Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad

Die Erfindung betri f ft eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und ein Elektrofahrrad mit einer solchen Antriebsvorrichtung .

Fahrräder realisieren kostengünstige , leicht zu handhabende und emissions freie Fortbewegungsmittel . Sie haben auch als Sport- beziehungsweise Fitnessgeräte Verbreitung gefunden, und es haben sich für unterschiedliche Einsatz felder besonders geeignete Typen herausgebildet .

In den letzten Jahren wächst die Begeisterung für Elektrofahrräder, insbesondere sogenannte " Pedelecs" , und das auch trotz der für Fahrräder hohen Gewichte und Preise . Potenzielle Kunden sind nicht nur ältere , weniger konditionsstarke oder von sportlichen Ambitionen freie Radfahrer, sondern auch sportliche , j üngere Fahrer, sei es zur Nutzung auf dem Arbeitsweg oder wegen der Möglichkeit , mit ihnen ohne Überbeanspruchung der eigenen Physis den Aktionsradius zu erweitern und/oder die Reisegeschwindigkeit zu erhöhen . Gerade bei Mountainbikern scheint das Interesse an elektrisch unterstützten Mountainbikes zu wachsen . Bei Elektrofahrrädern ist es ein Anliegen, ein zuverlässig unterstützendes Antriebssystem bereitzustellen, welches eine hohe Leistungsübertragung ermöglicht .

Es ist eine Aufgabe , die der Erfindung zugrunde liegt , ein zuverlässiges Antriebskonzept für Elektrofahrräder zu schaf fen, welches einen übersichtlichen Aufbau ermöglicht und zudem zu einer hohen Leistungsübertragung beiträgt . Gemäß einem Aspekt wird eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad of fenbart . Die Antriebsvorrichtung weist eine Motoreinheit zum Antreiben des Elektrofahrrads auf . Die Antriebsvorrichtung umfasst weiter eine Nabenachse , die mit der Motoreinheit gekoppelt ist . Die Antriebsvorrichtung umfasst weiter ein Getriebe , das zum Antreiben des Elektrofahrrads ausgebildet und um eine Rotationsachse drehbar ist . Das Getriebe ist einerseits mit der Motoreinheit und anderseits mit der Nabenachse gekoppelt und es ist dazu eingerichtet , ein Drehmoment zum Antreiben des Elektrofahrrads abzugeben . Die Antriebsvorrichtung weist außerdem ein Motorgehäuse auf , in dem die Motoreinheit und das Getriebe angeordnet sind und durch das sich die Nabenachse erstreckt . Die Nabenachse weist bezogen auf die Rotationsachse einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt auf , die dazu eingerichtet sind, auf gegenüberliegenden Seiten mit einem j eweiligen äußeren Rahmenelement des Elektrofahrrads gekoppelt zu werden, wobei der zweite Endabschnitt schmaler ausgebildet ist als der erste Abschnitt .

Mittels der beschriebenen Antriebsvorrichtung ist ein zuverlässiges Antriebskonzept für Elektrofahrräder realisierbar, welches insbesondere einen ef fi zienten und zuverlässigen Hinterradnabenantrieb ermöglicht . Aufgrund der sich verj üngenden Nabenachse , die ein schmaleres und ein breiteres freies Ende aufweist , ist ein Aufbau der Antriebsvorrichtung bereitgestellt , welcher eine vereinfachte Montage ermöglicht und zudem im Bereich des schmaleren zweiten Endabschnitts Bauraum für die anderen Komponenten oder weitere Komponenten der Antriebsvorrichtung zur Verfügung stellt . Die beschriebene Antriebsvorrichtung ist insbesondere als elektrisches Fahrradantriebssystem zur an einer Fahrradnabe oder einem Hinterrad des Elektrofahrrads geeignet .

Gemäß einer Weiterbildung der Antriebsvorrichtung weist der zweite Endabschnitt in Bezug auf eine radiale Richtung quer zu der Rotationsachse einen Durchmesser auf , der mindestens einen Millimeter kleiner ist als ein Durchmesser des ersten Endabschnitts . Beispielsweise ist der erste Endabschnitt mit einem Durchmesser von 12 mm ausgebildet und der zweite Endabschnitt als ein M10-Abschnitt eingerichtet , sodass sich die Nabenachse von 12 mm Durchmesser auf 10 mm Durchmesser verj üngt und der zweite Endabschnitt vorzugsweise ein Gewinde umfasst . Alternativ können auch andere Durchmesserwerte vorgesehen sein, sodass zumindest ein Endabschnitt schmaler ausgebildet ist als der andere . Dadurch, dass sich die Nabenachse verj üngt und einen schmaleren zweiten Endabschnitt aufweist , kann Bauraum bereitgestellt werden, der zum Beispiel für einen Drehmomentsensor geeignet ist .

Die Nabenachse kann, wie auch die Rahmenelemente des Elektrofahrrads , aus Aluminium gefertigt sein, sodass der zweite Endabschnitt und das zweite Rahmenelement ein j eweiliges Gewinde aufweisen, die ineinandergrei fen und miteinander verschraubt werden . Alternativ oder zusätzlich kann ein separates Gewindeelement , zum Beispiel als Stahleinsatz , zwischen der Nabenachse und dem zweiten Rahmenelement vorgesehen sein, das zusammen mit der Nabenachse ein zuverlässiges Verbinden und Verspannen der Komponenten der Antriebsvorrichtung ermöglicht .

Gemäß einer Weiterbildung der Antriebsvorrichtung weisen der erste und der zweite Endabschnitt in Bezug auf eine radiale Richtung quer zu der Rotationsachse j eweils einen konstanten Durchmesser auf . Die beiden Endabschnitte können sich zum Beispiel als unterschiedlich große , aneinander angrenzende Zylinder ausgebildet sein und stufenweise übergehen . Alternativ kann ein Endabschnitt oder können beide Endabschnitte auch Unterabschnitte mit zwei oder mehr unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, wobei der zweite Endabschnitt an seinem nach außen zugewandten Ende schmaler ausgebildet ist , als der erste Endabschnitt an seinem gegenüberliegendem nach außen zugewandten Ende .

