet.

Beispielsweise kann das Anschlusselement 6 als Stecker ausgebildet sein. Das Anschlusselement e ist dabei, insbesondere elektrisch leitend, mit der Leiterplatte 7 verbunden und an dieser angeordnet. Das Anschlusselement 6 ist auf der Abtriebs-abgewandten Seite der Leiterplatte 7 angeordnet, das heißt derart, dass das Anschlusselement 6 in Richtung des Getriebes 4 von der Leiterplatte 7 vorsteht. Figur 12 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das neunte Ausführungsbeispiel der Figur 12 entspricht im Wesentlichen dem achten Ausführungsbeispiel der Figur 11, mit dem Unterschied einer alternativen Anordnung des Anschlusselements 6. Im neunten Ausführungsbeispiel der Figur 12 ist das Anschlusselement 6 auf der der Abtriebsschnittstelle 35 zugewandten Seite, das heißt, derart, dass das Anschlusselement 6 in Richtung des Motors 2 von der Leiterplatte 7 vorsteht, angeordnet.

Figur 13 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zehnte Ausführungsbeispiel der Figur 13 entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4, mit dem Unterschied einer alternativen Anordnung des Motorfreilaufs. Im Detail ist im zehnten Ausführungsbeispiel ein Freilauf 48 zwischen dem ersten Zahnrad 41 um der Zwischenwelle 45 angeordnet. Dadurch kann eine Entkopplung bzw. Kopplung zwischen Motor 2 und Kurbelwelle 3 über den Freilauf 45 an der Zwischenwelle 45 erfolgen. Das dritte Zahnrad 43 ist dabei drehfest mittels einer drehfesten Verbindung 43a mit der Kurbelwelle 3 verbunden. Dadurch kann insbesondere im Bereich der Kurbelwelle eine besonders platzsparende Anordnung der Komponenten ermöglicht werden, um eine besonders kompakte Antriebseinheit 1 bereitstellen zu können.