Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stromunabhängigen Fahrleistungssteigerung beim Betrieb eines Fahrrades und dient somit der Einsparung der Muskelkraft des Radfahrers beim Radfahren. Die Vorrichtung wird im Wesentlichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben.The invention relates to a device for current-independent driving performance increase in the operation of a bicycle and thus serves to save the muscle power of the cyclist while cycling. The device is essentially described according to the preamble of claim 1.
Die Fahrleistungssteigerung wird im Wesentlichen mittels mit der Gesamtantriebseinheit (X) erreicht, wobei hier die verwendeten Dauermagnete primär für die Leistungssteigerung zeichnen. Die Dauermagnete sind in Festmagnet und Drehmagnetausführung angeordnet. In Verbindung mit einem Planetengetriebe (Z) bei der Drehmagnetanordnung wird eine weitere Leistungssteigerung erreicht. Über die Drehbewegung der Tretkurbeln (2, 3) wird der Magnetkraftfluss eingeleitet wird. Die Größe der Fahrleistungssteigerung ist abhängig von der Drehzahl der Tretachse (12) und der Drehzahl vom Außenrad (17) des Planetengetriebes (Z). Die Magnetart, die Magnetform, die Anzahl und Größe der Magnete und deren Anordnung sind ein weiteres Kriterium der Fahrleistungssteigerung. Die Anordnung der Festmagnete (14, 14b) und Drehmagnete (15, 15b) ist so gestaltet, dass die Tretkurbeln (2, 3), bei gewollten Stillständen, mehrere Ruhepunkte aufweisen. Ohne Betätigung der Tretkurbeln ist kein nutzbarer Magnetkraftfluss gegeben. Die Festmagnete (14, 14b) sowie die Drehmagnete (15, 15b) sind an den jeweiligen Magnetenträger unabhängig voneinander in unterschiedlichen Winkelgraden angeordnet, wobei die Festmagnete gegenüber den Drehmagneten nochmals unter einem bestimmten Polwinkel ausgerichtet sind. Das abhängig wirkende Planetengetriebe (Z) sorgt, neben der Leistungssteigerung durch die Erhöhung der Drehzahl, für einen gleichmäßig ruhigen Lauf, wobei die, als Schwungscheibe ausgestaltete Drehmagnetaufnahmeplatte (16), den gleichmäßigen und ruhigen Lauf wesentlich unterstützt.The driving power increase is achieved essentially by means of the total drive unit (X), in which case the permanent magnets used primarily for the increase in performance. The permanent magnets are arranged in solid magnet and rotary magnet design. In conjunction with a planetary gear (Z) in the rotary magnet arrangement, a further increase in performance is achieved. About the rotation of the cranks ( 2 . 3 ), the magnetic flux is introduced. The size of the driving power increase depends on the speed of the pedal axle ( 12 ) and the speed of the outer wheel ( 17 ) of the planetary gear (Z). The type of magnet, the shape of the magnet, the number and size of the magnets and their arrangement are another criterion of driving performance. The arrangement of the fixed magnets ( 14 . 14b ) and rotary magnets ( 15 . 15b ) is designed so that the cranks ( 2 . 3 ), with intentional shutdowns, have several rest points. Without actuation of the cranks, no usable magnetic flux is given. The solid magnets ( 14 . 14b ) as well as the rotary magnets ( 15 . 15b ) are arranged on the respective magnetic carrier independently of each other in different degrees, wherein the fixed magnets are again aligned with respect to the rotary magnet at a certain pole angle. The dependent-acting planetary gear (Z) ensures, in addition to the increase in power by increasing the speed, for a smoothly smooth running, the designed as a flywheel rotary magnetic recording plate ( 16 ), the smooth and quiet running significantly supported.
Stand der TechnikState of the art
Es gibt heute eine Vielzahl von Zusatzantrieben für Fahrräder. Die bekanntesten sind die E-Bikes und Pedilec's. Wie beispielsweise aus der Patenschrift DE 10 2010 060 482 A1 und aus der Offenlegungsschrift DE 19 22 419 A1 ersichtlich ist. Neben den unbestrittenen, nicht weiter erwähnbaren, Vorteilen gibt es aber auch gravierende Nachteile der oben genannten Anmeldungen, die fasst alle E-Bikes und Pedilecs betreffen. Nachteilig sind die mittlerweile sehr hohen Anschaffungskosten, die geringe Leistungsausbeute pro Zeiteinheit, z. B. 250 Watt auf 3–5 Stunden verteilt. Bei einigen E-Bikes werden, aus Sicherheitsgründen, die Zusatzantriebe gerade bei Bergfahrten abgeschaltet, damit der Akku nicht zu heiß wird oder gar brennt. Nachteilig sind in jedem Fall die Akkustromversorgung und die Lebensdauer der Akkus. Nachteilig ist auch das hohe Zusatzgewicht der Zusatzantriebe (E-Motor plus Akkugewicht). Ein weiterer Nachteil sind die zu langen Akkuladezeiten.There are a large number of additional drives for bicycles today. The best known are the E-Bikes and Pedilec's. For example, from the patent DE 10 2010 060 482 A1 and from the published patent application DE 19 22 419 A1 is apparent. In addition to the undoubted, not further mentioned, advantages, there are also serious disadvantages of the above applications, which affects all e-bikes and Pedilecs concern. Disadvantages are the meanwhile very high initial costs, the low power yield per unit time, z. B. 250 watts for 3-5 hours. For safety reasons, some e-bikes turn off the auxiliary drives, especially when driving uphill, so that the battery does not get too hot or even burn. The disadvantage in any case, the battery power and the life of the batteries. Another disadvantage is the high additional weight of the auxiliary drives (electric motor plus battery weight). Another disadvantage is the long battery charging times.
