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Die Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Zweirad aufweisend einen Rahmen und eine Hinterradfederung sowie eine Antriebseinheit mit einem Antriebsgehäuse. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinheit für ein solches Zweirad.
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Zweiräder weisen ein Fahrwerk mit einem Vorderrad und mit einem Hinterrad auf, wobei häufig eine (Fahrrad-)Federung vorgesehen ist, mit welcher das Vorderrad und/oder das Hinterrad bei Stößen und Schwingungen im Kontakt mit dem Untergrund gedämpft oder gefedert werden. Die Federung ist beispielsweise an dem Vorderrad, an dem Hinterrad oder an einer Sattelstütze angebracht. Zweiräder, welche lediglich eine vorderradseitige Federung aufweisen, werden auch als Hardtails bezeichnet. Zweiräder, welche zusätzlich auch eine Federung für das Hinterrad (Hinterradfederung) aufweisen, werden als „vollgefedert“ (engl. Fully) bezeichnet. In der Regel sind Zweiräder mit Hinterradfederung vollgefedert.
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Das Federelement der Hinterradfederung wird häufig als Dämpfer bezeichnet und ist an einen Hinterbau des (Fahrrad-)Rahmens angelenkt. Derartige Hinterradfederungen sind beispielsweise also sogenannte Mehrgelenker (Eingelenker mit mehrgelenkiger Abstützung) oder Viergelenker, also als ein Koppelgetriebe, ausgeführt, welche mittels einem oder zweier Gelenke an einem Rahmen des Zweirads gelenkig befestigt sind. Die Eigenschaften, insbesondere die Dämpfungseigenschaften, der Hinterradfederung wird hierbei im Wesentlichen durch eine Rahmengeometrie und insbesondere über eine Länge einer Kettenstrebe, also über die Länge des Radstands, des Zweirads bestimmt.
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Zweiräder oder Fahrräder werden in zunehmendem Maße mittels eines Elektromotors zusätzlich oder hilfsweise zur Muskelkraft angetrieben. Dadurch können auch vergleichsweise untrainierte Personen mit derartigen Fahrrädern vergleichsweise hohe Geschwindigkeiten erreichen. Solche elektrisch beziehungsweise elektromotorisch angetriebenen oder antreibbaren Fahrräder (Pedelecs) werden auch als Hybridfahrräder, Elektrofahrräder oder E-Bikes (eBikes) bezeichnet.
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Ein Mountainbike (MTB), also ein Berg- oder Geländefahrrad, ist ein Zweirad, welches insbesondere für den Einsatz abseits befestigter Straßen ausgebildet ist. Im Falle eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren MTB Pedelecs (E-Mountainbike, eMTB) ist häufig ein sogenannter Mittelmotor oder Tretlagermotor als elektromotorischer (Unterstützungs-)Antrieb (engl. Mid Motor Drive) vorgesehen. Der Mittelmotor beziehungsweise die Antriebseinheit ist hierbei in der Regel zentral am Rahmen des Zweirads oder MTB Pedelecs angeordnet, so dass ein möglichst zentraler Schwerpunkt des Zweirads realisiert ist, welcher sich vorteilhaft auf ein angenehmes Fahrgefühl und eine ausgewogene Fahrweise überträgt.
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Nachteiligerweise wird durch eine solche zentrale Anordnung der Antriebseinheit am Rahmen der typische Befestigungs- oder Anbindungspunkt für das Gelenk der Hinterradfederung blockiert. Mit anderen Worten kann eine optimale Rahmengeometrie eines vollgefederten MTBs nicht auf ein MTB Pedelec übertragen werden.
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Dadurch ist es notwendig, das Gelenk beziehungsweise den Drehpunkt der Hinterradfederung entfernt zu einem Tretlager beziehungsweise der Antriebseinheit am Rahmen anzuordnen, wodurch die Kinematik des Koppelgetriebes beziehungsweise der Hinterradfederung beeinflusst oder geändert wird. In der Folge ist es notwendig, die Verschiebung des Gelenks beziehungsweise des Dreh- oder Lagerpunkts der Hinterradfederung auszugleichen, um eine zuverlässige Federung oder Dämpfung zu gewährleistet.