Gemäß einer Weiterbildung der Antriebsvorrichtung weist die Nabenachse einen Mittelabschnitt auf , der in Bezug auf die Rotationsachse zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt ausgebildet ist . Der Mittelabschnitt richtet einen Ubergangsbereich zwischen den beiden Endabschnitten ein, wobei der Mittelabschnitt so ausgebildet ist , dass er sich hin zu dem zweiten Endabschnitt kontinuierlich, abschnittsweise oder stufenweise verj üngt . Der Mittelabschnitt kann zum Beispiel , wie ein Kegelstumpf , durchgehend schmaler werden oder einen Zwischenbereich mit konstantem Durchmesser aufweisen . Alternative kann der Mittelabschnitt eine oder mehrere Stufen aufweisen, die größer oder kleiner als der erste und/oder der zweite angrenzende Endabschnitt sind . Jeweils ist aber zumindest ein axial außen befindliches Ende des zweiten Endabschnitts kleiner oder schmaler als der erste Endabschnitt beziehungsweise als sein das ihm zugehörige axial außen befindliche Ende . Die Endabschnitte umfassen demgemäß den j eweiligen axialen Endbereich und erstrecken sich von gegenüberliegenden Seiten bis hin zu dem Mittelbereich, welcher eine Umfangsänderung der j eweiligen Endabschnitte einleitet .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Antriebsvorrichtung ist die Nabenachse zweiteilig ausgebildet und umfasst eine Steckachse und eine hülsenförmige Antriebsachse , durch welche sich die Steckachse erstreckt . Vorzugsweise sind die Steckachse und die Antriebsachse so ausgebildet , dass sie sich entlang der Rotationsachse in Richtung hin zu dem zweiten Endabschnitt j eweils verj üngen . Alternativ kann sich auch nur die weiter außen befindliche hohle Antriebsachse verj üngen . Auch die Steckachse kann hülsenförmig oder hohl ausgebildet sein . Alternativ ist die Steckachse massiv ausgebildet . Die Steckachse ist insbesondere länger ausgebildet als die sie umgebende Antriebsachse , sodass sie beidseitig aus der Antriebsachse hervortritt . Somit kann die Steckachse mit den Rahmenelementen gekoppelt , insbesondere verschraubt , und die Antriebsachse vorgegeben verspannt werden . Die Antriebsachse dient insbesondere als stabilisierendes Halteelement für die sie umgebenden Komponenten der Antriebsvorrichtung . Darüber hinaus kann die Nabenachse auch dreiteilig, vierteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und ineinander steckbare oder miteinander koppelbare Elemente aufweisen .

Gemäß einer Weiterbildung der Antriebsvorrichtung ist in Bezug auf eine radiale Richtung quer zu der Rotationsachse in dem Mittelabschnitt zwischen der Steckachse und der Antriebsachse ein vorgegebener Freiraum eingerichtet ist . Ein solcher Freiraum kann sich insbesondere nutzbringend auf eine Montage der Antriebsvorrichtung auswirken, bei der die Steckachse in oder durch die Antriebsachse gesteckt wird . Der Freiraum zwischen der Steckachse und der Antriebsachse kann ein gewisses Montagespiel bereitstellen und kann zum Beispiel Vorgaben an Toleranzgenauigkeiten bei der Herstellung der einzelnen Komponenten etwas entschärfen .

In Bezug auf die Antriebsachse ist der Übergangsbereich zwischen dem größeren ersten und dem kleineren zweiten Endabschnitt zum Beispiel axial so kurz wie möglich eingerichtet , sodass sich die Antriebsachse relativ stark oder auf einer relativ kurzen Strecke verj üngt . Somit kann ein besonders langer zweiter Endabschnitt und relativ viel Platz für andere Komponenten, wie Sensor, Lager und Getriebe , bereitgestellt werden .

Die Steckachse ist insbesondere dazu eingerichtet , axial Zug aufnehmen und eventuelle Biegebelastungen kompensieren zu können . Sie erstreckt sich durch die Antriebsachse und kann zum Beispiel einen möglichst langen Übergangsbereich zwischen dem größeren Durchmesser des ersten Endabschnitts und dem kleineren Durchmesser des zweiten Endabschnitts aufweisen .

Auf diese Weise kann eine Kerbwirkung gering gehalten werden und ein Beitrag für eine nutzbringende Stabilität in Bezug auf Biegungen geleistet werden .

Alternativ kann ein j eweiliger Übergangsbereich der Steckachse und/oder der Antriebsachse auch anders ausgestaltet sein, sodass die beiden Übergangsbereiche zum Beispiel sehr ähnlich realisiert sind und nur ein relativ kleiner oder sogar gar kein Hohlraum zwischen der Steckachse und der Antriebsachse ausgebildet ist .

Gemäß einer Weiterbildung weist die Antriebsvorrichtung ein erstes und ein zweites Rahmenelement , die in Bezug auf die Rotationsachse auf gegenüberliegenden Seiten außerhalb des Motorgehäuses angeordnet sind . Die beiden Rahmenelemente sind mit einem j eweiligen Endabschnitt der Nabenachse verbunden oder gekoppelt , sodass ein oder beide Rahmenelemente die Antriebsachse im Zusammenwirken mit der Steckachse vorgegeben verspannen . Zum Beispiel ist der zweite Endabschnitt direkt oder mittels eines Gewindeelements mit dem zweiten Rahmenelement verschraubt und ermöglicht ein zuverlässiges und stabiles Festziehen und Spannen der Antriebsachse gegen das gegenüberliegende erste Rahmenelement . Ein zusätzliches separates Gewindeelement , zum Bespiel in Form eines hülsenförmigen Stahleinsatzes , zwischen der Steckachse und dem zweiten Rahmenelement ermöglicht ein besonders stabiles und zuverlässiges Verbinden und Verspannen der Komponenten der Antriebsvorrichtung . Die Rahmenelemente sind insbesondere außerhalb des Motorgehäuses angeordnet und umgeben die Nabenachse zumindest abschnittsweise .

Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Antriebsvorrichtung einen Kassettenkörper, der mit dem Motorgehäuse gekoppelt ist und der in Bezug auf die Rotationsachse die Nabenachse umgibt und der dazu eingerichtet ist , ein Drehmoment eines Fahrers des Elektrofahrrads an das Motorgehäuse zu übertragen . Die Antriebsvorrichtung umfasst außerdem eine Sensoreinheit , die zur Ermittlung eines Drehmoments des Fahrers mit der Nabenachse beziehungsweise der Antriebsachse gekoppelt und/oder benachbart zu dieser angeordnet ist . Die Sensoreinheit ist in Bezug auf eine radiale Richtung quer zu der Rotationsachse zwischen dem Kassettenkörper und der Nabenachse angeordnet . Vorzugsweise ist die Sensoreinheit in dem schmaleren zweiten Endabschnitt der Nabenachse angeordnet und die Sensoreinheit und der zweite Endabschnitt sind in Abstimmung aufeinander ausgebildet . Die Sensoreinheit kann auf den verj üngten Bereich der Antriebsachse aufgesteckt und durch eine Aus formung der Antriebsachse von dieser umgeben sein, sodass einem unerwünschten Verdrehen der Sensoreinheit entgegengewirkt wird .

Zum Beispiel steht ein schmaler Bauraum zur Verfügung, sodass die Sensoreinheit beispielsweise platten- und/oder ringförmig ausgebildet wird, um zuverlässig und stabil in dem schmalen Bauraum angeordnet werden zu können . Alternativ kann die Sensoreinheit eine gewisse Form vorgeben, sodass der zweite Endabschnitt der Nabenachse besonders schmal und zum Beispiel aus einem besonders stabilen Material angefertigt wird, um die Sensoreinheit aufnehmen oder lagern zu können und zudem eine erforderliche Stabilität der Antriebsvorrichtung bereitzustellen . Die Sensoreinheit kann einen Drehmomentsensor umfassen und eine Leistungsmessung ermöglichen, die mit dem Betrieb des Elektromotors in Verbindung gesetzt beziehungsweise verarbeitet wird, um einen zuverlässigen und ef fi zienten Elektrofahrradantrieb bereitzustellen .

