DE102022200438A1 - Bike and bottom bracket shell - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Fahrrad (4) mit einem Tretlagergehäuse (1) vorgeschlagen, wobei das Fahrrad mit Muskelkraft angetrieben wird. Dabei ist eine Tretlagerwelle (3) über ein Tretlagergetriebe (5) mit einem Antriebsrad verbunden. Das Tretlagergetriebe (5) umfasst mehrere Schaltelemente zum Realisieren mehrerer Übersetzungsstufen. Die Schaltelemente sind über eine elektrisch betätigte Schaltaktuatorik betätigbar. Eine Energieversorgung ist in dem die Tretlagerwelle (3) und das Tretlagergetriebe (5) mit der Schaltaktuatorik aufnehmenden Tretlagergehäuse (1) angeordnet. Ferner wird ein Tretlagergehäuse (1) für ein mit Muskelkraft über Pedale (2) an einer Tretlagerwelle (3) angetriebenes Fahrrad (4) mit einem ersten Gehäusebereich (6) zur Aufnahme der Tretlagerwelle (3) sowie eines mit einem Antriebsrad verbundenen Tretlagergetriebes (5) und mit einem zweiten Gehäusebereich (7) zur Aufnahme einer Energieversorgung für eine elektrische Schaltaktuatorik zum Realisieren verschiedener Übersetzungsstufen bei dem Tretlagergetriebe (5) vorgeschlagen. A bicycle (4) with a bottom bracket housing (1) is proposed, the bicycle being driven by muscle power. A bottom bracket shaft (3) is connected to a drive wheel via a bottom bracket gear (5). The bottom bracket gear (5) includes a number of switching elements for realizing a number of gear ratios. The switching elements can be actuated via an electrically actuated switching actuator system. An energy supply is arranged in the bottom bracket housing (1) which accommodates the bottom bracket shaft (3) and the bottom bracket gear (5) with the shift actuator system. Furthermore, a bottom bracket housing (1) for a bicycle (4) driven by muscle power via pedals (2) on a bottom bracket shaft (3) is disclosed, having a first housing area (6) for accommodating the bottom bracket shaft (3) and a bottom bracket gear (5th ) and proposed with a second housing area (7) for accommodating an energy supply for an electric switching actuator for realizing different gear ratios in the bottom bracket gear (5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrrad sowie ein Tretlagergehäuse für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrrad.The present invention relates to a bicycle and a bottom bracket shell for a bicycle driven by human power.
Mit Muskelkraft über Pedale einer Tretlagerwelle angetriebene Fahrräder sind hinreichend bekannt. Bei den bekannten Fahrrädern werden in der Regel Kettenschaltungen verwendet, um die Übersetzung bei dem Fahrrad zu verändern. Kettenschaltungen umfassen in der Regel eine Kette, die zwischen einem oder mehreren Kettenrädern, welche der Tretlagerwelle zugeordnet sind, und einem oder mehreren Kettenrädern, die einem Antriebsrad zugeordnet sind, verläuft, um einen Antriebsmoment über die Pedale der Tretlagerwelle auf das Antriebsrad zu übertragen. Durch einen oder mehrere Kettenumwerfer wird die Kette zwischen unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen bewegt. Es ist bekannt, dass es bei den bekannten Fahrrädern zum Herausspringen der Ketten kommen kann. Zudem ergibt sich das Problem der Verschmutzung der Kette sowie der zu betätigenden Bauteile der Kettenschaltung, wodurch es zu Problemen bei der Schaltung der Übersetzungsstufen kommen kann. Hieraus ergeben sich in nachteiliger Weise eine nicht effiziente Betriebsweise und eine zeitintensive sowie kostenintensive Wartung bei den bekannten Fahrrädern.Bicycles driven by muscle power via pedals of a bottom bracket shaft are well known. In the case of the known bicycles, derailleur gears are usually used in order to change the gear ratio on the bicycle. Derailleurs typically include a chain that runs between one or more sprockets associated with the bottom bracket spindle and one or more sprockets associated with a drive wheel to transmit drive torque through the pedals of the bottom bracket spindle to the drive wheel. The chain is moved between different gear ratios by one or more chain derailleurs. It is known that the chains of known bicycles can jump out. In addition, there is the problem of contamination of the chain and the components of the derailleur that are to be actuated, which can lead to problems when shifting the gear ratios. This disadvantageously results in an inefficient mode of operation and time-consuming and cost-intensive maintenance in the case of the known bicycles.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrrad sowie ein Tretlagergehäuse für das Fahrrad vorzuschlagen, welche eine besonders bauraumgünstige Anordnung der für die Realisierung der Übersetzungsstufen erforderlichen Bauteile und eine effiziente sowie zuverlässige Betriebsweise realisieren.The present invention is based on the object of proposing a bicycle and a bottom bracket housing for the bicycle which implement a particularly space-saving arrangement of the components required for realizing the gear ratio steps and an efficient and reliable mode of operation.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.This object is achieved by the features of