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Die Verschiebung des Gelenk- oder Drehpunkts kann beispielsweise durch eine Verlängerung einer Hinterradstrebe oder Kettenstrebe des Rahmens realisiert werden. Durch die damit bewirkte Verlängerung des Radstands unterscheiden sich die Eigenschaften der Hinterradfederung für ein nicht motorisiertes, also rein manuell angetriebenen, MTB und ein MTB Pedelec. Insbesondere wird das Fahrverhalten, insbesondere die Agilität, eines solchen MTB Pedelecs gegenüber einem nicht motorisierten MTBs durch den längeren Radstand negativ beeinflusst.
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In der
DE 10 2016 105 242 A1 und in der
US 2016/0288872 A1 ist ein Zweirad mit einer elektromotorischen Antriebseinheit offenbart, bei welchem eine als Mehrgelenk ausgebildete Hinterradfederung mit einem Gelenk an einem Sattelrohr des Rahmens gekoppelt ist. Die Antriebseinheit ist gegenüber dem Gelenk beabstandet in einem Eckbereich zwischen dem Sattelrohr und einem Unterrohr des Rahmens angeordnet. Die beabstandete Anordnung des Gelenks von dem durch die Antriebseinheit eingenommenen optimalen Anbindungspunkt wirkt sich nachteilig auf das Fahrverhalten des bekannten Zweirads aus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes elektrisch angetriebenes oder antreibbares Zweirad anzugeben. Insbesondere soll ein Zweirad angegeben werden, bei welchem sich die Rahmengeometrie möglichst geringfügig von einer nicht motorisierten Ausführung unterscheidet. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Antriebseinheit für ein solches Zweirad anzugeben.
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Hinsichtlich des Zweirads wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf das Zweirad angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Antriebseinheit übertragbar und umgekehrt.
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Das erfindungsgemäße elektrisch angetriebene oder antreibbare Zweirad ist insbesondere als ein vollgefedertes MTB Pedelec ausgeführt. Das Zweirad weist hierbei einen Rahmen und eine Hinterradfederung sowie eine Antriebseinheit (Mid Motor Drive Unit) mit einem Antriebsgehäuse auf. Die Antriebseinheit ist beispielsweise als ein Mittelmotor mit Tretlager ausgeführt und etwa mittig oder zentral am Rahmen angeordnet. Die Hinterradfederung ist mittels mindestens eines Gelenks oder Gelenklagers als Drehpunkt mit dem Rahmen gekoppelt beziehungsweise an diesen angelenkt. Das Gelenk ist innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet.
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Durch die erfindungsgemäße Verlagerung des Gelenks in das Antriebsgehäuse entspricht die Anbindung oder Kopplung der Hinterradfederung am Rahmen etwa derjenigen eines Zweirads ohne Antriebseinheit. Dies bedeutet, dass der Gelenk- oder Lagerpunkt des Gelenks im Wesentlichen an der optimalen Stelle der Rahmengeometrie eines Zweirads ohne Antriebseinheit angeordnet ist. Insbesondere ist es somit möglich, eine Länge einer Kettenstrebe zwischen der Antriebseinheit und dem Hinterrad im Vergleich zu einem außerhalb des Antriebsgehäuses angeordneten Gelenks zu verkürzen. Mit anderen Worten ist es somit möglich, die Rahmengeometrie des elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Zweirads an die eines lediglich mit Muskelkraft angetriebenen, also nicht motorisierten, Zweirads anzupassen. Dadurch ist ein besonders geeignetes Zweirad realisiert.
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Insbesondere bei einem als MTB Pedelec ausgeführten Zweirad ist durch die erfindungsgemäße Anordnung des Gelenks der Hinterradfederung ein verbessertes Fahrverhalten, insbesondere eine verbesserte Agilität, ermöglicht.
