-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tretroller mit einem Lenksystem, das einhändig bedient werden kann.
-
Es gibt rein mechanische und elektrifizierte Tretroller. Diese besitzen in der Regel zwei (luftgefüllte) Räder, wobei das vordere mit der Lenkstange drehbar verbunden ist. Eine mechanische Reibbremse wirkt auf das Hinterrad. Wenn ein Klappmechanismus vorhanden ist, ist dieser meist mit Schnellspannern ausgeführt, wodurch ein Zusammenlegen auf ein handliches Packmaß in mehreren Schritten möglich ist. Der elektrische Antrieb wird durch einen Gasgriff gesteuert. Der Motor ist als Bürstenmotor ausgeführt und wird über eine Kette oder einen Zahnriemen mit dem Hinterrad in einer einstufigen Übersetzung angebunden. Der Akkumulator ist meist als Bleibatterie ausgeführt. Zudem besitzen die elektrifizierten Roller meist auch eine Handbremse, die über einen Seilzug das Vorderrad verzögert.
-
Bei mechanischen Tretrollern bestehen folgende Nachteile:
- – Es ist ein ständiges Abstoßen erforderlich. Dies führt zu einer schnellen Ermüdung im gebeugten Standbein.
- – Beim Klappmechanismus sind mehrere Schritte erforderlich. Diese sind das Aufklappen der Lenkstange, das Verlängern der Lenkstange und das Aufklappen der Lenkgriffe. Dazu sind mehrere Handgriffe mit beiden Händen notwendig.
- – Es sind in aller Regel zwei Hände zum Lenken erforderlich.
- – Sie sind unbequem zu tragen, da im besten Fall nur ein Tragegurt angebracht ist. Neben harten Auflagepunkten am Körper besteht so auch die Gefahr von Verschmutzung der Kleidung. Eventuell erhältliche Tragetaschen sind separat mitzuführen. Das Verstauen erfordert auch hier mehrere aufwändige Handgriffe.
- – Bei Dämmerung bzw. Dunkelheit gibt es kein Licht.
- – An der Bremsvorrichtung kommt es zu mechanischem Verschleiß.
- – Eine Verstauvorrichtung in einem Fahrzeug existiert nicht.
-
Bei elektrischen Tretrollern bestehen zusätzlich folgende Nachteile:
- – Es sind zusätzliche Steuerelemente notwendig. Dies ist ein Gasgriff zur Geschwindigkeitsvorgabe und meistens ein zusätzlicher Bremsgriff mit Bremseinheit, um den normalen Verschleiß durch vermehrte Bremsvorgänge zu verringern.
- – Das hohe Gewicht > 8 kg ist beim Transport sehr störend. Erschwerend kommt hier das deutlich größere Packmaß und Gewicht im Vergleich zum mechanischen Roller zu tragen.
- – Ist eine Lichtanlage installiert, muss diese separat aktiviert werden.
- – Zum Aufladen an einer Steckdose ist ein externes Netzteil erforderlich. Eine Integration der Ladeleitungen in ein vorhandenes Trage/Verstausystem fehlt. Eine Lade- und Verstauvorrichtung in einem Fahrzeug existiert nicht.
-
Ziel der Erfindung ist es, einen Tretroller zu schaffen, der auch mit nur einer Hand leicht und sicher gelenkt werden kann. Darüber hinaus sollen die vorgenannten Mängel beseitigt werden.
-
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch einen Tretroller, mit einem Vorderrad und einem Hinterrad, die im Bereich des vorderen und des hinteren Endes eines Standbretts gelagert sind, mit einer im Wesentlichen rohrartigen Lenkstange, die über ein torsionssteifes Winkelausgleichselement, z. B. ein Kardangelenk, mit dem Vorderrad verbunden ist, wobei das Vorderrad eine Schwenkachse aufweist, die unter einem bestimmten, vorzugsweise spitzen Nachlaufwinkel bezüglich einer Vertikalen derart ausgerichtet ist, dass ein Nachlaufwinkel des Vorderrades ausgebildet ist, und das Vorderrad mit einem Nachlauf am Standbrett montiert ist.
-
Infolge dieser Ausgestaltung kann der erfindungsgemäße Tretroller einhändig gefahren werden, so dass die zweite Hand frei verfügbar bleibt.
-
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
-
Durch den Klappmechanismus kann der erfindungsgemäße Tretroller innerhalb kürzester Zeit mit nur einer Hand zusammengeklappt und dann transportiert werden.
