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Die Erfindung betrifft einen Tretroller mit einem Elektroantrieb, mittels dessen ein Rad des Tretrollers antreibbar ist, wobei der Elektroantrieb mindestens einen mit dem Rad in mechanischer Wirkverbindung stehenden elektrischen Motor, eine Speichereinheit, eine Elektronikeinheit und eine ein Betätigungselement aufweisende Betätigungseinheit hat, und wobei der Elektroantrieb mittels des Betätigungselements zu- und abschaltbar ist.
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Ein solcher Tretroller ist beispielsweise in der
WO 2016/139050 A1 beschrieben. Der Tretroller dient zum Transport einer Person mit Hilfe der Antriebskraft eines elektrischen Motors. Die Antriebsunterstützung durch den elektrischen Motor wird mittels eines Fußschalters, der hinten auf dem Trittbrett des Tretrollers angebracht ist, zugeschaltet. Dabei bleibt die Antriebsunterstützung nur dann bestehen, wenn die Person, die mit dem Tretroller fährt, den Fußschalter immer wieder betätigt. Die mittels dieser elektrischen Antriebsunterstützung erzielbare Reichweite ist begrenzt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Tretroller der eingangs bezeichneten Art weiter zu verbessern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Tretroller entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Tretroller weist die Betätigungseinheit einen elektrischen Generator auf, der einerseits mit dem Betätigungselement in mechanischer Wirkverbindung steht und andererseits elektrisch entweder unmittelbar oder mittelbar über die Speichereinheit an den elektrischen Motor angeschlossen ist, so dass bei Betätigung des Betätigungselements durch dessen Bewegung der Generator elektrische Energie erzeugt, welche nach Zwischenspeicherung in der Speichereinheit oder direkt zum Betreiben des elektrischen Motors dient.
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Aufgrund des durch das Betätigungselement betriebenen elektrischen Generators steht zusätzliche elektrische Energie für den Betrieb des elektrischen Motors zur Verfügung. Die ansonsten durch die in der Speichereinheit gespeicherte elektrische Energie begrenzte Reichweite, die mit elektrischer Antriebsunterstützung erzielt werden kann, wird durch die vom elektrischen Generator erzeugte zusätzliche elektrische Energie vergrößert. Diese zusätzliche elektrische Energie wird dabei vorzugsweise durch die Muskelkraft des Benutzers des Tretrollers erzeugt. Vorteilhafterweise ist dazu keine gesonderte Bewegung des Benutzers erforderlich, da das Betätigungselement vom Benutzer ohnehin betätigt wird, wenn er eine elektrischer Antriebsunterstützung wünscht. Die Zu- und/oder Abschaltung des Elektroantriebs mittels des Betätigungselements erfolgt insbesondere gezielt durch den Benutzer des Tretrollers. Vorzugsweise kann die Betätigung des Betätigungshebels dabei in zyklischer oder unregelmäßiger Wiederholung erfolgen.
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Bevorzugt ist der elektrische Generator nach Art eines Fahrraddynamos ausgestaltet. Alternativ kann er aber auch ein Piezoelement aufweisen und die Energie nach dem piezoelektrischen Prinzip erzeugen. Dadurch ergibt sich jeweils ein besonders einfacher und preiswerter Aufbau.
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Die Speichereinheit ist vorzugsweise ein elektrisch aufladbarer Akku oder enthält einen solchen. In einem solchen Akku kann die für den Betrieb des elektrischen Motors benötigte elektrische Energie jederzeit abrufbar gespeichert werden.
