DE102021110065A1 - Muskelkraft betreibbares Fahrzeug und Verfahren zur Transformation eines muskelkraftbetriebenen Fahrrads in einen selbstbalancierenden Roller - Google Patents

Muskelkraft betreibbares Fahrzeug und Verfahren zur Transformation eines muskelkraftbetriebenen Fahrrads in einen selbstbalancierenden Roller Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein muskelkraftbetreibbares Fahrzeug (1) mit einem elektrischen Antriebssystem (2), umfassend eine erste, zumindest motorisch betreibbare elektrische Maschine (3), welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad (24) des Fahrzeugs (1) wirkt, sowie eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare elektrische Maschine (4), welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs (1) über eine pedalierbare Betätigungseinrichtung (5) eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, und eine Energiespeichereinrichtung (6) zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie eine Steuereinheit (7) zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine (3) und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine (4) in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Betätigungseinrichtung (5) eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads (4) erzeugbar ist, wobei das Fahrzeug (1) ein Oberrohr (8) aufweist, an dem jeweils eine lenkbare Vordergabel (9) zur Aufnahme eines Vorderrades (10) und eine Hintergabel (11) zur Aufnahme eines Hinterrades (12) schwenkbar gelagert sind, wobei in Schwerkraftrichtung unterhalb des Oberrohrs (8) ein Unterrohr (13) teleskopierbar mit der Vordergabel (9) und der Hintergabel (11) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein muskelkraftbetreibbares Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem, umfassend eine erste, zumindest motorisch betreibbare elektrische Maschine, welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad des Fahrzeugs wirkt, sowie eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare elektrische Maschine, welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs über eine pedalierbare Betätigungseinrichtung eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, und eine Energiespeichereinrichtung zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie eine Steuereinheit zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Betätigungseinrichtung eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads erzeugbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Transformation eines muskelkraftbetriebenen Fahrrads in einen selbstbalancierenden Roller.
  • Neben konventionellen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, rücken zunehmend Kleinstfahrzeuge in den Fokus der Gesellschaft, um die sich verändernden Mobilitätsanforderungen zukunftssicher zu erfüllen. Die Kleinstfahrzeuge haben den Vorteil, dass diese zum einen einen geringeren Raum als Parkplatz beanspruchen. Zum anderen können die Kleinstfahrzeuge so ausgelegt sein, dass diese sich maßgeblich im Stadtverkehr bewegen können, sodass die Anforderungen an mögliche Höchstgeschwindigkeiten sehr gering sind.
  • Zu dieser Gruppe von Kleinstfahrzeigen gehören traditionell auch beispielsweise Fahrräder, welche üblicherweise mit Muskelkraft betrieben wurden und werden. Neben den muskelbetriebenen Fahrrädern wurden auch Fahrräder mit Hilfsmotoren entwickelt. Mit der Entwicklung von leistungsfähigen Akkus wurden die Hilfsmotoren umweltschonend als Elektromotoren realisiert. Derartige Elektrofahrräder sind mittlerweile ein fester Bestandteil im Straßenbild geworden. Diese muskel- oder tretkraftunterstützten Fahrzeuge sind insbesondere unter den Namen Pedelec (Pedal Electric Cycle), E-Bike oder Elektrofahrrad bekannt.
  • Aus der DE 10 2013 012 208 A1 ist bereits ein derartiges elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug bekannt, wobei das elektrische Antriebssystem mindestens einen mit einer Antriebskurbel mechanisch verbundenen elektrischen Generator, einen elektrischen Antriebsmotor, einen elektrischen Energiespeicher und eine elektrische Schaltungsanordnung zur elektrischen Verkopplung des Generators mit dem Antriebsmotor und dem Energiespeicher umfasst.
  • Es existieren ferner verschiedene Konzepte, auf die, einem mechanischen Verschleiß unterliegenden Endloszugmittel zur Übertragung der Muskelkraft in elektrifizierten Antriebssträngen zu verzichten. Diese Konzepte sind auch unter dem Namen Chainless-Drive (CLD) bekannt, in denen beispielsweise vollständig auf eine Fahrradkette verzichtet wird.
