马达变速器单元以及具有这种马达变速器单元的轮毂驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种紧凑的马达变速器单元，其中变速器直接布置在马达、例如电动机上。以下始终谈及电动机，但本发明不局限于此。此外，本发明涉及具有这种马达变速器单元的轮毂驱动装置以及具有这种轮毂驱动装置的车辆、尤其电动自行车。
【背景技术】
[0002]由【背景技术】已知紧凑的马达变速器单元，其也称作变速器马达。在此，直接布置在电动机上的变速器降低输出转速，以便提高尤其电动机的所输出的转动力矩。此外，例如与电动自行车结合地已知轮毂驱动装置，所述轮毂驱动装置安装在轮毂中。然而，电动自行车中的这种轮毂驱动装置的问题是其相对大的结构空间。
【发明内容】
[0003]与此相反，根据本发明的具有权利要求1的特征的马达变速器单元具有以下优点:能够以尽可能大的转速带有效地运行马达变速器单元的电动机。这根据本发明通过以下实现:电动机可以借助转动方向换向在两个方向上运行，其中在第一转动方向上设置第一传动比而在第二转动方向上设置与第一传动比不同的第二传动比。因此设置两个变速级，其中在第一转动方向上设置具有第一自由轮的第一变速级，而在与第一方向相反的第二转动方向上设置具有第二自由轮的第二变速级。由此，根据电动机的转动方向，两个变速级中的分别仅仅一个是激活的，而另一个通过自由轮不激活。由此，根据本发明的马达变速器单元通过转动方向换向可以具有两个不同的变速级，其中尽管马达变速器单元的结构非常简单并且紧凑。通过两个分别在不同的方向上锁止或者分离的自由轮，根据转动方向分别激活仅仅一个变速级，以便可以根据电动机的转速选择各一个有利的传动比范围。在此，为了改变变速器传动比不需要执行器等等，而是电动机仅仅通过变化的控制、即其转动方向来控制，以便能够实现转速变化。在此，简单地通过控制可以预给定转动方向的变化。
[0004]从属权利要求示出本发明的优选的扩展方案。
[0005]优选地，第一和第二变速级具有一个共同的输入轴和一个共同的输出轴。由此，能够实现特别紧凑的结构。在此，在两个变速级的每一个中优选地在输入轴和输出轴上分别布置齿轮。特别优选地，如此设置电动机，使得直接驱动变速器的输入轴。换言之，电动机的从动轴与变速器的输入轴相同。
[0006]特别优选地，第一变速级包括第一和第二齿轮，而第二变速级包括第三和第四齿轮。在此，第一和第三齿轮布置在输入轴上，而第二和第四齿轮布置在输出轴上。
[0007]为了在输出轴上得到相同的转动方向，两个变速级中的一个优选包括偶数个齿轮，而两个变速级中的另一个包括奇数个齿轮。由此，在具有奇数个齿轮的变速级中又实现转动方向换向，以便在从动轴上得到相同的转动方向。特别优选地，两个变速级中的一个包括恰好两个齿轮，而两个变速级中的另一个恰好包括三个齿轮。
[0008]为了进一步降低从动轴上的转速，马达变速器单元优选还包括副轴(Vorgelege)，所述副轴尤其布置在电动机和变速器之间。根据本发明的一种优选的构型，变速器还包括从动元件，所述从动元件布置在输出轴上。特别优选地，从动元件是与另一齿轮、尤其空心轮啮合的从动齿轮。
[0009]为了简单且成本有利的结构，两个变速级特别优选地构造为正齿轮变速器(Stirnradgetriebe)。
[0010]此外，本发明涉及一种轮毂驱动装置，其包括轮毂和根据本发明的马达变速器单元。特别优选地，轮毂驱动装置包括从动元件，所述从动元件布置在变速器的输出轴上并且直接驱动轮毂。优选地，轮毂具有内部轮齿(Innenverzahnung)，所述内部轮齿与优选构造为从动齿轮的从动元件啮合，以便驱动轮毂。在此特别优选地，马达变速器单元完全地布置在轮毂中。由此，能够实现特别紧凑的结构。此外，轮毂保护马达变速器单元免受污染和损坏等等。
[0011]优选地，轮毂驱动装置的特征在于，第二齿轮和第四齿轮实施为轮毂中的空心轮，而轮毂同时示出从动轴的功能。
[0012]此外，本发明涉及一种具有根据本发明的轮毂驱动装置和/或根据本发明的马达变速器单元的车辆。所述车辆特别优选地是电动自行车。在此，轮毂驱动装置优选布置在电动自行车的后轮或者前轮上。进一步优选地，电动车辆是尤其获益于第二档位的电动摩托车(E-Scooter)或者小型运输车辆。进一步优选地，根据本发明的电动车辆具有回收装置。