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In einer zweckmäßigen Ausbildung ist ein Federelement der Hinterradfederung über das Gelenk abgestützt. Mit anderen Worten ist unter dem Gelenk insbesondere das Hauptgelenk oder das Hauptlager der Hinterradfederung zu verstehen, mittels welchem das Federelement beziehungsweise der Dämpfer der Hinterradfederung gelagert oder abgestützt ist.
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In einer geeigneten Ausgestaltung ist die Hinterradfederung als ein Mehrgelenker, also als ein Eingelenker mit einer mehrgelenkigen Abstützung beziehungsweise als ein abgestützter Eingelenker, ausgeführt. Hierbei sind zwischen dem als Hauptlager ausgebildeten Gelenk und dem Hinterrad keine weiteren Gelenke der Hinterradfederung vorgesehen sind. Der Hinterbau weist beispielsweise vier Lagerpunkte auf, welche oberhalb der Kettenstrebe angeordnet sind, und im Wesentlichen lediglich der Abstützung und Anlenkung des Dämpfers beziehungsweise des Federelements der Hinterradfederung dienen. Das Gelenk beziehungsweise das Hauptlager ist hierbei vorzugsweise derart im Antriebsgehäuse angeordnet, dass das daran angelenkte oder abgestützte Federelement der Hinterradfederung möglichst vertikal, also etwa parallel zu einem Sitzrohr des Rahmens, orientiert gehalten ist. Dadurch ist eine zuverlässige und betriebssichere Kinematik der Hinterradfederung gewährleistet.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist das Gelenk in das Antriebsgehäuse integriert. Dies bedeutet, dass die Hinterradfederung über das Gelenk lediglich mittelbar über die Antriebseinheit mit dem Rahmen gekoppelt ist. Durch die Integration des Gelenks beziehungsweise des Drehpunktes in die Antriebseinheit ist eine verbesserte Übertragung von auftretenden Kräften zwischen der Hinterradfederung und der Antriebseinheit sowie des Rahmens realisiert. Insbesondere werden die auftretenden Kräfte somit im Gegensatz zum Stand der Technik nicht an zwei Positionen des Rahmens in diesen eingeleitet, sondern im Wesentlichen lediglich an der Position des Antriebsgehäuses. Somit wird die Steifigkeit und Festigkeit des Rahmens verbessert, was sich vorteilhaft auf das Fahrgefühl und das Fahrverhalten des Zweirads auswirkt.
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In einer geeigneten Weiterbildung ist das Gelenk exzentrisch innerhalb des Antriebsgehäuses, insbesondere exzentrisch zu dem Tretlager, angeordnet. Dadurch ist es möglich, den Drehpunkt der Hinterradfederung an eine Kettenblattgröße der Antriebseinheit anzupassen, und somit eine passende Höhe diesbezüglich darzustellen.
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In einer denkbaren Ausbildung ist das Gelenk bezogen auf eine Tretlagerachse der Antriebseinheit entlang einer Zweiradlängsrichtung nach hinten, also zu einem Hinterrad hin, versetzt angeordnet. Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Gelenk bezogen auf die Tretlagerachse entlang einer Zweiradhöhenrichtung nach oben, also in Richtung eines Sattels oder Oberrohrs des Rahmens, versetzt angeordnet ist. Durch eine solche insbesondere nach oben und hinten versetzte, dezentrale, Anordnung des Gelenks ist eine besonders zweckmäßige Positionierung im Antriebsgehäuse realisiert, welche eine besonders einfache Anpassung an unterschiedliche Kettenblattgrößen ermöglicht.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Antriebsgehäuse mittels einer Anzahl von Befestigungspunkten mechanisch fest mit dem Rahmen gefügt. Dadurch ist einerseits eine stabile und betriebssichere Befestigung des Antriebsgehäuses am Rahmen gewährleistet. Andererseits ist somit auch eine zuverlässige Krafteinleitung von, insbesondere im Bereich des Tretlagers, auftretenden Kräften in den Rahmen ermöglicht.