Aufgabenstellungtask
Die Erfindung, Vorrichtung zur stromunabhängigen Fahrleistungssteigerung beim Betrieb eines Fahrrades, hat die Aufgabe, die genannten Nachteile auszuschließen, was diese auch kann. Zum einen sollen die hohen Anschaffungskosten wesentlich gesenkt werden. Insbesondere sollen die Akkukosten und die Reparaturkosten, die bei längerer Gebrauchsdauer eines E-Bikes zwangsläufig entstehen, ausgeschlossen werden. Zum anderen soll erreicht werden, dass eine vorgegebene oder gewünschte Leistung während der Lebensdauer des Fahrrades, zu jedem Zeitpunkt abgerufen werden kann, ohne dass ein ständiges Laden eines Akkus erforderlich ist. Eine erhebliche Gewichtsreduzierung ist unumgänglich, damit auch ältere Menschen ein E-Bike Händeln können. Die Gewichtsersparnis der Erfindung, Vorrichtung zur stromunabhängigen Fahrleistungssteigerung beim Betrieb eines Fahrrades, liegt bei durchschnittlich mindestens 60 Prozent gegenüber dem Gewicht eines E-Bikes.The invention, device for current-independent driving performance increase in the operation of a bicycle, has the task of eliminating the disadvantages mentioned, what they can. On the one hand, the high initial costs are to be substantially reduced. In particular, the battery costs and the repair costs that inevitably arise with prolonged service life of an e-bike should be excluded. On the other hand is to be achieved that a predetermined or desired performance during the life of the bicycle, can be retrieved at any time without a constant charging a battery is required. A significant weight reduction is essential, so that older people can negotiate an e-bike. The weight saving of the invention, device for current-independent driving performance increase in the operation of a bicycle, is on average at least 60 percent over the weight of an e-bike.
Figurenbeschreibungfigure description
Nachfolgend werden die 1–20 beschrieben, die Beschreibung dient zur zusätzlichen Orientierung des Ausführungsbeispieles, welches im Anschluss an der Figurenbeschreibung, beschrieben wird.Below are the 1 - 20 described, the description serves for additional orientation of the embodiment, which will be described in connection with the description of the figures.
1 zeigt einen skizzenhaft dargestellten Fahrradteilrahmen mit der Gesamtantriebseinheit (X) in der Draufsicht. Der abgebildete Fahrradteilrahmen besteht aus dem Verbindungsrohr zur Lenkeraufnahme (1b) welches zum, nicht weiter dargestellten, Lenkeraufnahmerohr führt. Des weiteren besteht der dargestellte Fahrradteilrahmen noch aus dem Sattelaufnahmerohr (1c) und der Hinterradaufnahmegabel (1d). Zeichnungsmäßig sind bei der Gesamtantriebseinheit (X) erkennbar, die Kurbelarme links und rechts (2 und 3), die Pedale links und rechts (4 und 5), sowie das Antriebsgehäuse (6) und das Kettenrad (7). 1 shows a sketchy illustrated bicycle subframe with the overall drive unit (X) in plan view. The pictured bicycle subframe consists of the connecting tube to the handlebar mount ( 1b ) which leads to, not shown, handlebar receiving pipe. Furthermore, the illustrated bicycle subframe still consists of the semitrailer tube ( 1c ) and the rear wheel take-up fork ( 1d ). By design, the total drive unit (X) recognizable, the crank arms left and right ( 2 and 3 ), the pedals left and right ( 4 and 5 ), as well as the drive housing ( 6 ) and the sprocket ( 7 ).
2 zeigt einen skizzenhaft dargestellten Fahrradteilrahmen mit der Gesamtantriebseinheit (X) in der Seitenansicht. Der abgebildete Fahrradteilrahmen besteht aus dem Mittellager (1a) welches, das hier nicht weiter dargestellte, Verbindungsrohr zur Lenkeraufnahme (1b) aufnimmt. Des weiteren werden das Sattelaufnahmerohr (1c) und die Hinterradaufnahmegabel (1d) von dem Mittellager (1a) aufgenommen, wobei die Hinterradgabel nicht dargestellt ist. Von der Gesamtantriebseinheit (X) sind erkennbar, die Kurbelarme links und rechts (2 und 3), die Pedale links und rechts (4 und 5), sowie das Antriebsgehäuse (6), das Kettenrad (7), der Kettenradflansch (8) und der Kettenradzentrierflansch (9). 2 shows a sketchy illustrated bicycle subframe with the overall drive unit (X) in the side view. The pictured bicycle subframe consists of the center bearing ( 1a ) which, not shown here, connecting tube to the handlebar mount ( 1b ). Furthermore, the saddle receiving tube ( 1c ) and the rear wheel take-up fork ( 1d ) from the center bearing ( 1a ), wherein the rear fork is not shown. From the total drive unit (X) can be seen, the crank arms left and right ( 2 and 3 ), the pedals left and right ( 4 and 5 ), as well as the drive housing ( 6 ), the sprocket ( 7 ), the sprocket flange ( 8th ) and the sprocket centering flange ( 9 ).
