DE102021005626B4 - Verfahren zur aufrechten Einladung und Befestigung eines Fahrrades in ein Kraftfahrzeug, Beladerolle geeignet für das Verfahren und Vorrichtung für das Verfahren. - Google Patents

Abstract

Verfahren zur aufrechten Einladung und Befestigung eines Fahrrades (4) in ein Kraftfahrzeug mit Ladefläche (101), gekennzeichnet dadurch, dass während des Einladens das normale Vorderrad (2) ersetzt wird durch eine Beladerolle (10), mit einer axialen Bohrung (13) und mit einer ringförmigen Erhöhung um die axiale Bohrung herum, wobei die ringförmige Erhöhung (16) genau in die Ausfallenden einer Vordergabel (3) passen, wobei die Beladerolle (10) eine Breite > 10cm, und einen Durchmesser weniger als 20cm aufweist, und diese Beladerolle (10) über die Ladefläche (101) in eine Schiene (52) geführt wird, an deren Ende ein Klemm und Federmechanismus (30, 36, 48) die Beladerolle feststellt.

Description

• Technischer Hintergrund
• Bei vielen Autos, die über einen begrenzt hohen Laderaum verfügen, z.B. Kombis, Vans, Kleintransporter oder SUVs (ab sofort KFZ (100) genannt) ist es grundsätzlich möglich Fahrräder aufrecht zu transportieren, allerdings nur, wenn das Vorderrad ausgebaut wird. Je nach Bauart des Autos und Größe des Fahrrads ist es manchmal vorteilhaft, manchmal zwingend, das Fahrrad mit dem Lenker nach vorne in den Laderaum zu stellen. Insbesondere bei schweren E-Bikes ist das zum Teil mit erheblichem Kraftaufwand verbunden. Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, wie das Einladen und Befestigen auch von schweren Fahrrädern, wie z.B. E- Bikes in einem KFZ mit Ladefläche mit minimalem Kraftaufwand möglich ist. Der technische Aufwand, die erforderlichen Hilfsmittel, die Kosten und der Platzbedarf sind dabei gering.
• Stand der Technik
• Um ein Fahrrad mit dem ausgebauten Vorderrad in einem Fahrzeug zu fixieren, werden die unterschiedlichsten Vorrichtungen vorgeschlagen, die auf der einen Seite fest mit dem Fahrzeug verbunden sind, es auf der anderen Seite es ermöglichen, z.B. die Federgabel eines Fahrrads durch klemmen, schrauben und auf andere Weise zu festzustellen. Genannt seien hier z.B. US 2015/0 151 688 A1 oder DE 20 2015 003 646 U1 .
• DE 10 2017 124 232 A1 schlägt eine Querschiene, die fest mit der Ladefläche des Kraftfahrzeugs verbunden ist, vor, an der Feststellelemente zur Fixierung eines Fahrrades befestigt sind.
• Alle vorgeschlagenen Lösungen sind gut geeignet, ein Fahrrad im Fahrzeug zu fixieren, befassen sich allerdings nicht mit der Frage, wie man das Fahrrad überhaupt bis zu der Einspannstelle bewegt. Bei leichten Rennrädern mag das für einen durchschnittlich kräftigen Mann noch gut möglich sein. Insbesondere bei schweren E- Bikes, die durchaus 25kg oder mehr wiegen, steigt der Kraftaufwand allerdings erheblich, um das Fahrrad ohne Vorderrad mit dem Lenker voran auf der Ladefläche nach vorne zu rutschen und zu heben bis zu der Stelle, an dem sich die Fixierung für die Vorderradgabel befindet.
• Es werden Vorrichtungen vorschlagen, die ein bewegliches Trägerelement aufweisen, so dass das bewegliche Element zum Beladen aus dem Laderaum gezogen wird, mitsamt dem fixierten Fahrrad in den Laderaum des KFZ zurückgeschoben wird, so dass der Kofferraumdeckel geschlossen werden kann. Auf das bewegliche Element kann das Fahrrad außerhalb des Laderaums mit relativ wenig Aufwand gehoben und fixiert werden. Genannt seien hier z.B. DE 20 218 232 U1 , oder WO 2010/ 025 924 A1 . Durch entsprechende Gelenke kann das bewegliche Element als Rampe ausgelegt werden, indem es im herausgezogenen Zustand nach unten geklappt wird. Das bewegliche Element weist nun z.B. Rollen oder Schienen auf, mit deren Hilfe das bewegliche Element mitsamt dem fixierten Fahrrad auf die Ladefläche des Automobils zurückgeschoben werden kann.
• Die Anmeldung JP 2017 - 81 320 A schlägt eine Vorrichtung vor, bei der das Fahrrad auf Schlitten fixiert wird, die in einer Laufschiene verschoben werden. Das Schienensystem reicht dabei sinnvollerweise über die gesamte Ladefläche des Kraftfahrzeugs. Die Anmeldung JP 2017 - 81 320 A behandelt dabei nicht das Problem, wie man ein schweres Fahrrad mit ausgebautem Vorderrad - um die Höhe zu reduzieren - zu einer Feststelleinrichtung bewegt.
• Die vorgeschlagenen Verfahren, bzw. Einrichtungen DE 20 218 232 U1 , WO 2010/ 025 924 A1
  und JP 2017-81 320 A weisen zwar den Vorteil auf, dass das Fahrrad mit geringem Kraftaufwand in das Fahrzeug geschoben werden kann. Die Vorrichtungen selber beanspruchen allerdings einen nicht unbedeutenden Platz, was den Laderaum im Fahrzeug vermindert und Lagerplatz erfordert, wenn die Vorrichtungen ausgebaut, und im Winter z.B. im Keller aufbewahrt werden. Zusätzliche Schienen, Gelenke etc., die solche Vorrichtungen aufweisen, machen es zwar einerseits komfortabler, das Fahrrad in den Innenraum des Fahrzeugs zu heben, andererseits wird die Konstruktion dadurch voluminöser und teurer.
• Aufgabe der Erfindung
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine einfache und günstig herzustellende Belademöglichkeit eines Fahrrades, insbesondere eines E-Bikes in ein Kraftfahrzeug zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1, einer Beladerolle nach Anspruch 2 und der Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Kurzbezeichnung der Figuren:
• 1 zeigt ein Fahrrad mit normalen Vorderrad und ein Fahrrad mit Beladerolle
