(57)【要約】  本発明は、ペダル車両用のパワートレイン（１）に関する。パワートレイン（１）は、第１のフリーホイール（１６）によってクランクセットシャフト（２）に結合された主出力チェーンリング（３）および副出力チェーンリング（４）を含む。クランクセットシャフト（２）と主出力チェーンリング（３）との間の結合は、変形可能な伝達要素（１５）および遊星ギヤ装置を介して行われる。
2021513931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダル車両用のパワートレイン（１）であって、
・第１の回転軸（３０）を中心に回転するように配置されたクランクセットシャフト（２）と、
・出力伝達チェーンまたはベルト（２３）を駆動するように配置された主出力チェーンリング（３）と、
・第１のモータ（４０）と、
・第２のモータ（５０）と、
・第１の入力要素と、出力要素および太陽ギヤ（５）とを含む遊星ギヤ装置と、を含み、
前記クランクセットシャフト（２）および前記第２のモータ（５０）は、前記第１の入力要素を介して前記遊星ギヤ装置に接続されて、前記遊星ギヤ装置の第１の入力が形成され、
前記第１のモータ（４０）は前記太陽ギヤ（５）を介して前記遊星ギヤ装置に接続されて、前記遊星ギヤ装置の第２の入力が形成され、
前記出力要素は前記遊星ギヤ装置を前記主出力チェーンリング（３）に接続して、前記遊星ギヤ装置の出力が形成され、
−前記主出力チェーンリング（３）、前記第１の入力要素、前記出力要素および前記太陽ギヤ（５）は、前記第１の回転軸（３０）とは異なる同じ第２の回転軸（３１）を中心に回転するように配置され、
−前記主出力チェーンリング（３）は前記出力要素と一体であり、
−前記パワートレイン（１）は、
・前記第１の回転軸（３０）を中心に回転するように配置され、前記出力伝達チェーンまたはベルト（２３）と噛み合う副出力チェーンリング（４）と、
・前記クランクセットシャフト（２）が通常のペダリング方向に回転するとき、前記副出力チェーンリング（４）が前記クランクセットシャフト（２）よりも遅く回転するのを防ぐように配置された第１のフリーホイール（１６）と、
・前記クランクセットシャフト（２）と前記第１の入力要素との間で回転を伝達するために回転方向を維持する減速システムとを含むことを特徴とする、
パワートレイン（１）。
【請求項２】
前記第１の入力要素は前記遊星ギヤ装置のリングギヤ（９）であり、前記出力要素は前記遊星ギヤ装置の遊星キャリア（６）である、請求項１に記載のパワートレイン（１）。
【請求項３】
前記第１の入力要素は前記遊星ギヤ装置の遊星キャリア（６）であり、前記出力要素は前記遊星ギヤ装置のリングギヤ（９）である、請求項１に記載のパワートレイン（１）。
【請求項４】
回転方向を維持する前記減速システムは、変形可能な伝達要素（１５）、たとえばチェーンまたはベルトを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項５】
前記第２のモータ（５０）は、単段減速機構によって前記遊星ギヤ装置の前記第１の入力要素に接続される、請求項１から４のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項６】
前記第１のモータ（４０）は、前記太陽ギヤと一体である、請求項１から５のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項７】
前記第１のモータ（４０）および前記第２のモータ（５０）は、前記遊星ギヤ装置の同じ側に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項８】
・前記第１のモータ（４０）の角位置測定要素と、
・前記第２のモータ（５０）の角位置測定要素と、
・前記第１のモータ（４０）の電流測定要素と、
・前記第２のモータ（５０）の電流測定要素と、
・前記第１のモータ（４０）と、前記第２のモータ（５０）に接続され、前記第１のモータ（４０）の前記角位置、前記第２のモータ（５０）の前記角位置、前記第１のモータ（４０）の前記電流および前記第２のモータ（５０）の前記電流に基づいて前記第１のモータ（４０）および前記第２のモータ（５０）を制御するように配置された制御ユニットであって、電流またはトルク制御に従って前記第２のモータ（５０）を制御し、角位置または角速度制御に従って前記第１のモータ（４０）を制御するように配置された制御ユニットとをさらに含む、
請求項１から７のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項９】
前記制御ユニットは、前記第１のモータを制御するためにギヤ比パラメータにさらに依存するように構成される、請求項８に記載のパワートレイン（１）。
【請求項１０】
前記制御ユニットは、回転速度設定値を決定し、該回転速度設定値を前記第１のモータ（４０）に課すように構成され、前記回転速度設定値は、前記第２のモータ（５０）の前記角位置測定要素によって得られた前記第２のモータ（５０）の回転速度および前記ギヤ比パラメータに正比例するように決定される、請求項９に記載のパワートレイン（１）。
【請求項１１】
前記制御ユニットは、前記第２のモータ（５０）を制御するために、前記パワートレインのギヤ比パラメータおよび支援レベルパラメータにさらに基づく、請求項８から１０のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項１２】
前記制御ユニットは、電流またはトルク設定値を決定し、該電流またはトルク設定値を前記第２のモータ（５０）に課すように構成され、前記電流またはトルク設定値は、前記第１のモータ（４０）の前記電流測定要素によって得られた前記第１のモータ（４０）のトルクまたは電流に正比例するように決定され、前記パワートレインの前記ギヤ比パラメータおよび前記パワートレインの前記支援レベルパラメータに依存する、請求項１１に記載のパワートレイン（１）。
【請求項１３】
前記クランクセットシャフト（２）と前記第１の入力要素は、前記第１の入力要素が前記クランクセットシャフト（２）よりも速く回転するように接続される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項１４】
前記主出力チェーンリング（３）は、前記副出力チェーンリング（４）よりも小さい直径を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項１５】
前記第２のモータ（５０）は、前記第１の入力要素が前記第２のモータ（５０）の前記回転子よりも遅く回転するように前記第１の入力要素に接続される、請求項１から１４のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項１６】
