CH697343B1

CH697343B1 - Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads.

Info

Publication number: CH697343B1
Application number: CH6582005A
Authority: CH
Inventors: P H Wu Donald
Original assignee: P H Wu Donald
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2008-08-29

Abstract

Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads, mit der beim Drehen der Tretkurbel (50) eine Antriebsscheibe (30) in Rotation versetzt wird, sodass sich die Begrenzungsvorsprünge (23) allmählich bis hin zum distalen Ende von Beschränkungslöchern (31) bewegen, was dazu führt, dass die dicken Abschnitte (61) der Betätigungszapfen (60) von dem tiefen Ende (322) bis hin zum flachen Ende (321) der jeweiligen Gleitnuten (32) verschoben werden und somit die Betätigungsscheibe (70) von den Betätigungszapfen (60) nach aussen hin weggedrückt wird, um den Schalter (80) auszulösen. Auf diese Weise kann der elektrische Hilfsmotor (14) in Betrieb gesetzt werden.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines elektrischen Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads, insbesondere eine Vorrichtung, mit der der Hilfsmotor durch die Tretkraft des Benutzers mechanisch betätigt werden kann.

[0002] Für den Anlauf von Hilfsantrieb (Motor) des jetzigen elektrischen Fahrrads sind unterschiedliche Betätigungsarten und Steuerungstypen vorhanden.

[0003] Zum Beginn ist ein elektrischer Steuerungsschalter an einem Handgriff eines Fahrrads angebracht, was für eine einfache und unmittelbare Bedienung sorgt. Die Bedienung ist aber nur mit der Hand möglich, was Unbequemlichkeit mit sich bringt. Daher ist diese Gestaltung nicht praktisch. Aus JP 2001-055 399 ist eine derartige Gestaltung bekannt, bei der sich der Fahrwiderstand und die Geschwindigkeit von einer präzisen Steuereinheit und einem Mechanismus ermitteln lassen.

Die Fahrdaten werden von einer Steuereinheit verarbeitet und somit ist die Betätigung des Motors optimal kontrollierbar. Ausserdem sind aus JP 2001-301 293 und 09-268 415 weitere Gestaltungen bekannt, bei denen ein Kraftsensor, logischer Schaltkreis und elektronische Teile Verwendung finden, um Daten in Bezug auf das manuelle Fahren zu erfassen, mit denen eine präzise Steuerung des Betätigungszeitpunkts des Motors erfolgt.

[0004] Darüber hinaus ist aus JP 11-290 777 eine weitere Gestaltung bekannt, bei der ein Leerlaufstössel zwischen einer Kurbelwelle und der Antriebswelle vorgesehen ist, wobei eine Tretkraftmessvorrichtung auf dem Leerlaufstössel aufgesetzt wird, um die Stärke der Trittkraft auf die Kurbelwelle zu messen, wobei die gemessene Stärke als Steuersignal zur Betätigung des Motors dient.

[0005] Von daher ist festzustellen,

dass noch sehr häufig in den elektrischen Fahrrädern präzise elektronische Teile oder Sensoren eingesetzt sind, die den Fahrwiderstand oder die Tretkraft messen, um einen optimalen Zeitpunkt der Betätigung des Hilfsmotors zu entscheiden. Diese Gestaltungen sind jedoch mit hohem apparativem und Wartungsaufwand sowie einer hohen Störanfälligkeit verbunden. Wenn die elektronischen Teile zur Ermittelung der Tretkraft verwendet sind, kann das eine grosse Messabweichung zur Folge haben. Zum Beispiel kann das Alter der Benutzer des elektrischen Fahrrads sehr unterschiedlich sein. Hierdurch ergibt sich verschiedene Tretkraft auf die Tretkurbel.

Wenn der Sollwert der Tretkraft auf einen höheren Wert eingestellt ist, lässt sich das Fahrrad schwer bedienen, während bei Einstellung des Sollwerts auf einen zu geringen Wert eine Gefahr besteht, einen Anlaufimpuls versehentlich auszulösen. Dies ist als nicht optimal anzusehen.

[0006] Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads geschaffen, mit der eine einfache Umsetzung der menschlichen Kraft in mechanische Verschiebung möglich ist, was das Auslösen eines Schalters bewirkt, um einen elektrischen Hilfsmotor in Betrieb zu setzen.

[0007] Ausserdem wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads geschaffen,

der mit niedrigerem apparativem Aufwand und einfacherem Zusammenbau sowie einer niedrigen Störanfälligkeit verbunden ist.