3 zeigt im Wesentlichen die Gesamtantriebseinheit (X) in der Draufsicht, wobei hier, außer den schon beschriebenen Bauteilen (6, 7, 8 und 9), noch das Rillenkugellager (10) und der Lagerflansch (11) gezeigt werden. 3 essentially shows the overall drive unit (X) in plan view, with the exception of the already described components (FIG. 6 . 7 . 8th and 9 ), nor the deep groove ball bearing ( 10 ) and the bearing flange ( 11 ) to be shown.
4 zeigt die im Wesentlichen die Gesamtantriebseinheit (X) in der Seitenansicht, wobei hier das Mittellager (1a) und die Tretachse (12) erkennbar sind. 4 shows the substantially the total drive unit (X) in the side view, in which case the center bearing ( 1a ) and the pedal axis ( 12 ) are recognizable.
5 zeigt wesentlich die Gesamtantriebseinheit (X) im Schnitt, hier sind im Wesentlichen die Baugruppen (W, Y und Z) und deren Anordnung erkennbar. Erkennbar ist auch die Anordnung mehrerer Festmagnete und Drehmagnete. Hier ist z. B. die Befestigung der Festmagnetplatte (13) an dem Mittellager erkennbar. Die von Natur aus in Nordpol und Südpol unterteilten Festmagnete (14 und 14b), sind mittels der Festmagnetaufnahmen (14a) an der Festmagnetplatte (13) befestigt. Die (14) bezeichnet den Nordpol und die (14b) bezeichnet den Südpol. Der Einzelmagnet (14 und 14b) ist vorzugsweise ein Kugelmagnet. Der Einzeldrehmagnet (15 und 15b), ist vorzugsweise ebenfalls ein Kugelmagnet, und besitzt, wie es bei Magneten üblich ist, einen Nordpol und einen Südpol, wobei der Nordpol mit (15) und der Südpol mit (15b) bezeichnet ist. Der Einzeldrehmagnet ist mit der Magnetaufnahme (15a) an der, als Schwungscheibe ausgestaltete, Drehmagnetaufnahmeplatte (16) befestigt. An der Drehmagnetaufnahmeplatte (16) ist zur Drehbewegungsübertragung das Außenrad (17) vom Planetengetriebe verschraubt. Die Planetenräder sind mit (18) bezeichnet und sind drehbar am Planetenradträger (20) befestigt. Der Planetenradträger (20) ist auf der Tretachse (12) befestigt. Das Sonnenrad (19) ist an der Sonnenradaufnahme (23) befestigt. Die Sonnenradaufnahme wiederum ist mit der Festmagnetplatte (13) fest verschraubt. Die Drehmagnetspannplatte (21) wird mittels Schrauben mit der Drehmagnetaufnahmeplatte (16) verschraubt. Die Tretachslager sind mit (22) bezeichnet. 5 essentially shows the overall drive unit (X) in section, here are essentially the assemblies (W, Y and Z) and their arrangement recognizable. Visible is also the arrangement of several solid magnets and rotary magnets. Here is z. B. the attachment of the magnetic disk ( 13 ) on the center bearing recognizable. Naturally divided into north pole and south pole fixed magnets ( 14 and 14b ), are by means of the solid magnetic recordings ( 14a ) on the magnetic disk ( 13 ) attached. The ( 14 ) denotes the North Pole and the ( 14b ) denotes the South Pole. The single magnet ( 14 and 14b ) is preferably a spherical magnet. The single rotary magnet ( 15 and 15b ), is preferably also a spherical magnet, and has, as is common in magnets, a north pole and a south pole, wherein the north pole with ( 15 ) and the South Pole with ( 15b ). The single rotary magnet is connected to the magnetic 15a ) on the flywheel configured, a rotary magnetic recording plate ( 16 ) attached. At the rotary magnetic recording plate ( 16 ) is for rotary motion transmission the outer wheel ( 17 ) screwed by the planetary gear. The planet gears are with ( 18 ) and are rotatable on the planet carrier ( 20 ) attached. The planet carrier ( 20 ) is on the pedal axis ( 12 ) attached. The sun wheel ( 19 ) is at the Sonnenradaufnahme ( 23 ) attached. The Sonnenradaufnahme in turn is with the fixed magnetic plate ( 13 ) firmly screwed. The rotary magnetic clamping plate ( 21 ) is by means of screws with the rotary magnetic recording plate ( 16 ) screwed. The pedal axle bearings are with ( 22 ) designated.
6 zeigt in der Draufsicht im Wesentlichen die Baugruppe (W) mit einer bevorzugten Anordnung der Festmagnete (14, 14b) auf der Festmagnetplatte (13). Die Anzahl der Festmagnete richtet sich nach der Größe der Magnete und der gewünschten Leistung des Antriebes. 6 shows in plan view substantially the assembly (W) with a preferred arrangement of the fixed magnets ( 14 . 14b ) on the magnetic disk ( 13 ). The number of fixed magnets depends on the size of the magnets and the desired power of the drive.
