DE102021003106A1 - Vehicle with pedal cranks - Google Patents
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-
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Abstract
Ein Fahrzeug (1) mit Pedalkurbeln (2), insbesondere, insbesondere Zwei- oder Dreirad, mit jeweils zumindest einem Vorderrad (3) und zumindest einem Hinterrad (4), wobei das Fahrzeug (1) mit zumindest einem Elektromotor versehen ist, wird so ausgebildet, daß die Pedalkurbeln (2) frei von einer drehmomentübertragenden Verbindung zu jedem Vorderrad (3) und Hinterrad (4) sind.A vehicle (1) with pedal cranks (2), in particular, in particular a two- or three-wheeler, each with at least one front wheel (3) and at least one rear wheel (4), the vehicle (1) being provided with at least one electric motor designed so that the pedal cranks (2) are free from a torque-transmitting connection to each front wheel (3) and rear wheel (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug wie ein Fahrrad, ein sonstiges Zwei- oder Dreirad mit elektrischem Hilfsmotor oder ein ähnliches Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a vehicle such as a bicycle, another two- or three-wheeler with an electric auxiliary motor or a similar vehicle according to the preamble of claim 1.
Es sind beispielsweise Zwei- oder Dreiräder mit einem elektrischen Radantrieb bekannt, bei denen ein Hilfsmotor eine Antriebsunterstützung liefert, wenn ein Benutzer die Pedalkurbeln betätigt. Solche Fahrzeuge, die häufig auch als e-bikes bezeichnet werden, erfordern für eine befriedigende Reichweite große elektrische Speicher und sind daher recht schwer und teuer.For example, two- or three-wheelers with an electric wheel drive are known in which an auxiliary motor provides drive assistance when a user operates the pedal cranks. Such vehicles, which are often also referred to as e-bikes, require large electrical storage devices for a satisfactory range and are therefore quite heavy and expensive.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei mit Pedalkurbeln versehenen Fahrzeugen eine Verbesserung zu schaffen.The invention is based on the problem of creating an improvement in vehicles provided with pedal cranks.
Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Rädern mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis 10 verwiesen.The invention solves this problem by a vehicle with two or more wheels with the features of claim 1. Reference is made to the
In der erfindungsgemäßen Ausbildung ist dadurch, daß die Pedalkurbeln frei von einer mechanischen drehmomentübertragenden Verbindung zu jedem Vorderrad und Hinterrad sind, eine Vielzahl von Vorteilen erreicht. Zum einen ergibt sich dadurch, daß auf eine Kette mit entsprechenden Ritzeln, auf einen Antriebsriemen und ein zugehöriges Getriebe, auf eine Welle mit Getriebe oder ähnliches verzichtet werden kann, ein großer Gewichtsvorteil. Des weiteren ist der Wartungsaufwand deutlich verringert, da alle diese Antriebsteile einem Verschleiß unterliegen. Zudem ist Wirkungsgrad verbessert, da derartige Verbindungen einen erheblichen Reibungswiderstand und Energieverluste zeigen. Weiter sind die Kosten deutlich gesenkt, da solche Verbindungen aufgrund der hohen Anforderungen hochwertig ausgeführt werden sollten und daher entsprechend teuer sind. Es ist auch unproblematisch möglich, einen Allradantrieb zu installieren; außerdem kann durch den Verzicht auf die mechanische drehmomentübertragende Verbindung der Abstand zwischen den Tretkurbeln und einem Hinterrad variiert werden, um so eine optimierte Anpassung an den jeweiligen Benutzer zu erleichtern. Auch Versionen für Behinderte, zum Beispiel Handbikes, lassen sich so leichter realisieren.In the embodiment according to the invention, a number of advantages are achieved in that the pedal cranks are free of a mechanical torque-transmitting connection to each front wheel and rear wheel. On the one hand, a great weight advantage results from the fact that a chain with corresponding pinions, a drive belt and an associated gear, a shaft with gear or the like can be dispensed with. Furthermore, the maintenance effort is significantly reduced since all of these drive parts are subject to wear. In addition, efficiency is improved since such connections exhibit considerable frictional resistance and energy losses. Furthermore, the costs are significantly reduced since such connections should be of high quality due to the high requirements and are therefore correspondingly expensive. It is also possible to install all-wheel drive without any problems; in addition, by dispensing with the mechanical torque-transmitting connection, the distance between the pedal cranks and a rear wheel can be varied in order to facilitate optimized adaptation to the respective user. Versions for the disabled, such as handbikes, can also be realized more easily in this way.