[0008] Ferner wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads geschaffen, die einen zuverlässigen Betrieb bewirkt und ein hohes Mass an Anwendungssicherheit gewährleistet.

[0009] Die Erfindung weist insbesondere die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0010] Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigt:
<tb>Fig. 1<sep>eine perspektivische Explosionszeichnung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads;

<tb>Fig. 2<sep>eine perspektivische Zeichnung einer erfindungsgemässen Antriebsscheibe gemäss Fig. 1;

<tb>Fig. 3<sep>eine perspektivische Zeichnung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Fig. 1;

<tb>Fig. 4<sep>eine schematische Darstellung eines elektrischen Fahrrads mit dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung;

<tb>Fig. 5<sep>eine Stirnansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung in unbetätigtem Zustand;

<tb>Fig. 6<sep>eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung in unbetätigtem Zustand;

<tb>Fig. 7<sep>eine Stirnansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung in betätigtem Zustand; und

<tb>Fig. 8<sep>eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung in betätigtem Zustand.

[0011] Bezugnehmend auf Fig. 1 bis 6 umfasst eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads ein Kettenrad 20, eine an einer Seite des Kettenrads 20 angebrachte Antriebsscheibe 30, eine Mehrzahl von Rückstellfedern 40, eine Tretkurbel 50, eine Mehrzahl von Betätigungszapfen 60, eine Betätigungsscheibe 70 und einen Schalter 80.

[0012] Das Kettenrad 20 ist drehbar an einem Rahmenrohr 10 eines Fahrrads angeordnet, wobei es an seinem Umfang eine Mehrzahl von Zähnen 21 aufweist, in die eine Kette 11 eingreift, und wobei die Kette 11 hinten mit einem hinteren Kettenzahnrad 12 verbunden ist, was für einen manuellen Antrieb des Fahrrads sorgt.

Ausserdem ist das erfindungsgemässe Kettenrad 20 mit einer Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 22 versehen. Darüber hinaus ist eine Mehrzahl von Begrenzungsvorsprüngen 23 an einer Seite des Kettenrads 20 ausgebildet. In der Mitte des Kettenrads 20 ist ein Rundloch 24 vorhanden.

[0013] Die Antriebsscheibe 30 stützt sich an einer Seite des Kettenrads 20 ab, indem ihre Hülse 33 in das Rundloch 24 eingepasst ist. Es ist ein C-Ring 34 vorgesehen, mit dem vermieden wird, dass die Antriebsscheibe 30 aus dem Rundloch 24 herausfällt. Das Kettenrad 20 ist über ein Kugellager 35 drehbar an der Hülse 33 angeordnet. Die Antriebsscheibe 30 weist mehrere an die Begrenzungsvorsprünge 23 angepasste Beschränkungslöcher 31 auf, sodass die Begrenzungsvorsprünge 23 in den jeweils zugeordneten Beschränkungslöchern 31 gelagert sind.

Auf diese Weise ist die seitlich an dem Kettenrad 20 angebrachte Antriebsscheibe 30 im Bereich der Beschränkungslöcher 31 in eingeschränkter Weise drehbar. Ausserdem ist die Antriebsscheibe 30 an einer dem Kettenrad 20 zugewandten Seite mit einer Mehrzahl von Gleitnuten 32 versehen, von denen jede sich von einem flachen Ende 321 bis hin zu einem tiefen Ende 322 neigt.

[0014] Jede der Rückstellfedern 40 ist mit ihren beiden Enden an der Antriebsscheibe 30 und dem Kettenrad 20 angehakt, wobei unter Einwirkung von Stückstellkraft der Rückstellfedern 40 die Begrenzungsvorsprünge 23 in normalem Zustand stets an einem entsprechenden Ende der jeweiligen Beschränkungslöcher 31 anliegen können.

[0015] Die Tretkurbel 50 ist mit der Antriebsscheibe 30 verbunden und an ihrem freien Ende mit einem Pedal 13 versehen.

[0016] Jeder der Betätigungszapfen 60 hat zwei Enden,

die jeweils in einen dicken und einen schmalen Abschnitt 61, 62 übergehen. Der schmale Abschnitt 62 ist an seinem Ende mit einem Gewindeloch 621 versehen. Eine Feder 63 ist am schmalen Abschnitt 62 angebracht und dann in der entsprechenden Durchgangsbohrung 22 des Kettenrads 20 gelagert. In normalem Zustand liegt der dicke Abschnitt 61 gegen das tiefe Ende 322 der entsprechenden Gleitnut 32 an.