7 zeigt in der Seitenansicht im Wesentlichen die Baugruppe (W) mit einer bevorzugten Anordnung der Festmagnete (14, 14b) auf der Festmagnetplatte (13). 7 shows in the side view substantially the assembly (W) with a preferred arrangement of the fixed magnets ( 14 . 14b ) on the magnetic disk ( 13 ).
8 stellt einen kompletten Festmagneten dar, wobei besonders die, um die senkrechten Achse geneigten Pole, erkennbar sind. 8th represents a complete solid magnet, in particular, the inclined about the vertical axis poles are recognizable.
9 zeigt die Drehmagneteinheit (Y) mit den bekannten und schon beschriebenen Bauteilen (7, 8, 9, 10, 11 und 16) in der Draufsicht. 9 shows the rotary magnet unit (Y) with the known and already described components ( 7 . 8th . 9 . 10 . 11 and 16 ) in plan view.
10 zeigt die Drehmagneteinheit (Y) mit den bekannten und beschriebenen Bauteilen (7, 8, 9, 15a, 15b, 16 und 21) in der Seitenansicht. 10 shows the rotary magnet unit (Y) with the known and described components ( 7 . 8th . 9 . 15a . 15b . 16 and 21 ) in the side view.
11 zeigt die komplette Drehmagneteinheit (Y) im Schnitt, wobei auf die schon bekannten und beschriebenen Bauteile (7, 9, 10, 11, 15, 15b, 16, 17, 19 und 21) unseres Erachtens nicht weiter einzugehen ist. Anzumerken ist noch, dass das Sonnenrad (19) nur sekundär zur Drehmagneteinheit (Y) gehört, es ist nicht in dieser befestigt, es wurde nur aus Übersichtsgründen dort belassen. Auch hier gilt, die Größe und Anzahl der Einzeldrehmagnete (15 und 15b) richtet sich nach der erforderlichen oder gewünschten Leistung. 11 shows the complete rotary magnet unit (Y) in section, with the already known and described components ( 7 . 9 . 10 . 11 . 15 . 15b . 16 . 17 . 19 and 21 ) in our opinion is not further. It should be noted that the sun gear ( 19 ) is only secondary to the rotary magnet unit (Y) heard, it is not fixed in this, it was left there only for reasons of clarity. Again, the size and number of individual magnets ( 15 and 15b ) depends on the required or desired performance.
12 stellt einen komplett abgebildeten Drehmagneten im Schnitt dar, wobei die Ausrichtung des Nordpols (15b) und des Südpols (15) in etwa der späteren Gebrauchslage entspricht. 12 represents a complete illustrated rotary magnet in section, the orientation of the North Pole ( 15b ) and the South Pole ( 15 ) corresponds approximately to the later position of use.
13 zeigt das Planetengetriebe (Z) im Schnitt, wobei das Außenrad mit (17) bezeichnet ist. Das Sonnenrad (19) ist mit Schrauben fest an der Sonnenradaufnahme (23) befestigt. 13 shows the planetary gear (Z) in section, wherein the outer wheel with ( 17 ). The sun wheel ( 19 ) is fixed to the sun gear holder with screws ( 23 ) attached.
Die Planetenräder (18) stellen eine drehbare Verbindung zwischen Sonnenrad (19) und Außenrad (17) her. Die Planetenräder (18) sind am Planetenradträger (20) drehbar angeordnet. Der Planetenradträger (20) ist an der Tretachse fest befestigt. Mit dieser Anordnung wird eine Übersetzung der Drehmagneteinheit (Y) ins Schnelle erreicht.The planet wheels ( 18 ) make a rotatable connection between sun gear ( 19 ) and outer wheel ( 17 ) ago. The planet wheels ( 18 ) are on the planet carrier ( 20 ) rotatably arranged. The planet carrier ( 20 ) is firmly attached to the pedal axle. With this arrangement, a translation of the rotary magnet unit (Y) is achieved quickly.
14 zeigt schematisch eine weitere mögliche Ausgestaltung von einer mehrspurigen Magnetanordnung, wobei die Anordnung der Festmagnete (28) zweispurig ist und die Drehmagnete (30) eine sechsspurige Ausgestaltung aufweisen. Die Drehmagnete sind in einem Halter (24) befestigt. Der Halter ist zweckmäßigerweise rund ausgestaltet. Der Halter (24) ist drehbar auf der Tretachse (27) gelagert. Die Festmagnetaufnahmen (26) sind an einem, als offenen Hohlzylinder ausgebildeten festen Magnethalter (25) befestigt. 14 1 schematically shows another possible embodiment of a multi-track magnet arrangement, the arrangement of the fixed magnets (FIG. 28 ) is two-lane and the rotary magnets ( 30 ) have a six-lane configuration. The rotary magnets are in a holder ( 24 ) attached. The holder is suitably designed around. The holder ( 24 ) is rotatable on the pedal axis ( 27 ) stored. The solid magnetic recordings ( 26 ) are on one, designed as an open hollow cylinder fixed magnet holder ( 25 ) attached.