Gemäß einer Weiterbildung der Antriebsvorrichtung sind eine Länge des ersten Endabschnitts und/oder eine Länge des zweiten Endabschnitts entlang der Rotationsachse auf eine Ausdehnung der Motoreinheit , des Getriebes und/oder der Sensoreinheit abgestimmt ausgebildet . Beispielsweise ist der zweite Endabschnitt doppelt so lang wie der erste , um einer länglichen Sensoreinheit entsprechend viel Raum zur Verfügung zu stellen .

Gemäß einer Weiterbildung der Antriebsvorrichtung umfasst die Motoreinheit einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, wobei der Stator in direkter Nachbarschaft zu einer Wandung des Motorgehäuses angeordnet ist . Die Wandung grenzt direkt an einen Außenbereich außerhalb des Motorgehäuses und dadurch ist der Elektromotor lediglich durch eine Wandung der Antriebsvorrichtung von dem Außenbereich abgeschirmt . Alternativ oder zusätzlich weist die Wandung einen Verlängerungsabschnitt auf , der die Wandung mit dem Außenbereich außerhalb des Motorgehäuses wärmeleitend verbindet . Entsprechendes gilt auch für eine wärmeentwickelnde Motoreinheit , die zum Beispiel auf einem anderen Antrieb basiert und keinen Elektromotor aufweist . Mittels der beschriebenen Antriebsvorrichtung ist ein besonders ef fi zientes Antriebskonzept mit für eine Hinterradnabe realisierbar . Aufgrund der mittels Wärmeleitung direkt abführbaren Wärme ist ein Aufbau der Antriebsvorrichtung bereitgestellt , welcher zu einer erhöhten Dauerleistung des Elektromotors beitragen kann . Der Elektromotor ist zum Beispiel direkt in das Motorgehäuse eingeschrumpft und kontaktiert die Wandung oder weist ein wärmeleitendes Zwischenelement auf , das den Elektromotor mit der Wandung verbindet . Somit kann entstehende Wärme mittels Wärmeleitung durch das Material der Wandung und gegebenenfalls des verbindenden Zwischenelements kontrolliert und zeitnah abgeführt und an den Außenbereich abgegeben werden beziehungsweise von der im Außenbereich befindlichen Umgebungslust aufgenommen werden . Auch mittels eines gezielt eingebrachten Verlängerungsabschnitts kann eine durchgehende Material führung für die Wärmeleitung von der Wandung, die den Elektromotor umgibt , bis in den Außenbereich außerhalb des Motorgehäuses eingerichtet werden .

Vorzugsweise weist die Wandung eine Kühlstruktur auf , die eine Mehrzahl von Rippen und/oder anderen Oberflächenerhebungen umfasst , welche beabstandet voneinander an einer Außenseite der Wandung angeordnet sind . Mittels solcher Oberflächenstrukturen wird gezielt eine Oberflächenvergrößerung der Außenseite der Wandung und/oder des Verlängerungsabschnitts ausgebildet , welche dem Außenbereich zugewandt ist . Somit kann die Antriebsvorrichtung noch ef fi zienter durch Umgebungsluft gekühlt werden .

Der Stator bildet insbesondere eine Komponente des

Elektromotors , welche in einem Betrieb einen relativ großen Wärmeanteil entwickelt und daher bevorzugt in der Nähe einer wärmeableitenden Wandung angebracht ist . Es können der Rotor und/oder der Stator des Elektromotors an der Wandung des Motorgehäuses angeordnet oder mittels eines Zwischenelements mit dieser verbunden sein, sodass durch die Wandung eine materialgeführte Wärmeleitung bis in den Außenbereich eingerichtet ist . Eine solche materialgeführte Wärmeleitung ist vorzugsweise einstückig ausgebildet . Alternativ können die Wandung und die weiteren wärmeleitenden Elemente , die mit der Wandung insbesondere luftfrei verbunden sind, eine zusammenhängende Wärmeleitung ohne dazwischen liegenden Luftspalt ausbilden .

Es ist eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass bei einem konventionellen Antriebssystem für Elektrofahrräder der zur Verfügung stehende Bauraum zum Beispiel durch eine Bremsscheibe auf der einen Seite und durch ein Kettenblattsystem auf der anderen Seite vorgegeben und relativ eingeschränkt ist . Innerhalb eines solchen Bauraums sind die zusammenwirkenden Komponenten in axialer und radialer Richtung eng verbaut und in der Regel bewusst dicht gekapselt , um möglichst wenig Bauraum einzunehmen .

Zum Beispiel umfasst ein konventionelles Antriebssystem einen Elektromotor mit einem außen laufenden Rotor und einem innenliegendem Stator, sodass in Bezug auf eine Rotationsache der Komponenten ein Außenläuferantrieb realisiert ist . Der Stator ist dann zum Beispiel feststehend auf einer Achse montiert und zusammen mit dem Rotor und Permanentmagneten in einer Rotorglocke und einem Gehäuse angeordnet . Der Stator bildet in der Regel eine Hauptwärmequelle aus , die demgemäß sehr stark gekapselt und sehr weit weg von äußeren Gehäusebauteilen verbaut ist . Alternativ kann in einem konventionellen Antriebssystem der Stator feststehend in einer umgebenen Glocke angeordnet sein, während der Rotor mit Permanentmagneten im Inneren umläuft . In einem solchen Innenläuferantrieb ist der Stator als Hauptwärmequelle zwar näher an außen befindlichen Gehäusebauteilen angeordnet , aber dennoch stark gekapselt verbaut .

Die beschriebenen relativ eng gepackten konventionellen Bauweisen bedingen, dass eine Wärmeabführung, insbesondere von Aktivteilen des Antriebssystems , an die von der Umgebungsluft umströmten Gehäuseteile nur auf Umwegen erfolgt , welche häufig ein Durchdringen von mehreren, verschiedenen Materialwänden und/oder innenliegende Luftspalte umfassen . Eine solche reduzierte Entwärmung der Aktivteile kann dazu führen, dass eine Leistung der Motoreinheit des Elektrofahrrads nach kurzer Zeit reduziert werden muss , um einen dauerhaften Schaden des Antriebsystems zu vermeiden .

Mittels der beschriebenen Antriebsvorrichtung und der darin ermöglichten direkten Wärmeleitung nach außen, kann eine Wärme des Elektromotors zeitnah und gerichtet abgeführt werden, und eine deutlich höhere Dauerleistung des Elektromotors und der Antriebsvorrichtung erzielt werden . Dies wird insbesondere dadurch erreicht , dass wärmeisolierende Luftspalte und/oder Durchgänge durch mehrere verschiedene Materialwände vermieden oder zumindest signi fikant reduziert sind . Somit stellt die Antriebsvorrichtung eine Wärmeabfuhr insbesondere auf Basis der Wärmeleitung durch ein Material bereit und umfasst bevorzugt keine oder zumindest nur eine relativ geringen Anteil von Wärmeabgabe oder Wärmeübergabe in Form von Wärmestrahlung . Gemäß einer Weiterbildung der Antriebsvorrichtung umfasst das Motorgehäuse einen umlaufenden Gehäuseabschnitt , der mit der Nabenachse drehbar gekoppelt ist und in dem der Elektromotor in direkter Nachbarschaft zu der Wandung des Motorgehäuses angeordnet ist . Der umlaufende Gehäuseabschnitt rotiert in einem Betrieb der Antriebsvorrichtung während einer Fahrt mit dem Elektrofahrrad um die Rotationsachse , welche insbesondere auch einer Symmetrieachse oder Längsachse der Nabenachse entspricht . Die Nabenachse ist relativ zu dem rotierbaren Gehäuseabschnitt orts fest oder rotations fest und dient insbesondere dem Halt der Komponenten und der Befestigung der Antriebsvorrichtung an dem Elektrofahrrad .