前記第２のモータ（５０）が前記クランクセットシャフト（２）を前記ペダル車両の前進運動に対応する回転方向に駆動するのを防止するように配置された第２のフリーホイール（１７）をさらに含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）と、車輪と、主出力チェーンリング（３）、副出力チェーンリング（４）および車輪のピニオンと噛み合う出力伝達チェーンまたはベルトと、を含むペダル車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペダル車両、特に自転車または電動自転車用のパワートレインに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、遊星ギヤ装置、クランクセットシャフト、出力チェーンリング、第１のモータおよび第２のモータからなる自転車のパワートレインを記載している。遊星ギヤ装置は、リングギヤ、太陽ギヤ、遊星キャリアで構成されている。
【０００３】
このパワートレインでは、遊星キャリアはデュアル遊星ギヤを含み、これは、製造、組み立てが複雑で、高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的の１つは、製造が簡単で、軽く、頑丈で、コンパクトで、特に効率的なペダル車両用のパワートレインを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的のために、本発明は、ペダル車両用のパワートレインを提供し、パワートレインは
・第１の回転軸を中心に回転するように配置されたクランクセットシャフト、
・出力伝達チェーンまたはベルトを駆動するように配置された主出力チェーンリング、
・第１のモータ、
・第２のモータ、
・第１の入力要素、出力要素および太陽ギヤを含む遊星ギヤ装置を含み、
クランクセットシャフトおよび第２のモータは、第１の入力要素を介して遊星ギヤ装置に接続され、それにより遊星ギヤ装置の第１の入力が形成され、
第１のモータは太陽ギヤを介して遊星ギヤ装置に接続され、それにより遊星ギヤ装置の第２の入力が形成され、
出力要素は遊星ギヤ装置を主出力チェーンリングに接続し、それにより遊星ギヤ装置の出力が形成され、
−主出力チェーンリング、第１の入力要素、出力要素および太陽ギヤは、第１の回転軸とは異なる同じ第２の回転軸を中心に回転するように配置され、
−主出力チェーンリングは出力要素と一体であり、
−パワートレインは、
・第１の回転軸を中心に回転するように配置され、出力伝達チェーンまたはベルトと噛み合う副出力チェーンリング、
・クランクセットシャフトが通常のペダリング方向に回転するとき、副出力チェーンリングがクランクセットシャフトよりも遅く回転するのを防ぐように配置された第１のフリーホイール、
・クランクセットシャフトと第１の入力要素との間で回転を伝達するために回転方向を維持する減速システムを含む、
ことを特徴とする。
【０００６】
本発明によるパワートレインでは、主出力チェーンリング、第１の入力要素、出力要素および太陽ギヤは、クランクセットのシャフトの回転軸から空間的にオフセットされた回転軸を有する。これにより、太陽ギヤのサイズをクランクセットのシャフトの直径とは無関係にすることができる。これにより、直径の小さい太陽ギヤを取り付けることが可能になり、遊星ギヤ装置の比率を高めることができる。したがって、ダブル遊星ギヤを使用せずに遊星ギヤ装置に十分な比率を得ることができる。これにより、パワートレインの製造が容易になり、取り付けが容易になり、安価になる。
【０００７】
本発明によるパワートレインはまた、第１のモータと出力チェーンリングとの間の高い減速比を達成することを可能にする。実際、この減速比は、遊星ギヤ装置の比率、クランクセットシャフトと遊星ギヤ装置の第１の入力との間のギヤ減速比、および副チェーンリングと主出力チェーンリングとの間の歯数の比率に依存する。
【０００８】
主出力チェーンリングを出力要素に接続すると、遊星ギヤ装置の出力は、減速せずに主出力チェーンリングを駆動できる。これにより、パワートレインの組み立てが特に容易になり、特に軽量でコンパクトになる。さらに、これは特に高い効率をもたらす。
【０００９】
主出力チェーンリングとは異なる軸を中心に回転する副出力チェーンリングは、クランクセットのシャフトの周りで出力伝達チェーンまたはベルトをガイドし、チェーンの下部ストランドと上部ストランドを広げる。したがって、これにより、伝達チェーンまたはベルトのストランドと後輪との間に、車両フレームの後部ベースが通過するための十分なスペースが確保される。この後部ベースは、後輪の取り付けポイントをセンターモータの取り付けブラケットに接続するフレームのチューブである。好ましくは、副出力チェーンリングは、パワートレインのケーシングの外側に配置される。
【００１０】
クランクセットのシャフトは第１の入力要素のシャフトとは異なるため、クランクセットと第１の入力要素との間に第１のギヤ減速がある。これは、遊星ギヤ装置の回転速度を上げながらトルクを低減する。その結果、遊星ギヤ装置の堅牢性要件が軽減され、より軽い遊星ギヤ装置が可能になる。さらに、遊星ギヤ装置のコンポーネントの回転が速いため、一般に大型のモータよりも高速でトルクが小さい小型のモータと互換性がある。
【００１１】
第１のフリーホイールは、クランクセットシャフトから副出力チェーンリングへの機械的な動力伝達を可能にするように設計されている。第１のフリーホイールは、好ましくは直接、クランクセットシャフトと副出力チェーンリングとの間に配置される。ロック位置では、クランクセットシャフトは副出力チェーンリングを直接駆動する。フリー位置では、副出力チェーンリングはクランクセットシャフトよりも速く回転できる。フリーホイールのこの位置により、パワートレインの特に低い第１のギヤ比を達成できる。
【００１２】
さらに、第１のフリーホイールは、特定の条件下で、クランクセットシャフトが副出力チェーンリングを直接駆動することを可能にし、これにより、後輪を駆動する出力伝達チェーンまたはベルトが駆動される。次に、すべてのペダリング力が、副出力チェーンリングを介して出力伝達チェーンまたはベルトに直接伝達される。したがって、遊星ギヤ装置を含む伝達システムの残りの部分から負荷が軽減され、高い機械的効率が可能になる。これは、たとえば、パワートレインの電気システムがオフになっている場合、または動力支援が無効になっていて、パワートレインの最も低いギヤ比が選択されている場合に発生する。
【００１３】
副出力チェーンリングはまた、クランクセットの瞬間トルクが一定の閾値を超え、第１のモータがその最大トルクで飽和した場合、動力の一部を伝達することができる。このペダル入力の期間中、パワートレインのギヤ比の瞬間値は減少し、たとえば、設定されたギヤ比が低い場合、第１のフリーホイールが動作を開始し、副出力チェーンリングを駆動する可能性があり、副出力チェーンリングは、サイクリストの過剰なトルクを出力伝達チェーンまたはベルトに伝達する。動力支援がアクティブになると発生する可能性があるこの状態が発生すると、出力伝達チェーンまたはベルトは、一方では遊星ギヤ装置および主出力チェーンリングを介して、他方では副出力チェーンリングを介して動力を受け取る。副出力チェーンリングおよび第１のフリーホイールの存在は、パワートレインのギヤ比が１未満になるのを防ぐ。
【００１４】
興味深いことに、パワートレインには「通常の動作モード」と呼ばれる動作モードがあり、モータとサイクリストの動力の合計である全動力が主出力チェーンリングに供給される。この主出力チェーンリングは、出力伝達チェーンまたはベルトを介して後輪に動力を伝達する。この動作モードは、電動自転車を使用するサイクリストが最も頻繁に使用するモードである。