Demnach wird ein mit Muskelkraft vorzugsweise mittels Pedalen einer Tretlagerwelle angetriebenes Fahrrad mit einem Tretlagergehäuse vorgeschlagen, bei dem zur besonders bauraumgünstigen Anordnung der für die Realisierung der Übersetzungsstufen erforderlichen Bauteile und effizienten sowie zuverlässigen Betriebsweise die Tretlagerwelle über ein Tretlagergetriebe mit einem Antriebsrad verbunden ist, wobei das Tretlagergetriebe mehrere Schaltelemente zum Realisieren mehrerer Übersetzungsstufe umfasst, wobei die Schaltelemente über eine elektrisch betätigte Schaltaktuatorik betätigbar sind und wobei die Energieversorgung insbesondere für die Schaltaktuatorik in dem die Tretlagerwelle und das Tretlagergetriebe mit der Schaltaktuatorik aufnehmenden Tretlagergehäuse angeordnet ist.According to this, a bicycle driven by muscle power, preferably by means of pedals on a bottom bracket shaft, is proposed with a bottom bracket housing in which the bottom bracket shaft is connected to a drive wheel via a bottom bracket gearbox for the particularly space-saving arrangement of the components required for the realization of the gear ratio stages and for efficient and reliable operation, with the bottom bracket gearbox comprises a plurality of shifting elements for realizing a plurality of gear ratios, the shifting elements being actuatable via an electrically actuated shifting actuator and the power supply, in particular for the shifting actuator, being arranged in the bottom bracket housing that accommodates the bottom bracket shaft and the bottom bracket gear with the shifting actuator.
Auf diese Weise wird bei dem vorgeschlagenen mit Muskelkraft angetriebenen Fahrrad ein über eine elektrische Schaltaktuatorik schaltbares Tretlagergetriebe vorgesehen, welches mit der Energieversorgung für die Schaltaktuatorik bauraumsparend in dem Tretlagergehäuse untergebracht ist. Zudem können bei dem Fahrrad sehr komfortable effiziente und lastschaltbare Übersetzungsstufe realisiert werden. Darüber hinaus ergibt sich aufgrund der kompakten und schützenden Bauweise in dem Tretlagergehäuse eine effiziente und wartungsarme Betriebsweise.In this way, in the proposed muscle-powered bicycle, a bottom bracket gear that can be switched via an electric switching actuator is provided, which is accommodated in a space-saving manner in the bottom bracket housing together with the power supply for the switching actuator. In addition, very comfortable, efficient and power-shiftable gear ratios can be implemented on the bicycle. In addition, the compact and protective design in the bottom bracket housing results in efficient and low-maintenance operation.
Eine besonders konstruktiv einfache Bauweise ergibt sich bei dem vorgeschlagenen mit Muskelkraft angetriebenen Fahrrad dadurch, dass das Tretlagergehäuse einen ersten Gehäusebereich zur Aufnahme der Tretlagerwelle sowie des Tretlagergetriebes und einen zweiten Gehäusebereich zur Aufnahme der Energieversorgung aufweist. Die beiden Gehäusebereiche sind vorzugsweise unmittelbar nebeneinander angeordnet und bilden gemeinsam das hinsichtlich der Umgebung abgedichtete Tretlagergehäuse.A particularly structurally simple design results from the proposed muscle-powered bicycle in that the bottom bracket housing has a first housing area for accommodating the bottom bracket shaft and the bottom bracket gear and a second housing area for accommodating the energy supply. The two housing areas are preferably arranged directly next to one another and together form the bottom bracket housing that is sealed with respect to the environment.
Vorzugsweise können als Energieversorgung zumindest ein Energiespeicher zum Betätigen der Schaltaktuatorik und eine Ladeelektronik für den Energiespeicher sowie ein Generator zur Rekooperation vorgesehen sein, wobei die vorgenannten Bauteile der Energieversorgung gemeinsam bauraumsparend in dem zugeordneten Gehäusebereich des Tretlagergehäuses untergebracht sind. Aufgrund der unmittelbaren Nähe zu dem Tretlagergetriebe und der Schaltaktuatorik ergibt sich in vorteilhafter Weise ein geringer Verkabelungsaufwand.Preferably, at least one energy store for actuating the shift actuator and charging electronics for the energy store and a generator for recooperation can be provided as the energy supply, with the aforementioned components of the energy supply being housed together in the associated housing area of the bottom bracket housing in a space-saving manner. Due to the immediate proximity to the bottom bracket gear and the shift actuator system, there is advantageously less wiring effort.
Um bei dem mit Muskelkraft angetriebenen Fahrrad eine Aufladung des Energiespeichers ohne eine Verbindung zu einer externen Energiequelle zu realisieren, ist vorgesehen, dass der Generator der Energieversorgung mit dem Tretlagergetriebe und/oder mit dem Antriebsrad zur Rekooperation koppelbar ist. Hierzu kann beispielsweise ein schaltbarer Freilauf oder dergleichen als Verbindungselement verwendet werden, um beispielsweise während des Abbremsens, des Ausrollens des Fahrrades oder dergleichen die anfallende kinetische Energie in elektrische Energie zum Aufladen des Energiespeichers des Fahrrades umgewandelt wird.In order to be able to charge the energy store on a bicycle driven by muscle power without connecting it to an external energy source, it is provided that the generator of the energy supply can be coupled to the bottom bracket gear and/or to the drive wheel for recooperation. For this purpose, a switchable freewheel or the like can be used as a connecting element, for example to convert the kinetic energy generated during braking, coasting of the bicycle or the like into electrical energy to charge the energy store of the bicycle.
Um die mit Muskelkraft Antriebskraft des Fahrers bei dem vorgeschlagenen Fahrrad von der Tretlagerwelle über das Tretlagergetriebe auf das Antriebsrad zu übertragen, ist vorgesehen, dass die Tretlagerwelle beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle des in dem Tretlagergehäuse angeordneten Tretlagergetriebes verbunden ist und eine Getriebeausgangswelle des Tretlagergetriebes mit dem Antriebsrad verbunden ist. Als Tretlagergetriebe können verschiedene Arten von Getrieben eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist, hinsichtlich der zur Verfügung stehenden Übersetzungen und des Gewichtes sowie des notwendigen Bauraumes, die Verwendung eines Planetengetriebes als Tretlagergetriebe.In order to transmit the driver's muscular power driving force in the proposed bicycle from the bottom bracket shaft via the bottom bracket gear to the drive wheel, it is provided that the bottom bracket shaft is arranged, for example, with a transmission input shaft of the bottom bracket housing Neten bottom bracket gear is connected and a transmission output shaft of the bottom bracket gear is connected to the drive wheel. Various types of gears can be used as bottom bracket gears. The use of a planetary gear as the bottom bracket gear is particularly advantageous with regard to the available translations and the weight as well as the necessary installation space.
Als durch die vorzugsweise elektrische Schaltaktuatorik zu betätigende Schaltelementen sind vorzugsweise bei dem Tretlagergetriebe schaltbare Freilaufkupplungen und/oder schaltbare Bremsen vorgesehen. Beispielsweise können die Bremsschaltelemente über Sperrklinken der Schaltaktuatorik blockiert werden, um eine Übersetzungsstufe zu schalten. Die jeweilige Sperrklinke kann über zum Beispiel eine oder mehrere elektrisch betätigte Schaltwalzen oder dergleichen bewegt werden.Switchable overrunning clutches and/or switchable brakes are preferably provided in the bottom bracket gear as the switching elements to be actuated by the preferably electric switching actuator system. For example, the brake switching elements can be blocked via pawls of the switching actuators in order to switch a gear ratio. The respective pawl can be moved, for example, by one or more electrically actuated shift drums or the like.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem vorgeschlagenen mit Muskelkraft angetriebenen Fahrrad über die Schaltaktuatorik eine Parksperre zum Blockieren und Freigeben des Antriebsrades betätigbar ist. Auf diese Weise kann eine Parksperrfunktion bei dem rein mit Muskelkraft angetriebenen Fahrrad realisiert werden, um dieses beispielsweise im abgestellten Zustand sicher zu blockieren. Es ist auch denkbar, dass die Parksperrfunktion als zusätzliche Diebstahlsperre vorgesehen wird.It is particularly advantageous if, in the proposed bicycle powered by muscle power, a parking lock can be actuated via the switching actuator system to block and release the drive wheel. In this way, a parking lock function can be implemented in the bicycle that is driven purely by muscle power, in order to securely block it when it is parked, for example. It is also conceivable that the parking lock function is provided as an additional anti-theft device.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung beansprucht ein Tretlagergehäuse für das vorbeschriebene mit Muskelkraft angetriebene Fahrrad, sodass sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben.A further aspect of the present invention claims a bottom bracket housing for the above-described muscle-powered bicycle, resulting in the advantages already described and others.