Gemäß einer Weiterbildung weist die Antriebsvorrichtung einen Schlei fring auf , der in Bezug auf die Rotationsachse innerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist . Der Schlei fring umfasst ein erstes Schlei fringelement und ein zweites Schlei fringelement , die sich in Bezug auf die Rotationsachse radial und/oder axial kontaktieren . Ein Schlei fringelement ist orts fest mit der Antriebsachse beziehungsweise der Nabenachse gekoppelt und rotiert daher nicht um die Rotationsachse . Das andere Schlei fringelement ist drehbar mit der Nabenachse gekoppelt und rotiert um diese und um die Rotationsachse . Die Schlei fringelemente sind mit dem Stator gekoppelt , um in einem Betrieb des Elektrofahrrads eine Stromversorgung des Stators zur Drehmomenterzeugung bereitzustellen .

Auf diese Weise kann eine energetische Versorgung des Stators eingerichtet werden, auch wenn sich beide Komponenten des Elektromotors , der Stator und der Rotor, um die Rotationsachse drehen . Alternativ kann der Stator rotations- oder orts fest mit der Nabenachse oder dem Motorgehäuse gekoppelt sein, sodass eine direkte Verkabelung des Stators zur Stromversorgung eingerichtet werden kann . Ein Schlei fring kann bei einer direkten Verkabelung eingespart werden .

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Antriebsvorrichtung ist das Motorgehäuse zweiteilig ausgebildet und umfasst neben dem umlaufenden Gehäuseabschnitt eine Statorabdeckung, die mittels eines Lagers drehbar in Bezug auf die Rotationsachse miteinander gekoppelt sind . Der Gehäuseabschnitt ist rotierbar und umgibt die Statorabdeckung, welche rotations fest oder orts fest mit der der Nabenachse gekoppelt ist . Der Gehäuseabschnitt weist eine axiale Öf fnung auf , durch die sich die Statorabdeckung entlang der Rotationsachse axial bis außerhalb des Gehäuseabschnitts erstreckt . Auf diese Weise kann die Statorabdeckung mit dem darin befindlichen Stator beziehungsweise Elektromotor näher an den Außenbereich verlagert und dadurch besser gekühlt werden . Der Elektromotor wird somit nicht durch eine Statorabdeckung und ein Gehäuse und gegebenenfalls dazwischen angeordneter Elemente und/oder Luftspalte isoliert und von dem Außenbereich abgeschirmt , sondern kann zeitnah und ef fi zient Wärme an die Wandung der Statorabdeckung übertragen, die wiederum die Wärme mittels Wärmeleitung an den Außenbereich führt und an die Umgebungsluft abgibt .

Darüber hinaus kann die Antriebsvorrichtung eine Bremsscheibe zum bedarfsweisen Abbremsen des Elektrofahrrads umfassen, die fest mit dem umlaufenden Gehäuseabschnitt gekoppelt ist . Die Bremsscheibe weist dann bevorzugt eine axiale oder innere durchdringende Ausnehmung auf , durch die sich die Statorabdeckung entlang der Rotationsachse axial erstreckt . Die Statorabdeckung kann somit durch den Gehäuseabschnitt und durch die Bremsscheibe hindurch bis in den Außenbereich ragen und eine zuverlässige Abkühlung des Elektromotors ermöglichen, welcher üblicherweise die Hauptwärmequelle der Antriebsvorrichtung bildet . Die Statorabdeckung und der Elektromotor sind somit axial verlagert und stellen dadurch auch verfügbaren Bauraum in dem Gehäuseabschnitt bereit , der für weitere Komponenten der Antriebsvorrichtung genutzt werden kann .

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Antriebsvorrichtung ist das Getriebe als Planetengetriebe mit einem Sonnenrad und mindestens einem Planetenrad ausgebildet und in Bezug auf die Rotationsachse der Nabenachse koaxial um diese angeordnet , sodass das Planentengetriebe die Nabenachse umgibt . Das Planentengetriebe kann einstufig, zweistufig oder mehrstufig ausgebildet sein . Ferner kann das Planentengetriebe ein Hohlrad umfassen .

Vorzugsweise ist ferner der Elektromotor als Ringmotor ausgebildet und in Bezug auf die Rotationsachse der Nabenachse koaxial um diese angeordnet , sodass der Ringmotor die Nabenachse umgibt . Die Nabenachse kann einen Lagersitz für das Planetengetriebe und/oder den Ringmotor ausbilden . Auf diese Weise kann eine oder beide Komponenten radial und besonders platzsparend angeordnet werden, indem diese zum Beispiel unter Verwendung von Kugel- und/oder Wäl zlagern mit der Nabenachse gekoppelt werden .

Im Hinblick auf die Aus führungen des Getriebes als Planetengetriebe und der Motoreinheit als Ringmotor können diese Komponenten auf die Antriebsachse aufgesteckt oder aufgeschoben werden, bevor die Steckachse hindurch geführt wird, sodass eine Baugruppe bereitgestellt und nachfolgend mit dem Fahrradrahmen gekoppelt werden kann . Entsprechend kann ein Verfahren zum Herstellen der Antriebsvorrichtung ein Bereitstellen und ein Koppeln der j eweiligen Komponenten umfassen . Beispielsweise wird der Elektromotor als Ringmotor auf die Antriebsachse aufgeschoben und daraufhin auch das Planetengetriebe axial benachbart zu diesem angeordnet . Nachfolgend kann die Baugruppe an dem hinteren Fahrradrei fen beziehungsweise an einem hinteren Aus fallende des Fahrradrahmens platziert und die Steckachse durch sie hindurch gesteckt und mit den Rahmenelementen verschraubt werden . Alternativ kann auch eine andere Reihenfolge des Zusammenbaus durchgeführt werden, sodass zum Beispiel erst die Steckachse durch die Antriebsachse oder die Baugruppe hindurch gesteckt wird und dadurch die Antriebsvorrichtung ausgebildet werden, die dann mittels den Endabschnitten der Steckachse mit den Rahmenelementen verschraubt wird .