  • Bei konventionellen Chainless-Drive (CLD) Systemen wird mit dem von den Kurbeln durch den Fahrer angetriebenen Generator mittels Elektronik ein Gleichstrom erzeugt, mittels welchem eine Batterie geladen werden kann und/oder ein Antriebsmotor mit steuerbarem/regelbarem Strom unabhängig von der Generatordrehzahl angetrieben werden kann. Da eine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Fahrer und dem angetriebenen Rad bei einem Chainless-Drive nicht mehr vorhanden ist, muss das Fahrgefühl eines mechanischen Antriebsstrangs durch das Chainless-Drive-System elektronisch nachgebildet werden.
  • Personal Mobility Devices (PMDs) mit derartigen Chainless-Drive Systemen erfreuen sich in Städten auf der ganzen Welt zunehmend großer Beliebtheit, da sie die Konnektivität auf der ersten und letzten Meile erheblich verbessern.
  • WO19104833 A1 beschreibt beispielsweise ein konvertierbares Fahrzeug, das zwischen den Modi Scooter und Selbstbalance-Scooter durch Ein- und Ausklappen des Scooter-Decks konvertiert; die Vorder- und Hinterräder des Scooters sind nicht zueinander ausgerichtet, so dass sie im Selbstbalance-Scooter-Modus nebeneinander eingeklappt werden können. CN105000107 A offenbart ein elektrisches Fahrzeug mit drei Rädern welches zwischen Dreirad- und Selbstbalance-Rollermodus durch Ein- und Ausklappen des Rollerdecks wechselt.
  • CN105365965 A beschreibt drei Formen von konvertierbaren Fahrzeugen für Roller und Scooter mit Selbstbalance, bei denen sich die Vorder- und Hinterräder um das Steuer- bzw. Sitzrohr drehen (und in ihrer Position verriegeln), wenn sie zwischen den Modi Roller und Scooter mit Selbstbalance umgewandelt werden; bei allen drei konvertierbaren Fahrzeugen werden die Lenkerrohre bei der Umwandlung zwischen dem Steuerrohr des Rollers und dem Rollerdeck verschoben.
  • CN305938004 S und CN305964351 S beschreiben konvertierbare Fahrzeuge, die eine ähnliche Konvertierungsmethode wie in CN105365965 A beschrieben haben; hier wird der Rollersitz zur Stütze des Fahrers im selbstbalancierenden Rollermodus, und er wird während der Konvertierung des Fahrzeugmodus anstelle des Gabelschaftrohrs verlegt.
  • Dieser Stand der Technik bei Elektrofahrrädern und selbstbalancierenden konvertierbaren Fahrzeugen weist in der Regel einen oder mehrere der folgenden Nachteile auf:
    • Die konvertierbaren Fahrzeuge nach dem Stand der Technik werden ausschließlich elektrisch betrieben, ihre Antriebsmotoren laufen entsprechend der Betätigung des Daumen-/Handgases oder der Schräglagenerkennung durch das Onboard-Gyroskop. Es gibt keinen Mechanismus (z.B. Getriebe, Kette, Riemen, hydraulische oder andere Antriebe) innerhalb des Fahrzeugs, der helfen könnte, das Fahrzeug vorwärtszubewegen, wenn die Batterie des Fahrzeugs leer ist. Ein manuelles Vorwärtsschieben des Fahrzeugs kann schwierig sein, da der Rollreibungskoeffizient des Antriebsmotors hoch ist. Daher ist die maximale Laufleistung des konvertierbaren Fahrzeugs vor jeder Batterieladung stark eingeschränkt.
  • Abgesehen davon, dass es keinen Mechanismus gibt, um das konvertierbare Fahrzeug vorwärts zu bewegen, wenn die Batterie des konvertierbaren Fahrzeugs leer ist, gibt es auch keinen anderen Mechanismus, der die Batterie des konvertierbaren Fahrzeugs während jeder Fahrt mit dem konvertierbaren Fahrzeug aufladen könnte, außer dem regenerativen Bremsen. Aus diesem Grund ist auch die maximale Laufleistung des konvertierbaren Fahrzeugs vor jeder Batterieladung kritisch begrenzt.
