DE19619967C1

DE19619967C1 - Fahrrad mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE19619967C1
Application number: DE19619967A
Authority: DE
Inventors: Kevin Yu; Paul Sun
Original assignee: Giant Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Giant Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2016-05-18
Also published as: GB2312403A; NL1003132C2; FR2749268A3; FR2749268B3; GB2312403B; GB9608736D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrrad, im beson deren auf eine verbesserte elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad, welche die Drehung eines Motors auf einen vorderen Kettenkranz übertragen kann.

Die Verbesserung der Erfindung ist auf ein konven tionelles Fahrrad gerichtet, das aufweist:
eine Rahmeneinheit, und eine elektrische Antriebsvor richtung, die einen Motor enthält, der im oberen Bereich der Rahmeneinheit angebracht ist, einen Schalter, der im unteren Bereich der Rahmeneinheit installiert ist, um den Motor zu aktivieren, und ein Untersetzungsgetriebe, das die Drehung der Motorwelle des Motors auf den vorderen Ketten kranz überträgt.

Eine Pedaleinheit ist vorgesehen, um den vorderen Ket tenkranz anzutreiben. Die Leistung wird vom Motor durch ei ne Schnecke und ein Schneckenrad auf den nicht näher darge stellten vorderen Kettenkranz übertragen. Da die Achsen der Schnecke und des Schneckenrades senkrecht aufeinander stehen, geht ein wesentlicher Anteil der Leistung verloren.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrrad mit einer verbesserten elektrischen Antriebsvorrichtung zu schaffen, wobei die Leistung von einem Motor auf einen vor deren Kettenkranz mit verminderten Verlusten übertragen werden kann.

Gemäß der Erfindung, weist ein Fahrrad auf:
eine Rahmeneinheit, einen vorderen Kettenkranz, eine Kurbelwelle, um den vorderen Kettenkranz anzutreiben, eine Pedaleinheit, um die Kurbelwelle zu betreiben, und eine elektrische Antriebsvorrichtung, die einen Motor aufweist, der am Rahmen installiert ist und eine Motorwelle enthält, und ein nicht schaltbares Untersetzungsgetriebe, das die Drehung der Motor welle auf die Kurbelwelle in der Art überträgt, daß die Kurbelwelle mit einer geringeren Geschwindigkeit als der jenigen der Motorwelle dreht, und daß die Kurbelwelle die Motorwelle nicht antreiben kann. Die Motorwelle ist koaxial und anliegend mit dem vorderen Kettenkranz angeordnet, um so den Leistungsverlust vom Motor auf den vorderen Ketten kranz zu minimieren.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen.

Es zeigt

Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung einer elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad, gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung, die die elektrische Antriebsvorrichtung der Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 3- 3 von Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 4- 4 von Fig. 2;

Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung einer anderen elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad, gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung der elektrischen An triebsvorrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 7a und 7b eine Ratschenanordnung, die als Frei laufkupplung mit Mitnahme in nur einer Richtung für die Verwendung in der elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 5 wirkt; und

Fig. 8a und 8b eine Kupplungsanordnung mit federbe lastenden Kugeln, die als Freilaufkupplung mit Mitnahme in nur einer Richtung für die Verwendung in der elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 5 wirkt.

Bevor die Erfindung detaillierter offenbart wird, ist zu erwähnen, daß gleiche Bezugszeichen für ähnliche Elemente durch die Beschreibung hindurch benutzt werden.

Da die Verbesserung der Erfindung auf eine elektrische Antriebsvorrichtung eines Fahrrads gerichtet ist, wird die Beschreibung hinsichtlich der übrigen Teile eines Fahrrads weggelassen.

Gemäß den Fig. 1 bis 4 weist eine elektrische Antriebs vorrichtung der Erfindung ein Untersetzungsgetriebe 10′ und einen Motor 20 auf, der einen ringförmigen Stator 21 und einen rohrförmigen Rotor 22 enthält, der den Stator 21 um gibt, und ist mit einem befestigten Treibrad 23 versehen, welches als Motorwelle oder als Ausgangswelle für den Motor 20 dient.

Das Untersetzungsgetriebe 10′ weist eine Gehäuseeinheit auf, die eine rohrförmige linke Hälfte 11 und eine rohr förmige rechte Hälfte 12 besitzt, und die an einem nicht näher dargestellten Fahrradrahmen befestigt ist, und sowohl die Kurbelwelle 13 darin lagert, als auch den Motor 20 darin unterbringt.

Das Untersetzungsgetriebe 10′ besitzt weiter ein Planetengetriebesystem 40, das aufweist:

1. einen ringförmigen linken Träger 421, der innerhalb der rechten Hälfte 12 der Gehäuseeinheit angeordnet ist,
2. mehrere linke Planetenräder 422, die in dem linken Träger 421 drehbar gelagert sind, und mit dem Treib rad 23 des Rotors im Eingriff stehen,
3. einen Zahnkranz 41, der an der rechten Hälfte 12 der Gehäuseeinheit befestigt ist, und mit den linken Planetenräder 422 im Eingriff steht, so daß der linke Träger 421 in der gleichen Richtung wie der Rotor 22 dreht,
4. ein getriebenes Zahnrad 423, das an dem linken Trä ger 421 befestigt ist,
5. einen rechten Träger 424, und
6. mehrere rechte Planetenräder 425, die in dem rechten Träger 424 drehbar gelagert sind, und in das getrie bene Zahnrad 423 eingreifen.

