本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的擺線齒輪組、一種根據(jù)權(quán)利要求9的前序部分所述的自行車電驅(qū)動單元、一種根據(jù)權(quán)利要求20的前序部分所述的用于所述驅(qū)動單元的軸向自由輪裝置以及一種根據(jù)權(quán)利要求21的前序部分所述的用于所述驅(qū)動單元的轉(zhuǎn)速傳感器裝置。以下描述中所使用且未進(jìn)一步具體說明的諸如“左”、“右”、“前”、“后”、“上”、“下”、“側(cè)視圖”等位置或方向說明與自行車上騎行者的視角相對應(yīng)。

背景技術(shù)：

1、具有電輔助驅(qū)動裝置的越野自行車越來越受歡迎。這些自行車也被稱為電動山地自行車或者簡稱為e-mtb，其分為“越野”、“林道”、“耐力”和“速降”等類別并且也可用于體育運(yùn)動。

2、擺線齒輪組是眾所周知的，這也適用于將擺線齒輪組用作自行車上的電輔助驅(qū)動裝置的緊湊且通常單級的減速器。

3、然而，已知的擺線齒輪組的工作原理源于機(jī)器人領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。在擺線齒輪組的這一應(yīng)用中，重點(diǎn)主要在于借助擺線齒輪組可實(shí)現(xiàn)的極高傳動比，其使得機(jī)器人能夠使用較小的、節(jié)省空間且輕量化的高速旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，特別是滿足沿?cái)[線齒輪組的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)完全無間隙的傳動的要求。這樣就能滿足就工業(yè)機(jī)器人而言對機(jī)械手運(yùn)動的精確定位和重復(fù)精度的特別高的要求。然而，在應(yīng)用于機(jī)器人的情況下，高效率的高功率傳輸并不是最重要的，因此，已知的擺線齒輪組就這些要求而言無法優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種擺線齒輪組以及一種具有擺線齒輪組的自行車電驅(qū)動單元，其中所述擺線齒輪組經(jīng)優(yōu)化以滿足自行車驅(qū)動單元的要求，特別是在高效率、低重量、較小的空間需求、低發(fā)熱量以及高功率容量方面有所優(yōu)化。

2、本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的解決方案在于根據(jù)權(quán)利要求1所述的擺線齒輪組或根據(jù)權(quán)利要求9所述的自行車電驅(qū)動單元。優(yōu)選實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的主題。

3、根據(jù)本公開案，所述擺線齒輪組適用于自行車電驅(qū)動單元并且包括具有偏心總成的驅(qū)動軸裝置以及從動軸裝置，其中驅(qū)動軸裝置和從動軸裝置以彼此同心且與擺線齒輪組的假想中心軸線同心的方式布置。

4、此外，所述擺線齒輪組包括共具有至少兩個(gè)至少近似擺線或圓柱形的擺線齒系總成的至少一個(gè)擺線盤裝置，以及共具有至少兩個(gè)至少近似擺線或圓柱形的對配齒系總成的至少一個(gè)對配擺線裝置。

5、在此情況下，“至少近似擺線”指的是，在實(shí)際的齒輪組中，僅能大致實(shí)現(xiàn)擺線盤的數(shù)學(xué)理想的外擺線外輪廓或例如固定在殼體上的齒系的內(nèi)擺線內(nèi)輪廓。此外，使用“至少近似擺線”這一表述，因?yàn)楦鶕?jù)本公開案的擺線齒輪組針對性地與數(shù)學(xué)理論上的擺線輪廓有所偏差，下文將進(jìn)一步對此進(jìn)行說明。

6、還要指出的是，“擺線”或“至少近似擺線”的表述嚴(yán)格來說例如應(yīng)理解為“擺線圓柱形”，因?yàn)樾g(shù)語“擺線”描述的是平面曲線，即二維曲線，而本公開案則涉及具有厚度尺寸的擺線齒輪組總成，即具有圓形或擺線橫截面形狀的三維圓柱體。然而，為簡單起見，使用術(shù)語“擺線”來代替“擺線圓柱形”。

7、以常見的標(biāo)準(zhǔn)擺線齒輪組為例，通常設(shè)有一個(gè)或兩個(gè)擺線盤裝置，其共具有兩個(gè)或四個(gè)擺線齒系總成。就所謂的cyclo-acbar齒輪組(參見公開案de102016109150a1)和compur齒輪組(參見公開案ca291312a)而言，原則上設(shè)有兩個(gè)擺線盤裝置。標(biāo)準(zhǔn)擺線齒輪組具有兩個(gè)擺線齒系總成，即至少一個(gè)擺線盤的外周上的外擺線以及由至少一個(gè)擺線盤中的通常呈圓柱形的豁口的輪廓構(gòu)成的對配齒系總成。就所謂的compur齒輪組而言，也設(shè)有兩個(gè)形式為外擺線盤和內(nèi)擺線盤的擺線輪廓的擺線齒系總成。所謂的cyclo-acbar齒輪組也具有兩個(gè)擺線齒系總成，其在該處由兩個(gè)牢固連接的擺線盤的外輪廓構(gòu)成。