【附图说明】
[0013]以下参照附图详细阐述本发明的优选实施例。在附图中，不同实施例中的相同的或者功能相同的部件分别设置有相同的参考标记。附图示出:
[0014]图1:根据本发明的第一实施例的电动自行车的示意图；
[0015]图2:图1的电动自行车的轮毂布置的示意性剖面图；
[0016]图3:示出图2的马达变速器单元的传动比的示图；
[0017]图4:根据本发明的第二实施例的马达变速器单元的示意性透视图；
[0018]图5:示出图4的马达变速器单元的传动比的示图；
[0019]图6至9:根据第三、第四、第五和第六实施例的马达变速器单元。
【具体实施方式】
[0020]以下参照图1至3详细阐述具有根据本发明的马达变速器单元20的电动自行车1如由图1得知的那样，电动自行车I包括与电池9连接的轮毂驱动装置2。自行车可以通过曲柄7、8驱动链5，所述链可以通过后轮上的棘轮6将转动力矩输出到后轮上。
[0021]在图2中详细示出轮毂驱动装置2。轮毂驱动装置2包括轮毂10以及马达变速器单元20。马达变速器单元20包括电动机3和变速器4。变速器4具有第一变速级46和第二变速级47。
[0022]第一变速级46包括第一齿轮41以及第二齿轮42，所述第一齿轮布置在变速器4的输入轴13上，所述第二齿轮布置在变速器的输出轴14上。此外，在第二齿轮42上布置第一自由轮31。第一自由轮31确保，使第二齿轮42在转动方向上携动而在另一方向上空转。
[0023]第二变速级47包括第三齿轮43、第四齿轮44和第五齿轮45。在此，第五齿轮45布置在第三和第四齿轮之间。此外，第二变速级47包括第二自由轮32，所述第二自由轮布置在第三齿轮43上。第二自由轮32确保，使第三齿轮43在转动方向上携动而在另一方向上空转，其中相对于第二自由轮32的输入轴13的空转方向或者锁止方向恰好反向于第一自由轮31的空转方向或者锁止方向。
[0024]如由图2进一步得知的那样，电动机3同样布置在变速器4的输入轴13上。换言之，电动机3的从动轴等同于变速器的输入轴13。电动机3借助控制装置12来控制，其中控制装置12设置用于引起电动机的转动方向换向。电动机3可以借助用于匹配转速的变速器来实施。
[0025]此外，在输出轴14上布置从动齿轮48，所述从动齿轮自身与套筒10上的内部轮齿11啮合。因此，具有内部轮齿11的套筒10构成空心轮，所述空心轮与从动齿轮48啮合。因此，通过内部轮齿11驱动轮毂10并且由此驱动电动自行车的后轮。
[0026]当电动机3以第一转动方向A驱动时，第一齿轮41以相同的转动方向A转动。相应地，第二齿轮42以箭头C的方向转动，从而输出轴14以相同的方向转动。在此，第一自由轮31在转动方向C上锁止，从而通过第一变速级46能够实现到输出轴14上的转速传递。在此，第二自由轮32如此设计，使得第三齿轮43不携动并且因此第二变速级47不激活。
[0027]当控制装置12在电动机3上进行转动方向换向时，第一齿轮41以箭头B的方向转动，其中然而通过第二齿轮42不传递转速，因为第一自由轮31通过第一变速级46防止转速传递到输出轴14上。相反地，第三齿轮43以箭头D的方向转动，因为在第二自由轮32的第二转动方向B上锁止第三齿轮43。相应地，第五齿轮45以箭头E的方向转动，而第四齿轮44以箭头F的方向转动。因此，在输出轴14上又是相同的转动方向，如在通过第一变速级46传递转速时存在的那样。
[0028]因此，根据电动机3的转动方向，转速分别仅仅通过第一变速级46或者分别仅仅通过第二变速级47传递到输出轴14上。在从动齿轮48上设置第三自由轮33，所述自由轮能够实现在输出轴14的通过电动机3所驱动的转动方向(C，F)上的转速传递，然而在相反的方向上不能实现。在此，第三自由轮33作为电动自行车上的普通的自由轮工作。
[0029]在图3的示图中，关于电动机3的转速M地示出输出轴14的转速N。在此，在第一转动方向A上(图3的示图的左侧部分)借助第一变速级46的第一传动比24得到转速范围21。当电动机3以第二转动方向B(图3的示图的右侧部分)驱动时，得到第二转速范围22。通过第二变速级47的第二传动比25得到输出轴14上的相应的转速范围。在此，在