15 zeigt schematisch eine bevorzugte Anordnung der Magnete, wobei die Magnete vorzugsweise Kugelmagnete sind. Die Drehmagnete (15, 15b) sind vorzugsweise zu Gruppen zusammengefasst und wirken temporär in der Regel nur mit einem Festmagnet (14, 14b) zusammen. Die Gruppenbildung sorgt dafür, dass immer mehrere Drehmagnete mit unterschiedlichen Kraftwirkungen im Eingriff sind. Wenn ein Magnet nach dem Anderen den Anzugsmodus und anschließend den Abstoßmodus durchläuft, führt dieses zu nicht unerheblicher gegenseitiger Kräfteaufhebung. Dieses ist absolut nicht von Vorteil, da es die Gesamtkraftausbeute erheblich schmälert. Die Linien L1–L5 zeigen die unterschiedlichen Abstände der einzelnen Drehmagnete zum jeweiligen Festmagnet auf. Unterschiedliche Abstände erzeugen unterschiedliche Magnetkräfte. Die zurückgelegte 30°-Drehung zeigt deutlich auf, das sich fasst alle Drehmagnete (K2, K3, K4, K5, K7, K8, K9, K10, K11, K12, K13, K14 und K15) im Abstoßmodus befinden, Ausnahme sind die Drehmagnete K1 und K6. Diese Magnete sind teils im Abstoßmodus und teils im Anzugmodus. Die unterschiedliche Gradeinteilung (125°-113°-123°) der Festmagnete GK1, GK2 und GK3 zueinander, sorgen dafür, dass nicht alle Drehmagnete gleichzeitig die gleiche Kraftverteilung vorweisen. Dieses sorgt in Verbindung mit dem Planetengetriebe, welches eine Übersetzung ins Schnelle vollzieht, für einen gleichmäßigeren und ruhigeren Lauf der Drehmagneteinheit (Y). Außerdem werden somit die notwendigen Stillstandspunkte der Drehmagneteinheit (Y) erzeugt, wobei diese keine allzugroße Negativkraft erzeugen. Die Vortriebskräfte sind um ein Vielfaches größer. Stillstandspunkte sorgen dafür, dass die Tretkurbeln einerseits nicht von selbst in Drehung geraten und andererseits bei Nichtbetätigung der Tretkurbeln stehen bleiben können und somit ein gefahrloses Absteigen vom Fahrrad ermöglichen. 15 shows schematically a preferred arrangement of the magnets, wherein the magnets are preferably spherical magnets. The rotary magnets ( 15 . 15b ) are preferably grouped together and usually act only with a fixed magnet ( 14 . 14b ) together. The Grouping ensures that always more rotary magnets with different force effects are engaged. If one magnet after the other passes through the suit mode and then the repulsion mode, this leads to a significant mutual repeal. This is absolutely not an advantage as it significantly reduces the overall power yield. The lines L1-L5 show the different distances between the individual rotary magnets to the respective fixed magnet. Different distances produce different magnetic forces. The covered 30 ° rotation clearly shows that all rotary solenoids (K2, K3, K4, K5, K7, K8, K9, K10, K11, K12, K13, K14 and K15) are in repulsion mode except the rotary magnets K1 and K6. These magnets are partly in repulsion mode and partly in suit mode. The different graduations (125 ° -113 ° -123 °) of the fixed magnets GK1, GK2 and GK3 to each other, ensure that not all rotary magnets simultaneously have the same force distribution. This, in conjunction with the planetary gear, which translates quickly, ensures a smoother and smoother running of the rotary magnet unit (Y). In addition, thus the necessary standstill points of the rotary magnet unit (Y) are generated, which do not generate too large negative force. The propulsive forces are many times greater. Standstill points ensure that the cranks on the one hand do not turn on its own and on the other hand can stop when the cranks are not operated and thus enable a safe descent from the bike.
16 Zeigt in schematischer Art die Stellung aller Drehmagnete (15, 15b) zu den Festmagneten (14 und 14b) nach einer 10°-Drehung der Drehmagneteinheit (Y). 16 Shows in a schematic way the position of all rotary magnets ( 15 . 15b ) to the fixed magnets ( 14 and 14b ) after a 10 ° rotation of the rotary magnet unit (Y).