-
Die Transport- und Tragevorrichtung sorgt für einen einfachen und bequemen Transport des Tretrollers und gewährleistet weiterhin, dass die Kleidung des Trägers nicht durch Straßenschmutz verunreinigt werden kann.
-
Durch das in die Transport- und Tragevorrichtung integrierte Ladekabel kann der erfindungsgemäße Tretroller sowohl über ein Hausnetz (230 V) als auch über ein Bordnetz (12 V) geladen werden. Das auch als Tragriemen dienende Ladekabel kann darüber hinaus zur Befestigung der Transport- und Tragevorrichtung in einem Kraftfahrzeug dienen.
-
Bei Dämmerung oder in der Dunkelheit sorgt die automatische Beleuchtung für zusätzliche Sicherheit.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Tretrollers,
-
2 eine schematische Übersicht über die Antriebs- und Elektronikkomponenten des erfindungsgemäßen Tretrollers,
-
3 eine Seitenansicht des Lenkmechanismus des erfindungsgemäßen Tretrollers,
-
4 eine Draufsicht des Lenkmechanismus des erfindungsgemäßen Tretrollers,
-
5 ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm, welches die Betriebsart des erfindungsgemäßen Tretrollers verdeutlicht,
-
6 eine Prinzipskizze, welche zeigt, wie der erfindungsgemäße Tretroller zusammengeklappt werden kann,
-
7 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Klappmechanismus in verschiedenen Stellungen,
-
8 ein Schnitt durch den zusammengeklappten und in einer Transport- und Tragevorrichtung verstauten Tretroller, und
-
9 die Transport- und Tragevorrichtung des erfindungsgemäßen Tretrollers.
-
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Tretroller 1 schematisch dargestellt. Der Tretroller 1 besitzt ein Vorderrad 2 und ein Hinterrad 3, das jeweils im Bereich des vorderen bzw. des hinteren Endes eines Standbretts 4 gelagert ist. Das Vorderrad 2 ist mit einer im Wesentlichen rohrartigen Lenkstange 5 derart verbunden, das über die Lenkstange 5 das Vorderrad 2 gelenkt werden kann. Eine vorzugsweise mechanische Reibbremse 6 wirkt auf das Hinterrad 3.
-
Das Standbrett 4 weist in der Seitenansicht gemäß 1 zumindest im vorderen Bereich eine bezüglich einer Horizontalen unter einem Winkel nach vorn unten geneigte Kontur auf.
-
Der erfindungsgemäße Tretroller 1 ist weiterhin mit Antriebs- und Elektronikkomponenten ausgerüstet, die beispielhaft in 2 gezeigt sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfassen die Antriebs- und Elektronikkomponenten einen Hallsensor zur Geschwindigkeitsbestimmung, einen Drucksensor zur Aufstandsbestimmung auf dem Trittbrett 4, einen Bremstaster zur Betätigung der Reibbremse 6, einen Umgebungslichtsensor, eine Beleuchtung zur Fahrtbeleuchtung und als Bremslicht, einen vorzugsweise als EC-Motor, insbesondere Brushless DC-Motor, ausgebildeten Motor und einen Motorregler. Alle diese Komponenten sind mit einem Mikrocontroller verbunden, der die Antriebs- und Elektronikkomponenten steuert.
-
Der erfindungsgemäße Tretroller 1 ist mit einem speziellen Lenkmechanismus ausgebildet, der im Detail in den 3 und 4 zu sehen ist. Dieser Lenkmechanismus sorgt für eine Selbststabilisierung und ein Einlenkmoment bei seitlicher Verlagerung der Lenkstange 5. Dazu ist das Vorderrad 2 im vorderen Bereich des Trittbretts 4 mittels eines Drehgelenkes 7 in einer Radgabel 8 derart gehalten, dass die durch das Drehgelenk 7 verlaufende Schwenkachse 9 des Vorderrads 2 unter einem Nachlaufwinkel α zur Vertikalen geneigt ist, wobei das Vorderrad 2 zusätzlich bezüglich des Drehgelenks 7 nach hinten in Richtung auf das Hinterrad 3 versetzt ist. Durch diese Konstruktion ergibt sich ein bestimmter Nachlaufwinkel und ein Nachlauf 10 des Vorderrads 2, wodurch alleine durch Radaufstandskräfte wie auch durch während der Fahrt entstehende zusätzliche Rollreibungskräfte das Vorderrad 2 in seine Geradeausfahrtposition gezwungen wird.
