[发明专利]用于自行车的电驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于自行车的电驱动装置，其包括：两个对称设置的、反向旋转的外转子式马达，这些外转子式马达经由两个独立的马达调节器/调速器供电，这些马达调节器/调速器获得用于功率调节的相同的控制信号。

背景技术

现在主要使用的轮毂电机在25公里/小时的情况下仅仅以约200转/分钟的转轮转速旋转，并且必须产生极高的扭矩，以便在外轮周上产生足够的牵引力。这种结构的原料投入、重量和成本相当大。此外缺点在于：约3公斤的巨大的马达重量百分之百地进入未装弹簧的质量体中并对装弹簧的行驶状态产生负面影响。前轮马达可能在黏滑的走行轨道上容易打滑，跌倒危险。后轮马达妨碍盘式制动器、链式换档系统和轮毂换档系统的安装。

中置马达避免了这些缺点，因为它们通常直接安装在车架中的脚蹬轴承之后，具有高减速比的传动装置并将它们的力通过小齿轮传递到链条上。然而由于马达的原因额外地缩短了这些高负荷的磨损件的维修间隔时间。力流复杂且导致损耗，因为高速旋转的马达的功率必须首先变换到很低的链条速度，并且从那里又变回到转轮的高圆周速度上。必须事先在车架结构内考虑马达的安装空间和固定，由此排除了事后的安装。

中置马达的一种特别的变型回避了这个限制，因为在此马达同轴地位于脚蹬轴承轴上，占用链片的安装空间并只需要车架上的一个扭矩支座。因此它可以毫无问题地加装在很多自行车上。然而与轮毂电机相比，它具有进一步加剧的重量问题。由于它只能以踏动频率运行，所以它必须在60至80转/分钟的情况下产生几乎三倍多的扭矩。

除了以高销售量在市场上很成功的、具有汽油发动机的传奇的VeloSolex之外，由专利文献已知有四件另外的申请，这些申请接近于此处阐述的本发明，因为它们追求同样的目标：利用轻便的和高速运转的马达在外周上通过摩擦锁合来直接驱动转轮。在物理上这个方法是完全适宜的，因为电动机的有效功率与转速成比例地上升并且由于高的圆周速度而能够以相应较小的力传递所产生的功率。

紧随Solex之后的是US 2011/0232985A1，因为轴向平行的马达将它的切向力直接传递到后轮轮胎的工作面上。

DE 42 19 763 A1和DE 196 33 345 A1具有一个唯一的马达，该马达设置在轮胎的外侧或者上侧，并且该马达经由同时还承担将功率分流到两个摩擦辊上的传动装置来在两侧驱动轮胎侧边。

DE 690 31 993 T2不需要传动装置，因为此处两个反向旋转的马达同样位于前轮轮胎外侧/上侧，并且摩擦辊位于向下延长的马达轴上。

马达悬架和杠杆的不同的设置能够实现的是：以在轮胎上的高挤压力使得摩擦辊主动运动到工作位置中或运动到无接触的空转位置中。

发明内容

本发明的目的是一种极轻的和物美价廉的用于自行车的电驱动装置，该电驱动装置由于仅仅微微运动的部件和短的功能链而是特别耐用且需要少量的维护。由于高的马达效率和传动效率以及最低的阻力损失，尽管蓄电池具有小的重量但是也应该实现高的有效距离(Reichweite)。应该可以是前轮驱动、后轮驱动以及全轮驱动并且在链式换档系统、轮毂还动系统和制动器方面不存在限制。除了在尽可能多的自行车类型上的可加装性之外，特别期望的是：尽管具有电驱动装置但是尽可能地维持原始的自行车特性，属于此的除了视觉上不引人注意之外还有在汽车和火车中的无问题的运输以及上台阶和楼梯的不费力的携带。

根据本发明，这个目的通过如下方式得以实现：在马达的旋转的圆柱面处或上具有用于收纳弹性摩擦环的环形槽或车削槽，用于将驱动功率通过摩擦锁合传递到轮辋上，并且特别通过如下方式：马达围绕一根轴摆动地支承，该轴基本上平行于马达轴，然而相对该马达轴特别是平行地侧向偏移。

根据本发明的自行车驱动装置与已知结构的不同之处在于：一个马达或者多个马达设置在轮胎圆周的内部/下侧，并且力不是传递到轮胎上，而是传递到轮辋侧面上。

与由于制造误差和装配误差在车轮旋转一圈(Radumdrehung)内可能同时具有多个不精密的形状偏差的轮胎不同，轮辋具有经过理想加工的表面，该表面最多由于侧向冲击(Seitenschlag)而造成车轮每旋转一圈进行小的横向运动。因此摩擦环在轮辋侧面上能够比在轮胎表面上滚动得均匀得多和安静得多。

在自行车保持运动期间，轮胎圆缘起如除污器那样的作用并使轮辋保持几乎完美的清洁，这有利于限定的摩擦比。与此相反，轮胎由于与路面直接接触几乎总是具有或多或少明显的污垢层或润滑油膜，这只能通过大幅提高挤压力来进行补偿，承担将轮胎挤压力升高的费用和较低的效率。