  • Mechanische/hydraulische Bremsen werden für Elektroroller mit regenerativen Bremsen nach wie vor als unverzichtbar angesehen, da regenerative Bremsen allein keine ausreichende Bremskraft in Notbremssituationen und keine Haltefähigkeit des Fahrzeugs bei Bergauf- und Bergabfahrten aufweisen würden. Bei senkrecht stehenden Elektrofahrrädern und konvertierbaren Fahrzeugen mit Selbstausgleich sind die genannten Konstruktionen nicht in der Lage, mechanische/hydraulische Bremsen im Selbstausgleichsmodus oder in beiden Modi zu verwenden, da der Bremshebel entweder im Selbstausgleichsmodus wegbleibt (in CN305938004 S und CN305964351 S ) oder es unmöglich ist, einen solchen am Gabelschaft zu installieren, der während des Umrüstvorgangs des Fahrzeugs komplett demontiert/montiert werden muss ( CN105365965 A ). Wie bei parallelen Elektrofahrrädern und konvertierbaren Fahrzeugen mit Selbstbalance wird die Verwendung mechanischer/hydraulischer Bremsen ebenfalls als nicht praktikabel angesehen, da der Bremsbelag beim Umklappen des Rollerdecks in den Selbstbalance-Rollermodus stark beschädigt/geknickt werden würde.
  • Bei senkrechten Elektrofahrrad- und Self-Balance-Scooter-konvertierbaren Fahrzeugen neigt sich das konvertierbare Fahrzeug-Steuerrohr und Sitzrohr/Sitzstrebe im Fahrradmodus von der Fahrzeugmitte weg, um die Fahrzeuglängs- und Geradeausfahrtstabilität zu gewährleisten. Beim Umschalten vom Fahrradmodus in den Scootermodus haben jedoch nur die Räder ihre Ausrichtung geändert, während das Steuerrohr und das Sitzrohr/der Ständer in ihren festen Neigungspositionen geblieben sind; damit werden ein negativer Nachlaufwinkel und ein negativer Sturzwinkel zu den Rädern des konvertierbaren Fahrzeugs im Scootermodus induziert. Ein negativer Nachlaufwinkel beeinträchtigt die Fahrstabilität des Fahrzeugs, da die Räder dadurch sehr leicht zu lenken sind, das Fahrzeug sich während der Fahrt wackelig verhält und dem Fahrer keine Rückmeldung über die Radstellung gibt; dies würde das konvertierbare Fahrzeug sehr gefährlich fahren lassen. Ein negativer Sturzwinkel verbessert zwar das Handling bei Kurvenfahrten, erhöht aber den Reifenverschleiß, da er dazu führt, dass die Räder auf einer kleineren (inneren) Radaufstandsfläche aufliegen oder sogar auf den dünneren Seitenwänden abrollen, was die Lebensdauer der Reifen des konvertierbaren Fahrzeugs verringert.
  • Hinzu kommt, dass aufgrund der Umrüstfunktionalität der konvertierbaren Fahrzeuge alle vorgefundenen modernen Fahrzeuge rein elektrisch und nicht mechanisch betrieben werden, da der Einbau eines mechanischen Antriebes an solchen Fahrzeugen nahezu unmöglich ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu reduzieren oder vollständig zu vermeiden und ein verbessertes muskelkraftbetreibbares Fahrzeug bereitzustellen. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Transformation eines muskelkraftbetriebenen Fahrrads in einen selbstbalancierenden Roller zu realisieren.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein muskelkraftbetreibbares Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem, umfassend eine erste, zumindest motorisch betreibbare elektrische Maschine, welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad des Fahrzeugs wirkt, sowie eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare elektrische Maschine, welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs über eine pedalierbare Betätigungseinrichtung eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, und eine Energiespeichereinrichtung zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie eine Steuereinheit zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Betätigungseinrichtung eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads erzeugbar ist, wobei das Fahrzeug ein Oberrohr aufweist, an dem jeweils eine lenkbare Vordergabel zur Aufnahme eines Vorderrades und eine