• 2 zeigt eine Ausführungsform der Beladerolle (10) gemäß der vorliegenden Erfindung
• 3 zeigt eine weitere Ausführungsformen der Beladerolle (10) gemäß der vorliegenden Erfindung
• 4 zeigt eine weitere Ausführungsform mit beweglichen Teilachsen gemäß der vorliegenden Erfindung
• 5 zeigt den Beladevorgang eines Fahrrads mit Beladerolle in ein KFZ
• 6 zeigt weitere Varianten der seitlichen Fixierung der Beladerolle
• 7 zeigt weitere Varianten der seitlichen Fixierung der Beladerolle
• 8 zeigt Varianten der seitlichen Fixierung der Beladerolle mit Arretierung
• 9 zeigt Varianten mit Profil auf der Seitenfläche der Beladerolle und Hinterschnitt auf den Klemmbacken
• 10 zeigt omegaförmige und halb-omegaförmige Blattfeder
• 11 zeigt eine Einheit aus Blattfeder und seitlicher Fixierung = Feststellmechanismus
• 12 zeigt eine Einheit aus Feststellmechanismus und Beladeschiene
• 13 zeigt eine Einheit aus Feststellmechanismus und Beladeschiene und seitlichen Auslegern
• 14 zeigt ein Fahrrad mit Beladerolle bei senkrechter Lagerung und Fixierung in einer einer Einheit aus Blattfeder, seitlicher Fixierung und Beladeschiene
• 15 zeigt eine Beladerolle, die ein Ladegerät enthält. Gezeigt ist die Beladerolle mit zwei Kontaktsteckern für externe Spannungsversorgung und für die Batterie des E-Bikes
• Ausführliche Beschreibung der Erfindung
• Form der Beladerolle
• Fig.1
• Das Vorderrad eines Fahrrades besitzt typischerweise einen Durchmesser von 26", 27" oder 29", was in etwa einem Außendurchmesser zwischen 65cm und 75cm entspricht. Diese Vorderräder werden im folgenden als „normales Vorderrad" (2) bezeichnet.
• Fig.1 a
• Wird dieses normale Vorderrad (2) durch ein kleines Rad mit einem Durchmesser zwischen 5 und 25cm vorzugsweise zwischen 10 und 15cm ersetzt, wird die Höhe vom Lenker bis zur Unterkante des Rades so weit reduziert, dass das Fahrrad mit Beladerolle (4) in aufrechter Weise, mit der Vordergabel (3) voran, kraftlos in das Fahrzeug gerollt werden kann. Das kleinere Rad wird ab sofort Beladerolle (10) genannt.
• Fig. 1 b
• Fig.2
• Die Beladerolle (10) kann auch als Zylinder mit axialer Bohrung (13) oder als Walze bezeichnet werden. Sie besitzt eine Breite b und einen Aussendurchmesser D. Wo es eine bessere Vorstellung ermöglicht, wird im Text gelegentlich auch der Vergleich mit einem Zylinder gewählt.
• (Fig.2a)
• Die Beladerolle (10) besitzt eine axiale Bohrung (13) mit Innendurchmesser d. Diese Bohrung besitzt etwa den gleichen Durchmesser wie die Bohrung der Nabe des normalen Vorderrads (2). Dadurch ist es möglich, dass die Steckachse (8) sowohl für die Fixierung des normalen Vorderrads (2) als auch der Beladerolle (10) verwendet wird. Durch ein geringes Spiel wird ein leichtes Hinein- und Hinausschieben der Achse ermöglicht, andererseits garantiert das geringe Spiel, dass - wie später genauer beschrieben wird - bei einer Fixierung des Ersatzrades das gesamte Fahrrad stabil im Fahrzeug steht. Um ein leichtes Einsetzen der Beladerolle (10) in die Vordergabel (3) zu ermöglichen werden auf den Seitenflächen um die axiale Bohrung herum ringförmige Erhöhungen (16) vorgesehen, die ein formschlüssiges Aufsetzen der Ausfallenden (5) der Vordergabel (3) auf die Beladerolle (10) ermöglichen. Die geometrische Form der Erhöhung (16) entspricht der Form der Außenseiten der Nabe des normalen Vorderrads (2). Die Beladerolle (10) wird damit auf gleiche Weise in die Vordergabel (3) eingesetzt, wie das normale Vorderrad (2).
• Bei schweren E- Bikes werden inzwischen üblicherweise ausschließlich Steckachsen verwendet. Durch die oben beschriebene Ausformung der Zylinder-Seitenflächen im Bereich der Axial- Bohrung ist garantiert, dass auf einfache Weise die Steckachse gleichzeitig durch die Ausfallenden (5) der Vordergabel (3) als auch die Axial- Bohrung (13) der Beladerolle (10) geschoben werden kann. Die Steckachse kann in das auf einer Seite der Ausfallenden (5) vorhandene Gewinde festgedreht werden, sodass, insbesondere bei einer weitgehend spielfreien Auslegung der axialen Bohrung (3) ein fester Sitz des Ersatzrades garantiert ist und damit auch eine sichere Fixierung des gesamten Fahrrades. Die Breite b der Beladerolle (10) wird vorteilhafter Weise so gewählt, dass sie nur geringfügig geringer als die Breite der Federgabel (3) ist. Durch die Breite ist die Stabilität beim Einladen des Fahrrads erhöht, sie beträgt daher vorteilhafterweise mindestens 50%, bevorzugt 90%400% der Innenbreite der Federgabel. Insbesondere ist durch eine breite Beladerolle (10) gewährleistet, dass das Fahrrad auf ebener Fläche stabil steht, was beim Einladen in ein ein KFZ von großem Vorteil ist. Die Breite b kann natürlich nicht das Innenmaß der Vordergabel überschreiten, da das Ersatzrad sonst nicht mehr eingesetzt werden kann.
• Eine breit dimensionierte Beladerolle (10) weist weitere Vorteile auf. Erstens: Beim Einbau in die Vordergabel des Fahrrades kann der Zylinder mit der Lauffläche auf den Boden oder die Ladefläche des Autos gelegt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass er während des Einbaus umkippt, wenn man z.B. mit der Vordergabel dagegen stößt. Ein weiterer Vorteil der breiten Auslegung der Beladerolle (10) besteht in der hohen Stabilität des eingebauten Fahrrads wenn die Beladerolle (10) eingespannt ist. Die verschiedenen Möglichkeiten der Einspannung der Beladerolle (10) werden später dargelegt.