-
Das obere Ende der Radgabel 8 steht über das Drehgelenk 7 und damit auch über das Standbrett 4 über und ist über ein torsionssteifes Winkelausgleichselement, z. B. ein Kardangelenk, 11 mit der Lenkstange 5 verbunden.
-
Aufgrund des beschriebenen Lenkmechanismus lässt sich der Tretroller 1 bei zügiger Fahrt mit großen Kurvenradien allein durch Selbstrückstellkräfte aus Nachlaufwinkel α und Nachlauf 10 bequem lenken. Der Lenkeinschlag erfolgt aufgrund einer Neigung der Lenkstange 5 quer zur Fahrtrichtung um die x-Achse. Bei langsamer Fahrt mit kleinen Kurvenradien kann aufgrund des Kardangelenks, das die Lenkstange 5 mit der Radgabel 8 verbindet, zusätzlich zur Lenkung durch Nachlaufwinkel α und Nachlauf 10 auch durch ein Verdrehen der Lenkstange 5 um ihre Längsachse (z-Achse) gelenkt werden. Ein Neigen der Lenkstange 5 ist dabei nicht zwingend erforderlich. Trotzdem kann einer vorgegebenen Fahrtstrecke mit hoher Präzision gefolgt werden.
-
Die Lenkstange 5 kann auch als sog. Hybridlenker ausgebildet sein, der sowohl beid- als auch einhändig bedient werden kann und/oder mit einem Knauf 12 am oberen Ende versehen sein.
-
Der erfindungsgemäße Tretroller 1 wird wie ein ganz normaler mechanischer Tretroller betrieben, wobei lediglich die während einer Fahrt auftretenden Fahrwiderstände, wie Luftwiderstand, Rollreibung usw. automatisch intelligent reduziert werden. Um dies zu erreichen wird der erfindungsgemäße Tretroller 1 wie folgt betrieben (vgl. hierzu 5):
-
Phase I – Abstoßen aus dem Stand
-
Der Tretroller 1 wird wie ein mechanischer Tretroller bedient. Aus dem Stand stößt man sich ab. Während sich bei einem mechanischen Tretroller die maximal erreichte Geschwindigkeit aufgrund der Fahrwiderstände (Luftwiderstand, Rollreibung) relativ schnell verringert (s. 5, Phase I, gestrichelte Linie), detektiert der erfindungsgemäße Tretroller 1 das Ende des Abstoßvorganges über eine Analyse des Wegverlaufs. Z. B. kann dies über den Maximalwert der Beschleunigung geschehen, die aus einem Weg (z. B. Drehgeber) bzw. Geschwindigkeitssignal (z. B. über GegenEMK des EC-Motors) abgeleitet werden kann. Ebenfalls wird die Dauer, Intensität und Wegstrecke des Abstoßvorganges analysiert, um Fehlverhalten z. B. durch Rollen am Hang zu verhindern. Durch ein integriertes Widerstandsmodell lassen sich nun die Fahrwiderstände virtuell reduzieren, so dass sich ein Verhalten von einem normalen mechanischen Roller bis zu einem komplett reibungsfreien Roller (d. h. keine Geschwindigkeitsverlust in der Ebene) (s. 5, Phase I, durchgehende Linie) nachbilden lässt (s. 5, Phase I, schraffierter Bereich). Die maximal erreichbare Geschwindigkeit mit elektrischer Unterstützung kann begrenzt werden (s. 5, Vmax).
-
Phase II – Abstoßen während der Fahrt
-
Es ist natürlich auch möglich, sich während der Fahrt abzustoßen (s. 5, Phase II). Die Detektion des Abstoßvorganges und das Folgeverhalten erfolgt wie bei Phase I.
-
Phase III – Antippen des Bremstasters
-
Wird der Bremstaster kurz angetippt, wird die Widerstandsreduktion beendet und der Tretroller 1 verhält sich wie ein mechanischer Tretroller (s. 5, Phase I). Durch ein erneutes peduelles Abstoßen (s. 5, Phase II) kann jedoch jederzeit wieder in den Unterstützungsmodus gewechselt werden.