Die beschriebenen Aus führungs formen der Antriebsvorrichtung ermöglichen j eweils ein zuverlässiges und ef fi zientes elektrisches Antriebssystem für einen Hinterradnabenantrieb eines Elektrofahrrads . Insbesondere kann mittels der sich ver üngenden, vorzugsweise zweiteilig ausgeführten, Nabenachse eine Stei figkeit der Antriebsvorrichtung erhöht und Kundenakzepttanz durch Verwendung der Steckachse verbessert und zudem Bauraum für die Sensoreinheit bereitgestellt werden . Zudem kann durch gezielte Anordnung der Motoreinheit an einer vorgegebenen Wandung eine zuverlässige Wärmeabführung mittels Wärmeleitung und ein vergrößerter axialer Bauraum realisiert werden .

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Elektrofahrrad of fenbart , das einen Fahrradrahmen aufweist , der sich zu einem Tretlager und zu einer Fahrradnabe erstreckt . Das Elektrofahrrad weist eine Antriebsvorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Aus führungs formen auf , die in oder an der Fahrradnabe angeordnet ist , sodass mittels des Getriebes ein Drehmoment zum Antreiben des Elektrofahrrads übertragbar ist . Das Elektrofahrrad ermöglicht im Wesentlichen die zuvor genannten Eigenschaften, Vorteile und Funktionen .

Zur Anbringung an der Fahrradnabe und gegebenenfalls an einem Rahmenabschnitt des Elektrofahrrads weist diese beispielsweise eine Aussparung aus , sodass die Antriebsvorrichtung zuverlässig auf genommen werden kann .

Gemäß einer Aus führungs form ist die Antriebsvorrichtung zum Beispiel als Baugruppe im bereits gekoppelten Zustand an der Fahrradnabe angeordnet , insbesondere montiert , oder bildet diese aus .

Aus führungs formen, Vorteile und Funktionen werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand von Aus führungsbeispielen unter Zuhil fenahme der angehängten Figuren erläutert . In den Figuren zeigen :

Figur 1 eine schematische Ansicht eines

Elektrofahrrads mit einer montierten Antriebs Vorrichtung,

Figuren 2-4 ein Aus führungsbeispiel der Antriebsvorrichtung für das Elektrofahrrad in verschiedenen Ansichten,

Figuren 5- 8 ein weiteres Aus führungsbeispiel der Antriebsvorrichtung für das Elektrofahrrad in verschiedenen Ansichten, und

Figuren 9- 11 ein weiteres Aus führungsbeispiel der Antriebsvorrichtung für das Elektrofahrrad in verschiedenen Ansichten . Gleiche , gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugs zeichen versehen . Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht in sämtlichen Figuren alle dargestellten Elemente mit zugehörigen Bezugs zeichen gekennzeichnet .

Figur 1 zeigt schematisch ein Elektroahrrad 1 mit einem Fahrradrahmen 2 , welcher sich in Richtung eines Tretlagers 4 , und in Richtung einer hinteren Fahrradnabe 3 erstreckt . Die Fahrradnabe 3 ist mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung 5 für das Elektrofahrrad 1 gekoppelt oder mit einer solchen koppelbar .

Begri f fe , wie „vorne" , „hinten" , „oben" , „unten" , „rechts" , „links" , „außen" und „innen" , beziehen sich auf Ausrichtungen oder Orientierungen j eweiliger Komponenten, wie sie in den Figuren illustriert sind und wie sie in einem betriebsbereiten Zustand des Elektrofahrrads 1 angeordnet sind . Das Elektrofahrrad 1 weist in der Regel ein Vorderrad und ein Hinterrad auf . Ein Außenbereich bezeichnet einen Bereich außerhalb des Elektrofahrrads 1 beziehungsweise außerhalb der Antriebsvorrichtung 5 . Die Antriebsvorrichtung 5 kann auch als Hinterradnabenantrieb bezeichnet werden und ist in der hinteren Fahrradnabe 3 integriert oder an dieser angeordnet und überträgt eine bereitgestellte Antriebskraft auf den hinteren Fahrradrei fen und somit auf die Straße oder den Untergrund . Die Laufräder des Elektrofahrrads 1 werden direkt von der Antriebsvorrichtung 5 in Bewegung gesetzt , sodass mittels des Hinterradnabenantriebs ein hoher Wirkungsgrad zur Unterstützung für einen Fahrer des Elektrofahrrads 1 erzielt werden kann .

Wie anhand der nachfolgenden Aus führungsbeispiele und der

Figuren 2- 11 erläutert wird, ermöglicht die Antriebsvorrichtung 5 ein Antriebskonzept für Elektrofahrräder, welches einen übersichtlichen Aufbau aufweist und zudem zu einer hohen Leistungsübertragung beiträgt .

Die Figuren 2-4 zeigen schematisch ein Aus führungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 5 für das Elektrofahrrad 1 in verschiedenen Ansichten . Die Antriebsvorrichtung 5 umfasst eine Motoreinheit mit einem Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrrads 1 . Der Elektromotor ist in Bezug auf eine Rotationsachse R als Ringmotor ausgebildet ist und weist einen Rotor 13 und einen Stator 14 auf , die im rotatorischen Zusammenwirken ein Antriebsmoment bereitstellen . In Bezug auf die Rotationsachse R ist der Rotor 13 radial innen und der Stator 14 radial außen innerhalb eines Motorgehäuses angeordnet .

Die Antriebsvorrichtung 5 weist weiter eine Nabenachse auf , die zweiteilig ausgebildet ist und eine Steckachse 9 und eine Antriebsachse 10 umfasst , die mit dem Elektromotor gekoppelt sind . Die Steckachse 9 und die Antriebsachse 10 sind hülsenförmig ausgebildet und die Steckachse 9 erstreckt sich durch die Antriebsachse 10 , sodass j eweilige Endabschnitte 91 , 92 der Steckachse 9 aus der Antriebsachse 10 herausragen .

Die Antriebsvorrichtung 5 umfasst weiter ein Getriebe , das zum Antreiben des Elektrofahrrads 1 ausgebildet und um die Rotationsachse R drehbar gelagert ist . Das Getriebe ist vorzugsweise als Planetengetriebe 18 ausgebildet und axial benachbart zu dem Elektromotor in dem Motorgehäuse angeordnet . Das Planetengetriebe 18 umfasst ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad und kann zudem mit einem Hohlrad 19 , einem Planetenträger 21 und/oder einem Freilauf 26 gekoppelt sein oder solche Komponenten aufweisen . Das Planetengetriebe 18 ist einerseits mit dem Elektromotor und anderseits mit der Nabenachse gekoppelt und dazu eingerichtet , ein Drehmoment zum Antreiben des Elektrofahrrads 1 abzugeben .

Die Antriebsvorrichtung 5 umfasst außerdem das Motorgehäuse , welches einen umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 und gegebenenfalls auch eine Statorabdeckung 15 umfasst ( s . Figuren 5- 11 ) . Gemäß den Figuren 2-4 sind der Rotor 13 , der Stator 14 und das Planetengetriebe 18 in dem Gehäuseabschnitt 6 angeordnet . Die Nabenachse mit der Steckachse 9 und der Antriebsachse 10 erstreckt sich durch den Gehäuseabschnitt 6 . Der Elektromotor und insbesondere der Stator 14 sind lediglich durch eine angrenzende Wandung 61 des Gehäuseabschnitts 6 von dem Außenbereich abgeschirmt . Eine Außenseite 62 der Wandung 61 grenzt somit zumindest abschnittsweise an den Außenbereich und kann direkt von Umgebungsluft umströmt werden . Somit ist in einem Betrieb des Elektrofahrrads 1 entstehende Wärme des Elektromotors mittels direkter Wärmeleitung durch die Wandung 61 an den Außenbereich abführbar .