【００１５】
本発明によるパワートレインでは、回転方向を維持する減速システムによる伝達装置が、クランクセットシャフトと遊星ギヤ装置の第１の入力との間に存在する。このギヤ減速システムにより、角速度のギヤ減速が可能になる。これは、クランクセットの速度が電気モータの速度よりもはるかに遅いため、特に興味深いものである。
【００１６】
この文書の目的上、通常のペダリング方向とは、ペダル車両の前進に対応するクランクセットのシャフトの回転方向である。パワートレインのカップリングのため、パワートレインの要素はそれぞれ、この通常のペダリング方向に対応する回転方向を有することが好ましい。
【００１７】
本発明によるパワートレインのさまざまな特性により、その要素は、伝達段の数を比較的少なく保ちながら、特に大きな機械的減速／ギヤ減速比を有することができる。したがって、パワートレインは、サイズと重量を低く抑えながら優れた効率を提供する。
【００１８】
伝達段の数が少ないと、伝達効率が最適化される。また、パワートレインの各要素間の伝達クリアランスを低減し、パワートレインの制御精度を向上させることができる。この制御精度は、第１のモータが第２のモータの速度に基づいて速度制御される場合に特に便利である。
【００１９】
パワートレインの利点は、クランクセットのシャフトと遊星ギヤ装置の第１の入力要素との間にギヤ減速を配置できることである。これは、遊星ギヤ装置のすべての要素がより速く、より少ないトルクで回転することを意味する。これにより、それらの要素にかかる機械的ストレスが軽減される。
【００２０】
本発明によるパワートレインの別の利点は、無段変速比を提供することである。
【００２１】
好ましくは、主および副出力チェーンリングは、ペダル車両の後輪を駆動する伝達チェーンまたはベルトと直接的または間接的に噛み合う。しかしながら、本発明の範囲内で、出力伝達チェーンまたはベルトを駆動するための他のいかなる機構も可能である。
【００２２】
好ましくは、パワートレインは、第１および第２のモータを制御するための制御ユニットを含む。
【００２３】
クランクセットのシャフトと副出力チェーンリングが同じ回転軸を有するという事実は、クランクセットシャフトが、主出力チェーンリングを後輪に接続する出力伝達チェーンまたはベルトの経路にないことを意味する。
【００２４】
好ましくは、第１の回転軸および第２の回転軸は平行である。好ましくは、第２のモータの回転軸もそれらに平行である。
【００２５】
この文書の目的上、２つの接続または連接された要素は、直接または間接的に接続または連接され得る。それらは、たとえば、少なくとも１つの中間歯車、ベルトおよび／またはローラを介して直接的または間接的に噛み合わされてもよい。
【００２６】
この文書の目的上、「入力」および「出力」という用語は、運動連鎖における入力および出力を意味すると理解されるべきである。入力は好ましくは機械的動力入力であり、出力は好ましくは機械的動力出力である。
【００２７】
この文書の目的上、遊星ギヤ装置の比率は遊星ギヤ装置の減速比である。シングル遊星ギヤを備える遊星ギヤ装置の場合、これは、太陽ギヤの直径に対するリングギヤの直径の比率である。ここでの遊星ギヤ装置の比率は、好ましくは５〜１０の間である。
【００２８】
この文書の目的上、ペダル車両は、たとえば、自転車、モペット、三輪車とすることができる。
【００２９】
この文書の目的上、「パワートレインのギヤ比」は、副出力チェーンリングの速度とクランクセットのシャフトの速度との間の比率として定義される。「ギヤ比パラメータ」とも呼ばれる。これは、制御インターフェースを介してサイクリストが手動で制御したり、他のパラメータに基づいて制御ユニットが自動で計算したりできるパラメータである。
【００３０】
この文書の目的上、「回転軸を中心に回転するように配置された」要素は、その軸を中心に本質的に対称である要素であることが好ましい。
【００３１】
この文書の目的上、２つのオブジェクト間の「固定比率」とは、それらの回転速度が一定の比率であることを意味する。
【００３２】
この文書の目的上、「パワートレインの支援レベル」とは、サイクリストが提供する動力に対する、電気支援が提供する動力の割合を意味する。２つのモータの組み合わせの動力を、２つのモータとサイクリストの動力の組み合わせの動力の合計で割った値として計算できる。「支援レベルパラメータ」と呼ぶこともできる。これは、制御インターフェースを介してサイクリストが手動で制御したり、他のパラメータに基づいて制御ユニットが自動で計算したりできるパラメータである。
【００３３】
この文書の目的上、角位置測定値は角速度測定値と同等である。実際、本発明によるパワートレインは、好ましくは、このモータの角位置からモータのうちの１つの角速度を決定する手段を含む。
【００３４】
この文書の目的上、電流測定値はトルク測定値と同等である。実際、本発明によるパワートレインは、好ましくは、このモータに供給される電流からモータのうちの１つのトルクを決定する手段を含む。
【００３５】
遊星ギヤ装置は、リングギヤ、遊星キャリア、太陽ギヤで構成されている。遊星キャリアには遊星ギヤが含まれる。太陽ギヤは、内部太陽ギヤまたは太陽とも呼ばれる。リングギヤは、外部太陽ギヤとも呼ばれる。太陽ギヤおよびリングギヤは、好ましくは、衛星を介して接続される。
【００３６】
好ましくは、遊星キャリアは、単純な遊星ギヤのみを含む。実際、本発明によるパワートレインは、二重遊星ギヤの使用を回避する。
【００３７】
好ましくは、パワートレインは、１つ以上のバッテリを含む。
【００３８】
好ましくは、主出力チェーンリングは、第１のモータの軸の周りに配置され、かつ遊星ギヤ装置と同軸の中空シャフトに固定される。
【００３９】
好ましくは、副出力チェーンリングは、クランクセットシャフトの周りに配置され、かつクランクセットのシャフトと同軸の中空シャフトに取り付けられる。
【００４０】
主出力チェーンリングは「第１の出力チェーンリング」と呼ばれ、副出力チェーンリングは「第２の出力チェーンリング」と呼ばれる。
【００４１】
クランクセットのシャフトと第１の入力要素との間の伝達は、第１の入力要素がクランクセットシャフトと同じ方向に回転するように、伝達機構を介して行われる。
【００４２】
好ましくは、主出力チェーンリングおよび副出力チェーンリングは、出力伝達チェーンまたは出力伝達ベルトを介してペダル車両の後輪に接続される。
【００４３】
クランクセットのシャフトの回転は、ペダル車両を使用するサイクリストのペダルを踏む運動によって引き起こされる。クランクセットのシャフトを入力として使用する遊星ギヤ装置を使用すると、クランクセットシャフトの回転と、主出力チェーンリングの回転および副出力チェーンリングの回転との間のギヤ比を変更できる。
【００４４】
好ましくは、モータの制御は、閉ループ制御とも呼ばれるフィードバック制御である。
【００４５】
