用于电动自行车的驱动设备和电动自行车的制作方法

本发明涉及一种用于电动自行车的驱动设备和一种具有这种驱动设备的电动自行车。

背景技术：

1、自行车实现低成本的、易于操作的且无排放的交通工具。自行车也被广泛用作为运动或健身器材，并出现了特别适合于不同运动应用领域的类型。

2、近些年来，尽管自行车的高的重量和价格，对电动自行车(尤其是所谓的“pedelecs(电动助力车)”)的热情高涨。潜在顾客不仅是年龄较大、身体状态不那么好的或没有运动野心的骑行者，而且还有运动型的较年轻的骑行者，在上班途中使用或者因为借助电动自行车可以扩大活动半径和/或提高行驶速度，而又不会使自己的身体过度疲劳。特别是在山地车车手中，对电辅助山地车的兴趣与日俱增。在电动自行车中期望，提供可靠地进行辅助的驱动系统，所述驱动系统可实现高的功率传输。

技术实现思路

1、本发明基于的目的是，实现用于电动自行车的可靠的驱动设计，所述驱动设计可实现特别清楚的且节省空间的构造。

2、根据一个方面，公开一种用于电动自行车的驱动设备。驱动设备具有马达单元，所述马达单元具有用于驱动电动自行车的电马达。驱动设备还具有脚踏曲轴，所述脚踏曲轴可围绕旋转轴线旋转。驱动设备还具有传动装置，所述传动装置构成用于驱动电动自行车和在一侧与马达单元耦联并且在另一侧与脚踏曲轴耦联，并且所述传动装置配置用于输出用于驱动电动自行车的扭矩。驱动设备还包括马达壳体，在所述马达壳体中设置有马达单元和传动装置并且脚踏曲轴延伸穿过所述马达壳体。此外，驱动设备包括转速传感器单元，所述转速传感器单元包括转速传感器和转速盘，其中转速盘以能够围绕旋转轴线旋转的方式与脚踏曲轴耦联并且设置在马达壳体之外。

3、借助于所描述的驱动设备可实现用于电动自行车的可靠的驱动设计，所述驱动设计可实现特别且节省空间的构造。尤其，由于将转速传感器单元或至少转速盘在外部设置，可实现驱动设备的紧凑的构造，所述构造可实现用于电动自行车的细长的框架设计。所描述的驱动设备尤其适合作为用于安装到电动自行车的下管或座管处的电动自行车驱动系统。

4、根据驱动设备的一个优选的实施方式，转速盘关于旋转轴线具有螺旋形的或蜗形的轮廓并且转速传感器与转速盘的轮廓相关地设置为，使得关于旋转轴线配置径向的或轴向的转速检测。

5、转速传感器单元例如具有呈霍尔传感器的实施方案的转速传感器，所述霍尔传感器基于霍尔效应和要测量的磁场可实现高的、近似无级的扫描率。替选地或附加地，转速传感器单元可以构成为，使得可执行另外的转速测量方法，例如借助于磁化的转速盘。

6、转速传感器同样可以设置在马达壳体之外或位于马达壳体中并且定位成，使得所述转速传感器可与位于外部的转速盘共同作用地实现可靠的测量。通过转速盘和必要时还有转速传感器定位在马达壳体之外，得出简化的可接近性并且可以配置转速盘或转速传感器的有益的可维护性。

7、替选地，转速传感器例如可以设置在马达壳体中的现有的自由空间中并且检测在外部支承的转速盘的旋转。马达壳体于是例如可以朝向转速盘的方向具有开口，转速传感器可以通过所述开口检测转速盘的旋转，进而可实现特别可靠的转速测量。

8、根据另一实施方式，驱动设备具有覆盖件，所述覆盖件覆盖转速盘并且与马达壳体耦联，使得转速盘设置在覆盖件和马达壳体之间。因此，转速盘可以可靠地且安全地设置在马达壳体之外并且相对于不期望的外部影响受到保护。转速盘于是例如与脚踏曲轴的第一子元件的位于外部的端部部段连接并且关于安装在电动自行车处的状态在脚踏曲柄和马达壳体之间可旋转地支承。

9、根据驱动设备的一个实施方式，传动装置构成为具有太阳轮和至少一个行星齿轮的行星齿轮传动装置并且关于脚踏曲轴的旋转轴线围绕所述脚踏曲轴同轴地设置，使得行星齿轮传动装置同轴地包围脚踏曲轴。因此，行星齿轮传动装置可以径向地且节省空间地设置。

10、根据驱动设备的另一实施方式，马达单元构成为环形马达并且关于脚踏曲轴的旋转轴线围绕所述脚踏曲轴同轴地设置，使得环形马达同轴地包围脚踏曲轴。因此，环形马达可以径向地且节省空间地设置。

11、根据驱动设备的另一实施方式，脚踏曲轴两件式地构成并且具有第一子元件和分开的第二子元件，所述第一子元件和第二子元件彼此耦联。尤其由于脚踏曲轴的两件式的实施方案，所述脚踏曲轴可以在中间部段中与在一个或两个外部的端部部段处相比明显更薄或更窄地构成。脚踏曲轴尤其旋转对称地构成并且例如在中间部段中具有15mm至23mm的直径，其中包含边界值，并且在端部部段中具有23mm至35mm的直径，其中包含边界值。