Hintergabel zur Aufnahme eines Hinterrades schwenkbar gelagert sind, wobei in Schwerkraftrichtung unterhalb des Oberrohrs ein Unterrohr teleskopierbar mit der Vordergabel und der Hintergabel verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß wird somit ein konvertierbares Fahrzeug aus Elektrofahrrad und Self-Balance-Scooter realisierbar. Durch die Integration des Chainless Drive Systems kann das konvertierbare Fahrzeug aus Elektrofahrrad und Self-Balance-Scooter die Möglichkeit bieten, die Laufleistung des Fahrzeugs zu erhöhen und das Fahrzeug auch dann zu betreiben, wenn die Fahrzeugbatterie leer ist. Das Chainless Drive System ist im Wesentlichen ein pedalbetriebener Stromgenerator, der die Antriebsmotoren des konvertierbaren Fahrzeugs über die vom Treten erzeugte und in den Bordbatterien gespeicherte Elektrizität versorgt. Neben der Stromerzeugung für den Antrieb des Fahrzeugs kann das Chainless Drive System auch die Antriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs über die Geschwindigkeit des Tretens steuern, dem Fahrer eine Kraftrückmeldung geben und das Fahrzeug auch ohne Batterie vorwärts treiben, wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10 km/h getreten wird. Die Kabelverbindungen des Chainless Drive Systems zum Akku und zu den Antriebsmotoren des Fahrzeugs ermöglichen es dem Cabrio, einfach zwischen Fahrrad- und Scooter-Modus zu wechseln, da die Kabel im Vergleich zu sperrigen und schwerfälligen mechanischen Mechanismen relativ klein und flexibel sind.
  • Zur Konvertierung des Fahrzeugs kann das Steuerrohr um 90 Grad gedreht und in der Position arretiert werden, wenn das konvertierbare Fahrzeug zwischen Fahrrad- und Scooter-Modus umgestellt wird. Dieser einfache Umbau ermöglicht den Einbau und die Verwendung von steifen mechanischen/hydraulischen Bremsgestängen, wodurch das konvertierbare Fahrzeug über eine höhere Bremskraft und Bergauf-/Bergab-Haltbarkeit verfügt.
  • Das Steuerrohr und das Sitzrohr/Sitzstrebe des vorgeschlagenen konvertierbaren Fahrzeugs für Elektrofahrräder und selbstbalancierende Roller sind mit dem Oberrohr und den Teleskop-Unterrohren des konvertierbaren Fahrzeugs verbunden. Das mit Bolzen verbundene Kopfrohr und Sitzrohr/Sitzstrebe ermöglichen zusammen mit den Teleskop-Unterrohren Konfigurationen/Einstellungen des Radnachlaufwinkels sowohl für den Fahrrad- als auch für den Selbstbalance-Rollermodus und des Radsturzwinkels für den Selbstbalance-Rollermodus. Auf diese Weise können die Verbraucher/Benutzer die Radgeometrien des konvertierbaren Fahrzeugs während beider Fahrmodi einstellen, um die Fahrstabilität des konvertierbaren Fahrzeugs und/oder die Reifenverschleißrate je nach ihren Vorlieben zu optimieren.
  • Das Fahrzeug kann als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein.
  • Grundsätzlich wäre es natürlich auch denkbar, dass eine Mehrzahl von motorisch betreibbaren elektrischen Maschinen an eine generatorisch betreibbaren Maschine gekoppelt sind. Hierdurch ließe sich beispielsweise ein mehrachsiges Antriebskonzept oder ein Allradantrieb bei einem mehrspurigen Fahrzeug realisieren. Ebenso wäre es möglich, dass mehrere generatorisch betreibbare Maschinen mit einer elektrisch betreibbaren Maschine gekoppelt sind, so dass sich hierdurch beispielsweise Tandem-Antriebskonzepte, bei denen beispielsweise zwei Personen Muskelkraft in das Antriebssystem einspeisen, realisiert werden können. Schließlich ist es auch möglich, das Antriebskonzept zu weiterzuentwickeln, dass mehrere generatorisch betreibbare elektrische Maschinen mit mehreren motorisch betreibbaren elektrischen Maschinen gekoppelt sind
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug einen im Wesentlichen trapezförmigen Rahmen aufweist, der aus dem Oberrohr, und dem parallel zum Oberrohr verlaufenden Unterrohr sowie einem Vordergabelrohr und einem Hintergabelrohr gebildet ist.
  • Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Vordergabel drehbar in dem Vordergabelrohr gelagert ist und die Hintergabel drehbar in dem Hintergabelrohr drehbar gelagert ist.
  • Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Betätigungseinrichtung schwenkbar an dem Unterrohr angeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass an dem Hintergabelrohr ein Sattel schwenkbar angeordnet ist.
  • Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass an der Vordergabel und der Hintergabel jeweils ein ausklappbares Trittbrett angeordnet sind.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Betätigungseinrichtung eine Kurbel aufweist, an der schwenkbare Pedale angeordnet sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Transformation eines muskelkraftbetriebenen Fahrrads in einen Selbstbalancierenden Roller, wobei das Fahrrad ein elektrisches Antriebssystem umfasst mit einer ersten, zumindest motorisch betreibbare elektrische Maschine, welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad des Fahrzeugs wirkt, sowie einer zweiten, zumindest generatorisch betreibbare elektrische Maschine, welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs über eine pedalierbare Betätigungseinrichtung eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, und einer Energiespeichereinrichtung zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie einer Steuereinheit zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Betätigungseinrichtung eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads erzeugbar ist, und das Fahrzeug ein Oberrohr aufweist, an dem jeweils eine lenkbare Vordergabel zur Aufnahme eines Vorderrades und eine Hintergabel zur Aufnahme eines Hinterrades schwenkbar gelagert sind, wobei in Schwerkraftrichtung unterhalb des Oberrohrs ein Unterrohr teleskopierbar mit der Vordergabel und der Hintergabel verbunden ist, umfassend die folgenden Schritte:
    • - Schwenken der an dem Unterrohr angeordneten Betätigungseinrichtung so dass die Betätigungseinrichtung in Schwerkraftrichtung zwischen dem Oberrohr und dem Unterrohr positioniert ist,
    • - Schwenken der Vordergabel und der Hintergabel aufeinander zu, wobei das Unterrohr teleskopiert,
    • - Drehen der Vordergabel und der Hintergabel um etwa 90°,
    • - Ausklappen von an der Vordergabel und der Hintergabel angeordneten Trittbrettern.
  • Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass ein Verschwenken eines an dem Hintergabelrohr angeordneten Sattels erfolgt.
  • Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass ein Verschwenken von an einer Kurbel der Betätigungseinrichtung angeordneten Pedalen erfolgt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • 1 ein muskelkraftbetreibbares Fahrzeug in einer ersten Betriebsposition in einer schematischen, perspektivischen Ansicht,
    • 2 ein muskelkraftbetreibbares Fahrzeug in einer zweiten Betriebsposition in einer schematischen, perspektivischen Ansicht,
    • 3 ein muskelkraftbetreibbares Fahrzeug in einer dritten Betriebsposition in einer schematischen, perspektivischen Ansicht,
    • 4 ein muskelkraftbetreibbares Fahrzeug in einer vierten Betriebsposition in einer schematischen, perspektivischen Ansicht, und
    • 5 ein muskelkraftbetreibbares Fahrzeug in einer fünften Betriebsposition in einer schematischen, perspektivischen Ansicht.
  • Die 1 zeigt ein muskelkraftbetreibbares Fahrzeug 1 mit einem elektrischen Antriebssystem 2, umfassend eine erste, zumindest motorisch betreibbare elektrische Maschine 3, welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad 24 des Fahrzeugs 1 wirkt, sowie eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare elektrische Maschine 4, welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs 1 über eine pedalierbare Betätigungseinrichtung 5 eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Ferner ist eine Energiespeichereinrichtung 6 zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie vorgesehen. Eine Steuereinheit 7 ist zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine 3 und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine 4 in der Art vorgesehen, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Betätigungseinrichtung 5 eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads 4 erzeugbar ist.
  • Das Fahrzeug 1 weist ein Oberrohr 8 auf, an dem jeweils eine lenkbare Vordergabel 9 zur Aufnahme eines Vorderrades 10 und eine Hintergabel 11 zur Aufnahme eines Hinterrades 12 schwenkbar gelagert sind, wobei in Schwerkraftrichtung unterhalb des Oberrohrs 8 ein Unterrohr 13 teleskopierbar mit der Vordergabel 9 und der Hintergabel 11 verbunden ist.