Wenn die Pedalkurbeln drehmomentübertragend mit zumindest einem Generator verbunden oder verbindbar sind, kann das vom Benutzer über die Pedalkurbeln aufgebrachte Drehmoment direkt in elektrische Energie umgewandelt werden und von dort an einen oder mehrere Radantriebe über Kabel flexibel weitergeleitet werden. Die Kabel können weitestgehend vor äußeren Einflüssen geschützt im Rahmen verlaufen. Die Kabelführung kann an den jeweiligen Rahmen angepaßt werden. Die Anzahl der Verbraucher, insbesondere Radantriebe, die von dem zumindest einen Generator mit elektrischer Energie versorgt werden können, ist nicht begrenzt. So können beispielsweise bei einem Dreirad auch drei kleine und leichte Nabenmotoren an jedem Rad vorgesehen sein.If the pedal cranks are connected or can be connected in a torque-transmitting manner to at least one generator, the torque applied by the user via the pedal cranks can be converted directly into electrical energy and from there flexibly forwarded to one or more wheel drives via cables. The cables can run in the frame, largely protected from external influences. The cable routing can be adapted to the respective frame. The number of consumers, in particular wheel drives, which can be supplied with electrical energy by the at least one generator is not limited. For example, in the case of a tricycle, three small and light hub motors can be provided on each wheel.
Wenn der zumindest eine Generator (auch) als Ladeeinrichtung für einen oder mehrere Energiespeicher einsetzbar ist, muß die Umsetzung der Energie zumindest nicht in jedem Fahrzustand direkt vom Generator zu dem einen oder mehreren Radantrieb(en) erfolgen, sondern es kann ein Teil der aufgebrachten Energie zwischengespeichert werden, um zum Beispiel eine Anfahrhilfe zu liefern oder an steilen Anstiegen zusätzlich unterstützen zu können.If the at least one generator can (also) be used as a charging device for one or more energy stores, the energy does not have to be converted directly from the generator to the one or more wheel drive(s) in every driving state, but part of the energy applied can be temporarily stored, for example to provide a starting aid or to be able to provide additional support on steep climbs.
Wenn in einer Anfahrsituation des Fahrzeugs aus dem Stillstand heraus ein Energiespeicher als elektrischer Speicher (mit) zur Versorgung eines Radantriebs dient, kann gerade bei den ersten Kurbelumdrehungen der Kraftaufwand durch den Benutzer klein gehalten werden, es findet eine signifikante Unterstützung durch den Energiespeicher statt. Dennoch braucht der Energiespeicher in der Regel nicht extern aufgeladen zu werden, sondern kann während der Fahrt durch den Benutzer über einen Teil der aufgebrachten Antriebsleistung wieder aufgeladen werden. Der Akku kann mit einer geringen maximalen Ladung auskommen, sofern er nur für spezielle Situationen unterstützend eingesetzt wird. Es ist auch möglich, einen großen Akku einzusetzen, der dann mit der Erfindung erhebliche Reichweitesteigerungen erfährt.If an energy store is used as an electrical store (with) to supply a wheel drive when the vehicle starts to move from standstill, the effort required by the user can be kept small, especially during the first crank revolutions, and the energy store provides significant support. Nevertheless, the energy store does not usually need to be charged externally, but can be recharged by the user while driving using part of the drive power applied. The battery can get by with a low maximum charge if it is only used as a support for special situations. It is also possible to use a large battery, which then experiences significant increases in range with the invention.
Bei höheren Geschwindigkeiten kann allein der zumindest eine von den Pedalkurbeln mit Drehmoment beaufschlagbare Generator als Versorgung für den oder die Radantrieb(e) dienen. Dann muß keine Unterstützung vom Energiespeicher nötig sein, so daß dieser per saldo dann nicht entladen wird. Die Reichweite ist daher in der Regel unbegrenzt. Der geringe Energieverlust beim Anfahren kann während der normalen Fahrt kompensiert werden.At higher speeds, only the at least one generator to which torque is applied by the pedal cranks can be used to supply the wheel drive(s). Then no support from the energy store must be necessary, so that this is then not discharged on balance. The range is therefore usually unlimited. The small loss of energy when starting off can be compensated for during normal driving.