[0017] Die Betätigungsscheibe 70 ist an der entgegengesetzten Seite des Kettenrads 20 angebracht und mit Schrauben, die in die jeweiligen Gewindelöcher 621 greifen, befestigt.

[0018] Der Schalter 80 ist an einer Seite der Betätigungsscheibe 70 angebracht und dient zum rechtzeitigen Aktivieren der Betätigungsscheibe 70, was die Inbetriebsetzung eines Hilfsmotors 14 bewirkt.

[0019] Es wird wiederum Bezug auf Fig. 1 bis 6 genommen.

Drückt der Anwender mit seinem Fuss auf dem Pedal 13, wird die Tretkurbel 50 beaufschlagt und somit in Rotation gesetzt. Da die Tretkurbel 50 und die Antriebsscheibe 30 fest miteinander verbunden sind, ergibt sich ebenfalls eine Drehbewegung der Antriebsscheibe 30. Die Drehbewegung der Antriebsscheibe 30 wird jedoch von den in den jeweils zugeordneten Beschränkungslöchern 31 befindlichen Begrenzungsvorsprüngen 23 beschränkt [siehe Fig. 7]. Während sich die Begrenzungsvorsprünge 23 allmählich bis hin zum distalen Ende der Beschränkungslöcher 31 bewegen, werden die dicken Abschnitte 61 der Betätigungszapfen 60 von dem tiefen Ende 322 bis hin zum flachen Ende 321 der jeweiligen Gleitnuten 32 verschoben.

Befinden sich die Betätigungszapfen 60 im Betätigungsbereich des flachen Endes 321, wird die Betätigungsscheibe 70 von den Betätigungszapfen 60 nach aussen hin weggedrückt [siehe Fig. 8]. Auf diese Weise wird der Schalter 80 von der hinausgeschobenen Betätigungsscheibe 70 ausgelöst, um den elektrischen Hilfsmotor 14 in Betrieb zu setzen.

[0020] Im Gegensatz zu herkömmlicher Gestaltung, bei welcher der Betätigungsvorgang über eine elektrische Baueinheit zur Erfassung und Ermittlung der Tretkraft des Anwenders geschieht, wird erfindungsgemäss der Betätigungsvorgang über einen mechanischen Mechanismus durchgeführt. Mit der erfindungsgemässen Gestaltung erübrigt sich die herkömmliche elektrische Erfassungseinheit. Nennenswert ist, dass der erfindungsgemässe Mechanismus zur Umsetzung der menschlichen Kraft in mechanische Verschiebung sehr kompakt und platzsparend ist.

Daher ist die erfindungsgemässe Gestaltung mit niedrigerem apparativem Aufwand und einfacherem Zusammenbau sowie einer niedrigen Störanfälligkeit verbunden. Ausserdem wird dadurch ein zuverlässiger Betrieb bewirkt und ein hohes Mass an Sicherheit bei Gebrauch gewährleistet.

[0021] Der Schalter 80 dient zum Herstellen von elektrischer Verbindung. In der Praxis wird die Betätigungsscheibe 70 zum Auslösen des Schalters 80 verwendet. Es ist bevorzugt, dass der erfindungsgemässe Schalter 80 als berührungsloser Schalter wie Annäherungsschalter 81 ausgeführt ist.

Nähert sich die Betätigungsscheibe 70 dem Annäherungsschalter 81, erfolgt dann die Ein- und Ausschaltung des Annäherungsschalters.

[0022] Durch die erfindungsgemässe Gestaltung wird der elektrische Hilfsmotor 14 aufgrund des Auslösens des Schalters 80 in Betrieb gesetzt, wenn der Anwender mit seinem Fuss auf das Pedal 13 drückt. Hört er auf, darauf zu drücken, kehrt der Schalter 80 in der unbetätigten Zustand zurück, wodurch der elektrische Hilfsmotor 14 ausser Betrieb gesetzt wird.

Die Steuerung der Betätigung des elektrische Hilfsmotors 14 geschieht mittels der mechanischen Verschiebung der Betätigungsscheibe 70, wodurch eine zufällige Fehlbetätigung durch Berührung ausgeschlossen ist.