-
Phase IV – Bremsen
-
Wird die Bremse betätigt, so wird zunächst über ein Motorbremsmoment analog zur Bremskraft verzögert und dabei rekuperiert. Bis zu einer gewissen Verzögerung erfolgt in dieser Phase noch kein mechanischer Reibbremseingriff. Dadurch kann der Verschleiß des Hinterrades 3 erheblich verringert werden. Erst beim Bedarf größeren Verzögerungen, die durch den Elektromotor nicht mehr geleistet werden können, greift die mechanische Reibbremse ergänzend ein (s. 5, Phase IV). Wird nicht bis zum Stillstand gebremst, so setzt der Tretroller 1 nach Loslassen des Bremstasters mit Phase III fort. Über ein erneutes Abstoßen (s. Phase II) kann wieder in den Unterstützungsmodus gewechselt werden. Dadurch kann die Lebensdauer der Räder 2, 3, der Bremsbeläge und die elektrische Reichweite erhöht werden.
-
Aufgrund dieser neuartigen Betriebsweise kommt der erfindungsgemäße Tretroller 1 ohne Gas- und Bremsgriff aus.
-
Der erfindungsgemäße Tretroller 1 kann leicht, einfach und schnell zusammengeklappt werden. Dazu ist die Lenkstange 5 aus ihrer im Wesentlichen vertikalen Fahrstellung (1) um eine horizontal verlaufende, parallel zur y-Achse verlaufende Schwenkachse in Richtung auf das Standbrett 5 abklappbar. Weiterhin ist die Lenkstange 5 über einen Klappmechanismus 13 in ihrer Länge teilbar. Die Schwenkachse verläuft vorteilhafterweise durch das Kardangelenk 11, und der Klappmechanismus 13 ist etwa in der Mitte der Lenkstange 5 angebracht, so dass die Lenkstange 5 etwa auf ihre halbe Länge zusammengeklappt werden kann und im abgeklappten Zustand im Wesentlichen parallel zum Standbrett 4 liegt (6).
-
Der Klappmechanismus 13 umfasst zwei Scheiben 14, 15 mit komplementär zueinander ausgebildeten Seitenflächen, die über einen nicht dargestellten Federmechanismus zusammendrückbar sind. Die komplementär zueinander ausgebildeten Seitenflächen sind derart ausgebildet, dass sie eine 180°-Rastung erzeugen (7).
-
Die Lenkstange 5 ist sowohl in ihrer Fahrstellung als auch in ihrer abgeklappten Stellung verrastbar.
-
Durch die beschriebene Ausgestaltung der Lenkstange 5 kann der erfindungsgemäße Tretroller 1 einfach und schnell in wenigen Sekunden mit nur einer Hand zusammen- bzw. auseinander geklappt werden.
-
Der erfindungsgemäße Tretroller 1 ist weiterhin mit einer integrierten Transport- und Tragevorrichtung 16 vorgesehen, die aus zwei flexiblen, vorzugsweise aus Neopren bestehenden Halbschalen 17, 18 besteht, welche an der Lenkstange 5 befestigt sind. Die beiden Halbschalen 17, 18 sind in einem Bereich, der außerhalb der Lenkstange 5 liegt, mit einem Reißverschluss 19 versehen. Die integrierte Transport- und Tragevorrichtung 16, 17 ist so ausgeführt, dass im geschlossenen Zustand der zwei Halbschalen 16, 17 den Tretroller 1 umschließen (8 – durchgezogene Linie) und mit dem fast komplett umlaufenden Reißverschluss 19 verschlossen sind. Beim Öffnen gelangt nun die Innenseite nach außen, die Halbschalen 18, 19 werden umgestülpt und mit dem Reißverschluss 19 wieder geschlossen (8 – gestrichelte Linie). So ist die saubere Außenseite nunmehr innen und geschützt. Beim Wiedereinpacken des Tretrollers 1 gelangt die schmutzige Seite wieder nach innen und die saubere Seite ist nach außen gewandt. Dies sorgt dafür, dass die Kleidung nicht beschmutzt wird und der Tretroller 1 bequem getragen werden kann.
-
Zum bequemen Tragen des in der Transport- und Tragevorrichtung 16 aufgenommenen Tretrollers 1 ist diese mit einem Tragriemen 20 versehen, in den ein Ladekabel integriert ist. Dazu umfasst der Tragriemen 20 einen ersten Abschnitt, der mit einem Ende an der Transport- und Tragevorrichtung 16 befestigt ist und der an seinem anderen Ende einen Ladestecker 21 zum Anschluss an ein 230 V-Netz aufweist. Über diesen Stecker 21 kann der erfindungsgemäße Tretroller 1 an einem normalen Stromnetz geladen werden. Darüber hinaus umfasst der Tragriemen 20 einen zweiten Abschnitt, der mit einem Ende an der Transport- und Tragevorrichtung 16 befestigt ist und der an seinem anderen Ende einen Ladestecker 22 zum Anschluss an ein 12 V-Netz aufweist. Über diesen Stecker 22 kann der erfindungsgemäße Tretroller 1 an dem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges geladen werden. Somit ist eine perfekte Integration des Tretrollers 1 in ein Fahrzeug gewährleistet.