Der Stator 14 ist in dem Hinterradnabenantrieb direkt in den umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 eingeschrumpft . Die direkte Anbindung des Stators 14 an den Gehäuseabschnitt 6 ermöglicht eine besonders zuverlässige und zeitnahe Wärmeabführung durch Wärmeleitung an das Motorgehäuse und dadurch an die umströmende Luft in dem Außenbereich . Der Stator 14 wird zudem mittels eines Schlei frings 22 zur Erzeugung eines Drehmomentes mit einem dreiphasigen Drehstrom versorgt . Der Schlei fring 22 umfasst ein erstes und ein zweites Schlei fringelement 23 , 24 , die sich in Bezug auf die Rotationsachse R axial und/oder radial kontaktieren . Die Stromversorgung des Stators 14 wird somit von der feststehenden Antriebsachse 10 auf den umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 und dann an den Stator 14 übertragen . In anderen Aus führungsbeispielen kann ein Einbau eines Schlei frings 22 eingespart und eine direkte Verkabelung zur Stromversorgung des Stators 14 eingerichtet werden ( s . Figuren 5- 11 ) . Eine Stromversorgung mittels des Schlei frings 22 ist geeignet , wenn wie in den Figuren 2-4 gezeigt , sowohl der Rotor 13 als auch der Stator 14 drehbar um die Rotationsachse R sind .

Der Rotor 13 ist mittels eines oder mehrerer Lager 25 auf der orts festen oder rotations festen Antriebsachse 10 gelagert und gibt ein Antriebsmoment an das nachgeschaltete Planetengetriebe 18 weiter . Das Planetengetriebe 18 wandelt Drehzahl und Drehmoment und das gewandelte Drehmoment kann, mit einem Antrieb durch das Sonnenrad, entweder durch den Planetenträger 21 oder durch das Hohlrad 19 an den umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 abgegeben werden . Zwischen dem Abtrieb, welcher zum Beispiel durch das Hohlrad 19 und/oder den Planetenträger 21 eingerichtet ist , und dem umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 , kann noch der Freilauf 26 zur Entkopplung eines Antriebsstrangs beim Betrieb des Elektrofahrrads 1 ohne Unterstützung durch den Elektromotor vorgesehen sein . Gemäß einer alternativen Konfiguration kann der Abtrieb durch das Sonnenrad eingerichtet sein .

Die Antriebsvorrichtung 5 umfasst ferner eine Bremsscheibe 7 auf einer Seite und einen Kassettenkörper 8 auf der anderen Seite der Antriebsvorrichtung 5 in Bezug auf die axiale Anordnung der Komponenten entlang der Rotationsachse R . Die Bremsscheibe 7 dient zum Abbremsen des Elektrofahrrads 1 und ist fest mit dem umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 gekoppelt , beispielsweise verschraubt . Der Kassettenkörper 8 ist als Ritzelträger mittels eines zweiten Lagers 17 mit dem umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 gekoppelt . In Bezug auf die Rotationsachse R umgibt der Kassettenkörper 8 die Antriebsachse 10 und die Steckachse 9 und ist dazu eingerichtet , ein Drehmoment eines Fahrers des Elektrofahrrads 1 an das Motorgehäuse zu übertragen . Das Antriebsmoment des Fahrers wird durch den Kassettenkörper 8 in den umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 eingeleitet . Der Kassettenkörper 8 beinhaltet oder umgibt zudem eine Sensoreinheit 20 der Antriebsvorrichtung 5 , die Sensorik zur Messung des Fahrerdrehmomentes umfasst .

Die Sensoreinheit 20 umfasst eine Messhülse , die mit dem Kassettenkörper 8 gekoppelt , zum Beispiel verschraubt , ist und in die hinein das Drehmoment vom Kassettenkörper 8 an einem Ende eingeleitet wird . An einem anderen Ende wird das Drehmoment über einen Freilauf auf den Gehäuseabschnitt 6 übertragen . Die Sensoreinheit 20 umfasst außerdem Sensorelektronik, die ein Messen des Drehmoments ermöglicht .

Die Sensoreinheit 20 basiert zum Beispiel auf einem magnetostriktiven Messprinzip . Die Messhülse ist aus zum Beispiel auf Stahl gefertigt und permanentmangnetisch ausgebildet . Alternativ kann sie auch ferromagnetisch ausgebildet sein und durch eine Spule elektrisch magnetisierbar sein . Durch ein Torsionsmoment wird die Messhülse verdrillt , sodass sich das Magnetfeld in der Messhülse ändert . Eine solche Magnetfeldänderung ist proportional zu dem Drehmoment und kann mithil fe von Spulen in der Sensorelektronik erfasst werden .

Die Sensoreinheit 20 ist in Bezug auf eine radiale Richtung quer zu der Rotationsachse R zwischen dem Kassettenkörper 8 und der Antriebsachse 10 angeordnet . Dies kann insbesondere platzsparend dadurch ermöglicht sein, dass sich die Nabenachse mit der Steckachse 9 und der Antriebsachse 10 in Richtung des zweiten Endabschnitts 92 hin verj üngt . Der Kassettenkörper 8 kann ebenfalls durch einen Freilauf vom umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 entkoppelt sein . Der Freilauf ist zum Beispiel als ein Sperrklinkenfreilauf oder ein Zahnscheibenfreilauf realisiert .

Die Steckachse 9 ist dazu eingerichtet , an gegenüberliegenden Enden mit äußeren Rahmenelementen 11 und 12 des Fahrradrahmens 2 des Elektrofahrrads 1 gekoppelt , insbesondere verschraubt , zu werden . Zwischen den beiden Rahmenelementen 11 und 12 ist Antriebsseitig die feststehende Antriebsachse 10 vorgesehen, auf der sowohl der umlaufende Gehäuseabschnitt 6 mittels eines Lagers 25 , als auch der Rotor 13 und der Kassettenkörper 8 gelagert sind . Die feststehende Antriebsachse 10 ist so ausgeführt , dass sie eine benötigte Stei figkeit zur Abstützung der auf sie wirkenden Kräfte im Betrieb aufbringt .

Der umlaufende Gehäuseabschnitt 6 ist mittels zwei Lager 16 , 17 oder 25 auf der Antriebsachse 10 gelagert . Diese Lager können auch als Hauptlager und darüber hinaus andere Lager als weitere Lager bezeichnet werden . In den Figuren 2-4 können daher das Lager 16 an dem illustrierten linken Bereich des Gehäuseabschnitts 6 und das Lager 25 an dem illustrierten rechten Bereich des Gehäuseabschnitts 6 als Hauptlager bezeichnet werden . Technisch sind die Lager 16 , 17 und 25 insbesondere gleichwirkend ausgebildet und erfahren im Wesentlichen aufgrund ihrer Einbauposition in der Antriebsvorrichtung 5 positionsabhängige Kräfte und/oder dienen positionsabhängigen Funktionen .