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In einer denkbaren Ausbildung ist das Antriebsgehäuse an dem Rahmen schraubbefestigt. Dadurch ist eine besonders aufwandsreduzierte und kostengünstige Anbindung oder Befestigung der Antriebseinheit an dem Rahmen realisiert.
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Die erfindungsgemäße Antriebseinheit ist für ein vorstehend beschriebenes Zweirad geeignet und eingerichtet. Die Antriebseinheit weist hierbei ein Antriebsgehäuse auf, in welchem ein Gelenk einer Hinterradfederung des Zweirads angeordnet oder anordbar ist. Dadurch ist eine besonders geeignete Antriebseinheit realisiert.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischen und vereinfachten Darstellungen:
- 1 in Seitenansicht ausschnittsweise einen Antriebsmechanismus eines Zweirads gemäß dem Stand der Technik, und
- 2 in Seitenansicht den Antriebsmechanismus eines erfindungsgemäßen Zweirads.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Anhand der 1 ist nachfolgend ein gewöhnliches elektrisch angetriebenes oder antreibbares Zweirad 2 beschrieben. Das lediglich ausschnittsweise dargestellte Zweirad 2 ist insbesondere als ein MTB Pedelec ausgeführt. Das Zweirad 2 weist hierbei einen Rahmen 4 auf, an welchem eine nicht näher gezeigte Hinterradfederung eines Hinterrads 6 mittels eines Gelenks 8 angelenkt befestigt ist.
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In der 1 ist ein Antriebsmechanismus eines Fahrwerks des Zweirads 2 gezeigt. Der Antriebsmechanismus weist hierbei eine Antriebseinheit 10 mit einem Antriebsgehäuse 12 auf.
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Die Antriebseinheit 10 weist einerseits ein Tretlager mit zwei um eine Tretlagerachse 14 drehbar gelagerten Tretkurbeln 16 auf, welche mittels freiendseitigen Pedalen 18 mittels Muskelkraft antreibbar sind. Beispielhaft sind in den Figuren lediglich eine Tretkurbel 16 und ein Pedal 18 mit Bezugszeichen versehen. Über das Tretlager ist ein Kettenblatt 20 antreibbar, welches über eine Kette oder einen Riemen 22 mit einem um eine Hinterradachse 24 drehbaren Ritzel 26 des Hinterrads 6 antriebstechnisch gekoppelt ist.
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Die Antriebseinheit 10 weist weiterhin einen nicht näher gezeigten Mittelmotor als Unterstützungs-, Zusatz-, oder Hilfsmotor zum Antrieb des Kettenblatts 20 beziehungsweise des Hinterrads 6 auf. Die Position des Mittelmotors im Antriebsgehäuse 12 ist in den Figuren lediglich schematisch anhand einer Motorachse 28 gezeigt. Der Mittelmotor ist hierbei innerhalb des Antriebsgehäuses 12 vor äußeren Einflüssen geschützt angeordnet. Das Antriebsgehäuse 12 ist mittels drei Befestigungspunkten 30 mechanisch fest an dem Rahmen 4 gefügt oder schraubbefestigt.
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Im Nachfolgenden sind Angaben hinsichtlich der Raumrichtungen auch insbesondere in einem Koordinatensystem des Zweirads 2 (Fahrzeugkoordinatensystem) angegeben. Die Abszissenachse (X-Achse, X-Richtung) ist hierbei entlang der Zweiradlängsrichtung (Fahrrichtung) und die Ordinatenachse (Y-Achse, Y-Richtung) entlang der Zweiradquerrichtung sowie die Applikatenachse (Z-Achse, Z-Richtung) entlang der Zweiradhöhe orientiert.
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Die Antriebseinheit 10 ist zentral am Rahmen 4 des Zweirads 2 im Bereich zwischen einem Unterrohr und einem Sitzrohr angeordnet, wodurch der optimale Befestigungs- oder Anbindungspunkt für das (Haupt-)Gelenk oder das Hauptlager 8 der Hinterradfederung blockiert wird. Bezogen auf die Tretlagerachse 14 ist das Gelenk 8 entlang der Zweiradlängsrichtung X zum Hinterrad 6 und entlang der Zweiradhöhe Z zu einem Fahrradsattel hin versetzt an dem ausschnittsweise gezeigten Sitzrohr des Rahmens 4 angeordnet. Durch die Verschiebung des Drehpunktes beziehungsweise des Gelenks 8 ist es aus kinematischer Sicht der Hinterradfederung notwendig, die Länge einer Kettenstrebe zu verlängern. Dadurch ist ein vergleichsweise großer Abstand 32 zwischen der Tretlagerachse 14 und der Hinterradachse 24 realisiert, welcher sich nachteilig auf das Fahrverhalten, insbesondere auf die Agilität, des Zweirads 2 überträgt.
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Die 2 zeigt ein erfindungsgemäßes, insbesondere als vollgefedertes MTB Pedelec ausgeführtes, Zweirad 2', wobei die dem Zweirad 2 entsprechenden Komponenten im Nachfolgenden gestrichen bezeichnet sind.
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Im Gegensatz zum vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist das Hauptgelenk 8', also als ein einen Dämpfer abstützendes Gelenklager, der beispielsweise als Mehrgelenk ausgeführten Hinterradfederung, innerhalb des Antriebsgehäuses 12' der Antriebseinheit 10' angeordnet. Das Gelenk 8' ist hierbei in das Antriebsgehäuse 12' integriert, so dass die Hinterradfederung mittelbar über das Antriebsgehäuse 12' an dem Rahmen des Zweirads 2' befestigt ist.
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Das Gelenk 8' ist dezentral in dem Antriebsgehäuse 12' angeordnet. Die Position des Gelenks 8', insbesondere dessen Höhe oder Position entlang der Zweiradhöhe Z, ist hierbei vorzugsweise an die Kettenblattgröße des Kettenblatts 20' angepasst. Wie in der 2 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist das Gelenk 8' hierbei bezogen auf die Tretlagerachse 14 entlang der Zweiradhöhenrichtung Z nach oben, und entlang der Zweiradlängsrichtung X nach hinten versetzt angeordnet. Insbesondere ist das Gelenk 8' im Wesentlichen an der Stelle angeordnet, an welcher das Gelenk 8' im Falle eines nicht als Pedelec ausgeführten MTBs angeordnet wäre.
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Durch die Anordnung des Gelenks 8' innerhalb des Antriebsgehäuses 12' ist ein im Vergleich zum Stand der Technik reduzierter Abstand 32' zwischen der Tretlagerachse 14' und der Hinterradachse 24', also eine reduzierte Kettenstrebenlänge beziehungsweise ein reduzierter Radstand des Zweirads 2' realisiert. Insbesondere weist das als MTB Pedelec ausgeführte Zweirad 2' beziehungsweise dessen Rahmengeometrie im Wesentlichen die gleichen Abmessungen wie bei einem rein manuell angetriebenen MTB auf.
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Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2,2'
- Zweirad
- 4
- Rahmen
- 6, 6'
- Hinterrad
- 8, 8'
- Gelenk
- 10, 10'
- Antriebseinheit
- 12, 12'
- Antriebsgehäuse
- 14, 14'
- Tretlagerachse
- 16, 16'
- Tretkurbel
- 18, 18'
- Pedal
- 20, 20'
- Kettenblatt
- 22, 22'
- Riemen/Kette
- 24, 24'
- Hinterradachse
- 26, 26'
- Ritzel
- 28, 28'
- Motorachse
- 30, 30'
- Befestigungspunkt
- 32, 32'
- Abstand
- X
- Zweiradlängsrichtung
- Z
- Zweiradhöhenrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016105242 A1 [0009]
- US 2016/0288872 A1 [0009]