本発明によるパワートレインは、バックペダルブレーキとして作動させることができ、これにより、ブレーキエネルギーを回収してバッテリを再充電することができる。次に、好ましくは、パワートレインは、後輪がチェーンを駆動して運動を主出力チェーンリングに伝達できるように配置される。これは、たとえば、後輪のピニオンを後輪のハブの固定位置に取り付けることによって行うことができる。したがって、ペダル車両が坂を下っている場合、チェーンは、主出力チェーンリングを駆動しながら回転する。これにより、第１のモータおよび／またはクランクセットは、通常のペダリング方向に対応する方向に回転する。サイクリストがブレーキをかけたい場合は、クランクセットを後方に、つまり通常のペダル操作方向と反対方向に操作できる。クランクセットの位置は、第２のモータの角位置の測定要素、たとえば第２のセンサによって決定できる。好ましくは、第２のモータは、その後、制御ユニットによって制御されない。好ましくは、第１のモータは、モータが発電機として機能するという事実に対応する負のトルク設定点で、トルクまたは電流制御される。この負のトルク設定点は、クランクセットによって作られる負の角度に比例することが好ましい。この角度の測定値は、サイクリストがクランクセットを後方に操作した瞬間にゼロに設定される。したがって、サイクリストがクランクセットを後方に動かすと、第１のモータは自転車にブレーキをかけ始める。サイクリストは、第１のモータのブレーキトルクに比例するトルクを感じ、クランクセットを前に動かそうとする。したがって、これは安定したシステムである。サイクリストが後ろに動かすほど、第１のモータはブレーキをかける。サイクリストがクランクセットへの後方圧力を解放すると、クランクセットが前方に動き、第１のモータは自転車にブレーキをかけるのを停止する。主出力チェーンリングが遊星キャリアに接続されている場合、遊星キャリアはディファレンシャルとして機能する。したがって、これは、第１のモータを通常のペダリング方向に対応する方向に回転させる傾向がある。次に、第１のモータは発電機のように制御され、自転車にブレーキをかけ、バッテリに電力を送る。このシステムは、たとえば魚雷システムのようなバックペダルで作動させることができる。ブレーキの力、したがってバッテリに供給されるエネルギーの量は、サイクリストによって加えられるバックペダルの力に従って制御することができる。
【００４６】
本発明の第１の実施形態では、第１の入力要素は遊星ギヤ装置のリングギヤであり、出力要素は遊星ギヤ装置の遊星キャリアである。
【００４７】
この実施形態の好ましい例によれば、クランクセットのシャフトは固定比でリングギヤに接続され、第２のモータの回転子は固定比でリングギヤに接続され、第１のモータの回転子は固定比で太陽ギヤに接続され、リングギヤは遊星ギヤ装置の第１の入力を形成し、太陽ギヤは遊星ギヤ装置の第２の入力を形成し、遊星キャリアは遊星ギヤ装置の出力を形成し、遊星キャリアは主出力チェーンリングと一体である。より好ましくは、第１のモータの回転子は、太陽ギヤと一体である。
【００４８】
本発明の第２の実施形態では、第１の入力要素は遊星ギヤ装置の遊星キャリアであり、出力要素は遊星ギヤ装置のリングギヤである。
【００４９】
この実施形態の好ましい例によれば、クランクセットシャフトは固定比で遊星キャリアに接続され、第２のモータの回転子は固定比で遊星キャリアに接続され、第１のモータの回転子は固定比で太陽ギヤに接続され、遊星キャリアと太陽ギヤは遊星ギヤ装置の２つの入力を形成し、リングギヤは遊星ギヤ装置の出力を形成し、リングギヤは固定比で主出力チェーンリングに接続される。より好ましくは、第１のモータの回転子は、太陽ギヤと一体である。
【００５０】
本発明の実施形態では、回転方向を維持する減速システムは、変形可能な伝達要素、たとえばチェーンまたはベルトを含む。
【００５１】
この文書の目的上、変形可能な伝達要素は、たとえば、可撓性ベルトであり得る。それは、好ましくは可撓性材料でできており、好ましくはその内面に歯またはノッチが付いているベルトであってもよい。チェーンにすることもできる。
【００５２】
変形可能な伝達要素の使用はまた、ギヤの使用と比較して、伝達における許容差、すなわちクリアランスを低減することを可能にする。
【００５３】
回転方向を保持する減速システムは、変形可能な伝達要素、二重ギヤ段、または歯車の１つに内歯があるギヤであることが好ましいが、これは、これらの各伝達システムでは、入力の回転方向が出力の回転方向と同じであるからである。
【００５４】
ギヤ伝達とは対照的に、変形可能な伝達要素による伝達は、両端の回転要素間の中心距離を選択できる。これにより、設計の自由度が大幅に向上する。また、システムのサイズを大きくすることなく、クランクセットシャフトと遊星ギヤ装置の第１の入力との間の大きなギヤ減速比を達成することができる。この高いギヤ減速比により、比較的小径のクランクセットシャフトを選択でき、パワートレインの重量を軽減できる。また、電気モータのサイズも小さくなる。これにより、パワートレインのサイズを大きくすることなく、クランクセットのシャフトと第１の入力要素との間のギヤ減速比が向上する。
【００５５】
さらに、クランクセットのシャフトの速度を遊星ギヤ装置の第１の入力まで減速するために変形可能な伝達要素を使用すると、クランクセットのシャフトと遊星ギヤ装置の軸との間の距離が特に大きくなる。これにより、遊星ギヤ装置のリングギヤのサイズを大きくして比率を上げることができる。遊星ギヤ装置の比率を上げる目的は、両方の電気モータの速度を上げて、これらのモータのサイズを小さくすることである。これにより、パワートレインの重量と体積が削減される。このようにして、２つの電気モータの直径を小さくして、両方をパワートレインの同じ側に配置することができる。
【００５６】
変形可能な伝達要素は、クランクセットを電気モータや伝達装置によって引き起こされる振動から分離する。これにより、サイクリストの足が感じる振動が抑えられ、快適さが向上する。
【００５７】
本発明の一実施形態では、第２のモータは、単段減速機構によって遊星ギヤ装置の第１の入力要素に接続される。たとえば、第２のモータの回転子を第１の入力要素と直接噛み合わせることができる。これにより、損失とギヤのクリアランスが制限される。
【００５８】
本発明の一実施形態では、第１のモータは太陽ギヤと一体である。
【００５９】
本発明の一実施形態では、第１のモータおよび第２のモータは遊星ギヤ装置の同じ側に配置される。この設計により、２つのモータが、両方とも接続され得る同じ電子基板に近接しているため、パワートレインの体積を削減し、組み立てを容易にすることができる。好ましくは、モータは、パワートレインの出力チェーンリングとは反対側に配置される。
【００６０】
本発明の実施形態では、パワートレインはさらに
・第１のモータの角位置測定要素、
・第２のモータの角位置測定要素、
・第１のモータの電流測定要素、
・第２のモータの電流測定要素、
・第１のモータ、第２のモータに接続され、第１のモータの角位置、第２のモータの角位置、第１のモータの電流および第２のモータの電流に基づいて第１のモータおよび第２のモータを制御するように配置された制御ユニットであって、電流またはトルク制御に従って第２のモータを制御し、角位置または角速度制御に従って第１のモータを制御するように配置された制御ユニットを含む。
【００６１】
本発明の一実施形態では、第１のモータの役割は、パワートレインのギヤ比を制御することである。その機能の１つは、所定の伝達比を提供することである。この伝達比は、クランクセットのシャフトの角速度と副出力チェーンリングの角速度との比である。この変速比は、たとえば、ペダル車両のユーザによって提供されるギヤ比パラメータに基づいて決定され得るか、またはサイクリストに自動ギヤチェンジを提供するために制御ユニットによって決定され得る。この決定は、特に、ギヤシフトアルゴリズムによって実行することができる。第１のモータは、好ましくは、たとえば、角位置または角速度設定点が尊重されるように第１のモータを制御する制御ユニットを介して、角位置または角速度で制御される。
【００６２】
本発明の一実施形態では、第２のモータの役割は、パワートレインの正しいレベルの支援を管理することである。その機能の１つは、クランクセットにトルクを加えることでサイクリストの動きを支援することである。好ましくは、支援のレベルは、とりわけ支援レベルパラメータに基づいて制御ユニットによって決定される。支援レベルパラメータは、ユーザが決定するか、パワートレインの制御ユニットが自動的に決定できる。支援レベルは、パワートレインのギヤ比とは無関係であることが好ましい。第２のモータは、好ましくは、たとえば、電流またはトルクの設定値が満たされるように第２のモータを制御する制御ユニットを介して電流またはトルクで制御される。
【００６３】
好ましくは、制御ユニットは、第１のモータの角位置測定要素、第２のモータの角位置測定要素、第１のモータの電流測定要素、および第２のモータの電流測定要素に電気的に接続される。
【００６４】
興味深いことに、位置制御と速度制御の間には、２つの値の間に直接的な数学的関係があるため、基本的な違いはない。角速度は、角位置の時間微分である。たとえば、一定の角速度で動作するようにモータを制御することは、時間とともに直線的に変化する角位置を追跡するようにモータを制御することに似ている。
【００６５】
たとえば、第１および第２のモータの制御は、第１の実施形態では以下のように行うことができる。
【００６６】
自転車の後輪の角速度ωＲは、副出力チェーンリングωｐｌａｔの角速度に比例する。
2021513931.tif 000003
自転車の後輪の角速度と副出力チェーンリングの角速度との間の伝達比であるＲＲを使用する。
副出力チェーンリングの角速度は次のように与えられる。
2021513931.tif 000004
ここで、Ｒｏｕｔは副出力チェーンリングと主出力チェーンリングとの間の歯数の比率、ＲＣはクランクセットシャフトとリングギヤとの間のギヤ減速比、ωＭ１は第１のモータの角速度、ωｐｅｄはクランクセットの角速度およびＲは遊星ギヤ装置の比率である。
【００６７】
クランクセット角速度は、第２のモータの測定角速度ωｍｅｓＭ２から次のように決定できる。
2021513931.tif 000005
ここで、ＲＭ２は第２のモータとリングギヤとの間の減速比である。ＲＭ２は、５と１５の間であることが好ましい。
【００６８】
制御ユニットは、ギヤ比パラメータＧＣ（ギヤ係数）と第２のモータの測定角速度ωｍｅｓＭ２を使用して、
2021513931.tif 000006
ＧＣパラメータが一定の場合、後輪の角速度がクランクセットの角速度に比例するように、第１のモータに課される角速度設定値を決定する。方程式を組み合わせると、次のようになる。
2021513931.tif 000007
【００６９】
したがって、ωｃｏｎｓＭ１は、第１のモータに課される角速度設定値である。同様に、単にこの速度設定値ωｃｏｎｓＭ１の積分である位置設定値を割り当てることにより、第１のモータを所定の位置に制御できる。
【００７０】
遊星ギヤ装置のトルク方程式により、次の式が得られる。
2021513931.tif 000008
ここで、ＣＭ１は第１のモータのトルク、Ｃｃｏｕｒはリングギヤのトルク、ＣＰＳは遊星キャリアのトルクである。
【００７１】
クランクセットのトルクおよび第２のモータのトルクがリングギヤで加算されることがわかっているため、第１のモータで測定されたトルクＣＭ１と第２のモータで測定されたトルクＣＭ２からクランクセットのトルクＣｐｅｄを計算できる。
2021513931.tif 000009
これにより、ほとんどのペダル車両のパワートレインの場合のように、トルクセンサが不要になる。
【００７２】
ＡＦ（支援因子）支援のレベルのパラメータは、たとえば、電気モータから供給される動力と主出力チェーンリングに供給される総動力との比率に等しいと考えることができる。
2021513931.tif 000010
【００７３】
動力が角速度を乗じたトルクに等しいことを考慮に入れると、所望の支援レベルパラメータに到達するのに十分な第２のモータのトルクを、第１のモータのトルクＣＭ１に基づいて次の方程式のように決定できる。
2021513931.tif 000011
【００７４】
したがって、ＣｃｏｎｓＭ２は、第２のモータに課せられるトルクまたは電流の設定値である。
【００７５】
上記のように、第１のモータの速度制御は、伝達クリアランスに非常に敏感である。実際、太陽ギヤと遊星ギヤ装置の第１の入力との同期は、パワートレインのギヤ比に比例する特定の乗算係数を介して行われる。太陽ギヤの瞬時角位置は、第１のモータの角位置センサを介して認識される。遊星ギヤ装置の第１の入力の角位置は、第２のモータの角位置センサによって読み取られた角位置から導き出される。したがって、第２のモータと遊星ギヤ装置の第１の入力との間の伝達クリアランスを制限することが好ましい。したがって、伝達クリアランスを低減するために、第２のモータと遊星ギヤ装置の第１の入力との間に１つの減速段のみを設けることが好ましい。同様に、遊星ギヤ装置セットの第１の入力の位置は、第１の入力とクランクセットのシャフトとの間の伝達クリアランスの影響を受ける。興味深いことに、歯付きベルトなどの変形可能な伝達要素を使用することでも伝達クリアランスが大幅に減少する。
【００７６】
本発明の実施形態では、制御ユニットは、電流またはトルク設定点を決定し、該電流またはトルク設定点を第２のモータに課すように配置され、電流またはトルク設定点は、第１のモータの電流測定要素によって得られた第１のモータのトルクまたは電流に正比例するように決定され、パワートレインのギヤ比パラメータ（ＧＣ）およびパワートレインの支援レベルパラメータ（ＡＦ）に依存する。
【００７７】
本発明の一実施形態では、クランクセットシャフトと第１の入力要素は、第１の入力要素がクランクセットシャフトよりも速く回転するように接続される。これにより、ギヤの減速が可能になる。したがって、トルクが低いため、遊星ギヤ装置はほとんど機械的ストレスを受けない。さらに、これにより遊星ギヤ装置の要素の回転速度が増加し、これにより、高速で回転する電気モータを使用できるため、サイズが小さくなる。
【００７８】
本発明の一実施形態では、主出力チェーンリングは、副出力チェーンリングよりも小さい直径を有する。副出力チェーンリングは、たとえば、主出力チェーンリングの直径よりも１．５から３倍大きい直径を有することができる。
【００７９】
本発明の一実施形態では、第２のモータは、第１の入力要素が第２のモータの回転子よりも遅く回転するように、第１の入力要素に接続される。これにより、第２のモータの回転子のトルクを低減して回転速度を上げることができ、第２のモータを小型化することができる。
【００８０】
本発明の一実施形態では、パワートレインはプリント回路基板をさらに含み、第１のモータの角位置測定要素は第１のセンサを含み、第２のモータの角位置測定要素は第２のセンサを含み、第１のセンサおよび第２のセンサは、好ましくは、プリント回路基板上に配置される。プリント回路基板は、好ましくは平坦である。
【００８１】
本発明の一実施形態では、パワートレインは、第２のモータがクランクセットシャフトをペダル車両の前進運動に対応する回転方向に駆動するのを防止するように配置された第２のフリーホイールをさらに含む。
【００８２】
本発明は、
・本発明の実施形態の１つによるパワートレインと、
・車輪と、
・主出力チェーンリング、副出力チェーンリングおよび車輪のピニオンと噛み合う出力伝達チェーンまたはベルトと、を含むペダル車両をさらに提供する。
【００８３】
この車輪は、好ましくはペダル車両の後輪である。さらに、ペダル車両は、出力伝達チェーンまたはベルトと係合して出力駆動チェーンまたはベルトの張力を向上させるテンションローラを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読むと明らかになり、その理解のために添付の図面を参照する必要がある。
【図１】本発明の第１の実施形態の第１の変形の概略断面図を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態の第２の変形の概略断面図を示す。
【図３】本発明の実施形態によるパワートレインの内部運動学連鎖を非常に概略的に示す。
【図４】本発明の実施形態によるパワートレインと、ペダル車両の後輪への伝達装置の側面図を示す。
【図５】本発明による動力支援を平滑化する第１の方法を示す。
【図６】本発明によるパワートレインに適用できる伝達スリップ防止の方法を図式化している。
【発明を実施するための形態】
【００８５】
本発明は、特定の実施形態および図を参照して説明されるが、本発明はそれらによって限定されるものではない。説明された図面または図は、単なる概略であり、限定するものではない。
【００８６】
この文書の目的上、「第１」および「第２」という用語は、異なる要素を区別するためにのみ使用されており、要素間の順序を意味するものではない。
【００８７】
図において、同一または類似の要素は、同じ符号を有する場合がある。
【００８８】
図１は、本発明の第１の実施形態の第１の変形の概略断面図を示している。
【００８９】
パワートレイン１は、同じ回転軸を備えたクランクセットシャフト２と副出力チェーンリング４を含む。この軸は、第１の回転軸３０と呼ばれることがある。好ましくは、クランクセットシャフト２は、２つのクランク１８に取り付けられる。好ましくは、パワートレイン１はケーシング１９を含むものとする。
【００９０】
パワートレイン１は、遊星キャリア６と共に回転するように、好ましくは遊星キャリア６の一端において遊星キャリア６に取り付けられた主出力チェーンリング３を含む。
【００９１】
パワートレイン１はまた、ケーシング１９の側壁を通過する副出力中空シャフト２５に取り付けられた副出力チェーンリング４を含む。副出力中空シャフト２５は、クランクセットシャフト２の周りのベアリングに取り付けられている。第１のフリーホイール１６は、クランクセットシャフト２が通常のペダリング方向に作動するとき、副出力チェーンリング４がクランクセットシャフト２よりも低速で回転できないように、クランクセットシャフト２と副出力中空シャフト２５との間に設置されるものとする。
【００９２】
パワートレイン１は、第１のモータ４０および第２のモータ５０を含む。第１のモータ４０は、ステータ４６と、好ましくは磁石４８を含む回転子４７とを含む。回転子４７は、第２の回転軸３１を中心に回転するように配置される。回転子４７のトルクは、回転子のシャフト４３を介して太陽ギヤ５に伝達される。第２のモータ５０は、ステータ５６と、好ましくは磁石５８を含む回転子５７とを含む。回転子５７は、第３の回転軸３２を中心に回転するように配置される。トルクの回転子５７は、回転子のシャフト５３を介してピニオン１２に伝達される。
【００９３】
第１のフリーホイール１６の機能は、たとえモータ４０、５０に動力が供給されていなくても、クランクセットシャフト２から伝達チェーン２３への純粋に機械的な動力伝達を可能にすることである。ロック位置では、フリーホイール１６により、クランクセットシャフト２が副出力チェーンリング４と一体になり、自由位置では、出力チェーンリング４は、クランクセットシャフト２が通常のペダリング方向に作動するとき、クランクセットシャフト２よりも自由に速く回転する。
【００９４】
パワートレイン１は、好ましくは、第１のモータ４０の電流測定要素および第２のモータ５０の電流測定要素を含む。
【００９５】
さらに、パワートレイン１は、好ましくはプリント回路基板２０に取り付けられた制御ユニットを含むことが好ましい。プリント回路基板２０は、第２の回転軸３１および第３の回転軸３２に対して垂直に配置されることが好ましい。
【００９６】
好ましくは、第１の測定磁石４２は、第１のモータ４０のシャフト４３の一端に取り付けられ、第２の測定磁石５２は、第２のモータ５０のシャフト５３の一端に取り付けられる。
【００９７】
好ましくは、第１のセンサ４１は、第２の回転軸３１にほぼ沿ってプリント回路基板２０に取り付けられる。第１のセンサ４１および第１の測定磁石４２は、第１のモータ４０の回転子４７の角位置測定要素の一部である。
【００９８】
好ましくは、第２のセンサ５１は、ほぼ第３の回転軸３２の軸においてプリント回路基板２０に取り付けられる。第２のセンサ５１および第２の測定磁石５２は、第２のモータ５０の回転子５７の角位置測定要素の一部である。
【００９９】
制御ユニットは、第１のモータ４０の角位置、第２のモータ５０の角位置、第１のモータ４０の電流および第２のモータ５０の電流に基づいて、第１のモータ４０および第２のモータ５０を制御し、これらの情報は測定要素によって制御ユニットに提供されている。
【０１００】
制御ユニットは、電流またはトルクで第２のモータ５０を制御する。制御ユニットは、角位置または角速度で第１のモータ４０を制御する。
【０１０１】
パワートレイン１は、第１の入力要素、出力要素および太陽ギヤ５を含む遊星ギヤ装置を含む。
【０１０２】
パワートレイン１は、クランクセットシャフト２と第１の入力要素との間で回転を伝達するための変形可能な伝達要素１５、たとえば、チェーンまたはベルトを含む。この変形可能な伝達要素１５は、回転方向を維持する減速システムを形成する。
【０１０３】
本発明の第１の実施形態では、図１および図２に示されているが、第１の入力要素はリングギヤ９であり、出力要素は遊星キャリア６である。好ましくは、遊星キャリア６は、遊星ギヤシャフト７を中心に回転するように配置された少なくとも１つの衛星８を含む。好ましくは、リングギヤ９は、その内歯１０を介して少なくとも１つの遊星ギヤ８と噛み合っている。好ましくは、太陽ギヤ５は、少なくとも１つの遊星ギヤ８と噛み合っている。
【０１０４】