17 verdeutlicht schematisch die Lage eines einzelnen Drehmagneten in fortlaufender Stellung zum Festmagneten. Die Schrägstellung des Nordpols und somit auch die Schrägstellung des Südpols des Festmagnetes zeigen den messbaren Vorteil auf. Es ist bekannt, dass die Anzugskraft eines Magneten gerade im engen Bereich der Magnete zueinander besonders stark ist, das heißt im Umkehrschluss, dass ein erheblicher Teil der Abstoßkraft verloren geht, weil die Magnete ja wieder getrennt werden müssen. Die Schrägstellung des Festmagnetes sorgt dafür, dass es im Anzugsbereich zwischen den Magneten nicht zu eng wird. Die Skizze zeigt den Abstand bei Schrägstellung des Festmagnetes mit rund 9,2 mm auf. Bei der gedanklichen Nichtschrägstellung beträgt der Abstand nur noch rund 3,6 mm. Durch die Schrägstellung kommen die Drehmagnete schon früher in den positiven Abstoßmodus. Dieses ist ein erheblicher Kraftunterschied. Beispielsweise haben, uns bekannte Magnete, welche eine Kugelform aufweisen, bei einem Wirkabstand von 3,5 mm eine Kraft von 53,347 N, bei einem Abstand von 9 mm hat es nur noch eine Kraft von nur 26,821 N. Hieraus ist ersichtlich, dass eine nur halb so große Lösekraft aus dem Anzugmodus erforderlich ist. Außerdem sind ja alle Drehmagnete schneller im, als positiv geltenden, Abstoßmodus. Von der positiven Abstoßkraft muss also viel weniger in Abzug gebracht werden. Dieses schlägt sich nieder in einer größeren Vortriebkraft. 17 schematically illustrates the position of a single rotary magnet in a continuous position to the fixed magnet. The inclination of the north pole and thus also the inclination of the south pole of the solid magnet show the measurable advantage. It is known that the attractive force of a magnet is particularly strong, especially in the narrow range of magnets, that is to say conversely that a considerable part of the repulsive force is lost because the magnets must be separated again. The inclination of the fixed magnet ensures that it is not too tight in the attraction area between the magnets. The sketch shows the distance at inclination of the fixed magnet with approximately 9.2 mm. In the mental Nichtschrägstellung the distance is only about 3.6 mm. Due to the inclination, the rotary magnets come earlier in the positive repulsion mode. This is a significant difference in power. For example, known magnets which have a spherical shape have a force of 53.347 N at an effective distance of 3.5 mm, at a distance of 9 mm they only have a force of only 26.821 N. From this it can be seen that one only half as large release force from the suit mode is required. In addition, all the rotary magnets are faster in, as positive applicable, repulsive mode. Of the positive repulsive force so much less must be deducted. This is reflected in a greater propulsive power.
18 zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltung einer zweireihige Drehmagneten-Anordnung um eine einreihige Festmagneten-Anordnung, wobei die Drehmagnetreihen zueinander in Y-Richtung versetzt sind. Die Drehmagnete sind mit (28a) und das Festmagnet ist mit (30a) bezeichnet. 18 shows schematically a further embodiment of a double-row rotary magnet arrangement about a single-row fixed magnet arrangement, wherein the rotary magnet rows are offset from each other in the Y direction. The rotary magnets are with ( 28a ) and the solid magnet is with ( 30a ) designated.
19 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform von Magnetanordnungen schematisch in der Draufsicht. Hier sind die Drehmagnete II (28b) in zwei 9-er Varianten um je ein Festmagnet II (30b) angeordnet. Die 9 Drehmagnete II (28b) werden gemeinsam von einem Magnethalter II (29) umschlossen. Die Festmagnete II (30b) sind winkelversetzt an einem Festmagnethalter II (31) angeordnet. 19 shows a further embodiment of magnetic arrangements schematically in plan view. Here are the rotary magnets II ( 28b ) in two 9-series variants each with a fixed magnet II ( 30b ) arranged. The 9 rotary magnets II ( 28b ) are shared by a magnet holder II ( 29 ) enclosed. The solid magnets II ( 30b ) are angularly offset on a solid magnet holder II ( 31 ) arranged.
20 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform von Magnetanordnungen schematisch in der Seitensicht. Hier sind die Drehmagnete (28b) in zwei 9-er Varianten um je ein Festmagnet (30b) angeordnet. Die 9 Drehmagnete (28b) werden gemeinsam von einem Magnethalter (29) umschlossen. Die Festmagnete sind winkelversetzt an einem Festmagnethalter (31) angeordnet. Zusätzlich sind die Achse (33) sowie die Lagerung (34) der Magnethalteraufnahme (32) erkennbar. 20 shows a further embodiment of magnet arrangements schematically in the side view. Here are the rotary magnets ( 28b ) in two 9-series variants each with a fixed magnet ( 30b ) arranged. The 9 rotary magnets ( 28b ) are shared by a magnet holder ( 29 ) enclosed. The fixed magnets are angularly offset on a solid magnet holder ( 31 ) arranged. In addition, the axis ( 33 ) as well as the storage ( 34 ) of the magnetic holder receptacle ( 32 ) recognizable.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Vorrichtung zur stromunabhängigen Fahrleistungssteigerung beim Betrieb eines Fahrrades besteht neben den üblichen Fahrradbauteilen im Wesentlichen aus der Gesamtantriebseinheit (X). Diese ist in die funktionsabhängigen Baugruppen W, Y und Z unterteilt. Neben dem Planetengetriebe (Z) beschreibt die Baugruppe der Festmagneteinheit (W) im Wesentlichen die Festmagnetplatte (13), die Festmagnetbefestigung (14a) und die Festmagnete (14, 14b) und deren Anordnung zueinander. Die Drehmagneteinheit (Y) stellt im Wesentlichen die Anordnung der Drehmagnete (15, 15b) und deren Befestigung (15a) dar.The device for current-independent driving performance increase during operation of a bicycle consists in addition to the usual bicycle components essentially from the total drive unit (X). This is subdivided into the function-dependent assemblies W, Y and Z. In addition to the planetary gear (Z), the assembly of the fixed magnetic unit (W) essentially describes the solid magnetic disk ( 13 ), the fixed magnetic attachment ( 14a ) and the solid magnets ( 14 . 14b ) and their arrangement to each other. The rotary magnet unit (Y) essentially represents the arrangement of the rotary magnets ( 15 . 15b ) and their attachment ( 15a ).