• Die Beladerolle (10) kann neben der axialen Bohrung für die Aufnahme der Steckachse diverse zusätzliche Bohrungen (17) aufweisen, die dazu dienen, die Beladerolle (10) in einer Einspannvorrichtung zu fixieren.
  In einer alternativen Ausformung ist eine Scheibe (9) mit der gleichen Form, wie eine Bremsscheibe seitlich auf die Beladerolle (10) aufgesetzt, genauso beabstandet ist wie die Bremsscheibe des normalen Vorderrads. Die Scheibe (9) wird bei Einsetzen der Beladerolle (10) zwischen die Bremskolben geschoben, um ein unerwünschtes Zusammenziehen bei Berührung des Bremshebels zu verhindern, sie dient also als Transportsicherung der Bremskolben (9). Bei Verwendung einer solchen „Bremsscheibe" besitzt die Beladerolle (10) vorteilhafter Weise mindestens den Durchmesser dieser Bremsscheibe. So kann die Beladerolle (10) mit „Bremsscheibe" (9) eben z.B. auf die Ladefläche des KFZ gestellt werden kann.
• (Fig. 2b)
• Durch ein Wälz- oder Kugellager kann die Reibung reduziert werden, was ein leichteres Bewegen des Fahrrads mit Ersatzrad ermöglicht. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
• Die Beladerolle (10) kann aus einer Felge, Speichen und Nabe bestehen. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Ein Vollzylinder ist ebenso funktional, und preisgünstiger herzustellen.
• Die Beladerolle (10) kann aus unterschiedlichsten Materialien hergestellt werden, z.B. aus Holz, Kunststoff oder Metall. Eine Kombination aus verschiedenen Materialien ist natürlich ebenso möglich, insbesondere ein Material mit hoher Reibung, wie z.B. Gummi, auf der Lauffläche des Ersatzrades. Dies verbessert die Rollbewegung des Beladerolle.
• Fig. 3
• Die Beladerolle kann auch aus zwei schmalen Rädern (6) mit geringer Breite, z.B. 1-4cm breit, bestehen, die durch eine Nabe mit einem Außendurchmesser < D fest verbunden sind. Ein solche H-förmige Beladerolle (14), besitzt ein geringeres Gewicht. Die H- Form bietet darüber hinaus vorteilhafte Möglichkeiten der Fixierung der Beladerolle und damit einer stabilen Befestigung des gesamten Fahrrades. Möglich sind natürlich auch Beladerollen bestehend aus mehr als zwei Einzelrädern, die dann entsprechend durch mehrere Nabenteile verbunden sind.
• (Fig. 3a)
• In einer weiteren alternativen Ausformung der Beladerolle werden zwei schmale Räder (6) geringerer Breite, z.b. 1-4cm breit, von beiden Seiten lose auf eine Nabe gesteckt. Die Räder sind also drehbar um die Nabe (7) gelagert. Die Nabe weist eine Bohrung auf, um die Steckachse aufzunehmen. In der vorgeschlagenen Ausformung sorgt ein Abstandshalter (70), der z.B. darin bestehen kann, dass die Nabe in der Mitte etwas dicker ist, oder in einem Rohr entsprechender Größe, dass die aufgesetzten Räder auf der Nabe fest positioniert sind, sodass im Querschnitt ein H-förmiges Profil ausgebildet ist. Auch bei dieser vorgeschlagenen Konstruktion zweier auf eine Nabe aufgesteckten Räder ist es vorteilhaft, die Räder so zu beabstanden, dass die gesamte Breite der H-förmige Beladerolle (14) der Breite der Vordergabel entspricht. Somit ist auch bei dieser alternativen Ausführung ein stabiles Rollen des Fahrrads mit Beladerolle gegeben.
  Diese H-förmigen Doppelrolle (14) weist den Vorteil auf, dass z.B. mittels Spanngurt, der um die Nabe im dicken Bereich zwischen den beiden Rädern und Lenker gelegt wird, die Feder der Vordergabel zusammengezogen wird. Dies verringert die Höhe des Vorbaus, sodass das Fahrrad auch in KFZs mit niedriger Ladehöhe eingeladen werden kann. Dadurch, dass die Nabe frei drehbar ist, kann die H-förmige Beladerolle (14) auch in diesem Fall leicht gerollt werden.
• Verwendung anderer Achsensysteme
• (Fig. 4 )
• Neben der Wiederverwendung derselben Steckachse, gibt es natürlich die Möglichkeit, andere Achsen für die Beladerolle (10) zu verwenden. Solche Achsen können in die Beladerolle (10) integriert sein. Dies kann z.B. auf folgende Weise realisiert sein: zwei Stifte (19) mit einem Durchmesser, der dem der Achse entspricht, befinden sich in der axialen Bohrung des Ersatzrads. Sie werden durch Federkraft der Feder (18) auf beiden Seiten aus den Öffnungen der axialen Bohrungen herausgedrückt. Die Kraft zum Hineindrücken der beiden integrierten Teilachsen (12) in die axiale Bohrung des Vorderrads kann mechanisch oder magnetisch erfolgen. 4 zeigt eine Möglichkeit einer magnetischen Krafterzeugung, um die - in diesem Fall - weichmagnetischen integrierten Teilachsen nach innen zu ziehen. Durch eine axial aufgewickelt Spule (11) wird ein Magnetfeld erzeugt, das die weichmagnetischen integrierten Teilachsen (12) aufmagnetisiert und so das Magnetfeld erzeugt, um die Stifte nach innen zu ziehen. Dieses Verfahren der Krafterzeugung entspricht dem eines Relais. Für das Ein- und Ausfahren der integrierten Teilachsen (12) kann alternativ z.B. ein piezoelektrischer Antrieb verwendet werden.
• Positionieren des Fahrrads auf der Ladefläche des KFZ
• (Fig. 5)
