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Die Erfindung betrifft eine Sattelstütze für ein Fahrrad umfassend ein mit einem Sattel verbindbares oder verbundenes erstes Stützenelement, welches durch einen Elektromotor relativ zu einem zweiten Stützenelement bewegbar ist.
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Bei einem Fahrrad bietet eine Sattelstütze, bei welcher der Sattel bzw. die Sattelstütze über einen Elektromotor bewegt werden kann, den Vorteil, dass die Höhe des Sattels komfortabel sowie während des Fahrens geändert werden kann, so dass eine Anpassung der Höhe des Sattels bzw. des Abstandes zwischen Sattel und Pedalen an eine jeweilige Fahrsituation angepasst werden kann.
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In
US 8 016 349 B2 wird eine über einen Elektromotor bewegbare Sattelstütze beschrieben, bei der ein mehrere Zahnräder umfassendes Getriebe zur Kopplung des Motors an den zu bewegenden Teil der Sattelstütze eingesetzt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Sattelstütze für ein Fahrrad anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Elektromotor und das erste Stützenelement über ein Spannungswellengetriebe gekoppelt sind.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt in der hohen Übersetzung, welche mit einem Spannungswellengetriebe erreicht werden kann, und dem daraus entstehenden hohen Drehmoment, welches ein komfortables Verstellen der Sattelstütze bzw. des Sattels auch während des Betriebs des Fahrrads, also wenn ein Fahrer auf dem Sattel platzgenommen hat, ermöglicht.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Spannungswellengetriebe auch bei einer hohen Übersetzung nur ein sich bewegendes Zahnrad aufweist, wodurch das Getriebe einen einfachen Aufbau sowie eine geringe Einbaugröße aufweist. Für das erste Stützenelement ist vorgesehen, dass es mit einem Sattel verbindbar oder verbunden ist. Für das zweite Stützenelement kann vorgesehen sein, dass es ein Teil des Fahrradrahmens ist oder dass es an einem Rahmen des Fahrrads befestigbar oder befestigt ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Stützenelement in einem eingefahrenen Zustand der Sattelstütze zumindest teilweise von dem zweiten Stützenelement umgriffen wird. Das erste Stützenelement und das zweite Stützenelement können dabei beispielsweise die Form eines Hohlzylinders bzw. eines Rohres aufweisen, wobei insbesondere der Außendurchmesser des ersten Stützenelements dem Innendurchmesser des zweiten Stützenelements entspricht, so dass das erste Stützenelement im eingefahrenen Zustand in dem zweiten Stützenelement angeordnet werden kann.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass über das Spannungswellengetriebe ein Gewindebolzen antreibbar ist, wobei der Gewindebolzen mit einem Gewindeabschnitt des ersten Stützenelements in Eingriff steht. Durch eine Drehung des Gewindebolzens kann die Sattelstütze verstellt werden, wobei je nach Drehrichtung des Gewindebolzens, respektive je nach Drehrichtung des mit dem Spannungswellengetriebe gekoppelten Elektromotors, die Sattelstütze ausgefahren wird, so dass sich der Abstand zwischen Sattel und Pedalen vergrößert, oder eingefahren wird, so dass sich der Abstand zwischen Sattel und den Pedalen verkleinert. Für das erste Stützenelement kann vorgesehen sein, dass es durch eine Kerbverbindung zwischen ersten Stützelement und zweiten Stützelement oder durch entsprechende Querschnittsformen des ersten Stützenelements und des zweiten Stützenelements, beispielsweise eine dreieckige oder eine elliptische Querschnittsform, gegen ein Verdrehen gesichert ist. Dadurch wird verhindert, dass bei einer Drehbewegung des Gewindebolzens das erste Stützenelement bzw. ein am ersten Stützenelement befestigter Sattel relativ zum zweiten Stützenelement verdreht wird.