  • Das Fahrzeug 1 besitzt einen im Wesentlichen trapezförmigen Rahmen 14, der aus dem Oberrohr 8, und dem parallel zum Oberrohr 8 verlaufenden Unterrohr 13 sowie einem Vordergabelrohr 15 und einem Hintergabelrohr 16 gebildet ist. Die Vordergabel 9 ist drehbar in dem Vordergabelrohr 16 gelagert und die Hintergabel 11 ist drehbar in dem Hintergabelrohr 16 drehbar gelagert. Die Betätigungseinrichtung 5 ist schwenkbar an dem Unterrohr 13 angeordnet und an dem Hintergabelrohr 16 ist ein Sattel 17 schwenkbar angeordnet. An der Vordergabel 9 und der Hintergabel 11 ist jeweils ein ausklappbares Trittbrett 18 angeordnet. Die Betätigungseinrichtung 5 weist eine Kurbel 19 auf, an der schwenkbare Pedale 20 angeordnet sind.
  • Anhand der Zusammschau der 1-5 wird nun das Verfahren zur Transformation eines muskelkraftbetriebenen Fahrrads 21, wie es aus der 1 bekannt ist, in einen selbstbalancierenden Roller 22 erläutert.
  • Zunächst erfolgt ein Schwenken der an dem Unterrohr 13 angeordneten Betätigungseinrichtung 5, so dass die Betätigungseinrichtung 5 in Schwerkraftrichtung zwischen dem Oberrohr 8 und dem Unterrohr 13 positioniert ist, so wie es in der 2 gezeigt ist.
  • Danach erfolgt das Schwenken der Vordergabel 9 und der Hintergabel 11 aufeinander zu, wobei das Unterrohr 13 teleskopiert. Dieser Betriebszustand ist in der 3 wiedergegeben.
  • Nun erfolgt ein Drehen der Vordergabel 9 und der Hintergabel 11 um etwa 90°, so wie es in der 4 gezeigt ist.
  • Schließlich wird ein Ausklappen von an der Vordergabel 9 und der Hintergabel 11 angeordneten Trittbrettern 18 durchgeführt, was den in der 5 gezeigten Betriebszustand bewirkt.
  • Am erkennt aus der Zusammenschau von 3 mit 4, dass ebenfalls ein Verschwenken eines an dem Hintergabelrohr 16 angeordneten Sattels 17 erfolgt. Schließlich zeigt die 2 auch, dass ein Verschwenken von an einer Kurbel 19 der Betätigungseinrichtung 5 angeordneten Pedalen 20 erfolgt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fahrzeug
    2
    Antriebssystem
    3
    elektrische Maschine
    4
    elektrische Maschine
    5
    Betätigungseinrichtung
    6
    Energiespeichereinrichtung
    7
    Steuereinheit
    8
    Oberrohr
    9
    Vordergabel
    10
    Vorderrades
    11
    Hintergabel
    12
    Hinterrades
    13
    Unterrohr
    14
    Rahmen
    15
    Vordergabelrohr
    16
    Hintergabelrohr
    17
    Sattel
    18
    Trittbrett
    19
    Kurbel
    20
    Pedale
    21
    Fahrrads
    22
    Roller
    24
    Antriebsrad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013012208 A1 [0004]
    • WO 19104833 A1 [0008]
    • CN 105000107 A [0008]
    • CN 105365965 A [0009, 0010, 0013]
    • CN 305938004 S [0010, 0013]
    • CN 305964351 S [0010, 0013]

Claims (10)

  1. Muskelkraftbetreibbares Fahrzeug (1) mit einem elektrischen Antriebssystem (2), umfassend • eine erste, zumindest motorisch betreibbare elektrische Maschine (3), welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad (24) des Fahrzeugs (1) wirkt, sowie • eine zweite, zumindest generatorisch betreibbare elektrische Maschine (4), welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs (1) über eine pedalierbare Betätigungseinrichtung (5) eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, und • eine Energiespeichereinrichtung (6) zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie • eine Steuereinheit (7) zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine (3) und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine (4) in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Betätigungseinrichtung (5) eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads (4) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) ein Oberrohr (8) aufweist, an dem jeweils eine lenkbare Vordergabel (9) zur Aufnahme eines Vorderrades (10) und eine Hintergabel (11) zur Aufnahme eines Hinterrades (12) schwenkbar gelagert sind, wobei in Schwerkraftrichtung unterhalb des Oberrohrs (8) ein Unterrohr (13) teleskopierbar mit der Vordergabel (9) und der Hintergabel (11) verbunden ist.