Die Funktionsweise wird einerseits anhand einer vorzugsweisen 3-er Gesamtfestmagnet-Anordung (GK1–GK3), wobei es sich hier im Wesentlichen um 3 einzelne Festmagnete handelt, dargestellt. Andererseits durch die Darstellung von vorzugsweise 3 Gruppen (K1–K15) Drehmagnete dargestellt, welche hier jeweils mit vorzugsweise 5 Magneten (beispielsweise K1–K5) eine Gruppe bilden und somit eine Kräfteeinheit darstellen. Die Magnetkraftwirklinien sind mit L1–L15 dargestellt. Je Kürzer die Linien, je größer die Magnetkraft. Eine kurze Magnetkraftlinie im Anzugsmodus gilt besonders als kontraproduktiv, da man mit einer genau so großen Abstoßkraft eine Trennung vollziehen muss. Um mehrere Magnetkraftlinien erzeugen zu können, wirken vorzugsweise 5 Drehmagnete auf einem einzigen Festmagnet. Um die negative Kraftauswirkung einer kurzen Magnetkraftlinie weitestgehend auszuschließen, werden die Festmagnete (14, 14b) unter einen nicht näher bezeichneten Winkel gegen die Drehrichtung gedreht. Diese Drehung sorgt dafür, dass die Kraftlinie im Anzugmodus verlängert wird. Außerdem wird sichergestellt, dass sich immer nur ein Drehmagnet zurzeit, im Anzugmodus einer kurzen Kraftlinie befindet. Die Drehung erfolgt so, dass der Abstoßmodus früher einsetzt und somit die Wirklinien im Anzugsmodus gegenüber dem Festmagnet nicht zu kurz werden. Alle übrigen Kraftlinien wirken im positiven Sinn zusammen und ergeben die gewünschte Drehkrafterhöhung. Unterstützt wird dieser Vorgang dadurch, dass die Drehmagnetaufnahmeplatte (16) gleichzeitig als Schwungscheibe dient. Die Funktion der Vorrichtung wird wie folgt beschrieben. Mittels Pedale (4 und 5) und der Kurbelarme (2 und 3) wird die Tretachse (12) in eine Rechtsdrehung versetzt, diese Rechtsdrehung bewirkt eine Vorwärtsbewegung des Fahrrades. Der an der Tretachse (12) befestigte Planetenradträger (20) wird ebenfalls in eine gleichgerichtete Drehung versetzt. Hierbei wälzen sich die Planetenräder (18) auf dem feststehenden Sonnenrad (19) ab und versetzen das Außenrad (17) in die gleiche Drehrichtung wie die Tretachse (12). Da das Außenrad mit der Drehmagnetaufnahmeplatte fest verschraubt ist, vollziehen die, mittels Drehmagnetaufnahmen, an der Drehmagnetaufnahmeplatte befestigte Drehmagnete (15 und 15b), eine Drehung um die, an der Festmagnetplatte (13) befestigten, Festmagnete (14 und 14b). Befinden sich die Drehmagnete (15,15b) linksseitig vom Festmagnet (14, 14b), so beschreibt diese Stellung den Anzugmodus, d. h., die Drehmagnete (15, 15b) werden von den Festmagneten (14, 14b) angezogen. Der Nordpol (15) des Drehmagnetes bildet eine gemeinsame Magnetwirklinie mit dem Südpol 14b des Festmagnetes. Befinden sich die Drehmagnete (15,15b) rechtsseitig vom Festmagnet (14, 14b), befindet sich das Magnetsystem im Abstoßmodus, d. h., die Drehmagnete (15, 15b) stoßen sich vom Festmagnet (14, 14b) ab. Der Nordpol (15) des Drehmagnetes bildet mit dem Nordpol (14) des Festmagnetes eine gemeinsame Magnetwirklinie. Der weitere Kraftverlauf erfolgt über das Kettenrad (7), welches mittels Kettenradflansch (8) und Kettenradzentrierflansch (9) an der Drehmagnetaufnahmeplatte (16) befestigt ist. Die erzeugte Magnetantriebskraft und die Muskelkraft des Radfahrers werden über die Kette und das Hinterradritzel auf das Hinterrad des Fahrrades übertragen.On the one hand, the mode of operation is illustrated by means of a preferred 3-times total magnet arrangement (GK1-GK3), which is essentially three individual solid magnets. On the other hand represented by the representation of preferably 3 groups (K1-K15) rotary magnets, which here each with preferably 5 magnets ( For example, K1-K5) form a group and thus represent a unit of forces. The magnetic force lines are shown with L1-L15. The shorter the lines, the greater the magnetic force. A short magnetic force line in suit mode is particularly counterproductive because you have to perform a separation with just as large repulsion force. In order to be able to generate a plurality of magnetic force lines, preferably 5 rotary magnets act on a single solid magnet. In order to exclude the negative force effect of a short magnetic force line as far as possible, the solid magnets ( 14 . 14b ) rotated at an unspecified angle against the direction of rotation. This rotation ensures that the force line is extended in the tightening mode. In addition, it is ensured that only one rotary magnet is currently in the tightening mode of a short line of force. The rotation takes place so that the repulsion mode starts earlier and thus the action lines in the suit mode are not too short compared to the fixed magnet. All other lines of force work together in a positive sense and result in the desired increase in the rotational force. This process is supported by the fact that the rotary magnetic recording plate ( 16 ) simultaneously serves as a flywheel. The function of the device will be described as follows. By means of pedals ( 4 and 5 ) and the crank arms ( 2 and 3 ) the pedal axis ( 12 ) in a clockwise rotation, this clockwise rotation causes a forward movement of the bicycle. The at the pedal axle ( 12 ) fixed planetary carrier ( 20 ) is also set in a rectified rotation. Here, the planet gears ( 18 ) on the stationary sun gear ( 19 ) and offset the outer wheel ( 17 ) in the same direction as the pedal axis ( 12 ). Since the external gear is fixedly bolted to the rotary magnetic receiving plate, the rotary magnets secured by means of rotary magnetic receivers to the rotary magnetic receiving plate complete ( 15 and 15b ), a rotation about, on the solid magnetic disk ( 13 ) fixed magnets ( 14 and 14b ). Are the rotary magnets ( 15 . 15b ) on the left side of the solid magnet ( 14 . 14b ), this position describes the tightening mode, ie the rotary magnets ( 15 . 15b ) are used by the fixed magnets ( 14 . 14b ) dressed. The North Pole ( 15 ) of the rotary magnet forms a common magnetic line of action with the south pole 14b of the solid magnet. Are the rotary magnets ( 15 . 15b ) on the right side of the solid magnet ( 14 . 14b ), the magnet system is in repulsive mode, ie, the rotary magnet ( 15 . 15b ) push off from the solid magnet ( 14 . 14b ). The North Pole ( 15 ) of the rotary magnet forms with the north pole ( 14 ) of the fixed magnet has a common magnetic line of action. The further course of force takes place via the sprocket ( 7 ), which by means of Kettenradflansch ( 8th ) and Kettenradzentrierflansch ( 9 ) on the rotary magnet receiving plate ( 16 ) is attached. The generated magnetic driving force and the muscular strength of the cyclist are transmitted to the rear wheel of the bicycle through the chain and the rear sprocket.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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WW
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FestmagneteinheitHard magnet unit