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Die Elektronikeinheit kann z.B. in Gestalt einer elektronischen Steuer- oder/oder Regeleinheit ausgeführt sein. Diese Elektronikeinheit dient zur Steuerung und/oder Regelung der elektrischen Antriebsunterstützung. So kann sie insbesondere bewirken, dass bei Erreichen einer Maximalgeschwindigkeit von beispielsweise 25 km/h keine weitere elektrische Antriebsunterstützung mehr erfolgt. Aufgrund einer entsprechenden Ansteuerung durch die Elektronikeinheit speist der elektrische Motor dann keine Antriebskraft mehr auf das betreffende Rad des Tretrollers.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Tretrollers ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
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Günstig ist eine Ausgestaltung, bei der das Betätigungselement ein an einem Lenker des Tretrollers angebrachter Handschalter ist. Der Handschalter kann dabei insbesondere auch als Taster ausgeführt sein. Mittels eines solchen Handschalters lässt sich die elektrische Antriebsunterstützung sehr einfach und insbesondere auch ohne andernfalls beispielsweise gleichgewichtsbedingte Beeinträchtigungen der Fahrstabilität des Tretrollers zu- und abschalten.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist das Betätigungselement ein an einem Trittbrett des Tretrollers angebrachter Fußschalter. Auch der Fußschalter kann dabei insbesondere als Taster ausgeführt sein. Die Fußbewegung ist beim klassischen Tretrollerfahren ohne elektrische Antriebsunterstützung zum Anschieben üblich, so dass ein Fußschalter zur Zu-/Abschaltung der elektrischen Antriebsunterstützung dem klassischen Tretrollerfahren nahe kommt.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung bewirkt das Betätigungselement in Verbindung mit der Elektronikeinheit des Elektroantriebs eine Zu- und/oder Abschaltung des Elektroantriebs, insbesondere dessen elektrischer Antriebsunterstützung, die abhängig von während der Fortbewegung des Tretrollers insbesondere ohnehin immer auftretenden Erschütterungen ist. Damit lassen sich das Ausmaß und/oder die Dauer der elektrischen Antriebsunterstützung auf sehr einfache und doch sehr effiziente Weise begrenzen. Zu hohe Geschwindigkeiten oder kritische Fahrsituationen lassen sich so vermeiden. Eine solche erschütterungsabhängige Zu-/ Abschaltung der elektrischen Antriebsunterstützung ist auch für sich genommen, also insbesondere ohne den in der Betätigungseinheit vorhandenen elektrischen Generator, ein eigenständiger Erfindungsgegenstand.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist der Elektroantrieb dazu ausgelegt, die vom elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie wahlweise entweder in die Speichereinheit einzuspeisen oder direkt dem elektrischen Motor zuzuführen. Damit wird vorzugsweise sichergestellt, dass diese zusätzlich verfügbare elektrische Energie möglichst optimal für die elektrische Antriebsunterstützung verwendet wird.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist der Elektroantrieb dazu ausgelegt, die Entscheidung über die Verwendung der vom elektrischen Generator erzeugten elektrischen Energie in Abhängigkeit vom aktuellen Ladezustand der Speichereinheit zu treffen. Dadurch wird insbesondere vermieden, dass diese zusätzlich verfügbare elektrische Energie verloren geht, beispielsweise wenn die Speichereinheit voll ist und keine weitere Energie speichern kann. In diesem Fall würde die vom elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie direkt dem elektrischen Motor zugeführt werden.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist die Elektronikeinheit des Elektroantriebs dazu ausgelegt, die Antriebsunterstützung durch den elektrischen Motor nur dann zuzuschalten, wenn von dem Generator erzeugte elektrische Energie für die Antriebsunterstützung zur Verfügung steht. Dabei reicht es insbesondere aus, wenn die vom Generator und folglich mit der Muskelkraft des Tretrollerbenutzers erzeugte elektrische Energie nur einen Teil der insgesamt für die elektrische Antriebsunterstützung zur Verfügung stehenden elektrischen Energie ausmacht. Dieser Teil kann auch kleiner sein als derjenige, der z.B. durch vorheriges Aufladen aus dem elektrischen Versorgungsnetz in die Speichereinheit gelangt ist. Dadurch wird erreicht, dass eine elektrische Antriebsunterstützung insbesondere nur dann vorliegt, wenn sich der Tretrollerbenutzer mit seiner Muskelkraft hieran beteiligt.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist ein mindestens zweiadriges Kabel an seinem einen Kabelende an die Betätigungseinheit angeschlossen. Das Kabel weist insbesondere ausschließlich eine Energieleitung aufweist. Diese Energieleitung ist insbesondere zweiadrig. Sie dient vorzugsweise dazu, die von der Betätigungseinheit erzeugte Energie in Richtung Speichereinheit, Elektronikeinheit und/oder Motor zu übermitteln. Optional kann das Kabel eine weitere insbesondere ebenfalls zweiadrige Leitung, nämlich vorzugsweise eine Steuerleitung, aufweisen, die an ihrem anderen Leitungsende direkt an die Elektronikeinheit angeschlossen sein kann. Die Steuerleitung dient bevorzugt zur Übertragung der Information, dass das Betätigungselement der Betätigungseinheit betätigt worden ist und folglich eine Antriebsunterstützung durch den elektrischen Motor gewünscht wird. Alternativ kann die Elektronikeinheit auch dazu ausgelegt sein, diese Information nur mittels eines über die Energieleitung übertragenen Energiesignals zu gewinnen. Wenn über die Energieleitung nämlich insbesondere in nennenswertem Umfang Energie übertragen wird, kann die Elektronikeinheit hieraus die Information ableiten, dass das Betätigungselement betätigt worden ist und eine Antriebsunterstützung durch den elektrischen Motor gewünscht wird. Insofern ist die Steuerleitung lediglich optional im Kabel vorhanden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Tretrollers mit Elektroantrieb und einer elektrogeneratorischen Betätigungseinheit,
- 2 den Detailausschnitt 11 gemäß 1 in vergrößerter Darstellung,
- 3 ein Blockschaltbild des Elektroantriebs des Tretrollers gemäß 1,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tretrollers mit Elektroantrieb und einer elektrogeneratorischen Betätigungseinheit, und
- 5 den Detailausschnitt V gemäß 4 in vergrößerter Darstellung.
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Einander entsprechende Teile sind in 1 bis 5 mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch Einzelheiten der im Folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiele können für sich genommen eine Erfindung darstellen oder Teil eines Erfindungsgegenstands sein.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Tretrollers 1 mit einem Lenker 2, einem Vorderrad 3, einem Hinterrad 4 und einem zwischen dem Vorderrad 3 und dem Hinterrad 4 angeordneten Trittbrett 5 gezeigt.
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Der Tretroller 1 hat zur elektrischen Antriebsunterstützung einen Elektroantrieb 20 (siehe 3), welcher verschiedene Teilkomponenten aufweist, nämlich insbesondere mindestens einen mechanisch auf das Hinterrad 4 wirkenden elektrischen Motor 6, eine in einem unter dem Trittbrett 5 angeordneten Behälter 7 untergebrachte (in 1 nicht näher ersichtliche) Speichereinheit 8 in Form eines elektrischen Akkus, eine in dem gleichen Behälter 7 untergebrachte (in 1 ebenfalls nicht näher ersichtliche) Elektronikeinheit 9 in Form einer elektronischen Steuer- und/oder Regeleinheit sowie eine am Lenker 2 angeordnete Betätigungseinheit 10. Die Betätigungseinheit 10 hat ein Betätigungselement in Form eines Handschalters 11 und einen insbesondere gemäß dem Dynamoprinzip funktionierenden elektrischen Generator 12 (siehe hierzu auch die Detailvergrößerung gemäß 2). Der Handschalter 11 steht mit dem elektrischen Generator 12 mittels eines Gelenks 13 in mechanischer Wirkverbindung. Die Betätigungseinheit 10 ist mittels eines mehradrigen elektrischen Kabels 14 mit den übrigen Komponenten des Elektroantriebs 20 elektrisch verbunden. Insbesondere ist der elektrische Generator 12 elektrisch entweder unmittelbar oder mittelbar über die Speichereinheit 8 an den elektrischen Motor 6 angeschlossen. Aufgrund des enthaltenen elektrischen Generators 12 kann die Betätigungseinheit 10 auch als elektrogeneratorisch verstanden oder bezeichnet werden.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise des Elektroantriebs 20 des Tretrollers 1 auch anhand des Blockschaltbilds gemäß 3 näher beschrieben.
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Der Tretroller 1 kann zum einen konventionell durch eine Anschiebbewegung mit dem Fuß des Rollerbenutzers fortbewegt werden. Alternativ oder unterstützend kann der Tretroller 1 zum anderen aber auch mit Hilfe des Elektroantriebs 20 fortbewegt werden. Die dafür benötigte elektrische Energie stammt aus zwei Quellen, einerseits aus der Speichereinheit 8, die zuvor beispielsweise am elektrischen Versorgungsnetz über ein externes Ladegerät 21 aufgeladen worden ist, andererseits von der elektrogeneratorischen Betätigungseinheit 10.
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Wenn der Handschalter 11 vom Rollerbenutzer betätigt wird, kann die Elektronikeinheit 9 zum einen über eine optionale insbesondere zweiadrige Steuerleitung 22 veranlasst werden, dass der elektrische Motor 6 eingeschaltet und ein Antriebsdrehmoment auf das Hinterrad 4 übertragen wird. Die optionale Steuerleitung 22 ist dann Teil des Kabels 14.
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Zum anderen bewirkt die Betätigung des Handschalters 11, dass in dem Generator 12 insbesondere gemäß dem elektrodynamischen Prinzip elektrische Energie erzeugt wird. Diese so durch die Muskelkraft des Rollerbenutzers erzeugte elektrische Energie steht als zusätzliche Energie für die elektrische Antriebsunterstützung der Fortbewegung des Tretrollers 1 zur Verfügung. Diese zusätzliche Energie wird zunächst über eine ebenfalls insbesondere zweiadrige Energieleitung 24, welche auch Teil des Kabels 14 ist, einer Aufbereitungseinheit 25 zugeführt, in der das vom Generator 12 erzeugte Energiesignal bei Bedarf so aufbereitet wird, dass es sich für die weitere Verwendung möglichst gut eignet. Insbesondere kann eine Frequenzumwandlung erfolgen. Weiterhin liefert die Aufbereitungseinheit 25 über eine Steuerleitung 26 ein Energiesteuersignal an die Elektronikeinheit 9. Dieses Energiesteuersignal zeigt an, ob vom Generator 12 und damit vom Rollerbenutzer erzeugte elektrische Energie für die elektrische Antriebsunterstützung zur Verfügung steht oder nicht.