12、此外，脚踏曲轴也可以三件式地、四件式地或多件式地构成。第一子元件和第二子元件分别具有两个端部部段，其中一个端部部段也构成脚踏曲轴的端部部段而另一个端部部段构成脚踏曲轴的中间部段。借助子元件的在组装的情况下构成脚踏曲轴的中间部段的相应的端部部段，子元件彼此耦联，例如插接在一起、压紧、焊接和/或拧紧。因此，构成组装的脚踏曲轴的中间部段，所述中间部段可以比两个端部部段明显更窄地构成，所述端部部段设为用于与电动自行车的脚踏曲柄连接。

13、脚踏曲轴还可以构成用于行星齿轮传动装置和/或环形马达的支承座。以这种方式可以径向地且特别节省空间地设置一个或两个部件，其方式为：所述部件例如在使用球轴承和/或滚动轴承的条件下与脚踏曲轴耦联。

14、鉴于传动装置作为行星齿轮传动装置并且马达单元作为环形马达的实施方案，这些部件在子元件彼此耦联之前可以插到或推到一个或两个子元件的较窄的端部部段上。

15、对应地，用于制造驱动设备的方法可以包括提供和耦联相应的部件。例如，马达单元作为环形马达推到第一子元件的较窄的端部部段上并且随后也将行星齿轮传动装置径向地围绕其设置。随后，可以将第二子元件的端部部段与第一子元件的较窄的端部部段固定地连接。

16、根据驱动设备的另一优选的实施方式，第一子元件和/或第二子元件至少在耦联区域中套筒形地构成，使得这两个子元件中的至少一个子元件延伸到另一个子元件中。耦联区域在此形成子元件的应连接的端部部段的区域，所述区域构成脚踏曲轴的中间部段并且尤其可以比其他端部部段更窄地构成。一个或多个子元件可以连续地或仅部段地套筒形地构成。

17、根据驱动设备的另一优选的实施方式，第一和第二子元件借助于预设的耦联结构彼此耦联，所述耦联结构将这两个子元件形状配合地、力配合地和/或材料配合地彼此连接。这种耦联结构也可以包括旋拧元件，所述旋拧元件沿着旋转轴线延伸进入到这两个子元件中并且将所述子元件彼此拧紧。替选地或附加地，耦联结构可以构成为，使得一个子元件具有突出的或隆起的区域，所述区域以与在另一个子元件处的相配的凹部配合的方式预设地构成。例如，在第一子元件的外表面处构成一个或多个销，所述销接合到在套筒形地构成的第二子元件的内表面处的对应地构成的凹部中。因此，可以实现两个子元件彼此间的可靠的保持，所述保持可以预设两个子元件的一定的位置预设，所述子元件附加地还可以拧紧、粘接和/或焊接。

18、通过至少转速盘设置在马达壳体之外，马达壳体可以更小地构成并且例如可以将马达单元和传动装置，尤其在作为环形马达和行星齿轮传动装置的实施方案中，特别节省空间地围绕脚踏曲轴的窄的中间部段在马达壳体中放置。脚踏曲轴的端部部段那么例如延伸直至马达壳体之外并且尤其也可以构成为用于马达壳体的支承座并且具有棱边跳跃或阶梯，所述棱边跳跃或阶梯限定马达壳体相对于脚踏曲轴的预设的位置并且还可以贡献于稳定的且安全的保持。

19、驱动设备还可以具有扭矩传感器，所述扭矩传感器关于旋转轴线设置在马达壳体之外。此外，可以设有链轮系统，所述链轮系统与脚踏曲轴耦联以驱动电动自行车，其中扭矩传感器集成在链轮系统中。扭矩传感器在马达壳体之外集成在“spider”中还可实现紧凑的壳体结构空间进而可实现特别细长的框架设计以及由于其更简单的可接近性可实现扭矩传感器的有益的可维护性。链轮系统具有多个彼此耦联的链轮或齿轮形的元件并且也可以用英语术语“spider”表示。扭矩传感器那么尤其监控链轮系统的彼此啮合的结构的相对运动并且可实现以改进的行驶舒适度安全地运行电动自行车。

20、驱动设备的所描述的实施方式分别可实现紧凑的、轻质的和/或可低成本制造的用于电动自行车的电驱动系统。尤其在具有环形马达和行星齿轮传动装置的实施方案中，通过功能集成可实现驱动设备的特别节省空间的且鲁棒的构造，其中所述环形马达和行星齿轮传动装置围绕脚踏曲轴的窄的中心同轴地设置，所述脚踏曲轴此外可以用作为支承座。此外，设有具有转速盘的转速传感器，所述转速盘构成为蜗形或螺旋形或构成为多齿轮并且设置在马达壳体的壳体结构空间之外，使得还可以贡献于电动自行车的细长的框架设计。

21、根据另一方面，公开一种电动自行车，所述电动自行车具有带有下部的框架部段的自行车框架，所述下部的框架部段延伸至具有脚踏曲柄的脚踏支承件。电动自行车具有根据前述实施方式之一的驱动设备，所述驱动设备设置在框架部段中或设置在框架部段处，使得脚踏曲轴与脚踏曲柄耦联并且借助于传动装置可传递用于驱动电动自行车的扭矩。电动自行车基本上可实现之前提到的特性、优点和功能。

22、为了在框架部段处安置，所述框架部段例如具有留空部，使得驱动设备可以被可靠地容纳。根据一个实施方式，驱动设备例如作为结构组件在已经耦联的状态中设置、尤其安装在框架部段处。

23、驱动设备可实现高效的且节省空间的机械系统，以在自行车行驶时进行辅助。这尤其可通过脚踏曲轴的两件式或多件式的实施方案来实现，所述脚踏曲轴由此可以在内部的或中间的部段中与在位于外部的端部部段处相比构成为具有明显更小的直径。