8、就“至少一個(gè)對配擺線裝置”的數(shù)量而言，要指出的是，標(biāo)準(zhǔn)擺線齒輪組和cyclo-acbar齒輪組分別具有兩個(gè)共具有兩個(gè)對配齒系總成的對配擺線裝置，而在compur齒輪組中，兩個(gè)對配齒系總成通常以一體式構(gòu)件的形式存在，這個(gè)構(gòu)件也被稱為“銷環(huán)”。

9、就對配齒系總成的數(shù)量而言，在標(biāo)準(zhǔn)擺線齒輪組中通常設(shè)有兩個(gè)對配齒系總成，即通常固定在殼體上的外滾輪以及通常形成從動裝置的內(nèi)滾輪。在cyclo-acbar齒輪組中，也設(shè)有兩個(gè)例如作為滾輪組而存在的對配齒系總成，其中一個(gè)對配齒系總成固定在殼體上，另一對配齒系總成形成從動裝置。在compur齒輪組中，中間盤或所謂的銷環(huán)通常一體式地形成用于擺線盤和空心擺線的對配擺線。

10、此外，在根據(jù)本公開案的擺線齒輪組中，所述至少一個(gè)擺線盤裝置和所述至少一個(gè)對配擺線裝置適于以傳遞轉(zhuǎn)矩的方式形狀配合地相互卡合，其中所述至少一個(gè)擺線盤裝置和/或(優(yōu)選“或”，也可以采用“和”)所述至少一個(gè)對配擺線裝置可以通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置借助偏心總成進(jìn)行相對于中心軸線的偏心擺線相對滾動運(yùn)動。

11、在此情況下，擺線盤例如是可動的，對配擺線裝置固定在殼體上，或者(例如就compur齒輪組而言)在運(yùn)動學(xué)上情況相反。具體視齒輪組的設(shè)計(jì)及其與連接配件的連接而言，擺線盤和對配擺線裝置兩者也可以是可動的。在設(shè)有多個(gè)擺線盤的情況下(就廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)擺線齒輪組而言，特別是為了減少不平衡)，這個(gè)偏心總成可以相應(yīng)地包括多個(gè)抗扭地相互連接的偏心裝置。

12、通過這個(gè)相對滾動運(yùn)動，驅(qū)動力可以在至少一個(gè)擺線盤裝置與至少一個(gè)對配擺線裝置之間的接觸區(qū)域中通過所述至少一個(gè)擺線盤裝置的擺線齒系總成的擺線盤輪廓與所述至少一個(gè)對配擺線裝置的對配齒系總成的對配擺線輪廓之間的驅(qū)動接觸，至少在相應(yīng)齒系總成的相應(yīng)輪廓的負(fù)載側(cè)面分區(qū)內(nèi)沿?cái)[線齒輪組的周向進(jìn)行傳遞。

13、根據(jù)本公開案的擺線齒輪組的特征在于，優(yōu)選所述擺線齒系總成中的至少一個(gè)以及/或者所述對配齒系總成中的至少一個(gè)，沿布置在相應(yīng)齒系總成的相應(yīng)輪廓的相應(yīng)負(fù)載側(cè)面分區(qū)外部的切口區(qū)域，具有相對于這個(gè)輪廓有所回縮的切口輪廓。

14、可以借此實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，特別是提高效率、降低噪音以及減少發(fā)熱，將在附圖說明中進(jìn)行詳細(xì)討論。

15、在此情況下，這個(gè)切口輪廓優(yōu)選在與相應(yīng)齒系總成的相應(yīng)輪廓的過渡部處以及/或者在與負(fù)載側(cè)面分區(qū)的過渡部處形成平滑過渡，這表明，其第一數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)是連續(xù)的。此舉也有助于降低噪音以及提高擺線齒輪組的負(fù)載能力和使用壽命。

16、相對于相應(yīng)齒系總成的整個(gè)輪廓的弧長(弧長在數(shù)學(xué)意義上理解為輪廓的長度)而言，這個(gè)切口輪廓的弧長優(yōu)選為相應(yīng)齒系總成的整個(gè)輪廓的弧長的60％至85％，特別優(yōu)選為65％至80％。此舉使得驅(qū)動轉(zhuǎn)矩可以在原始曲線的區(qū)域中以不變方式被傳遞，借此在切口輪廓的區(qū)域中將靜態(tài)過確定性(statische)和非期望的徑向力減小至最低限度。