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XX
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GesamtantriebseinheitTotal drive unit
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YY
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DrehmagneteinheitRotary magnet unit
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ZZ
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Planetengetriebeplanetary gear
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GK1–GK3GK1-GK3
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GesamtfestmagneteTotal fixed magnets
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K1–K15K1-K15
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DrehmagnetgruppenRotary magnet groups
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L1–L15L1-L15
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MagnetkraftwirklinienMagnetic force lines of action
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1a1a
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Mittellagercenter bearing
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1b1b
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Verbindungsrohr zur LenkeraufnahmeConnecting tube to the handlebar mount
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1c1c
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SattelaufnahmerohrSaddle up tube
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1d1d
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HinterradaufnahmegabelRear receiving fork
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22
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Kurbelarm linksCrank arm left
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33
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Kurbelarm rechtsCrank arm right
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44
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Pedal linksPedal left
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55
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Pedal rechtsPedal right
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66
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Antriebsgehäusedrive housing
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77
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KettenradSprocket
-
88th
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KettenradflanschKettenradflansch
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99
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KettenradzentrierflanschKettenradzentrierflansch
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1010
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RillenkugellagerDeep groove ball bearings
-
1111
-
LagerflanschLagerflansch
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1212
-
Tretachsebottom bracket
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1313
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FestmagnetplatteHard magnetic disc
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1414
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FestmagnetnordpolHard magnetic North Pole
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14b14b
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FestmagnetsüdpolHard magnetic South Pole
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14a14a
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FestmagnetaufnahmeHard magnetic recording
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1515
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DrehmagnetnordpolRotating magnetic North Pole
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15b15b
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DrehmagnetsüdpolRotating magnetic South Pole
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15a15a
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DrehmagnetaufnahmeRotary magnetic recording
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1616
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Als Schwungscheibe ausgebildete DrehmagnetaufnahmeplatteAs a flywheel formed rotary magnetic recording plate
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1717
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Außenrad (Planetengetriebe)External gear (planetary gear)
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1818
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Planetenräderplanetary gears
-
1919
-
Sonnenradsun
-
2020
-
Planetenradträgerplanet
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2121
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DrehmagnetspannplatteRotary magnetic chuck
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2222
-
TretachslagerTretachslager
-
2323
-
SonnenradaufnahmeSonnenradaufnahme
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2424
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Drehmagnethalter IIRotary magnet holder II
-
2525
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Festmagnethalter IIFixed magnet holder II
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2626
-
Festmagnetaufnahme IIMagnetic recording II
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2727
-
Tretachse IIPedal axle II
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2828
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Drehmagnet IIRotary magnet II
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28a28a
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Drehmagnet IIRotary magnet II
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28b28b
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Drehmagnet IIRotary magnet II
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2929
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Drehmagnethalter IIIRotary magnet holder III
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3030
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Festmagnet IIIFixed magnet III
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30a30a
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Festmagnet IIIFixed magnet III
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30b30b
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Festmagnet IIIFixed magnet III
-
3131
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Festmagnethalterplatte IIIFixed magnet holder plate III
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3232
-
Drehmagnethalteraufnahme IIIRotary magnet holder III
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3333
-
Tretachse IIIPedal axle III
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3434
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Lagerung IIIStorage III
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102010060482 A1 [0003] DE 102010060482 A1 [0003]
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DE 1922419 A1 [0003] DE 1922419 A1 [0003]
