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Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem Sattel und mit einer Antriebseinheit, die Pedale umfasst, die an Tretkurbeln angebracht sind, die um eine Tretachse drehbar sind, die unterhalb des Sattels in einer Höhe angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Fahrrads.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 102010039034 A1 offenbart eine Antriebseinheit für ein Fahrrad, die über Langlöcher relativ zu einem Rahmen verschiebbar ist, um eine Antriebskette zu spannen. Die britische Offenlegungsschrift
GB 464561 A offenbart ein Fahrrad, dessen Tretlager über ein Langloch in einem Sitzrohr so bewegt werden kann, dass sich ein Abstand zwischen einem Sattel und einer Tretachse verändert ohne den Sattel zu verstellen. Die amerikanische Offenlegungsschrift
US 2019291809 A1 offenbart ein Tretlager, das in zwei verschiedenen Positionen in einem Rahmen verschraubt werden kann, wodurch sich der Abstand zwischen einer Tretachse und einem Sattel anpassen lässt. Die amerikanische Patentschrift
US 9168969 B2 offenbart ein Tretlager, das in einem exzentrischen Zylinder montiert ist, wobei eine Gewindestange es ermöglicht, den Zylinder zu verdrehen, um eine Kettenspannung anzupassen. Die amerikanische Patentschrift
US 807633 B2 offenbart eine Tretlageraufnahme, die ein Tretlager exzentrisch aufnehmen kann, wobei durch eine Rotation der Aufnahme eine Kettenspannung angepasst werden kann. Die niederländische Patentschrift
NL 1027308 C2 offenbart ein exzentrisch montiertes Tretlager, das durch Zusammendrücken einer Aufnahme fixiert wird, um eine Kettenspannung anzupassen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Fahrkomfort im Betrieb eines Fahrrads zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Fahrrad mit einem Sattel und mit einer Antriebseinheit, die Pedale umfasst, die an Tretkurbeln angebracht sind, die um eine Tretachse drehbar sind, die unterhalb des Sattels in einer Höhe angeordnet ist, dadurch gelöst, dass das Fahrrad eine Betätigungseinrichtung umfasst, die betätigungsmäßig mit einer Stelleinrichtung verbunden ist, mit der eine Position der Tretachse in der Höhe verstellbar ist. Die Antriebseinheit umfasst ein herkömmliches Tretlager. Das Fahrrad kann über die Antriebseinheit nur durch Bewegung eines Fahrers des Fahrrads angetrieben werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrrad durch einen Antriebsmotor angetrieben werden, der in die Antriebseinheit integriert oder mit der Antriebseinheit kombiniert ist. Bei dem Antriebsmotor handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische Maschine, die elektromotorisch betrieben werden kann, um das Fahrrad alternativ oder zusätzlich anzutreiben. Eine Drehachse des Antriebsmotors kann koaxial zur Tretachse angeordnet sein. Die Drehachse des Antriebsmotors kann aber auch zum Beispiel parallel in einem Abstand zu der Tretachse angeordnet sein. Eine Höhenrichtung wird durch eine Wirkungslinie der Erdschwerkraft definiert. Die Höhenrichtung verläuft zum Beispiel vertikal oder senkrecht zu einem Boden, auf dem das Fahrrad angeordnet ist. Durch das Verstellen der Position der Tretachse in der Höhe kann eine Bodenfreiheit zwischen einem in seiner untersten Stellung befindlichen Pedal und dem Boden verändert werden. Dadurch wird der Betrieb des Fahrrads im Gelände oder in Kurvenfahrten auf einem ebenen Gelände vereinfacht, indem die Bodenfreiheit bei Bedarf durch den Fahrer über die Betätigungseinrichtung mit Hilfe der Stelleinrichtung variiert wird. Dabei kann die Höhe der Position der Tretachse besonders vorteilhaft im Betrieb des Fahrrads variiert werden. Es ist aber auch möglich, die Position der Tretachse in der Höhe am stehenden Fahrrad mit Hilfe der Stelleinrichtung über die Betätigungseinrichtung zu variieren. Die Betätigungseinrichtung wird vorzugsweise manuell betätigt. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass kein Werkzeug benötigt wird, um die Position der Tretachse in der Höhe zu verstellen. Die Betätigungseinrichtung umfasst zum Beispiel einen Betätigungshebel oder einen Betätigungsknopf, über dessen Betätigung die Höhe der Tretachse verstellbar ist. Je nach Ausführung der Stelleinrichtung und/oder der Betätigungseinrichtung kann die Höhe der Position der Tretachse in Stufen oder aber auch stufenlos verstellt werden. Die Position der Tretachse kann mit der Stelleinrichtung über die Betätigungseinrichtung vorzugsweise mehr als zehn Millimeter, insbesondere um fünfzehn bis zwanzig Millimeter, verstellt werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fahrrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit einen Antriebsmotor umfasst. Der Antriebsmotor umfasst vorteilhaft einen Elektromotor, der auch generatorisch betrieben werden kann. Bei dem Fahrrad mit dem Antriebsmotor handelt es sich vorzugsweise um ein sogenanntes E-Bike. Das Fahrrad selbst kann unterschiedlich ausgeführt sein. Bei dem Fahrrad kann es sich um ein Rennrad, um ein Mountainbike oder auch um ein Tourenrad handeln.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fahrrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung eine höhenverstellbare Aufnahme für die Antriebseinheit umfasst. Bei der Antriebseinheit kann es um eine herkömmliche Antriebseinheit handeln. Die höhenverstellbare Aufnahme für die Antriebseinheit ermöglicht es, die Position der Tretachse in der Höhe in einem gewünschten Rahmen zu verstellen. Die höhenverstellbare Aufnahme für die Antriebseinheit umfasst zum Beispiel eine Schwinge, in der die Antriebseinheit aufgenommen ist. Über die Schwinge kann die Höhe der Tretachse der in der Schwinge aufgenommenen Antriebseinheit auf einfache Art und Weise verstellt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fahrrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die höhenverstellbare Aufnahme für die Antriebseinheit mit einer höhenverstellbaren Aufnahme für den Sattel des Fahrrads gekoppelt ist. Die Kopplung zwischen den beiden höhenverstellbaren Aufnahmen kann mechanisch erfolgen. Die Kopplung zwischen den beiden höhenverstellbaren Aufnahmen kann aber auch elektronisch, zum Beispiel über ein gemeinsames Steuergerät für die höhenverstellbaren Aufnahmen erfolgen. Die beiden höhenverstellbaren Aufnahmen für die Antriebseinheit und den Sattel sind vorzugsweise so miteinander gekoppelt, dass der Sattel zusammen mit der Tretachse in der gleichen Richtung und um den gleichen Abstand in der Höhe verstellt wird. So kann die Bodenfreiheit auf einfache Art und Weise höchst komfortabel verändert werden, ohne dass sich der Abstand zwischen der Tretachse und dem Sattel in der Höhenrichtung verändert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fahrrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung ineinandergreifende Verzahnungen umfasst. Über die ineinandergreifenden Verzahnungen kann eine Stellkraft manuell oder mit Motorunterstützung ausgehend von der Betätigungseinrichtung auf die höhenverstellbare Aufnahme für die Antriebseinheit aufgebracht werden. Die ineinandergreifenden Verzahnungen umfassen zum Beispiel kreisbogenförmige Verzahnungsabschnitte. Die ineinandergreifen Verzahnungen können aber auch einen Zahnstangenabschnitt umfassen, der sich mit einem mit einer komplementären Verzahnung ausgestatteten Zahnrad oder ähnlichem in Eingriff befindet. Bei Bedarf kann eine Übersetzung mit den ineinandergreifenden Verzahnungen realisiert werden. Über die ineinandergreifenden Verzahnungen kann eine gewünschte Stellkraft vorteilhaft dosiert