17、本公開案的技術(shù)原理可以應(yīng)用于擺線齒輪組的任何類型，其中特別是可以應(yīng)用于上述被稱為“標(biāo)準(zhǔn)擺線齒輪組”的具有一個(gè)或多個(gè)擺線盤裝置以及兩個(gè)對配擺線裝置的單盤或多盤擺線齒輪組。在此情況下，這些擺線盤裝置的擺線齒系總成平行且共同地以相移優(yōu)選180°的方式卡入這些對配擺線裝置的對配齒系總成中。

18、此外，本公開案的技術(shù)原理也可以應(yīng)用于所謂的compur齒輪組。compur齒輪組具有至少一個(gè)內(nèi)部擺線盤裝置、至少一個(gè)外部擺線盤裝置以及作為內(nèi)部擺線盤裝置與外部擺線盤裝置的輪廓之間的對配擺線裝置而以形狀配合的方式隨這些輪廓偏心環(huán)繞的凸輪盤。在compur齒輪組的某些實(shí)施方式中，凸輪盤也被稱為“銷環(huán)”。在此情況下，內(nèi)部擺線盤裝置和外部擺線盤裝置中的至少一個(gè)可以圍繞擺線齒輪組的中心軸線而旋轉(zhuǎn)。

19、本公開案的技術(shù)原理也可以應(yīng)用于所謂的cyclo-acbar齒輪組。cyclo-acbar齒輪組具有至少兩個(gè)彼此剛性地旋轉(zhuǎn)連接的擺線盤裝置以及兩個(gè)對配擺線裝置，其中這些對配擺線裝置中的至少一個(gè)可以圍繞擺線齒輪組的中心軸線而旋轉(zhuǎn)。

20、compur齒輪組和cyclo-acbar齒輪組的特殊優(yōu)勢在于，相應(yīng)齒輪組從動裝置與齒輪組驅(qū)動裝置同心旋轉(zhuǎn)，而無需像標(biāo)準(zhǔn)擺線齒輪組那樣設(shè)有在相應(yīng)的圓柱形豁口中穿過擺線盤的銷件或滾輪總成。

21、一般而言優(yōu)選地，所述對配擺線裝置中的一個(gè)表示擺線齒輪組的與第一擺線盤裝置卡合的旋轉(zhuǎn)從動裝置或驅(qū)動裝置，其中第二對配擺線裝置形成與第二擺線盤裝置卡合、優(yōu)選與擺線齒輪組的殼體牢固連接的用于在擺線齒輪組中進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳遞的轉(zhuǎn)矩對配支撐件。換句話說，這表明，這些對配擺線裝置中的一個(gè)固定在殼體上。

22、所述對配齒系總成中的至少一個(gè)的接觸區(qū)域特別優(yōu)選包括聚合物材料，用以增大在擺線盤裝置與對配擺線裝置之間進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳遞時(shí)的彈性。此舉例如可以用由聚合物材料制成的滾輪形式、或通過一個(gè)或兩個(gè)對配擺線裝置上的涂布有聚合物材料的金屬滾輪來實(shí)現(xiàn)。這樣就能特別是降低擺線齒輪組的成本、噪音和重量。

23、此外，本公開案還涉及根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種用于布置在自行車車架的中軸區(qū)域中的自行車電驅(qū)動單元。所述驅(qū)動單元包括用于安裝踏板曲柄的底部支架軸、具有定子裝置和布置在轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)子裝置的電動機(jī)裝置，其中所述轉(zhuǎn)子軸與底部支架軸同軸布置，所述驅(qū)動單元還包括具有至少一個(gè)自由輪裝置的自由輪總成、具有至少一個(gè)傳感器裝置的傳感器總成、用于控制電動機(jī)裝置和/或處理傳感器裝置的信號的至少一個(gè)電子裝置、用于將驅(qū)動功率傳遞至自行車傳動系的從動軸以及具有擺線齒輪組的齒輪組裝置。

24、所述自行車驅(qū)動單元的特征在于，擺線齒輪組優(yōu)選氣密地、至少液密地相對于電動機(jī)裝置而封裝。

25、在此情況下，擺線齒輪組特別優(yōu)選至少液密地相對于電動機(jī)裝置、自由輪總成、傳感器總成和電子裝置中的多個(gè)或全部而封裝。

26、此舉改善了擺線齒輪組以及整個(gè)驅(qū)動單元的潤滑和可維護(hù)性，并且通過保護(hù)驅(qū)動單元的其他配件以免受擺線齒輪組中存在的潤滑劑的影響來延長了這個(gè)驅(qū)動單元的使用壽命。