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Für das Spannungswellengetriebe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass es einen Laufring und ein flexibles Zahnrad umfasst, wobei der Laufring mit dem Elektromotor gekoppelt ist und das flexible Zahnrad mit dem Gewindebolzen gekoppelt ist. Der mit dem Elektromotor gekoppelte Laufring treibt dabei das flexible Zahnrad an, welches in einem Außenring des Spannungswellengetriebes läuft. Der Laufring kann dazu beispielsweise eine elliptische Form aufweisen. Das flexible Zahnrad ist mit dem Gewindebolzen gekoppelt, wodurch die Drehung einer Motorwelle des Elektromotors mit hoher Übersetzung an den Gewindebolzen und durch den Gewindebolzen an das erste Stützenelement übertragen wird. In vorteilhafter Weise kann somit durch den Elektromotor ein hohes Drehmoment an den mit dem ersten Stützenelement in Eingriff stehenden Gewindebolzen übertragen werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das zweite Stützenelement zumindest teilweise rohrförmig ist, wobei der Elektromotor und das Spannungswellengetriebe in dem zweiten Stützenelement angeordnet sind und das zweite Stützenelement das erste Stützenelement zumindest teilweise umgreift. Der Elektromotor und das Getriebe können z. B. in das zweite Stützenelement eingepresst sein, wodurch ein stabiler Sitz des Elektromotors und des Getriebes sowie eine insgesamt platzsparende Anordnung der zur Bewegung der Sattelstütze notwendigen Komponenten erreicht wird. Für den Außenring des Spannungswellengetriebes kann vorgesehen sein, dass dieser im zweiten Stützenelement angeordnet ist und an diesem befestigt ist oder dass er als eine Innenverzahnung des zweiten Stützenelements ausgebildet ist. Eine axiale Befestigung des Elektromotors und/oder des Spannungswellengetriebes kann beispielsweise durch Fixierungsmittel, beispielsweise Sicherungsringe oder Unterlegscheiben, erfolgen, welche eine Relativbewegung zwischen den zum Antrieb notwendigen Komponenten und dem zweiten Stützenelement unterbinden.
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Für das erste Stützenelement und das zweite Stützenelement kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sie aus einem Kunststoff oder einem Metall, insbesondere aus Stahl oder aus Aluminium, bestehen. Zur Speicherung der zum Betrieb des Elektromotors benötigten Energie kann ein Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator, vorgesehen sein, welcher beispielsweise innerhalb des ersten Stützenelements oder des zweiten Stützenelements oder in einem Rahmen bzw. an einem Rahmen des Fahrrads befestigt sein kann. Weiterhin kann wenigstens ein Betätigungselement für den Elektromotor vorgesehen sein, welches beispielsweise im Bereich des Sattels oder der Sattelstütze und/oder im Bereich eines Lenkers des Fahrrads angeordnet sein kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
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Die Figur zeigt ist eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Sattelstütze 1. Die Sattelstütze umfasst ein erstes Stützenelement 2 sowie ein zweites Stützenelement 3, wobei das erste Stützenelement 2 relativ zum zweiten Stützenelement 3 bewegbar ist. Das erste Stützenelement 2 kann durch einen Elektromotor 4 bewegt werden, welcher innerhalb des zweiten Stützenelements 3 angeordnet ist. Der Elektromotor 4 ist über eine Motorwelle 5 mit einem Spannungswellengetriebe 6 gekoppelt. Das Spannungswellengetriebe 6 umfasst einen Laufring 7, ein flexibles Zahnrad 8 sowie einen Außenring 9, welcher in diesem Ausführungsbeispiel als eine Innenverzahnung des zweiten Stützenelementes 3 ausgebildet ist. Das flexible Zahnrad 8 ist mit einem Gewindebolzen 14 gekoppelt. Der Gewindebolzen 14 steht mit einem Gewindeabschnitt 10 des ersten Stützenelementes 2 in Eingriff. An der dem Gewindeabschnitt 10 gegenüberliegenden Seite 11 des zweiten Stützenelements 2 kann ein Sattel (hier nicht dargestellt) befestigt werden.