auf die höhenverstellbare Aufnahme für die Antriebseinheit aufgebracht werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fahrrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung einen Stellmotor umfasst, der stellmäßig mit der höhenverstellbaren Aufnahme für die Antriebseinheit verbunden ist. Bei dem Stellmotor handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor, zum Beispiel um einen Schrittmotor, mit dem die höhenverstellbare Aufnahme für die Antriebseinheit höchst komfortabel durch manuelle Betätigung der Betätigungseinrichtung verstellt werden kann. Der Stellmotor wird vorteilhaft über ein Steuergerät angesteuert, das steuerungsmäßig mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fahrrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung eine manuell betätigbare Zugeinrichtung mit mindestens einem Zug umfasst, der stellmäßig mit der höhenverstellbaren Aufnahme für die Antriebseinheit verbunden ist. Die manuell betätigbare Zugeinrichtung ist zum Beispiel durch eine Federeinrichtung in eine Richtung vorgespannt. Die manuell betätigbare Zugeinrichtung ist vorteilhaft mit einer Arretiereinrichtung kombiniert, mit welcher die höhenverstellbare Aufnahme nach einer manuellen Betätigung in einer gewünschten Höhenposition fixierbar ist. Die manuell betätigbare Zugeinrichtung liefert unter anderem den Vorteil, dass der vorab beschriebene Stellmotor entfallen kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fahrrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die höhenverstellbare Aufnahme für die Antriebseinheit ein drehbar gelagertes Exzentergehäuse umfasst. Das Exzentergehäuse ist zum Beispiel mit Hilfe eines geeigneten Wälzlagers, insbesondere mit als Rollenlager ausgeführten Wälzlagerabschnitten, drehbar gelagert. Die drehbare Lagerung ist vorzugsweise nur für einen definierten Stellbereich von zum Beispiel einhundertzwanzig bis einhundertfünfzig Grad, ausgelegt. Das gleiche gilt für die vorab beschriebenen ineinandergreifenden Verzahnungen, die vorzugsweise ebenfalls nur für den definierten Verstellbereich, von zum Beispiel einhundertzwanzig bis einhundertfünfzig Grad, ausgelegt werden müssen. Dadurch wird die Herstellung des Fahrrads mit der höhenverstellbaren Aufnahme vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fahrrads ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung mindestens ein manuell betätigbares Betätigungselement umfasst, mit dem die Position der Tretachse in der Höhe verstellt werden kann. Bei dem manuell betätigbaren Betätigungselement handelt es sich zum Beispiel um mindestens einen Betätigungshebel und/oder um mindestens einen Betätigungsknopf. Das manuell betätigbare Betätigungselement ist vorteilhaft an einem Lenker des Fahrrads angebracht. Das manuell betätigbare Betätigungselement kann aber auch an einem Sattelrohr unterhalb des Sattels oder an einer geeigneten Stelle am Rahmen des Fahrrads angebracht werden. Über das Betätigungselement kann die Höhe der Position der Tretachse vorteilhaft sowohl während der Fahrt als auch im Stillstand des Fahrrads verstellt werden.
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Die oben angegebene Aufgabe ist auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Fahrrads gelöst, wobei die Position der Tretachse in der Höhe vor oder während einer Fahrt mit dem Fahrrad mit der Betätigungseinrichtung verstellt wird. Dabei wird die Betätigungseinrichtung vorteilhaft manuell durch den Fahrer des Fahrrads betätigt.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Stelleinrichtung und/oder eine Betätigungseinrichtung, insbesondere ein Einzelteil der Stelleinrichtung und/oder der Betätigungseinrichtung, für ein vorab beschriebenes Fahrrad. Die Einrichtungen und Einzelteile sind separat handelbar.