  2. Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) einen im Wesentlichen trapezförmigen Rahmen (14) aufweist, der aus dem Oberrohr (8), und dem parallel zum Oberrohr (8) verlaufenden Unterrohr (13) sowie einem Vordergabelrohr (15) und einem Hintergabelrohr (16) gebildet ist.
  3. Fahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordergabel (9) drehbar in dem Vordergabelrohr (16) gelagert ist und die Hintergabel (11) drehbar in dem Hintergabelrohr (16) drehbar gelagert ist.
  4. Fahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (5) schwenkbar an dem Unterrohr (13) angeordnet ist.
  5. Fahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hintergabelrohr (16) ein Sattel (17) schwenkbar angeordnet ist.
  6. Fahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vordergabel (9) und der Hintergabel (11) jeweils ein ausklappbares Trittbrett (18) angeordnet sind.
  7. Fahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (5) eine Kurbel (19) aufweist, an der schwenkbare Pedale (20) angeordnet sind.
  8. Verfahren zur Transformation eines muskelkraftbetriebenen Fahrrads (21) in einen selbstbalancierenden Roller (22), wobei das Fahrrad (21) ein elektrisches Antriebssystem (2) umfasst mit • einer ersten, zumindest motorisch betreibbare elektrische Maschine (3), welche zum Zwecke des Antriebs auf ein Antriebsrad (24) des Fahrzeugs (1) wirkt, sowie • einer zweiten, zumindest generatorisch betreibbare elektrische Maschine (4), welche eingerichtet ist eine von einem Fahrer des Fahrzeugs (1) über eine pedalierbare Betätigungseinrichtung (5) eingebrachte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, und • einer Energiespeichereinrichtung (6) zur Speicherung und zur Abgabe elektrischer Energie, sowie • einer Steuereinheit (7) zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine (3) und zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine (4) in der Art, dass durch eine muskelkraftbewirkte Drehung der Betätigungseinrichtung (5) eine elektrisch bewirkte Drehung des Antriebsrads (4) erzeugbar ist, und • das Fahrzeug (1) ein Oberrohr (8) aufweist, an dem jeweils eine lenkbare Vordergabel (9) zur Aufnahme eines Vorderrades (10) und eine Hintergabel (11) zur Aufnahme eines Hinterrades (12) schwenkbar gelagert sind, wobei in Schwerkraftrichtung unterhalb des Oberrohrs (8) ein Unterrohr (13) teleskopierbar mit der Vordergabel (9) und der Hintergabel (11) verbunden ist. umfassend die folgenden Schritte: - Schwenken der an dem Unterrohr (13) angeordneten Betätigungseinrichtung (5) so dass die Bätigigungseinrichtung (5) in Schwerkraftrichtung zwischen dem Oberrohr (8) und dem Unterrohr (13) positioniert ist, - Schwenken der Vordergabel (9) und der Hintergabel (11) aufeinander zu, wobei das Unterrohr (13) teleskopiert, - Drehen der Vordergabel (9) und der Hintergabel (11) um etwa 90°, - Ausklappen von an der Vordergabel (9) und der Hintergabel (11) angeordneten Trittbrettern (18).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschwenken eines an dem Hintergabelrohr (16) angeordneten Sattels (17) erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschwenken von an einer Kurbel (19) der Betätigungseinrichtung (5) angeordneten Pedalen (20) erfolgt.
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DE102013012208A1 (de) 2013-07-17 2015-01-22 Institut für Automatisierung und Informatik GmbH Zentrum für industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode Elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug
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