Insbesondere kann der zumindest eine Generator mit zumindest einem Radantrieb elektrisch verbunden sein, um so (auch) direkt die vom Benutzer aufgebrachte Antriebsenergie in Vortrieb des Fahrzeugs umgesetzt werden kann, so daß ein optimaler Wirkungsgrad ohne Energieumsetzungen erreicht ist.In particular, the at least one generator can be electrically connected to at least one wheel drive so that the drive energy applied by the user can (also) be converted directly into propulsion of the vehicle, so that optimum efficiency is achieved without energy conversions.
Sofern mehrere Räder elektrisch antreibbar sind, kann gerade für schwieriges Gelände oder Glätte ein verbessertes Fahrverhalten resultieren.If several wheels can be driven electrically, improved handling can result, especially on difficult terrain or on slippery roads.
Der genannte Energiespeicher kann auch mechanischer Art sein und zum Beispiel einen Zylinder oder eine Federanordnung umfassen,Said energy store can also be of a mechanical nature and can, for example, comprise a cylinder or a spring arrangement,
Zusätzlich oder alternativ kann der oder ein Energiespeicher ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere Akku, sein, so daß auch eine elektronische Steuerung der jeweiligen Energieverteilung leicht möglich ist.Additionally or alternatively, the or an energy store can be an electrical energy store, in particular a rechargeable battery, so that electronic control of the respective energy distribution is also easily possible.
In einer alternativen Ausführung kann es auch günstig sein, daß das Fahrzeug frei von einem Energiespeicher für einen Radantrieb ist. Dann kann das Fahrzeug vollständig frei vom Zusatzgewicht und Kostenaufwand des Akkus gehalten sein.In an alternative embodiment, it can also be advantageous for the vehicle not to have an energy store for a wheel drive. Then the vehicle can be kept completely free of the additional weight and costs of the battery.
Besonders vorteilhaft können die Pedalkurbeln an einem Rahmen des Fahrzeugs mit einer Komponente in Höhenrichtung beweglich gehalten sein, um so ideale Anpassungen an einen jeweiligen Benutzer zu ermöglichen. Die Verstellmöglichkeit kann sowohl eine Höhen- als auch eine Verstellbarkeit in einer horizontalen Ebene umfassen.Particularly advantageously, the pedal cranks can be held on a frame of the vehicle with a component so that they can be moved in the vertical direction, in order to enable ideal adjustments to a particular user. The possibility of adjustment can include both height and adjustability in a horizontal plane.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.Further advantages and features of the invention result from an exemplary embodiment of the subject matter of the invention which is illustrated in the drawing and described below.
In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine schematische seitliche Ansicht eines Fahrzeugs, das hier beispielhaft als Zweirad ausgebildet ist, das auf eine direkte drehmomentübertragende Verbindung zwischen den Pedalkurbeln und jedwedem Vorder- und Hinterrad verzichtet, -
2 eine schematische Ansicht des Bereichs der Pedalkurbeln und einer diese tragenden Sattelstütze von hinten.