Das Tretlagergehäuse umfasst einen ersten Gehäusebereich zur Aufnahme der Tretlagerwelle sowie des mit dem Antriebsrad verbundenen Tretlagergetriebes und einen zweiten Gehäusebereich zur Aufnahme der Energieversorgung für die elektrische Schaltaktuatorik zum Realisieren verschiedener Übersetzungsstufen bei dem Tretlagergetriebe. Zum Rekooperieren weist die Energieversorgung einen Energiespeicher mit einer Ladeelektronik und einem Generator auf, der zum Aufladen des Energiespeichers mit dem Tretlagergetriebe bzw. mit dem Antriebsrad verbunden ist.The bottom bracket housing includes a first housing area for accommodating the bottom bracket shaft and the bottom bracket gear connected to the drive wheel, and a second housing area for accommodating the energy supply for the electric shift actuators for realizing different gear ratios in the bottom bracket gear. For recoupling, the energy supply has an energy storage device with charging electronics and a generator, which is connected to the bottom bracket gear or to the drive wheel in order to charge the energy storage device.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.The present invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen:
-
1 eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Getriebegehäuse mit mit Muskelkraft betätigbaren Pedalen einer Tretlagerwelle eines erfindungsgemäßen Fahrrades; und -
2 eine schematische teilgeschnittene Ansicht des erfindungsgemäßen Tretlagergehäuses gemäß1 .
-
1 a schematic three-dimensional view of a gear housing with pedals actuated with muscle power of a bottom bracket shaft of a bicycle according to the invention; and -
2 a schematic partially sectional view of the bottom bracket shell according to the invention1 .
In den
Gemäß
Das Tretlagergetriebe 5 weist mehrere Schaltelemente zum Realisieren mehrerer Übersetzungsstufen auf, wobei die Schaltelemente über eine elektrisch betätigte Schaltaktuatorik betätigbar sind und wobei eine Energieversorgung in dem die Tretlagerwelle 3 und das Tretlagergetriebe 5 mit der Schaltaktuatorik aufnehmenden Tretlagergehäuse 1 angeordnet ist.The
Das Tretlagergehäuse 1 weist einen ersten Gehäusebereich 6 zur Aufnahme der Tretlagerwelle 3 sowie des Tretlagergetriebes 5 und einen zweiten Gehäusebereich 7 zur Aufnahme der Energieversorgung auf. Die beiden Gehäusebereiche 6,7 sind unmittelbar nebeneinander angeordnet und bilden gemeinsam das Tretlagergehäuse 1.The bottom bracket housing 1 has a
Beispielsweise aus
Die Tretlagerwelle 3 ist mit einer Getriebeeingangswelle des Tretlagergetriebes 5 verbunden und eine Getriebeausgangswelle des Tretlagergetriebes 5 ist mit dem Antriebsrad verbunden. Die Tretlagerwelle 3 ist koaxial zu der Hauptachse des Tretlagergetriebes 5 angeordnet. Als Schaltelemente des Tretlagergetriebes 5 sind vorzugsweise Freilaufkupplungen und/oder Bremsen vorgesehen.The
Um das Tretlagergetriebe 5 mit dem Antriebsrad des Fahrrades 4 zu verbinden, ist die Getriebeausgangswelle beispielsweise mit einem Kettenblatt oder dergleichen verbunden, sodass über eine mit dem Kettenblatt in Eingriff stehende Kette oder dergleichen das Antriebsmoment auf das Antriebsrad übertragen werden kann.In order to connect the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Tretlagergehäusebottom bracket shell
- 22
- Pedalpedal
- 33
- Tretlagerwellebottom bracket shaft
- 44
- mit Muskelkraft angetriebenes Fahrradhuman-powered bicycle
- 55
- Tretlagergetriebebottom bracket gear
- 66
- erster Gehäusebereich des Tretlagergetriebesfirst housing area of the bottom bracket gear
- 77
- zweiter Gehäusebereich des Tretlagergetriebessecond housing area of the bottom bracket gear
- 88th
- Energiespeicherenergy storage
- 99
- Ladeelektronikcharging electronics
- 1010
- Generatorgenerator
Claims (11)
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