• Das Einsetzten der Beladerolle in die Vordergabel kann natürlich außerhalb des KFZ am Boden vorgenommen werden. Bei einer vorteilhaften Alternative wird die Beladerolle (10) mit der Lauffläche auf die Ladefläche (101) des KFZ (100) gestellt wird. In aller Regel befinden sich auf den Ladeflächen zur Außenkante hin Vertiefungen, oder Furchen, die den Zylinder am wegrollen hindern. Nach dem Ausbau des normalen Vorderrads (2) wird die Vordergabel (3) auf die Beladerolle (10) gesetzt. Da die ringförmige Erhöhung (16) um die axiale Bohrung (13) herum genau in die Ausfallenden (5) der Vordergabel passen, sind alle axialen Bohrungen zentriert, und die Steckachse (8) kann leicht durch die Bohrungen geschoben und festgedreht werden. Während des gesamten Austauschs von normalem Vorderrad (2) durch die Beladerolle (10) bleibt das Hinterrad auf dem Boden. Es muss also kaum Gewicht gehoben werden, bzw. nur so viel, wie erforderlich ist, um den vorderen Teil des Fahrrads am Lenker hochzuhalten. (5a)
  Im zweiten Arbeitsschritt wird das Hinterrad hochgehoben, man kann dazu z.B. einen hinteren Holm greifen. Die Beladerolle (10) liegt dabei fest auf der Ladefläche auf, so dass auch im zweiten Schritt nur ein sehr geringes Gewicht gehoben werden muss. Die Verringerung des Gewichts entspricht physikalisch der Gewichtsreduktion bei einer Schubkarre.
• (Fig. 5b)
• Im dritten Arbeitsschritt wird das Fahrrad über die Beladerolle (10) auf der Ladefläche des Fahrzeugs an die endgültige Position gerollt. Je nach KFZ sind hierfür Schienen zum Ausgleich von Unebenheiten der Ladefläche sinnvoll, auf denen die Beladerolle (10) leicht gerollt werden kann. Diese Schienen werden hier ab sofort Beladeschienen (50) genannt. Sie müssen nicht so lang sein wie der Laderaum des KFZ, es genügt, wenn sie Stellen überbrücken, an denen die Ladefläche Unebenheiten aufweist. Bei vielen Fahrzeugen sind solche Unebenheiten ausschließlich im Bereich der Rücksitze vorhanden, wenn diese entweder umgeklappt, oder ausgebaut sind. Bei vielen bekannten KFZ ist es ausreichend, wenn eine solche Beladeschiene (50) weniger als Im, z.B. o,5m beträgt. (5c) Es können natürlich mehrere Fahrräder auf gleiche Weise in das Fahrzeug gerollt werden. Eine platzsparende Möglichkeit besteht darin, die Fahrräder abwechselnd zuerst mit der Vordergabel, und zuerst mit dem Hinterrad in das KFZ zu laden.
• Feststellen der Beladerolle
• Üblicherweise werden Fahrräder im KFZ mit Spanngurten fixiert. Hierfür findet der normale Nutzer eine Vielzahl von Möglichkeiten, um die Gurte an vorhandenen Ösen zu befestigen. Dies birgt Nachteile: erstens der Aufwand, zweitens laufen die Spanngurte quer durch den Laderaum, drittens ist das Fahrrad bis zur erfolgreichen Fixierung instabil. Demgegenüber haben Befestigungen, wie sie z.B. in US2015151688 oder DE202015003646 vorgestellt sind, den Vorteil einer einfacheren Fixierung ohne Spannseile.
• Für alle vorgeschlagenen Lösungen, ein Fahrrad im KFZ zu fixieren gilt: Bei der festen Positionierung eines Fahrrades auf der Ladefläche (101) eine KFZ müssen alle Verbindungselemente ihrerseits fest mit der Ladefläche des Autos fest verbunden sein. Die Art dieser Verbindung zur Ladefläche des Autos wird hier nicht näher betrachtet: Die Automobilhersteller bieten eine Vielzahl von Möglichkeiten, um Verbindungselemente, wie z.B. Schienen, Platten, Winkelelemente, Haken oder Ösen, die zur Fixierung von Lasten dienen, mit der Ladefläche durch schrauben, klemmen, etc. zu verbinden.
• Die hier vorgeschlagene Beladerolle (10) bietet einfache und sichere Fixierungsmöglichkeiten. Dabei kann die Lauffläche des Ersatzrads, also die Mantelfläche des Zylinders fixiert werden, oder es werden die Seitenflächen des Ersatzrades, also die Deckflächen des Zylinders fixiert. Für beide Möglichkeiten gibt es diverse Untervarianten.
• Fixierung der Seitenflächen der Beladerolle (10)
• Fixierung durch Stifte
• (Fig. 6)
• Im Auto wird an geeigneter Stelle der Ladefläche (101) ein U-förmiges Winkeleisen (20) mit der Öffnung nach oben angebracht. Der Abstand der beiden in die Luft ragenden Schenkel entsprechen der Breite der Beladerolle (10). Um ein leichtes Einparken der Beladerolle und damit des gesamten Rads zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn die Breite des „U" etwas größer z.B. 1-2 cm größer ist, als die Breite des Ersatzrades. Die freistehenden Schenkel des U-förmigen Winkeleisens (20) weisen mindestens je eine Bohrung auf.
• Parallel zur 1. Hauptachse des zylinderförmigen Ersatzrades, befindet sich mindestens eine Bohrung (17) beabstandet zu der Mittelachse. Eine Vielzahl von Bohrungen sind allerdings von Vorteil, da so bei jeder Stellung des Ersatzrades die Bohrung mindestens eine Bohrung deckungsgleich mit den Bohrungen des Winkeleisens (22) ist.
• Mehrere Bohrungen (22) in den Schenkeln des u-förmigen Winkeleisens (20) sind ebenso von Vorteil. Bei geeigneter Anzahl und Anordnung der vielen Bohrungen (22) im freistehenden Winkeleisen (22) sowie der vielen Bohrungen (17) in der Beladerolle (10) ist es garantiert, dass mindestens ein Stift durch Winkeleisen und Ersatzrad gesteckt werden kann, um diese beiden Elemente fest miteinander zu verbinden. (6a)
• Es ist nicht zwingend notwendig, dass die Bohrung(en) gänzlich durch den Zylinder reichen. Es reicht aus, wenn die Bohrungen (17) nur eine Tiefe von wenigen Millimetern besitzen. Kurze Stifte, die von beiden Seiten durch Winkeleisen (20) und die wenig tiefen Bohrungen der Deckflächen des Zylinders gesteckt werden, fixieren die Beladerolle hinreichend. Eine vorteilhafte, weil kostengünstige und einfache Alternative zur Fixierung durch Stifte besteht darin, statt der einfachen Bohrungen (22) des U-förmigen Winkeleisens (20) ein Gewinde vorzusehen. Durch eine oder mehrere Rad- oder Knebelschrauben (26) können mittels weniger händischer Umdrehungen von einer oder beiden Seiten die Seitenflächen der Beladerolle (10) fest eingespannt werden. (6b)