-
1 a schematic side view of a vehicle, which is designed here by way of example as a two-wheeler that dispenses with a direct torque-transmitting connection between the pedal cranks and any front and rear wheels, -
2 a schematic rear view of the area of the pedal cranks and a seat post carrying them.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 kann eine unterschiedliche Anzahl von Rädern aufweisen und beispielsweise ein Zweirad oder Dreirad ausbilden. Hier ist exemplarisch in
Das Fahrzeug 1 ist weiter mit zumindest einem Radantrieb 7, 8 versehen. Hier ist ein Radantrieb 7 für das Vorderrad 3 und ein weiterer Radantrieb 8 für das Hinterrad 4 vorgesehen, so daß ein Allradantrieb verwirklicht ist. Dies ist nur beispielhaft. Es ist ebenso möglich, daß nur ein Rad 3 oder 4 antreibbar ist. Als Radantrieb 7, 8 dient hier jeweils ein ElektromotorThe vehicle 1 is further provided with at least one
Im Ausführungsbeispiel nach
Vielmehr sind die Pedalkurbeln 2 drehmomentübertragend mit zumindest einem Generator 5 verbunden oder zumindest mittels einer Kupplung (hier nicht gezeichnet) verbindbar. Hier ist der Generator 5 im Zentrum zwischen den Pedalkurbeln 2 angeordnet, was nicht zwingend ist. Die Kraftübertragung der Pedalkurbeln 2 auf einen Rotor des Generators 5 ist damit besonders direkt und effektiv. Zwischen den Pedalkurbeln 2 und dem Generator 5 kann ein Getriebe angeordnet sein. Dies ist jedoch nicht zwingend. Es sind auch mehrere Generatoren 5 möglich, zum Beispiel einer, der von der linken, und einer, der von der rechten Pedalkurbel 2 drehmomentbeaufschlagbar ist.Rather, the
Dabei ist in einem Ausführungsbeispiel der zumindest eine Generator 5 (auch) als Ladeeinrichtung für einen oder mehrere Energiespeicher 6 einsetzbar. Diese(r) kann oder können unterschiedlich ausgebildet sein, zum Beispiel als Akku oder Kondensator als Speicher für elektrische Energie oder als Feder, als Zylinder oder ähnliches als Speicher für mechanische Energie.In one exemplary embodiment, the at least one
Insbesondere ist jedoch der oder jeder Generator 5 mit zumindest einem Radantrieb 7, 8 elektrisch verbunden. So kann die im Generator 5 erzeugte und zum Beispiel über Kabel im Rahmen 9 weitergeleitete elektrische Spannung von dem einen oder den mehreren Radantrieben 7, 8 genutzt werden, um ein oder mehrere Räder 3, 4 elektrisch anzutreiben.In particular, however, the or each
Bei einer direkten Nutzung der im Generator 5 bereitgestellten elektrischen Energie durch den oder die Radantriebe 7, 8 ist der Nutzungsgrad am höchsten. Besonders günstig dient daher zumindest bei höheren Geschwindigkeiten allein der zumindest eine von den Pedalkurbeln 2 mit Drehmoment beaufschlagbare Generator 5 als Versorgung für den oder die Radantrieb(e) 7, 8.When the electrical energy provided in the
Alternativ ist es aber auch möglich, insbesondere in Energieüberschußsituationen, etwa bei Bergabfahrt oder bei einer Trittfrequenz über die zum Erreichen der höchsten motorunterstützten Geschwindigkeit benötigten Energie hinaus, zunächst über den Generator 5 den Energiespeicher 6 zu laden und von dort aus bei Bedarf, zum Beispiel beim Anfahren oder bei Bergauffahrt den oder die Radantriebe 7, 8 mit elektrischer Energie zu versorgen.Alternatively, it is also possible, especially in situations where there is excess energy, for example when driving downhill or when the pedaling frequency exceeds the energy required to reach the highest motor-assisted speed, first to charge the energy store 6 via the
Insbesondere kann in einer Anfahrsituation des Fahrzeugs 1 aus dem Stillstand heraus, wenn die durch Bewegen der Pedalkurbeln 2 aufgebrachte Energie noch nicht für eine hinreichende Fahrunterstützung ausreicht, ein Energiespeicher 6 als elektrischer Speicher (mit) zur Versorgung eines Radantriebs 7, 8 dienen.In particular, when the vehicle 1 starts moving from a standstill, when the energy generated by moving the pedal cranks 2 is not yet sufficient for adequate driving support, an energy store 6 can serve as an electrical store (with) to supply a
Besonders günstig ist es, wenn die Unterstützung über den Energiespeicher 6 nur in solchen Situationen eingesetzt wird, in denen die direkte Energieleitung vom Generator 5 zum Radantrieb 7, 8 nicht ausreicht, also etwa beim Anfahren oder auf starken Anstiegen. Dann kann normalerweise auch auf ein externes Nachladen des Energiespeichers 6, beispielsweise eines Akkus, verzichtet werden. Damit wird es einfacher, lange Touren zu machen, auch ohne eine Ladeinfrastruktur. Ebenfalls ist es dann vereinfacht, den oder die Akkus im Rahmen 9 anzuordnen, ohne ihn oder sie mitnehmen zu können, was ansonsten etwa für ein Nachladen in einem Hotelzimmer erforderlich wäre.It is particularly favorable if the support via the energy store 6 is only used in situations in which the direct power supply from the