Die feststehende Antriebsachse 10 ist hohl ausgeführt , sodass im Inneren Platz für die Steckachse 9 ist , welche in das rechte Aus fallende beziehungsweise mittels des schmaleren zweiten Endabschnitts 92 in das zweite Rahmenelement 12 des Fahrradrahmens 2 geschraubt wird und somit die beiden Rahmenelement 11 , 12 gegen die feststehende Antriebsachse 10 verspannt . Die Steckachse 9 ist nicht mit einem gleichmäßigen Durchmesser ausgeführt , sondern verj üngt sich zum rechten Aus fallende hin, um Bauraum für die Sensoreinheit 20 bereitzustellen .

Mittels der Antriebsvorrichtung 5 kann eine ef fi ziente und gerichtete Wärmeableitung und zudem ein nutzbringender Achsstandard bereitgestellt werden, welcher sich vorteilhaft auf eine Stei figkeit und eine Kundenakzeptanz durch Verwendung der zweiteiligen Nabenachse mit der Steckasche 9 und der Antriebsachse 10 auswirken kann .

Die Figuren 5- 8 zeigen schematisch ein weiteres Aus führungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 5 für das Elektrofahrrad 1 in verschiedenen Ansichten . Gemäß diesem Aus führungsbeispiel umfasst das Motorgehäuse neben dem umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 eine Statorabdeckung 15 , die mittels eines ersten Lagers 16 miteinander gekoppelt sind . Im Vergleich zu dem vorherigen Aus führungsbeispiel ist ein Durchmesser des linken beziehungsweise ersten Lagers 16 deutlich größer ausgebildet . Das erste Lager 16 kann auch als erstes Hauptlager bezeichnet werden und ist auf der nicht orts festen beziehungsweise drehbaren Statorabdeckung 15 angeordnet . Auf dem ersten Hauptlager 16 ist wiederum der umlaufende Gehäuseabschnitt 6 angeordnet , sodass das erste Hauptlager 16 radial zwischen der Statorabdeckung 15 und dem Gehäuseabschnitt 6 angeordnet ist . Das Lager 17 bildet ein weiteres , zweites Hauptlager und ist gegenüberliegend zwischen dem Gehäuseabschnitt 6 und dem Kassettenkörper 8 angeordnet . Wirkende Radialkräfte werden durch das Hauptlager 17 , dann durch den Kassettenkörper 8 und dann durch das Lager

25 auf die feststehende Antriebsachse 10 übertragen .

Ein weiteres Lager (nicht gezeigt ) ist noch zwischen der Messhülse der Sensoreinheit 20 und der Antriebsachse 10 vorgesehen . Eine wirkende Radialkraft wird demgemäß in den Gehäuseabschnitt 6 , dann in das Lager 17 , dann in einen gegebenenfalls vorhandenen Freilauf körper , dann in die mit dem Freilauf körper verschraubte Messhülse der Sensoreinheit 20 , dann in ein Rollenlager und dann in die Antriebsachse 10 übertragen . Das weitere Lager 25 gemäß den Figuren 5- 8 dient dem Freilauf körper und an dieser Position werden im Wesentlichen keine Radialkräfte vom Fahrer eingeleitet .

Die Statorabdeckung 15 weist die Form einer Glocke auf und ist so weit wie möglich links angeordnet und erstreckt sich durch eine innere oder zentrale Ausnehmung 71 der Bremsscheibe 7 . Die in der Figur 5 dargestellte linke Seite der Antriebsvorrichtung 5 , an welcher die Bremsscheibe 7 angeordnet ist , kann auch als Nichtantriebsseite bezeichnet werden . Die in der Figur 5 dargestellte rechte Seite der Antriebsvorrichtung 5 , an welcher der Kassettenkörper 8 angeordnet ist , kann auch als Antriebsseite bezeichnet werden . Die Bremsscheibe 7 ist weiterhin am umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 befestigt , insbesondere festgeschraubt . Die axiale Position der Bremsscheibe 7 ist im Vergleich zu dem vorherigen Aus führungsbeispiel unverändert sowie auch die Brems flanken der Bremsscheibe 7 . Aufgrund der axialen Verschiebung des Elektromotors und der Statorabdeckung 15

( zum Beispiel im Vergleich zu der Aus führung nach Abbildung 2 ) steht im Inneren der Antriebsvorrichtung 5 axialer Bauraum für die anderen oder weitere Komponenten der Antriebsvorrichtung 5 zur Verfügung . Insbesondere ist die Statorabdeckung 15 an ihrer axialen Außenseite nicht durch den umlaufenden Gehäuseabschnitt 6 umschlossen, sodass eine besonders ef fi ziente Wärmeableitung eingerichtet ist . Die Statorabdeckung 15 ist nicht eng verbaut und im Inneren des umlaufenden Gehäuseabschnitts 6 gekapselt , sondern kann die vom Stator 14 in die Statorabdeckung 15 eingeleitete Wärme mittels Wärmeleitung durch die Wandung 151 direkt an die umströmende Luft des Außenbereichs abgeben . Innerhalb der Antriebsvorrichtung 5 wird die Wärme vom Stator 14 zur Statorabdeckung 15 überwiegend mittels Wärmeleitung, aber auch mittels Konvektion und Wärmestrahlung übertragen . Von der Statorabdeckung 15 wird die Wärme dann mittels Konvektion und Strahlung an die Umgebungsluft abgegeben .

Die Wärmeabfuhr kann zudem dadurch verbessert werden, dass die Statorabdeckung 15 an der axialen Außenseite eine Kühlstruktur 153 mit einer Mehrzahl von Rippen aufweist , die beabstandet voneinander eine vergrößerte Oberfläche bereitstellen, welche von dem Umgebungsluft umströmt werden kann ( s . Figur 7 ) .

In Figur 8 ist die Antriebsvorrichtung 5 nach Figur 7 gezeigt , wobei zusätzlich eine mögliche Anordnung und Ausbildung des linken oder ersten Rahmenelements 11 illustriert ist .

Die Figuren 9- 11 zeigen schematisch ein weiteres Aus führungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 5 für das Elektrofahrrad 1 in verschiedenen Ansichten . Gemäß diesem Aus führungsbeispiel umfasst die Statorabdeckung 15 einen Verlängerungsabschnitt 152 , der die Wandung 151 der Statorabdeckung 15 erweitert und mit dem Außenbereich verbindet . Auch mittels einer solchen Aus führung der Statorabdeckung 15 , die von dem Gehäuseabschnitt 6 umgeben ist , kann eine gerichtete und zeitnahe Wärmeabfuhr mittels Wärmeleitung eingerichtet sein .