• Fixierung durch Klemmbacken
• Fig. 7
• Bei den bisherigen Ausführungen wurde von einem fixen Winkeleisen (20) ausgegangen, zwischen die die Beladerolle gerollt wird. Alternativ werden mindestens zwei zangenförmige Backen vorgesehen, die hier ab sofort Klemmbacken (23) genannt werden. Ihre Arbeitsweise ist dadurch bestimmt, dass die Beladerolle (10) zwischen die Klemmbacken (23) gefahren wird, diese also im nicht klemmenden Zustand einen Abstand aufweisen, der größer ist als die Breite der Beladerolle (10). Um die Beladerolle (10) zu fixieren, werden die Klemmbacken (23) gegen die Seitenflächen der zylinderförmigen Beladerolle (10) gedrückt.
• Die klemmende Bewegung kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Entlang mindestens einer Laufschiene (29) können die Klemmbacken linear bewegt werden. 7a zeigt eine Variante für das Festklemmen einer H-förmigen Beladerolle; Der Fachmann kann daraus leicht ein analoges Verfahren für eine zylinderförmige Beladerolle ableiten: in diesem Fall müssen die Backen von außen klemmen. Der Vortrieb kann z.B. durch eine Spindel oder ein Gewinde (28) erfolgen. Dies kann händisch z.B. durch Knebel- bzw. Sternschrauben (26) geschehen. Alternativ können Elektromotoren eingesetzt werden.
• (Fig. 7a)
• Eine weitere alternative Ausführung besteht darin, dass die beiden Klemmbacken (23) - analog einer Felgenbremse - über ein drehbares Gelenk zangenförmig die Stirnseiten der Beladerolle umgreifen. 7b zeigt eine Variante für das Festklemmen einer zylinderförmigen Beladerolle; analoges gilt für eine H-förmige Beladerolle. In diesem Fall können die Backen auch von innen klemmen. Die beiden freien Schenkel können auch in diesem Fall mechanisch oder elektrisch über Gewinde (28) bewegt werden. (7b)
• Fig. 8
• In einer alternativen Ausführungsform werden die Bremsbacken durch Federkraft zusammengezogen, wenn die Beladerolle (10) zwischen die Backen gefahren wird. Eine Feder (30) wird dabei vorher in einen gespannten Zustand versetzt und besitzt eine Arretierung (31), die das Zusammenziehen im nicht beladenen Zustand verhindert.
• (Fig. 8a)
• Fährt die Beladerolle (10) auf einen dafür vorgesehenen Entriegelungsmechanismus (32) wird die Feder (30) entspannt und aktiviert den Klemmmechanismus. Im Moment, wenn die Beladerolle zwischen die beiden Eisen gefahren wird, klappen die beiden Backen der Zange wie bei einer Falle zusammen und klemmen damit die beiden Seitenflächen des Ersatzrades mit Federkraft fest.
• Im gezeigten Fall ist der Mechanismus der Entriegelung durch ein zweites orthogonales Drehgelenk (33) realisiert. Die konkrete technische Lösung ist hier nur angedeutet, da dem Fachmann eine Vielzahl von solchen Mechanismen bekannt sind, die auch alle dem vorliegenden Zweck Genüge tun würden, im Moment der Positionierung die Entriegelung zu lösen und so die Klemmbacken „zuschnappen“ zu lassen.
• Die Federkraft wird hinreichend hoch ausgelegt, um das Ersatzrad zu fixieren, andererseits gering genug, um es dem Nutzer zu ermöglichen die beiden Schenkel auseinander zu klappen, die „Falle" also wieder zu spannen. (8b)
• Werden die Seitenflächen der Beladerolle (10) auf die eben beschriebene Weise festgeklammert, müssen nicht extra Stifte - die gerne verloren gehen - durch die Bohrungen bzw. In die Bohrungen hineingesteckt werden.
• Um die Haftung der Klemmbacken auf den Seitenflächen der Beladerolle zu erhöhen, ist es vorteilhaft, sowohl die Seitenflächen der Rolle (10), als auch die Innenseite der beiden klappbaren Schenkel mit einer rauen Oberfläche zu versehen. Dadurch wird der Reibungsfaktor erhöht, und eine sichere Fixierung der Rolle gesteigert.
• Statt der technisch etwas aufwendigeren Klemmmechanismen, wie sie in 8 dargestellt sind, können auch einfache Blattfedern die Seitenwände der Beladerolle festklemmen.
• Fig. 9
• Eine sicherere Fixierung der Baladerolle wird dadurch erreicht, dass die Seitenfächen der Beladerolle (10) ein Profil (25) aufweisen. Eine erste Variante eines solchen Profils kann z.B. eine zweite ringförmige Erhöhung auf der Seitenfläche sein. Der Durchmesser des Rings kann kleiner sein als der Durchmesser der Seitenfläche oder den gleichen Durchmesser besitzen wie die Seitenfläche. Andere Möglichkeiten, ein Profil auszubilden sind natürlich genauso möglich. Die Tiefe des Profils (25) wird vorteilhafterweise so ausgelegt, dass ein geeignetes Gegenstück auf den Klemmbacken sicher dahinter greift, bevorzugt beträgt die Tiefe ca. 1 cm, sie kann aber auch nur 1 mm betragen, oder bis zu 10 cm tief sein. Blickt man auf die Seitenflächen der Beladerolle (10), sind die Breiten der Profilgeometrien vorteilhafter Weise so ausgelegt, dass sie hinreichend stabil sind, um den Kräften Stand zu halten, wie sie beim Verkippen des Fahrrads auftreten könnten, die geometrischen Abmessungen sollten also mindestens einige mm breit sein, maximal mehrere Zentimeter, bevorzugt ca.1cm betragen; als Material kann neben Metall z.B. Holz oder Kunststoff verwendet werden. In der 9 ist die Variante einer händischen Klemmung analog 7b gezeigt. Analoges gilt natürlich auch für alle anderen Varianten die Seitenflächen zu klemmen. (9a)
• Die Klemmbacken weisen als Gegenelement einen Hinterschnitt (42) auf, der so in das Profil (25) greift, dass eine Bewegung der Beladerolle (10) nach oben ausgeschlossen ist und somit eine Fixierung des gesamten Fahrrads garantiert ist. Ausreichend ist eine Tiefe des Hinterschnitts (42) von z.B. 1cm - entsprechend der Tiefe des Profils (25). Der Hinterschnitt kann - von oben betrachtet - verschiedene Formen besitzen, kreisförmig, kreissegmentförmig sein, aus mehreren stiftförmigen Elementen bestehen, um im Zusammenspiel mit dem Profil (25) auf der Seitenfläche der Beladerolle (10) einen festen Sitz zu garantieren.
• Besteht die Beladerolle (10) nicht nur aus einer zylinderförmigen Rolle, sondern aus ehreren schmalen Rädern, z.B. aus zwei Rädern, die mit einem axialsymmetrischen Zylinder verbunden sind, der einen geringeren Durchmesser besitzt (H-förmiger Querschnitt) können die beschriebenen Profile (25) mit entsprechenden Hinterschnitten (42) auf den Klemmbacken natürlich auch auf den inneren Seitenflächen realisiert werden.
• Alternativ können auch einfache Blattfedern (24) die Seitenflächen der Beladerolle festklemmen. Das vorgestellte Profil (25) erhöht dabei die Klemmwirkung solcher Blattfedern (24) (9b)
• Die in 6 - 9 gezeigten Möglichkeiten, die Beladerolle von der Seite zu fixieren, werden als seitliche Fixierungselemente (36) bezeichnet. Unter den Begriff seitliche Fixierungselemente" fallen auch weitere mögliche Varianten bzw. Untervarianten der hier explizit dargestellten Fixierungen.
• Feststellen der Beladerolle über die Lauffläche
• Fig. 10
• Die Beladerolle (10) kann auch fixiert werden, indem die Lauffläche der Rolle, man kann auch sagen, die Mantelfäche des Zylinders eingespannt wird. Auch hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten.
• Eine erste Möglichkeit besteht in einer Fixierung mittels Spanngurt. Es werden in der Literatur verschiedene Ausführungen vorgeschlagen, um Reifen aller Art zu fixieren, indem der Spanngurt über die Lauffläche gelegt wird und über geeignete Umlenkungen - wenn er gespannt wird - den Reifen auf den Boden drücken. Der Nachteil einer solchen Fixierung ist die relativ umständliche Handhabung solcher Spanngurtvorrichtungen.
• Fixierung der Beladerolle durch Blattfeder
• Alternativ kann die Lauffläche der Beladerolle (10) durch eine Blattfeder festgeklemmt werden. Eine erste einfache Variante einer geraden Blattfeder ist in 10A gezeigt. Ein hochgebogenens Ende (39) ermöglicht, dass die Beladerolle unter die Feder gleitet.
• (Fig. 10a)
• Eine Variante, bei der die Lauffläche der Beladerolle optimal formschlüssig umschlossen wird, ist eine omegaförmige Blattfeder(40).
  Die Beladerolle (10) kann in eine solche omegaförmige Blattfeder (40) bei entsprechender Geometrie auf einfache Weise hineingeschoben werden. Von Vorteil ist es hierbei, wenn die Öffnung (45) der omegaförmigen Blattfeder (40) trichterförmig ausgelegt ist. Dies ermöglicht ein leichtes Hineingleiten der Beladerolle (10) in die Feder (40). Der Durchmesser des Bauchs der omegaförmigen Blattfeder (40) besitzt einen Durchmesser, der in etwa dem Durchmesser der Beladerolle entspricht. Vorteilhafterweise wird der Durchmesser etwas kleiner, z.B. 1- 10% kleiner als der Durchmesser der Beladerolle (10) ausgelegt. Dadurch erzielt man eine optimale mechanische Klemmwirkung.
• (Fig. 10b)
• Bei einer weiteren vorgeschlagenen Ausführungsvariante umschließt die Blattfeder die Beladerolle omegaförmig nur von oben, während von unten die Beladerolle (10) auf der Beladeschiene (50) gehalten wird. Die Form und Funktion der Beladeschiene (50) wird später genauer erläutert. Die Blattfeder hat in diesem Fall eine Form, die einem halben Omega (41) entspricht. Die Öffnung (46) der Halb-Omega-förmigen Blattfeder ist trichterförmig bzw. Halbtrichterförmig ausgelegt, um ein leichtes Hineingleiten der Beladerolle (10) zu ermöglichen. Ein kleiner Stopper (38) verbessert die Fixierung der Beladerolle (10) in der gewünschten Position.
• (Fig. 10c)
• Die Breite der omegaförmigen Blattfeder entspricht idealerweise der Breite der Beladerolle, um eine maximale Klemmwirkung zu erzielen. Für den Fall, dass die Beladerolle aus mehreren einzelnen miteinander verbundenen schmalen Rädern (6) besteht, können mehrere schmalere Blattfedern verwendet werden, die jeweils ein schmales Rad (6) umklammern. Es kann natürlich genauso eine wie oben beschriebene omegaförmige (40) bzw halbomega-förmige (41) Blattfeder verwendet werden.
  Alle Blattfedern unabhängig von ihrer jewegen Form werden bevorzugt aus vollständig elastischem Material hergestellt. Dies kann z.B. ein Metall mit elastischen Eigenschaften, wie z.B. Federstahl oder ein Kunststoff mit vollständig elastischen Eigenschaften sein, wie z.B. Duroplaste. Die Federn können aber auch aus jedem anderen Material mit elastischen Eigenschaften wie z.B. Karbon hergestellt sein.
• Kombination der Feststellelemente
• Fig. 11
• 11 zeigt eine Kombination einer halb-omegaförmigen Blattfeder (nach 10c) mit einer seitlichen Fixierung durch Radschrauben nach 6b. Natürlich können auch alle anderen Varianten von seitlicher Fixierung und Fixierung der Lauffläche miteinander kombiniert werden.
  Natürlich sind auch alle anderen Varianten der vorgestellten seitlichen Fixierung der Beladerolle mit allen anderen Varianten der Fixierung der Laufflächen der Beladerolle beliebig miteinander kombinierbar.
• Alle Varianten, die Beladerolle zu fixieren, also erstens die Variante, nur eine seitliche Fixierung der Beladerolle (10) vorzusehen, zweitens nur eine Fixierung de Lauffläche, evorzugt mittels Blattfeder, vorzusehen und drittens die Kombination aus den beiden ersten Varianten werden ab sofort allgemein als Feststellmechanismus (48) bezeichnet.
• Einheit von Beladeschiene und Feststellmechanismus
• Fig. 12
• Um die Beladerolle (10) auf einfache Weise in den Feststellmechanismus (48) hineinzuführen, ist es vorteilhaft, ihn mit einer Lauf- oder Beladeschiene (50, 51, 52) zu verbinden, die die Beladerolle (10) in den Feststellmechanismus (48) auf definierte Weise hineinführt.Der Nutzer kann so auf leichte Weise das Fahrrad mit Beladerolle (4) über die Beladeschiene (50) zum Festellmechanismus (48) führen. Dies erfordert kaum Kraft, wenn die Federkraft der Blattfeder (46) entsprechend ausgelegt ist. Die Federkraft ist andererseits bereits mehr als hinreichend, das Fahrrad stabil in aufrechter, senkrechter Position zu halten. Der Nutzer kann das Fahrrad loslassen, um die Beladerolle (10) z.B. zusätzlich über die Seitenflächen festzuklemmen. Im Fall einer einfachen Zylinderform der Beladerolle (10) wird als Laufschiene bevorzugter weise ein U- Profil (51) verwendet. (12a)
• Besteht die Beladerolle aus zwei oder mehreren Einzelrädern, wird die Beladeschiene (50) mit einem oder mehreren Mittelgraten (52) versehen, durch die eine sichere Führung der Beladerolle (10) gewährleistet ist. (12b)
• Verbindung von Feststellmechanismus und Beladeschiene mit der Ladefläche des KFZ
• Fig. 13
• Um das Fahrrad kippstabil in senkrechter Position zu halten, wird die Einheit aus Feststellmechanismus(48) und Beladeschiene (50) starr auf der Ladefläche oder im Bereich von ausgebauten, bzw. zusammengeklappten Vordersitzen verankert. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind, um die beim Verkippen auftretenden Hebelkräfte zu reduzieren, seitliche Ausleger (56) an der Beladeschiene (50) angebracht. Die Ausleger weisen an ihren Enden Bohrungen oder Ösen (57) auf, die durch Verschraubung, oder mittels Spanngurten an in dem Auto vorhandenen Befestigungsmöglichkeiten fixiert werden. In einer vorteilhaften Ausfertigung sind die seitlichen Ausleger (56) nicht starr z.B. orthogonal mit der Beladeschiene (50), sondern drehbar z.B. durch eine Niete (58) verbunden. Dadurch kann die Einheit von Beladeschiene (50) und Feststellmechanismus (48) an die jeweiligen Fixierungspunkte im KFZ angepasstwerden und platzsparend aufbewahrt werden, wenn sie aus dem KFZ entfernt wird.
• Alternative Nutzung der Einheit von Beladeschiene und Feststellungselemente
• Fig. 14
• Die Einheit (55) bestehend aus Beladeschiene (50) und Feststellmechanismus (48) kann von der Ladefläche des KFZ entfernt werden und als Fahrradständer verwendet werden. Alternativ kann diese Einheit (55) an einer Wand z.B. einer Garage oder im Keller befestigt werden. Die Beladerolle (10) des Fahrrads mit Beladerolle (4) kann auf einfache und leichte Weise von unten in den Feststellmechanismus (48) geführt werden. Auf diese Weise ist das Fahrrad mit Beladerolle (4) auf platzsparende Weise, z.B. in der Wintersaison, verstaut.
• Fig. 15
• Die Beladerolle (4) ist bislang als rein mechanisches Teil beschrieben. In weiterreichenden Ausführungen können in die Beladerolle (10) elektronische Komponenten, insbesondere solche, die für das Be- und Entladen einer E-Bike- Batterie erforderlich sind, integriert sein. In einer konkreten Ausführung würde eine solche elektronische Komponente, z.B. ein DC/DC-Konverter verlustarm die Spannung eines E-Autos auf die Ladespannung heruntertransformieren, die für das Laden einer E- Bike- Batterie benötigt wird. Die technisch genutzte Antriebsspannung eines E-Autos liegt bei mehreren 100V, z.B. bei 300V oder bei 800V. Die Ladespannung einer E- Bike- Batterie liegt bei 40V-50V.
• Neben einer Komponente, die die Spannung der E-Auto- Batterie auf die Ladespannung der E-Bike- Batterie heruntertransformiert, würde die Beladerolle (10) noch die elektronischen Komponenten enthalten, die für die Kontrolle eines geregelten Ladestroms erforderlich sind.
• In der Beladerolle (10) wäre somit ein Ladegerät integriert, um aus der Antriebsbatterie des E-Autos die Batterie des E-Bikes im KFZ unterwegs aufzuladen.
• In einer weiteren Ausführungsform kann eine elektronische Komponente integriert werden, die einem normalen Ladegerät entspricht, die also die Wechselspannung eines normalen Haushalts Stromkreises auf die erforderliche Ladespannung heruntertransformiert. Dies könnte Anwendung finden in einer Anordnung, wie sie in 15 gezeigt ist.
• Natürlich können die beiden Ladekomponenten gleichzeitig in eine Beladerolle (10) integriert sein.
• Um die elektrischen Komponenten anzuschließen weist vorteilhafter Weise eine, oder zwei Seitenflächen der Beladerolle (10) mindestens einen, bevorzugt zwei Kontaktstecker auf. Ein Stecker (60) dient der Kontaktierung der externen Spannungsversorgung, also entweder dem Anschluss der E-Auto-Antriebsbatterie oder dem Anschluss an das Haushalts-Stromnetz. Der zweite Stecker dient der Kontaktierung der E- Bike- Batterie (61). Alle Anschlüsse, die außer der reinen Spannungsversorgung erforderlich sind, also, die, die für die Regelung und Kontrolle der Stromabgabe erforderlich sind, sind in diesen beiden Steckern integriert. Es sind also nur noch zwei Kabel erforderlich. Alle Ladegeräte sind in der Beladerolle (10) integriert.
• Bezugsteilliste