Als Energiespeicher 6 kommen beispielsweise elektrische Energiespeicher, insbesondere Akkus, in Betracht. Auch mechanische Energiespeicher, wie etwa Federn, sind möglich. Ebenso kann Energie u. a. auch in einem Pneumatik- oder Hydraulikzylinder gespeichert werden. Die momentane Verteilung, ob die vom Generator 5 gelieferte Energie in den Energiespeicher 6 oder direkt zu dem oder den Radantrieb(en) geleitet wird, kann elektronisch oder auch rein mechanisch geregelt sein.Electrical energy stores, in particular rechargeable batteries, can be considered as energy stores 6, for example. Mechanical energy stores, such as springs, are also possible. Likewise, energy can e.g. can also be stored in a pneumatic or hydraulic cylinder. The instantaneous distribution of whether the energy supplied by the
Bei zügiger Bergabfahrt können elektrische Radantriebe 7, 8 als Generatoren wirken und damit ebenfalls den Energiespeicher 6 versorgen und nachladen. Auch Bremsenergie (Rekuperation) oder ein Treten in Überschußleistung kann den Energiespeicher 6 während der Fahrt ohne nachladen.When driving downhill quickly, electric wheel drives 7, 8 can act as generators and thus also supply and recharge the energy store 6. Braking energy (recuperation) or stepping into excess power can also recharge the energy store 6 while driving.
In einer alternativen Ausführung - hier nicht gezeichnet - kann das Fahrzeug 1 frei von einem Energiespeicher 6 für einen Radantrieb 7, 8 sein, so daß dann die direkt übertragene Leistung des Generators 5 jederzeit für den oder die Radantriebe 7, 8 ausreichend sein muß.In an alternative embodiment - not shown here - the vehicle 1 can be free of an energy store 6 for a
Wie in
Es versteht sich, daß unter Pedalkurbeln 2 auch Handkurbeln verstanden werden, etwa bei einem sog. Handbike. Auch hier ist der Betrieb in gleicher Weise ohne eine drehmomentübertragende Verbindung (z. B. Kette, Antriebsriemen oder Welle) der Handkurbeln zu einem angetriebenen Rad 3, 4 möglich. Dabei können die Handkurbeln auch mit dem Lenker mit auslenken und dennoch einen Antrieb bedienen, der zum Beispiel auf das Hinterrad wirkt.It goes without saying that pedal cranks 2 are also understood to mean hand cranks, for example in the case of a so-called handbike. Here, too, operation is possible in the same way without a torque-transmitting connection (e.g. chain, drive belt or shaft) of the hand cranks to a driven
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeug,Vehicle,
- 22
- Pedalkurbeln,pedal cranks,
- 33
- Vorderrad,front wheel,
- 44
- Hinterrad,rear wheel,
- 55
- Generator,Generator,
- 66
- Energiespeicher,energy storage,
- 77
- Radantrieb,wheel drive,
- 88th
- Radantrieb,wheel drive,
- 99
- Rahmen des Fahrzeugs,frame of the vehicle,
- 1010
- Sattelrohr,seat tube,
- 1111
- Sattelsaddle
- 1212
- Trittrichtung,stepping direction,
- 1313
- Hebel,Lever,
- Ff
- Fahrtrichtung,direction of travel,
- VV
- Vertikalrichtung,vertical direction,
- HH
- Horizontalrichtunghorizontal direction
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021003106.7A DE102021003106A1 (en) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | Vehicle with pedal cranks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021003106.7A DE102021003106A1 (en) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | Vehicle with pedal cranks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021003106A1 true DE102021003106A1 (en) | 2022-12-22 |
Family
ID=84283482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021003106.7A Ceased DE102021003106A1 (en) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | Vehicle with pedal cranks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021003106A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3623800A1 (en) | 1985-10-24 | 1987-04-30 | Binder Aviat Gmbh | Bicycle with motor drive which can be switched on |
DE102011082082A1 (en) | 2011-09-02 | 2013-03-07 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Bicycle, particularly pedal electric cycle or electric bicycle, comprises auxiliary motor, which is operable by electric energy provided by generator or by energy storage, where generator is arranged in bottom bracket of pedal set |
-
2021
- 2021-06-17 DE DE102021003106.7A patent/DE102021003106A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |