DE102009046866A1

DE102009046866A1 - Fahrrad

Info

Publication number: DE102009046866A1
Application number: DE102009046866A
Authority: DE
Inventors: Martin Zlindra; Sigmund Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2011-05-26
Also published as: WO2011061049A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad, das einen Kurbeltrieb (6), einen Kardanantrieb (3) mit einer Kardanwelle (4), und einen Elektromotor (2) umfasst, wobei der Kurbeltrieb (6) und der Elektromotor (2) mit dem Kardanantrieb (3) verbunden sind.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem Kardanantrieb und einem Elektromotor.
Fahrräder mit einem Kardanantrieb sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt, wobei sich Kardanantriebe durch ihre Leichtgängigkeit und Geräuscharmut auszeichnen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Fahrrad bereitgestellt, das einen Kardanantrieb zur Drehmomentübertragung und einen Elektromotor zur Antriebskraftunterstützung umfasst. Hierbei sind der Kurbeltrieb und der Elektromotor mit dem Kardanantrieb verbunden. Das Fahrrad mit elektrisch unterstütztem Kardantrieb weist ein geringes Gewicht sowie einen leichtgängigen, robusten und wartungsfreundlichen Aufbau auf und ist kostengünstig herstellbar. Ein Abtrieb eines Drehmoments des Elektromotors kann somit ohne große Verluste über den Kardanantrieb erfolgen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet eine Kardanwelle des Kardanantriebs einen Rotor des Elektromotors. Hierdurch wird eine Reduzierung der Bauteile sowie des Bauvolumens und des Gewichts erreicht. Durch die große Baulänge des Rotors können zudem hohe Antriebsmomente bei relativ geringem Außendurchmesser des Elektromotors überfragen werden.
Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Kombination eines Elektromotors mit einem Kardanantrieb realisiert werden.
Vorzugsweise sind an der Kardanwelle ein Antriebszahnrad zur Aufnahme eines Antriebsmoments vom Kurbeltrieb und ein Abtriebszahnrad zur Abgabe eines Abtriebsmoments an ein Hinterrad befestigt. Durch eine große Übersetzung zwischen dem Kurbeltrieb und dem Antriebszahnrad der Kardanwelle und eine entsprechend große Untersetzung zwischen dem Abtriebszahnrad der Kardanwelle und einem Ritzel des Hinterrads wird eine hohe Drehzahl der Kardanwelle bzw. des Rotors erreicht, so dass der Elektromotor mit geringer Masse ausgelegt werden kann. Dies trägt wesentlich zu einer Gesamt-Gewichtsreduzierung des Fahrrads bei.
Ferner bevorzugt umfasst der Kardanantrieb ein auf der Kardanwelle angeordnetes Fahrradschaltgetriebe. Durch die Integration des Fahrradschaltgetriebes in das Gehäuse des Kardanantriebs wird eine äußerst kompakte Bauform erreicht und das Fahrradschaltgetriebe vor Verschmutzung geschützt. Bei einer elektromechanischen Betätigung des Fahrradschaltgetriebes kann zudem ein dazu erforderlicher Verkabelungsaufwand entfallen und eine einfache Steuerung des elektromechanischen Fahrradschaltgetriebes in Verbindung mit dem Elektromotor realisiert werden.
Weiterhin bevorzugt ist das Fahrradschaltgetriebe alternativ an einer Nabe des Hinterrads angeordnet. Hierdurch wird die kostengünstige Verwendung von herkömmlichen Schaltgetrieben ermöglicht und eine besonders einfache und kompakte Bauform erreicht.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse des Elektromotors als Querstrebe für das Hinterrad ausgebildet. Hierdurch kann der Kardanantrieb auf einfache Weise in den Rahmen des Fahrrads integriert werden. Durch die schlanke Bauform wird ein attraktives und gleichzeitig unauffälliges Design erreicht, das im Wesentlichen einem konventionellen Fahrrad gleicht. Dies ermöglicht eine unsichtbare Integration des Elektromotors in das Fahrrad.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Elektromotor parallel zum Kardanantrieb angeordnet, wobei der Elektromotor über eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit der Kardanwelle verbunden ist. Durch die achsparallele Anordnung des Elektromotors und eine entsprechende Übersetzung der Drehmomentübertragungseinrichtung ist eine zusätzliche Erhöhung der Drehzahl des Elektromotors realisierbar, sodass dieser mit einer entsprechend reduzierten Masse ausgelegt sein kann. Außerdem wird dadurch auf einfache Weise ein Austausch des Elektromotors ermöglicht.
Vorzugsweise umfasst die Drehmomentübertragungseinrichtung ein oder mehrere Zahnradpaare oder einen Riemenantrieb. Hierdurch wird eine kompakte, betriebssichere und wartungsfreundliche Drehmomentübertragung zum Kardanantrieb erreicht. Ferner kann die erforderliche Übersetzung auf einfache Weise angepasst bzw. geändert werden.
Weiterhin bevorzugt weist das Fahrrad eine Rücktrittbremse auf. Die Verwendung einer handelsüblichen Rücktrittbremse in Verbindung mit dem Kardanantrieb trägt zur einfachen und kostengünstigen Bauweise des Fahrrads bei. Außerdem kann durch die Betätigung der Rücktrittbremse eine automatische Abschaltung des Elektromotors erfolgen, was wesentlich zur Betriebs- und Verkehrsicherheit des Fahrrads beiträgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrrads mit einem integrierten elektrischen Zusatzantrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Teil-Schnittansicht eines Kardanantriebs des Ausführungsbeispiels,
3 eine schematische Teil-Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, und
4 eine schematische Teil-Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 ein Fahrrad gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrrads 1 mit einem integrierten elektrischen Zusatzantrieb. Wie aus 1 ersichtlich, umfasst das Fahrrad 1 ferner einen Kardanantrieb 3 mit einer Kardanwelle 4, welche in einem Elektromotor 2 (siehe 2) integriert ist. Der Kardanantrieb 3 ist zwischen einem Kurbeltrieb 6 und einer Nabe 8 eines Hinterrads 7 angeordnet und bildet eine Querstrebe 20 eines Rahmens 5 des Fahrrads 1. Ferner umfasst das Fahrrad 2 eine. Steuereinheit 11 für den Elektromotor 2, eine an einem Lenker 13 angeordnete Bedieneinheit 12 und eine im Rahmendreieck zwischen einem Sattelrohr 9 und einem Unterohr 14 des Rahmens 5 angeordnete wiederaufladbare Energiequelle 10. Wie aus 1 weiter ersichtlich, ist die Steuereinheit 11 am Unterohr 14 befestigt und mit dem Elektromotor 2 und der Bedieneinheit 12 an einem Lenker 13 des Fahrrads 2 verbunden. Die Steuereinheit 11 ist zur Energieversorgung ebenso wie der Elektromotor 2 an der wiederaufladbaren Energiequelle 10 angeschlossen.
Wie aus der Teil-Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Fahrrads 1 von 2 ersichtlich, ist an einer Tretkurbelwelle 27 des Kurbeltriebs 6, die durch ein Tretkurbellager 28 am Rahmen 5 des Fahrrads 1 gelagert ist, ein Abtriebszahnrad 25 befestigt. Das Abtriebszahnrad 25 überträgt ein durch einen Fahrer am Kurbeltrieb 6 erzeugtes Drehmoment auf ein Antriebszahnrad 15 des Kardanantriebs 3, das an der Kardanwelle 4 befestigt ist. Wie aus 2 weiter ersichtlich, ist die Kardanwelle 4 im Inneren eines Gehäuses 18 des Kardanantriebs 3 durch ein erstes Lager 23 und ein zweites Lager 24 gelagert. Die Kardanwelle 4 bildet hierbei gleichzeitig einen Rotor des Elektromotors 2, der im Inneren des Gehäuses 18 von einem Stator 17 umgeben ist. An einem dem Hinterrad 7 zugewandten Ende der Kardanwelle 4 ist ein Abtriebszahnrad 16 zur Drehmomentübertragung an ein Ritzel 26 befestigt. Auf der Nabe 8 des Hinterrads 7 ist ferner ein Fahrradschaltgetriebe 21 angeordnet, das auf konventionelle Weise über eine hier nicht dargestellte Betätigungseinrichtung mechanisch betätigt wird. Auf diese Weise werden eine kompakte und leichte Baugruppe sowie eine nicht sichtbare Integration des Elektromotors in den Kardanantrieb erreicht.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 ein Fahrrad gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind hier mit denselben Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel weist der Kardanantrieb 3 hierbei ein auf der Kurbelwelle 4 in Antriebsrichtung hinter dem Elektromotor 2 angeordnetes, elektromechanisch betätigtes Fahrradschaltgetriebe 31 auf. Dieses Fahrradschaltgetriebe 31 kann aufgrund der benachbarten Anordnung zum Elektromotor 2 ohne großen Verkabelungsaufwand angeschlossen und mit der Steuereinheit 11 verbunden werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 ein Fahrrad gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind hier mit denselben Bezugszeichen wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispielen ist der Elektromotor 2 bei diesem Ausführungsbeispiel außerhalb des Gehäuses 18 des Kardanantriebs 3 achsparallel zur Kurbelwelle 4 angeordnet und treibt über eine Motorwelle 32 und über eine Drehmomentübertragungseinrichtung 22 die Kardanwelle 4 an. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 22 ist ein Zahnradpaar oder kann alternativ auch als Riemenantrieb mit einer zur Drehzahlerhöhung der Kardanwelle 4 gewünschten bzw. erforderlichen Übersetzung ausgebildet sein. Hierdurch wird eine kompakte, betriebssichere sowie wartungsfreundliche Drehmomentübertragung zum Kardanantrieb erreicht. Ferner kann der Elektromotor dadurch leicht ausgetauscht sowie die Übersetzung der Drehmomentübertragungseinrichtung auf einfache Weise dem gewünschten Einsatzzweck des Fahrrads angepasst werden.