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Das Spannungswellengetriebe 6 ist durch die in Nuten des Stützenelements 3 angeordnete Sicherungsringe 12 gegen eine Bewegung in axialer Richtung gesichert. Der Elektromotor 4 kann beispielsweise in das zweite Stützenelement 3 eingepresst sein und/oder durch Verschraubung, Verklebung oder Verschweißung mit dem zweiten Stützenelement 3 fest verbunden sein. Die Anordnung des ersten Stützenelements 2 in dem zweiten Stützenelement 3 ist derart, dass eine Relativbewegung des ersten Stützenelements 2 zum zweiten Stützenelement 3 möglich ist, so dass die Sattelstütze ausgefahren bzw. eingefahren werden kann.
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Eine solche Relativbewegung des ersten Stützenelements 2 zum zweiten Stützenelement 3 kann durch den Elektromotor 4 hervorgerufen werden, wobei durch den mit der Motorwelle 5 verbundenen und rotierenden Laufring 7 das flexible Zahnrad 8 angetrieben wird, welches im Außenring 9 läuft. Die Drehbewegung des flexiblen Zahnrads 8 wird an den mit dem flexiblen Zahnrad 8 gekoppelten Gewindebolzen 14 übertragen, wobei eine Drehbewegung des Gewindebolzens 14 eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des ersten Stützenelements 2 hervorruft, da der Gewindebolzen 14 in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt 10 des ersten Stützenelements 2 steht. Die Motorwelle 5, der Laufring 7, das flexible Zahnrad 8 und der Gewindebolzen 14 bewegen sich dabei um eine gemeinsame Drehachse 13 (in 1 gestrichelt dargestellt). Bei einer Drehbewegung der Motorwelle 5 im Uhrzeigersinn dreht sich das flexible Zahnrad 8 sowie der Gewindebolzen 14 gegen den Uhrzeigersinn. Dies hat eine Bewegung des zweiten Stützenelements in die ausgefahrene Richtung zur Folge, das erste Stützenelement 2 bewegt sich also zumindest teilweise aus dem zweiten Stützenelement 3 heraus. Analog bewirkt eine Drehung der Motorwelle 5 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn eine Bewegung des ersten Stützenelements 2 in Richtung der eingefahrenen Stellung. Der Drehwinkel, welchen das flexible Zahnrad 8 pro Drehung des beispielsweise ellipsenförmigen Laufrings 7 vollführt, hängt von der Differenz der Zähne der Außenverzahnung des flexiblen Zahnrads 8 und der Innenverzahnung des Außenrings 9 ab. Bei einer kleinen Differenz der Zähne, beispielsweise bei einer Differenz von weniger als zehn Zähnen, insbesondere von zwei Zähnen oder einem Zahn, wird eine hohe Übersetzung des Getriebes erzielt, so dass durch den Elektromotor 4 ein hohes Drehmoment an den Gewindebolzen 14 übertragen wird.
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Der Elektromotor 4 kann weiterhin mit einem Energiespeicher sowie einem Betätigungselement verbunden sein. Der Energiespeicher kann beispielsweise als Batterie oder als Akkumulator ausgeführt sein und innerhalb des zweiten Stützenelements 3 oder innerhalb oder an einem Rahmen des Fahrrads vorzugsweise entnehmbar angeordnet sein. Ein Betätigungselement zur Auslösung einer Verstellung der Sattelstütze kann beispielsweise an einem Lenker des Fahrrads, am Sattel, am ersten Stützenelement oder am zweiten Stützenelement angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sattelstütze
- 2
- Stützenelement
- 3
- Stützenelement
- 4
- Elektromotor
- 5
- Motorwelle
- 6
- Spannungswellengetriebe
- 7
- Laufring
- 8
- Zahnrad
- 9
- Außenring
- 10
- Gewindeabschnitt
- 11
- Seite
- 12
- Sicherungsring
- 13
- Drehachse
- 14
- Gewindebolzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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