本発明の一実施形態では、第１の歯車１３は、クランクセットシャフト２と一体である。第１の歯車１３は、変形可能な伝達要素１５によって第２の歯車１４に接続されている。第２の歯車１４は、リングギヤ９と一体である。好ましくは、第１の歯車１３は、クランクセットシャフト２の回転速度に対して回転速度を増加させるために、第２の歯車１４よりも大きな直径を有する。たとえば、第１の歯車１３の直径は、第２の歯車１４の直径の１．５倍から３倍の間とすることができる。
【０１０５】
通常の動作モードでは、本発明の第１の実施形態によるパワートレイン１は、以下のように機能する。クランクセットシャフト２と第２のモータ５０はリングギヤ９を駆動し、クランクセットシャフト２とリングギヤ９との間の駆動は、変形可能な伝達要素１５を通過する。リングギヤ９は、遊星ギヤ装置の第１の入力である。第１のモータ４０は、遊星ギヤ装置の第２の入力である太陽ギヤ５を駆動する。リングギヤ９と太陽ギヤ５は、遊星ギヤ装置の出力である遊星キャリア６を駆動する。遊星キャリア６は、主出力チェーンリング３を駆動する。主出力チェーンリングの回転速度は、リングギヤ９の回転速度と太陽ギヤ５の回転速度の加重和に等しくなる。したがって、太陽ギヤ５の回転速度を上げることにより、クランクセットシャフト２での回転速度を一定に保ちながら、主出力チェーンリング３の速度を上げることが可能である。したがって、これは無段変速機（ＣＶＴ）である。
【０１０６】
ピニオン１２は、第２のモータ５０の回転子５７に、この回転子５７と共に回転するように接続されている。ピニオン１２は、リングギヤ９の外歯１１と直接噛み合っている。ピニオン１２は、リングギヤ９よりも小さい直径を有し、その目的は、モータの回転速度と比較して回転速度を低下させることである。
【０１０７】
太陽ギヤ５は、第１のモータ４０の回転子４７に、この回転子４７と共に回転するように接続されている。
【０１０８】
遊星キャリア６はケーシング１９の側壁を通過するので、遊星キャリア６に取り付けられた主出力チェーンリング３はケーシング１９の外側に配置される。
【０１０９】
第１のフリーホイール１６は、クランクセットシャフト２が通常のペダリング方向に回転するときに、副出力チェーンリング４がクランクセットシャフト２よりも遅く回転することを防止する。このフリーホイール１６の目的は、パワートレインのギヤ比が１：１未満にならないことである。第１のフリーホイール１６のこの位置は、高いペダリングトルクの場合に、伝達装置の残りの部分での高いトルクを回避することを可能にする。したがって、パワートレインの特定の部品は高トルクにさらされない。特に興味深いのは、このようにベルトなどの変形可能な伝達要素１５を含む場合に、遊星ギヤ装置と伝達システムをクランクセットシャフト２の間に維持することである。
【０１１０】
図２は、第２のフリーホイール１７がクランクセットシャフト２と第１の歯車１３との間に設置されているパワートレイン１の変形を示している。このフリーホイール１７の機能は、クランクセットシャフト２が通常のペダリング方向に作動するときに、第２のモータ５０がクランクセットシャフト２を駆動するのを防止することである。
【０１１１】
第２のフリーホイール１７は、クランクセットシャフト２が通常のペダリング方向に作動するとき第１の歯車１３を駆動するが、第１のギヤ１３は、クランクセットシャフト２が通常のペダリング方向に作動するときクランクセットシャフト２を駆動できない。
【０１１２】
第２のフリーホイール１７の追加は、クランクセットシャフト２を操作することなく第２のモータ５０が回転することを可能にするので、より多くの制御の柔軟性を提供する。これにより、たとえば、サイクリストがクランクセットを操作しなくても、アクセルを使用してモータを操作できる。
【０１１３】
図３は、本発明の実施形態によるパワートレイン１の内部運動連鎖を非常に概略的に示している。この運動連鎖によれば、サイクリストはペダル２１を介してシステムに入力動力を提供し、クランク１８を介してクランクセットシャフト２を駆動する。クランクセットシャフト２と一体の第１の歯車１３は、変形可能な伝達要素１５を介してリングギヤ９を駆動し、それにより、リングギヤ９はクランクセットシャフト２よりも速く回転する。第２のモータ（この簡略図には図示せず）の回転子５７と一体のピニオン１２は、固定比でリングギヤ９に接続されている。リングギヤ９は、遊星ギヤ装置の第１の入力である。第１のモータ（この簡略図には図示せず）の回転子４７と一体の太陽ギヤ５は、遊星ギヤ装置の第２の入力である。太陽ギヤ５およびリングギヤ９は、少なくとも１つの遊星ギヤ８を含む遊星キャリア６によって互いに接続される。遊星ギヤ（複数可）８は、遊星キャリア６のシャフト７によって回転自由に保持される。遊星キャリア６は、遊星ギヤ装置の出力である。
【０１１４】
図３の矢印は、パワートレイン１の通常の動作中の個々のコンポーネントの回転方向を示している。図３の図を単純化して見やすくするために、さまざまな伝達コンポーネント（ホイール、ピニオン、ベルト）は滑らかに見え、摩擦伝達を示唆している場合がある。もちろん、これは歯付きホイールや歯付きベルトを作るための歯付き歯の使用を除外するものではない。
【０１１５】
図４は、本発明の実施形態を有するペダル車両の側面図を示し、パワートレイン１、出力伝達チェーン２３、後輪ピニオン２４およびテンションローラ２２がある。出力伝達チェーン２３は、上部ストランド２３ａ、下部ストランド２３ｂおよび中間ストランド２３ｃを含む。中間ストランド２３ｃは、主出力チェーンリング３と副出力チェーンリング４との間の出力伝達チェーン２３の一部である。
【０１１６】
テンションローラ２２の機能は、伝達装置に負荷がかかったときに出力伝達チェーンまたはベルト２３のたるみを吸収することである。これは、中間ストランド２３ｃが緊張したままであることを可能にする。このテンションローラ２２は、パワートレイン１に統合するか、またはペダル車両のフレームに取り付けることができる。テンションローラ２２は、下部ストランド２３ｂと接するように配置されている。ローラ２２に張力をかけることなく静止動作を考慮することも可能である。
【０１１７】
パワートレイン１の通常動作モードでは、主出力チェーンリング３は出力伝達チェーンまたはベルト２３を駆動する。副出力チェーンリング４は、好ましくは主出力チェーンリング３と同じ伝達チェーン２３に噛み合っており、クランクセットシャフト２よりも高速で回転する。副出力チェーンリング４は、第１のフリーホイール１６によってクランクセットシャフト２から外される。副出力チェーンリング４の第１の機能は、クランクセット２のシャフトの周りに伝達チェーン２３を案内することであり、それにより、上部チェーンストランド２３ａと下部チェーンストランド２３ｂとの間の距離を増加させる。このように、推進システムが自転車のフレームに設置されている場合、フレームの右後部ベースが通過するための十分なスペースがある。この右後部フレームベースは、後輪の取り付け点をパワートレインの取り付けブラケットに接続するフレームチューブである。これは図４には示されていない。
【０１１８】