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Weiter Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Stelleinrichtung, mit der eine Position einer Tretachse eines Fahrrads in der Höhe verstellbar ist in einem Schnitt quer zur Tretachse; und die
- 2 und 3 jeweils ein Fahrrad in einer Seitenansicht mit einer Stelleinrichtung, wie sie in 1 gezeigt ist, und mit einer Betätigungseinrichtung, mit der die Stelleinrichtung an dem Fahrrad manuell betätigbar ist, in einer Seitenansicht.
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In den 2 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele eines Fahrrads 20; 30 jeweils in einer Seitenansicht dargestellt. Bei dem Fahrrad 20 in 2 handelt es sich um ein Mountainbike. Bei dem Fahrrad 30 in 3 handelt es sich um Tourenrad oder Citybike.
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Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden in den 2 und 3 die gleichen Bezugszeichen verwendet. Zunächst werden die Gemeinsamkeiten der Fahrräder 20; 30 beschrieben. Danach wird auf deren Unterschiede eingegangen.
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Das Fahrrad 20; 30 umfasst ein Vorderrad 1 und ein Hinterrad 2. Die beiden Räder 1, 2 sind an einem Rahmen 3 drehbar gelagert. An dem Rahmen 3 sind in bekannter Art und Weise ein Lenker 4 und ein Sattel 5 angebracht.
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Das Fahrrad 20; 30 umfasst eine Antriebseinheit 11 mit zwei Tretkurbeln 6, 7, die um eine gemeinsame Tretachse 10 drehbar gelagert sind. Die Tretachse 10 erstreckt sich in den 2 und 3 senkrecht zur Zeichenebene. An den freien Enden der Tretkurbel 6, 7 ist jeweils ein Pedal 8, 9 montiert.
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Das Fahrrad 20 in 2 wird allein über die Pedale 8, 9 aktiv durch einen Fahrer angetrieben. Das Fahrrad 30 in 3 kann ebenfalls allein durch den Fahrer angetrieben werden. Die Antriebseinheit 11 des Fahrrads 30 umfasst einen zusätzlichen Antriebsmotor 33; 34. Der Antriebsmotor 33 ist dem Hinterrad 2 des Fahrrads 30 zugeordnet. Der Antriebsmotor 34 ist in die Antriebseinheit 11 integriert.
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Bei dem Antriebsmotor 33; 34 handelt es sich um einen Elektromotor, der auch generatorisch betrieben werden kann. An dem Rahmen 3 des Fahrrads 30 ist ein Energiespeicher 35 zum Speichern von elektrischer Energie montiert.
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Das Fahrrad 20; 30 ist mit einer Stelleinrichtung 40 ausgestattet, mit der eine Position der Tretachse 10 an dem Fahrrad 20; 30 in der Höhe verstellbar ist. Die Stelleinrichtung 40 ist über eine Betätigungseinrichtung 21; 22; 23; 31 manuell betätigbar.
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Die Betätigungseinrichtung 21; 22; 23; 31 umfasst mindestens ein Betätigungselement 24; 32. Das Betätigungselement 24; 32 ist zum Beispiel als Hebel ausgeführt. Über das Betätigungselement 24; 32 kann die Höhe der Tretachse 10 an dem Fahrrad 20; 30 vor einer Fahrt oder auch während der Fahrt manuell verstellt werden.
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Bei dem in 2 dargestellten Fahrrad 20 ist der Sattel 5 zusätzlich mit einer höhenverstellbaren Aufnahme 26 ausgestattet. Die höhenverstellbare Aufnahme 26 für den Sattel 5 ist vorteilhaft mit der Stelleinrichtung 40 zur Höhenverstellung der Tretachse 10 kombiniert. So kann die Höhe des Sattels 5 zusammen mit der Höhe der Tretachse 10 verstellt werden.