-
Zum Tragen des Tretrollers 1 können die beiden Stecker 21, 22 zusammengesteckt und dann verriegelt werden. Der Tragriemen 20 kann auch zur Befestigung des Tretrollers 1 in einem Fahrzeug verwendet werden.
-
Zum leichten Tragen des erfindungsgemäßen Tretrollers 1 trägt auch der konsequente Leichtbau mittels moderner Antriebskomponenten und leichter Materialen bei. Als Antriebskomponenten kommen beispielsweise ein büstenloser Motor, Lithium-Polymer-Akkus, EC-Motor und Antriebseinheiten mit Radnabenintegration oder Zwei-Stufen-Getriebe in Frage. Als leichte Materialen bieten sich Aluminium, kohlenstofffaser- oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (CFK, GFK) und Sandwichtechnologie an. Beispielsweise kann die Antriebseinheit für den erfindungsgemäßen Tretroller 1 aus einem Lithium-Polymer-Akku mit einer Kapazität von ca. 100 Wh (ca. 700 g), einer kompakten Leistungselektronik, einem EC-Motor mit relativ niedriger Motorkonstante und einem verlustarmen Zwei-Stufen-Getriebe bestehen, so dass Distanzen von ca. 10 km bei v = 20 km/h bei einem max. Betriebsfall (m = 100 kg; v = 20 km/h; Steigung 0%) zurückgelegt werden können.
-
Durch einen konsequente Leichtbau kann so ein Tragegewicht des erfindungsgemäßen Tretrollers 1 in der Größenordnung eines Laptops (< 3,5 kg) erreicht werden.
-
Der erfindungsgemäße Tretroller 1 ist weiterhin mit einer Lichtanlage vorgesehen, welche durch ein Betreten des Standbretts 5 zum Standlicht (gedimmter Betrieb) aktiviert wird und bei Fahrt in normaler Helligkeit leuchtet. Die Lichtanlage umfasst vorzugsweise einen Scheinwerfer, ein Rücklicht und ein Bremslicht, wobei das Bremslicht bei einem Bremsvorgang infolge einer Pulsweitenmodulation heller strahlt. Die Lichtanlage verwendet vorteilhafterweise LED-Leuchten.
-
Der erfindungsgemäße Tretroller 1 stellt ein Transportfahrzeug dar, welches die Mobilitätsanforderungen, insbesondere in einer Stadt, komplementär zu einem Pkw ausfüllt, da er eine komfortable Überbrückung von mittleren Distanzen (ca. 10 km) ermöglicht. Er lässt sich sehr einfach und bequem nutzen, ist mit öffentlichen Verkehrsmitteln kompatibel und kann leicht und komfortabel transportiert werden. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Tretroller 1 intuitiv und ohne Vorkenntnisse genutzt werden. Da seine Batterien über die Bordelektrik eines Kraftfahrzeuges aufgeladen werden können, ist er bei Inbetriebnahme aus dem Fahrzeug heraus stets voll geladen. Alternativ kann der Tretroller 1 über das in den Tragriemen 20 integrierte Ladekabel auch über das Hausnetz (230 Volt) geladen werden. Infolge des speziellen Lenksystems kann er einhändig gefahren werden, so dass die zweite Hand frei verfügbar bleibt. Bei Dämmerung oder in der Dunkelheit sorgt die automatische Beleuchtung für zusätzliche Sicherheit.
-
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Tretroller
- 2
- Vorderrad
- 3
- Hinterrad
- 4
- Standbrett
- 5
- Lenkstange
- 6
- Reibbremse
- 7
- Drehgelenk
- 8
- Radgabel
- 9
- Schwenkachse
- 10
- Nachlauf
- 11
- Kardangelenk
- 12
- Knauf
- 13
- Klappmechanismus
- 14
- Scheibe
- 15
- Scheibe
- 16
- Transport- und Tragevorrichtung
- 17
- Halbschale
- 18
- Halbschale
- 19
- Reißverschluss
- 20
- Tragriemen
- 21
- Ladestecker
- 22
- Ladestecker