Bezugszeichenliste

[0023]
10 : Rahmenrohr
11 : Kette
12 : Kettenzahnrad
13 : Pedal
14 : elektrischer Hilfsmotor
20 : Kettenrad
21 : Zahn
22 : Durchgangsbohrung
23 : Begrenzungsvorsprung
24 : Rundloch
30 : Antriebsscheibe
31 : Beschränkungsloch
32 : Gleitnut
321 : flaches Ende
322 : tiefes Ende
33 : Hülse
34 : C-Ring
35 : Kugellager
40 : Rückstellfeder
50 : Tretkurbel
60 : Betätlgungszapfen
61 : dicker Abschnitt
62 : schmaler Abschnitt
621 : Gewindeloch
63 : Feder
70 : Betätigungsscheibe
80 : Schalter
81 : Annäherungsschalter

Claims

1. Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads, aufweisend: ein Kettenrad (20), das drehbar an einem Rahmenrohr (10) des Fahrrads angeordnet ist, wobei in der Mitte des Kettenrads (20) ein Rundloch (24) vorhanden ist, und wobei das Kettenrad (20) mit einer Mehrzahl von Durchgangsbohrungen (22) versehen ist, und wobei eine Mehrzahl von Begrenzungsvorsprüngen (23) an einer Seite des Kettenrads (20) ausgebildet ist;

eine Antriebsscheibe (30), die sich drehbar an einer Seite des Kettenrads (20) abstützt, indem eine Hülse (33) in das Rundloch (24) eingepasst ist, wobei die Antriebsscheibe (30) mehrere an die Begrenzungsvorsprünge (23) angepasste Beschränkungslöcher (31) aufweist, sodass die Begrenzungsvorsprünge (23) in den jeweils zugeordneten Beschränkungslöchern (31) gelagert sind, und wobei die Antriebsscheibe (30) an einer dem Kettenrad (20) zugewandten Seite mit einer Mehrzahl von Gleitnuten (32) versehen ist, von denen jede sich von einem flachen Ende (321) bis hin zu einem tiefen Ende (322) neigt;

eine Mehrzahl von Rückstellfedern (40), von denen jede mit ihren beiden Enden an der Antriebsscheibe (30) und dem Kettenrad (20) anhakbar ist, wobei unter Einwirkung von Rückstellkraft der Rückstellfedern (40) die Begrenzungsvorsprünge (23) in normalem Zustand stets gegen ein entsprechendes Ende der jeweiligen Beschränkungslöcher (31) anliegen; eine Tretkurbel (50), die mit der Antriebsscheibe (30) fest verbunden ist; eine Mehrzahl von Betätigungszapfen (60), von denen jeder zwei Enden hat, die jeweils in einen dicken und einen schmalen Abschnitt (61, 62) übergehen, wobei eine Feder (63) am schmalen Abschnitt (62) angebracht und dann in der entsprechenden Durchgangsbohrung (22) des Kettenrads (20) gelagert ist, und wobei in normalem Zustand der dicke Abschnitt (61) gegen das tiefe Ende (322) der entsprechenden Gleitnut (32) anliegt;

eine Betätigungsscheibe (70), die der entgegengesetzten Seite des Kettenrads (20) angebracht ist und gegen die Endfläche des schmalen Abschnitts (62) der Betätigungszapfen (60) anliegt; und einen Schalter (80), der an einer Seite der Betätigungsscheibe (70) angebracht ist und zum rechtzeitigen Aktivieren der Betätigungsscheibe (70) dient, wodurch beim Drehen der Tretkurbel (50) die Antriebsscheibe (30) in Rotation versetzbar ist, sodass sich die Begrenzungsvorsprünge (23) allmählich bis hin zum distalen Ende der Beschränkungslöcher (31) bewegen, was dazu führt, dass die dicken Abschnitte (61) der Betätigungszapfen (60) von dem tiefen Ende (322) bis hin zum flachen Ende (321) der jeweiligen Gleitnuten (32) verschiebbar und somit die Betätigungsscheibe (70) von den Betätigungszapfen (60) nach aussen hin wegdrückbar ist, um den Schalter (80) auszulösen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsscheibe (30) und die Tretkurbel (50) einstückig miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettenrad (20) über ein Kugellager (35) drehhbar an der Hülse (33) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (80) als Annäherungsschalter (81) ausgeführt ist, sodass die Betätigung des Annäherungsschalters (81) erfolgt, wenn sich die Betätigungsscheibe (70) dem Annäherungsschalter (81) nähert respektive wieder entfernt.