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Die Aufbereitungseinheit 25 ist optional. Das vom Generator 12 erzeugte Energiesignal muss nicht zwingend aufbereitet werden. Insbesondere kann die Aufbereitungseinheit 25 auch nur die Information liefern, ob vom Generator 12 erzeugte elektrische Energie verfügbar ist. Ebenso kann bei einer anderen Ausführungsform die Aufbereitungseinheit 25 auch integraler Bestandteil der Elektronikeinheit 9 sein.
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Im Anschluss an die Aufbereitungseinheit 25 wird das ggf. aufbereitete Energiesignal entweder über eine Energiespeiseleitung 27 in die Speichereinheit 8 zur dortigen (Zwischen-)Speicherung eingespeist oder über eine Energiespeiseleitung 28 der Elektronikeinheit 9 zur direkten Speisung des elektrischen Motors 6 zugeführt. Die Speichereinheit 8 ist über eine weitere Energiespeiseleitung 29 an die Elektronikeinheit 9 und damit an den elektrischen Motor 6 angeschlossen. Die Steuerleitung 26 zwischen der Aufbereitungseinheit 25 und der Elektronikeinheit 9 ist vorzugsweise bidirektional ausgeführt. Insbesondere kann über sie auch ein Steuersignal von der Elektronikeinheit 9 an die Aufbereitungseinheit 25 übertragen werden, um festzulegen, wozu das ggf. aufbereitete Energiesignal verwendet werden soll, also entweder zur Speicherung in der Speichereinheit 8 oder direkt zum Betrieb des elektrischen Motors 6, oder ggf. jeweils zu einem Teil für beides. Die aus der Speichereinheit 8 entnommene oder von der Aufbereitungseinheit 25 direkt zugeführte elektrische Energie wird in der Elektronikeinheit 9 so umgewandelt, dass sie über eine Motoranschlussleitung 23 dem elektrischen Motor 6 zugeführt, insbesondere in dessen Motorspulenwicklungen eingespeist werden kann. Hierzu kann ggf. eine weitere Frequenzumwandlung erfolgen.
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Die Zu-/Abschaltung des elektrischen Motors 6 kann insbesondere davon abhängig gemacht werden, ob vom Generator 12 und damit vom Rollerbenutzer erzeugte elektrische Energie für die elektrische Antriebsunterstützung zur Verfügung steht oder nicht. Diese Information liegt in der für die Motorzu-/abschaltung maßgeblichen Elektronikeinheit 9 aufgrund des Energiesteuersignals der Aufbereitungseinheit 25 vor.
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Die Betätigung des Handschalters 11 kann vom Rollerbenutzer wiederholt werden, wodurch er mehr zusätzliche Energie für die elektrische Antriebsunterstützung erzeugt. Die elektrogeneratorische Betätigungseinheit 10 ermöglicht somit eine Vergrößerung der Reichweite, die der Tretroller 1 mittels elektrischer Antriebsunterstützung fortbewegt werden kann.
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In 4 und auch in der Detailvergrößerung gemäß 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Tretrollers 15 mit Elektroantrieb 20 gezeigt. Im Unterschied zu dem Tretroller 1 gemäß 1 und 2 hat der Tretroller 15 gemäß 4 und 5 eine andere elektrogeneratorische Betätigungseinheit 16. Sie ist nicht am Lenker 2, sondern im hinteren Bereich des Trittbretts 5 angeordnet, und wird nicht von Hand, sondern per Fuß betätigt. Die Betätigungseinheit 16 hat dementsprechend einen Fußschalter 17, der mittels eines Gelenks 18 mechanisch mit einem elektrischen Generator 19 verbunden ist. Abgesehen von der Fußbetätigung ist die Wirkungsweise der Betätigungseinheit 16 analog zu der vorstehend anhand der Betätigungseinheit 1 erläuterten. In 1 ist die alternative Betätigungseinheit 16 zur Veranschaulichung gestrichelt mit eingetragen.
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Prinzipiell sind auch alternative Ausführungsformen von Tretrollern denkbar, die sowohl die am Lenker 2 angeordnete elektrogeneratorische Betätigungseinheit 1 als auch die am Trittbrett 5 angeordnete elektrogeneratorische Betätigungseinheit 16 haben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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