2

normales Vorderrad

3

Vordergabel

4

Fahrrad mit Beladerolle

5

Ausfallende

6

schmales Rad

7

Nabe

8

Steckachse mit Gewinde

9

Transportsicherung für Bremskolben

10

Beladerolle

11

Spule, zur Erzeugung einer magnetischen Kraft

12

integrierte Teilachsen

13

Axiale Bohrung zu Aufnahme der Steckachse mit Innendurchmesser d

14

Ersatzrad mit H-förmigem Profil

16

koaxialer Ring, um die Beladerolle in die Ausfallenden der Vordergabel zu positionieren

17

nicht axiale Bohrungen, um das Ersatzrad durch Stifte zu fixieren

20

U-förmiges Winkeleisen

21

Mutter zum Fixieren der Steckachse

22

Bohrung in u-förmigem Winkeleisen

23

Klemmbacken

24

zweite Ringförmige Erhöhung auf der Seitenfläche des Rades

25

Profil auf der Innenseite der Bremsbacken

26

Radschraube

27

Gelenk

28

Gewindeschraube

29

Laufschiene für linear bewegte Klemmbacken

30

Feder, die die Klemmbacken gegen die Seitenflächen des Ersatzrads drücken

31

Arretierung, um die Bremsbacken auseinander zu halten

32

Entriegelung

33

zweites Gelenk für Entriegelung

35

Ausfallende der Vordergabel

36

seitliche Fixierung (abstrakt, unabhängig von der konkreten Ausformung)

39

Blattfeder (ohne bestimmte Ausführungsform)

40

Omegaförmige Blattfeder

41

Halbomegaförmige Blattfeder

42

Hinterschnitt bzw. Profil auf der Innenseite der Klemmbacke

45

Öffnung der omega-förmigen Blattfeder

46

Öffnung der halbomega-förmigen Blattfeder

48

Feststellmechanismus

50

Beladeschiene

51

u-förmige Beladeschiene

52

Beladeschiene mit Mittenführung

53

Beladeschiene mit Feststellmechanismus und seitlichen Auslegern

55

Beladeschiene mit Blattfeder und seitlicher Fixierung

56

seitliche Ausleger

57

Bohrung oder Öse an seitlichem Ausleger

60

Kontaktstecker für die externe Spannungsversorgung

61

Kontaktstecker für den Anschluss der E-Bike- Batterie

70

Abstandshalter

100

Kombi, SUV, Van, Transporter (KFZ) mit ausgebauten oder umgelegten Sitzen

101

Ladefläche des KFZ

Claims (7)

1. Verfahren zur aufrechten Einladung und Befestigung eines Fahrrades (4) in ein Kraftfahrzeug mit Ladefläche (101), gekennzeichnet dadurch, dass während des Einladens das normale Vorderrad (2) ersetzt wird durch eine Beladerolle (10), mit einer axialen Bohrung (13) und mit einer ringförmigen Erhöhung um die axiale Bohrung herum, wobei die ringförmige Erhöhung (16) genau in die Ausfallenden einer Vordergabel (3) passen, wobei die Beladerolle (10) eine Breite > 10cm, und einen Durchmesser weniger als 20cm aufweist, und diese Beladerolle (10) über die Ladefläche (101) in eine Schiene (52) geführt wird, an deren Ende ein Klemm und Federmechanismus (30, 36, 48) die Beladerolle feststellt.
2. Beladerolle ausgebildet für das Verfahren nach Anspruch 1.
3. Beladerolle nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Beladerolle Seitenflächen aufweist und die Beladerolle aus mindestens zwei Rädern mit einer Breite zwischen 1cm und 5 cm besteht, die durch eine Nabe verbunden sind, so dass die gesamte Beladerolle ein H-förmiges Profil aufweist.
4. Beladerolle nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Seitenflächen der Beladerolle ein Profil besitzen, hinter das Stifte, Klemmbacken oder Radschrauben greifen, und so alle Bewegungsrichtungen der Beladerolle blockieren.
5. Beladerolle nach Anspruch 2 bis 4, die ein Ladegerät integriert hat, um eine E-Bike- Batterie aufzuladen
6. Vorrichtung mit einer Beladerolle nach Anspruch 3 bis 5, gekennzeichnet, dass sie eine Blattfeder in Omegaform zur Fixierung der Lauffläche der Beladerolle aufweist
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Laufschiene mit Profil zur Führung der Beladerolle so, dass die Laufschiene mindestens eine Querstrebe von mindestens 5cm Länge aufweist, um eine kippfeste Verbindung mit der Ladefläche des KFZ zu gewährleisten.

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