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In 2 ist darüber hinaus gezeigt, dass die Betätigungseinrichtung 21; 22; 23 für die Stelleinrichtung 40 und vorteilhaft auch für die Höhenverstellung des Sattels 5 mit der höhenverstellbaren Aufnahme 26 an unterschiedlichen Stellen des Fahrrads 20 angebracht sein kann. Die Betätigungseinrichtung 21 ist am Lenker 4 des Fahrrads 20 angebracht. Die Betätigungseinrichtung 22 ist am Rahmen 3 des Fahrrads 20 angebracht. Die Betätigungseinrichtung 23 ist an einem Sattelrohr unterhalb des Sattels 5 an dem Fahrrad 20 in 2 angebracht.
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Bei dem in 2 dargestellten Fahrrad 20 erfolgt die Verstellung der Höhe der Tretachse 10 und vorteilhaft auch der Höhe des Sattels 5 rein manuell. Bei dem in 3 dargestellten Fahrrad 30 erfolgt die Verstellung der Tretachse 10 und gegebenenfalls auch des Sattels 5 über einen in 3 mit 55 bezeichneten Stellmotor. Der Stellmotor 55 wird über die Betätigungseinrichtung 31 gesteuert, die am Lenker 4 des Fahrrads 30 angebracht ist.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Stelleinrichtung 40 mit einer höhenverstellbaren Aufnahme 41 für die Antriebseinheit 11 schematisch dargestellt. Die Antriebseinheit 11 umfasst ein Tretlager mit der Tretachse 10. Darüber hinaus kann die Antriebseinheit 11 einen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrrads umfassen. Eine Drehachse des Antriebsmotors kann parallel oder koaxial zur Tretachse 10 angeordnet sein.
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Die höhenverstellbare Aufnahme 41 ist über eine stellmäßige Verbindung 42 stellmäßig mit der in den 2 und 3 dargestellten Betätigungseinrichtung verbunden. Die stellmäßige Verbindung 42 umfasst zwei ineinandergreifende Verzahnungen 43, 44. In 1 ist darüber hinaus angedeutet, dass die stellmäßige Verbindung 42 auch einen Zug 45 einer Zugeinrichtung umfassen kann, die mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist.
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Die höhenverstellbare Aufnahme 41 für die Antriebseinheit 11 umfasst ein Exzentergehäuse 46 mit einer Exzenterachse 54. Die Exzenterachse 54 ist in 1 in einem Abstand rechts von der Tretachse 10 angeordnet.
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Das Exzentergehäuse 46 ist mit Hilfe zweier Wälzlagerbereiche 47, 48 in dem Rahmen 3 angeordnet, der in 1 durch zweischraffierte Bereiche 49, 50 angedeutet ist. Die Wälzlagerbereiche 47, 48 sind mit Rollen in der Art eines Rollenlagers ausgestattet.
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Die Verzahnung 43 umfasst einen kreisbogenartigen Abschnitt mit einer Außenverzahnung, die an dem Exzentergehäuse 46 ausgebildet ist. In die Verzahnung 43 greift die Verzahnung 44 ein, die an dem Stellmotor 55 ausgebildet ist. Durch einen Doppelpfeil 56 ist angedeutet, dass der Stellmotor 55 mit der Verzahnung 44 in entgegengesetzten Richtungen verdrehbar ist, um das Exzentergehäuse 46 zur Verstellung der Höhe der Tretachse 10 zu verschwenken.
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Ein oberer Endstop 51 und ein unterer Endstop 52 dienen dazu, den Stellmotor 55 zwangsweise abzuschalten, falls dieser im Betrieb zu weit fährt. Der Rahmen 3 stellt eine Trageinrichtung 53 für die Stelleinrichtung 40 mit der Antriebseinheit 11 da. Die Trageinrichtung 53 dient vorteilhaft ebenfalls zur Aufnahme und Lagerung des Stellmotors 55.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010039034 A1 [0002]
- GB 464561 A [0002]
- US 2019291809 A1 [0002]
- US 9168969 B2 [0002]
- US 807633 B2 [0002]
- NL 1027308 C2 [0002]