27、在此情況下，電動機(jī)裝置的轉(zhuǎn)子軸優(yōu)選僅支承在擺線齒輪組中，轉(zhuǎn)子裝置在轉(zhuǎn)子軸上布置在所述轉(zhuǎn)子軸的懸空末端的區(qū)域中。此布局易于實(shí)現(xiàn)擺線齒輪組相對于驅(qū)動單元的其他配件的氣密或至少液密的封裝，并且還會改善電動機(jī)裝置與齒輪組裝置之間的同心度和公差情況。

28、轉(zhuǎn)子軸的齒輪組側(cè)末端優(yōu)選支承在齒輪組從動軸的內(nèi)部。這也有助于提高同心度、簡化安裝以及改善公差情況和驅(qū)動單元的簡單結(jié)構(gòu)。此外，這樣就會獲得支撐寬度較大的轉(zhuǎn)子軸承結(jié)構(gòu)。

29、此外，本公開案還涉及根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種具有軸向自由輪裝置的如上所述驅(qū)動單元以及根據(jù)權(quán)利要求20所述的一種用于這種驅(qū)動單元的軸向自由輪裝置。

30、所述軸向自由輪裝置具有用于將驅(qū)動單元的從動軸與驅(qū)動單元的齒輪組裝置解耦的耦合元件并且基本上呈盤形。所述軸向自由輪裝置適于相對于驅(qū)動單元的底部支架軸沿軸向穿過耦合元件而傳導(dǎo)齒輪組轉(zhuǎn)矩。這個(gè)基本上呈盤形的軸向自由輪裝置的優(yōu)點(diǎn)特別是在于尤為節(jié)省空間并且同時(shí)具有較高的比轉(zhuǎn)矩容量。

31、在此情況下，優(yōu)選地，軸向自由輪裝置的耦合元件中的至少一個(gè)、特別優(yōu)選多個(gè)或所有耦合元件基本上由聚合物材料構(gòu)成。這樣特別是就能節(jié)約成本并減輕重量，并且能獲得噪音極低的軸向自由輪裝置。

32、所述軸向自由輪裝置優(yōu)選具有用于根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向來主動控制或移動所述耦合元件中的至少一個(gè)的控制裝置。這樣就能進(jìn)一步減少軸向自由輪裝置的噪音產(chǎn)生、磨損和非期望的拖曳力矩。

33、此外，本公開案還涉及根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種具有轉(zhuǎn)速傳感器裝置的如上所述驅(qū)動單元以及一種根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于這種驅(qū)動單元的轉(zhuǎn)速傳感器裝置。

34、所述轉(zhuǎn)速傳感器裝置包括轉(zhuǎn)速傳感器元件和可與所述驅(qū)動單元的底部支架軸連接的測速元件，所述測速元件用于無接觸地測量底部支架軸的轉(zhuǎn)速。測速元件和轉(zhuǎn)速傳感器元件布置在驅(qū)動單元的從動軸區(qū)段的可被驅(qū)動單元的齒輪組轉(zhuǎn)矩流過的壁部的相對側(cè)上。這樣就能以極其節(jié)省空間的方式將這個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器裝置集成至驅(qū)動單元中，并且利于電子裝置的多個(gè)傳感器裝置的集成。

35、測速元件優(yōu)選布置在驅(qū)動單元的軸向自由輪裝置的內(nèi)部區(qū)域中，從而進(jìn)一步節(jié)省空間。

36、所述驅(qū)動裝置的電子裝置優(yōu)選包括以下三個(gè)傳感器裝置中的至少兩個(gè)、特別優(yōu)選包括所有三個(gè)傳感器裝置：

37、1.用于測量底部支架軸的轉(zhuǎn)速的具有轉(zhuǎn)速傳感器元件的轉(zhuǎn)速傳感器裝置；

38、2.用于測量從動軸區(qū)段的變形元件的彈性變形的具有轉(zhuǎn)矩傳感器元件的轉(zhuǎn)矩傳感器裝置；以及

39、3.用于測量自行車車輪的轉(zhuǎn)速的具有速度傳感器元件的速度傳感器裝置。

40、所述電子裝置優(yōu)選包括圓環(huán)形或圓環(huán)段狀電路板裝置，至少兩個(gè)傳感器裝置的基本上所有電子配件和電子構(gòu)件都布置在這個(gè)電路板裝置上。

41、特別是通過上述轉(zhuǎn)速傳感器裝置將多個(gè)或所有傳感器裝置集成至單個(gè)電子裝置中，此舉有助于實(shí)現(xiàn)大幅簡化以及節(jié)約成本并且有助于提高驅(qū)動單元的可靠性。