Die bei einem Betrieb entstehende Wärme des Stators 14 wird an die umgebende Wandung 151 der Statorabdeckung 15 übertragen und materialgeführt unter dem Lager 16 hindurch in den Verlängerungsabschnitt 152 geleitet , von wo aus die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben werden kann . Eine solche Wärmeableitung ist deutlich ef fi zienter als ein Wärmeübertrag, der zum Beispiel die Wandung 151 der Statorabdeckung 15 , die Wandung 61 des Gehäuseabschnitts 6 und insbesondere den dazwischen befindlichen Luftspalt überwinden muss . Der Verlängerungsabschnitt 152 kann wie zuvor beschrieben die zusätzliche Kühlstruktur 153 an der Außenseite aufweisen . Der Verlängerungsabschnitt 152 kann einstückig mit der Wandung 151 der Statorabdeckung 15 ausgestaltet sein oder als separates Verlängerungsstück mit der Wandung 151 gekoppelt sein . Bei der Ausgestaltung der Statorabdeckung 15 mit Wandung 151 und gegebenenfalls vorgesehenen Verlängerungsabschnitt 152 wird insbesondere auch eine einfache und zeitsparende Montage der Komponenten berücksichtigt . Vorzugsweise sind der Verlängerungsabschnitt 152 und die Wandung 151 dann aus dem demselben Material gefertigt .

Die Statorabdeckung 15 beziehungsweise die Wandung 151 und der gegebenenfalls vorgesehene Verlängerungsabschnitt 152 sind bevorzugt aus Aluminium gefertigt oder weisen Aluminium auf . Aluminium hat zum Beispiel im Vergleich zu Stahl eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit und weist zudem Gewichtsvorteile auf . Alternativ oder zusätzlich könnte eines oder mehrere der zuvor beschriebenen Komponenten aus Magnesium gefertigt sein oder Magnesium aufweisen, sodass ein geringes Gewicht und eine zuverlässige Wärmeleitf higkeit der Antriebsvorrichtung 5 erzielbar sind .

Die Nabenachse weist die Steckachse 9 und die Antriebsachse 10 auf , die sich j eweils in Richtung des zweiten Endabschnitts 92 hin verj üngen, welche eine vereinfachte Montage ermöglichen und zudem Bauraum für die Sensoreinheit 20 bereitstellen .

Die Steckachse 9 ist in den Figuren 2- 11 mit drei Abschnitten illustriert , wobei die beiden gegenüberliegenden Endabschnitte 91 , 92 durch einen Mittelabschnitt 93 miteinander verbunden sind . Die Endabschnitte 91 , 92 weisen in Bezug auf eine radiale Richtung quer zu der Rotationsachse R j eweils einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser auf , wobei der Durchmesser des zweiten Endabschnitts 92 kleiner ist als der des ersten Endabschnitts 91 . Der Mittelabschnitt 93 richtet einen Übergangsbereich zwischen den beiden Endabschnitten 91 , 92 ein, wobei der Mittelabschnitt so ausgebildet ist , dass er sich hin zu dem zweiten Endabschnitt 92 kontinuierlich oder stufenweise verj üngt . Der Mittelabschnitt 93 leitet demgemäß eine Umfangsänderung der j eweiligen Endabschnitte 91 , 92 ein .

Eine Länge des ersten Endabschnitts 91 und/oder eine Länge des zweiten Endabschnitts 92 entlang der Rotationsachse R sind insbesondere auf eine Ausdehnung des Elektromotors 13 , 14 , des Planetengetriebes 18 und/oder der Sensoreinheit 20 abgestimmt ausgebildet . Beispielsweise ist der zweite Endabschnitt 92 doppelt so lang wie der erste Endabschnitt 91 , um einer länglichen Sensoreinheit 20 entsprechend viel Raum zur Verfügung zu stellen ( s . Figuren 5- 11 ) . Alternativ kann aber auch der erste Endabschnitt 91 länger als der zweite Endabschnitt 92 ausgebildet sein, sofern es die Komponenten der Antriebsvorrichtung 5 zulassen oder erfordern ( s . Figuren 2-4 ) . Alternativ können der erste Endabschnitt 91 und der zweite Endabschnitt 92 in etwa gleich lang ausgebildet sein, sofern es die Komponenten der Antriebsvorrichtung 5 zulassen oder erfordern .

In den Figuren 2- 11 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich die beschriebenen Abschnitte 91 , 92 , 93 der Steckachse 9 illustriert . Die beschriebenen Eigenschaften und Merkmale können aber analog auf drei Abschnitte der Antriebsachse 10 übertragen werden, welche aufeinander folgend ausgebildet sind und einer Außenkontur der Steckachse 9 folgen können oder, wie in den Figuren 2- 11 illustriert , einen Freiraum 94 zwischen der Steckachse 9 und der Antriebsachse 10 einrichten . Bezogen auf die illustrierten Figuren 2- 11 beginnt somit ein Mittelabschnitt der Antriebsachse 10 weiter rechts als der Mittelabschnitt der Steckachse 9 . Der dazwischen eingebrachte Freiraum 94 kann sich insbesondere nutzbringend auf eine Montage der Antriebsvorrichtung 5 auswirken, bei der die Steckachse 9 in die Antriebsachse 10 hinein und durch die Antriebsachse 10 hindurch gesteckt wird . Der Freiraum 94 stellt somit ein gewisses Montagespiel bereit und kann zum Beispiel Vorgaben an Toleranzgenauigkeiten bei der Herstellung der einzelnen Komponenten der Antriebsvorrichtung 5 etwas entschärfen .

Mittels der beschriebenen Antriebsvorrichtung 5 ist ein zuverlässiges Antriebskonzept für Elektrofahrräder realisierbar, welches eine besonders ef fi ziente Wärmeableitung ermöglicht . Zudem kann ein axial vergrößerter Bauraum eingerichtet werden und eine höhere Stei figkeit und eine verbesserte Kundenakzeptanz der Antriebsvorrichtung 5 erreicht werden . Die Antriebsvorrichtung 5 ist insbesondere zur Montage oder Einsatz in der Nabe des Hinterrades des Elektrofahrrads 1 geeignet und ermöglicht ein vorteilhaftes Antriebssystem insbesondere hinsichtlich einer hohen Ef fi zienz .

Bezugs zeichenliste

1 Elektrofahrrad

2 Fahrradrahmen

3 Fahrradnabe

4 Tretlager

5 Antriebsvorrichtung

6 Gehäuse

61 Wandung des Gehäuses

62 Außenseite des Wandung

7 Bremsscheibe

71 Ausnehmung der Bremsscheibe

8 Kassettenkörper

9 Steckachse

91 erster Endabschnitt der Steckachse

92 zweiter Endabschnitt der Steckachse

93 Mittelabschnitt der Steckachse

94 Freiraum

10 Antriebsache

11 äußeres Rahmenelement

12 äußeres Rahmenelement

13 Rotor

14 Stator

15 Statorabdeckung

151 Wandung der Statorabdeckung

152 Verlängerungsabschnitt der Statorabdeckung

153 Kühlstruktur der Statorabdeckung

154 Außenseite der Statorabdeckung

16 Lager

17 Lager

18 Planetengetriebe

19 Hohlrad

20 Sensoreinheit

21 Planetenträger 22 Schlei fring

23 erstes Schlei fringelement

24 zweites Schlei fringelement

25 Lager 26 Freilauf

R Rotationsachse des Elektromotors / der Steckachse