Claims

Fahrrad, umfassend: – einen Kurbeltrieb (6) – einen Kardanantrieb (3) mit einer Kardanwelle (4), und – einen Elektromotor (2), wobei der Kurbeltrieb (6) und der Elektromotor (2) mit dem Kardanantrieb (3) verbunden sind.
Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kardanwelle (4) einen Rotor des Elektromotors (2) bildet.
Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kardanwelle (4) ein Antriebszahnrad (15) zur Aufnahme eines Antriebsmoments vom Kurbeltrieb (6) und ein Abtriebszahnrad (16) zur Abgabe eines Abtriebsmoments an ein Hinterrad (7) befestigt ist.
Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kardanantrieb (3) ein auf der Kardanwelle (4) angeordnetes Fahrradschaltgetriebe (31) umfasst.
Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrradschaltgetriebe (21) an einer Nabe (8) des Hinterrads (7) angeordnet ist.
Fahrrad nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (18) des Elektromotors (2) als Querstrebe (20) für das Hinterrad (7) ausgebildet ist.
Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) parallel zum Kardanantrieb (3) angeordnet ist, wobei der Elektromotor (2) über eine Drehmomentübertragungseinrichtung (22) mit der Kardanwelle (4) verbunden ist.
Fahrrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung (22) ein oder mehrere Zahnradpaare oder einen Riemenantrieb umfasst.
Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrrad eine Rücktrittbremse aufweist.