パワートレイン１の通常の動作モードとは異なるいくつかの特殊な動作モードでは、第１のフリーホイール１６がロックされ、副出力チェーンリング４がクランクセット２のシャフトよりも遅く回転するのを防ぐ。この場合、副出力チェーンリング４は、全体的または部分的に出力伝達チェーン２３を駆動し、したがって、主出力チェーンリング３も駆動する。電気システムがオフになっている、および／または動力支援が無効になっていて、パワートレイン１の最も低いギヤ比が（ユーザまたは制御システムによって）選択されている場合、サイクリストの動力のすべては、副出力チェーンリング４を介して伝達チェーン２３に伝達される。したがって、残りの伝達装置は無負荷であり、伝達装置は機械的に非常に効率的である。
【０１１９】
副出力チェーンリング４はまた、サイクリストの瞬間トルクが一定の閾値を超え、第１のモータ４０がその最大トルクで飽和した場合、パワートレイン１の通常の動作中に動力の一部を伝達することができる。ペダル２１をこのように押している間、パワートレインのギヤ比の瞬間値は減少し、プログラムされたギヤ比が低い場合、第１のフリーホイール１６は、サイクリストの過剰なトルクを伝達チェーンへ２３に伝達する副出力チェーンリング４を作動させて駆動する。副出力チェーンリング４と第１のフリーホイール１６の相互作用により、パワートレインのギヤ比が１未満の値に達するのを防ぐ。
【０１２０】
本発明による動力支援を平滑化する第１の方法が図５に示されている。この第１の方法は、第２のモータによって与えられる推力を時間的にシフトすることによって２つの電気モータによって提供されるトルクを平滑化することを含む。図５のグラフは、トルク１０１対クランクセット角度１０２のグラフ上の、ユーザ１０３のトルク、第１のモータ１０４のトルクおよび第２のモータ１５のトルクを示している。ユーザは、自分が加える力をクランク１８を介してクランクセットシャフト２に伝達し、それにより、クランクセット２のシャフトに往復トルクが誘発される。ユーザが提供するトルクは、２つのクランクの１つが水平に近いときに最大になる。第１のモータ４０は、好ましくは、クランクセット４０のクランクセット角速度に比例する特定の回転速度で動作するように調整される。ユーザが２つのクランク１８の１つに推力を加えると、クランクセットが加速して、第１のモータ４０の角位置に遅延を引き起こす。第１のモータ４０は、トルクを増加させることにより、この遅延を修正する。したがって、サイクリストによって提供されるトルクと第１のモータ４０によって提供されるトルクは、比較的同相である。
【０１２１】
本発明は、第１のモータ４０のトルクトラフを満たすために第２のモータ５０に加えられるトルクを位相シフトし、それにより後輪に提供される全トルクを平滑化することを提案する。これにより、調整が安定し、効率が向上し、伝達装置のストレスが減少し、第１のモータ４０のサイズを小さくできる。この平滑化方法を達成するために、たとえば、クランクセットの角位置に従って第１のモータ４０で測定された電流信号をシフトまたはフィルタリングし、第２のモータ５０に加えられるトルクのシフトをもたらすことが可能である。
【０１２２】
図６は、本発明によるパワートレインに適用できる伝達スリップ防止の方法を図式化している。図６のグラフは、トルク１０１対クランクセット角度１０２のグラフ上の、ユーザ１０３のトルク、第１のモータ１０４のトルクおよび第２のモータ１５のトルクを示している。人間は、高い値のトルクを短時間かつ低いペダリング速度でクランクセットに提供できる。クランクセットに加えられるトルクは（遊星ギヤ装置のトルク法則を介して）第１のモータ４０とは反対に直接伝達されるため、これは、第１のモータ４０が、大量のトルクを迅速に送達しなければならず、したがって、その位置設定値に従うために多くの電流を消費しなければならないことを意味する。エネルギー消費を制限し、第１のモータ４０の巻線および歯車を保護するために、本発明は、第１のモータ４０によって提供される最大トルクを制限することを提案する。この制限の欠点は、最大トルク（電流の制限）で飽和すると、第１のモータ４０が位置サーボの設定点に適切に追従できなくなり、過剰なペダル推力の短い瞬間にサイクリストがギヤ比の低下を感じるような滑り感が生じることである。したがって、パワートレインは、第２のモータ５０の電流またはトルク設定点が遅れて加えられるように配置され、それにより、第２のモータ５０の支援ピークは、第１のモータ４０のトルクトラフと同相になる。
【０１２３】
本発明により提案される滑り止め方法は、第２のモータ５０を発電機として使用して、サイクリストがペダルに過度の推力を与えたときにサイクリストの動きを制動することを含む。電気的支援の実際のレベルはこの過剰な推力の間に減少するが、第１のモータ４０は、その角位置設定点に追従でき、したがって設定点ギヤ比に追従できる。図６は、ユーザが提供するトルクが急激に増加し、高い値に上昇する状況を示している。本発明による方法は、第２のモータ５０の設定点電流（およびしたがってトルク）を減少させ、一時的に負の電流（負のトルク）を課すことさえあり、それにより第１のモータ４０がその角位置設定点にできるだけ、かつ過度のトルクを提供することなく追従することを可能にする。第２のモータ５０がクランクセットを制動している間、第２のモータ５０によって供給される電流は、バッテリに電力を供給するか、または第１のモータ４０に供給することができる。この再生領域は、図６でハッチングされている。したがって、パワートレインは、第１のモータ４０がその角位置設定点にもはや追従できなくなったときに、第２のモータ５０の電流またはトルク設定点が負の電流またはトルク値に低下するように構成される。
【０１２４】
興味深いことに、本発明によるパワートレインの構成は、文献国際公開第２０１３／１６０４７７号パンフレットまたは文献国際公開第２０１６／０３４５７４号パンフレットに記載されているパワートレインの変形、または他の既知のパワートレインの変形と互換性がある。
【０１２５】
言い換えれば、本発明は、ペダル車両用のパワートレイン１に関する。パワートレイン１は、第１のフリーホイール１６によってクランクセットシャフト２に結合された主出力チェーンリング３および副出力チェーンリング４を含む。クランクセットシャフト２と主出力チェーンリング３との間の結合は、変形可能な伝達要素１５および遊星ギヤ装置を介して行われる。
【０１２６】
本発明を、純粋に例示的なものであり、かつ限定するものと見なされるべきではない特定の実施形態に関して説明してきた。一般に、本発明は、上記に例示および／または説明された例に限定されない。動詞「ｃｏｎｓｉｓｔ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、またはその他の変形、およびそれらの活用の使用は、言及されたもの以外の要素の存在を排除するものでは決してない。要素を紹介するための不定冠詞「ａｎ」または定冠詞「ｔｈｅ」の使用は、複数のそのような要素の存在を排除するものではない。請求項における参照番号は、その範囲を制限するものではない。
【図１】
2021513931.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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