Eine Ratscheneinheit 50 verbindet den rechten Träger 424 mit der Kurbelwelle 13, so daß die Drehung des rechten Trägers 424 zur Kurbelwelle 13 übertragen wird, und um die Kurbelwelle 13 daran zu hindern, den rechten Träger 424 an zutreiben, wobei eine Drehmomentübertragung in nur eine Richtung zwischen dem rechten Träger 424 und der Kurbel welle 13 auftritt. Wie dargestellt, weist die Ratschenein heit 50 ein rechtes Sperrklinkenelement 51 auf, das an der Kurbelwelle 13 befestigt ist, ein linkes Sperrklinken element 52, das an dem rechten Träger 424 befestigt ist, und eine Ratschenbuchse 30, die fest mit dem inneren Umfang eines vorderes Kettenkranzes 5′ verbunden ist (siehe Fig. 2), und die eine innere Wand 31 aufweist, die mit einem Schaltzahnabschnitt 32 versehen ist, der das rechte Sperr klinkenelement 51 und das linke Sperrklinkenelement 52 kup pelt.

Dementsprechend dreht die Kurbelwelle 13 mit einer ge ringeren Geschwindigkeit als derjenigen der Motorwelle oder des Treibrades 23.

Es ist zweckmäßig, daß die Motorwelle 23 koaxial mit der Kurbelwelle 13 angeordnet ist, so daß der Leistungs verlust minimiert werden kann.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform der elektrischen Antriebsvorrichtung der Erfindung, die eine Gehäuseeinheit 60 und einen Motor 20 aufweist. Die Gehäuse einheit 60 weist ein rohrförmiges Hauptgehäuse mit einer linken Kammer 61, ein ringförmiges rechtes Gehäuse mit einer rechten Kammer 62, und ein ringförmiges linkes Gehäuse 64 auf. Der Motor 20 weist einen Stator 21 und einen Rotor 22 auf, der den Stator 21 umgibt, und ist mit einem befestigten Treibrad 23 versehen, die innerhalb der Gehäuseeinheit 60 angeordnet sind.

Ein Untersetzungsgetriebe 80 weist ein Getriebeelement 81 und einen Getriebering 82 auf, die in der Gehäuseeinheit 60 drehbar gelagert sind. Das Getriebeelement 81 enthält ein großes Zahnrad 811, das in das Treibrad 23 des Rotors 22 eingreift, und ein kleineres Zahnrad 812, das fest und koaxial mit dem größerem Zahnrad 811 verbunden ist, und einen geringeren Durchmesser besitzt als das große Zahnrad 811. Der Getriebering 82 weist einen äußeren Zahnkranz 821, der in das kleine Zahnrad 812 eingreift, und einen Innenum fang 822 mit Schaltzähnen auf.

Eine Ratscheneinheit 90 verbindet das kleine Zahnrad 812 mit einer Kurbelwelle 13, so daß die Drehung des klei nen Zahnrades 812 zur Kurbelwelle 13 übertragen wird, und um die Kurbelwelle 13 daran zu hindern, das kleine Zahnrad 812 anzutreiben, dadurch tritt eine Drehmomentübertragung in nur einer Richtung zwischen dem kleinen Zahnrad 812 und der Kurbelwelle 13 auf. Die Ratscheneinheit 90 enthält, wie dargestellt, ein ringförmiges Sperrklinkenelement 91, das fest nach Art einer Buchse an der Kurbelwelle 13 angeordnet ist, und ein ringförmiges Ratschenelement 92, das am Außen umfang einen Sperrklinkenabschnitt aufweist, der in den schaltverzahnten Innenumfang 822 des Zahnkranzes 82 ein greift, und eine schaltverzahnten Innenumfang, die in den Sperrklinkenabschnitt am Außenumfang des Sperrklinken elements 91 eingreift.

Die Ratscheneinheit 90 der Fig. 5 und 6 kann durch die Ratschenanordnung 90 der Fig. 7a und 7b oder durch die Kupplungsanordnung 90′ mit federbelastenden Kugeln der Fig. 8a und 8b ersetzt werden.

Gemäß den Fig. 7a und 7b ist der nicht näher darge stellte vordere Kettenkranz an einer Buchse 70 befestigt, die innenseitig hervorstehende Ratschenzähne aufweist. Wie dargestellt, enthält die Ratschenanordnung 90 ein inneres Ratschenrad und eine Sperrklinkenanordnung 91, die zwischen der Kurbelwelle 13 und der Buchse 70 angeordnet ist, und weist ein äußeres Ratschenrad und einen Sperrklinken anordnung 92 auf, die zwischen der Buchse 70 und dem Innen umfang 22 des Getrieberinges 82 in der Art angeordnet ist, daß entweder die Kurbelwelle 13 oder der Getriebering 82 die Buchse 70 antreiben kann, wenn sie im Uhrzeigersinn dreht, wie durch die Pfeile angezeigt, und daß keine Drehung zwischen der Kurbelwelle 13 und dem Getriebering 82 übertragen werden kann.

Gemäß den Fig. 8a und 8b ist der nicht näher darge stellte vordere Kettenkranz an einer Buchse 70′ befestigt. Wie dargestellt, weist die Kupplungsanordnung 90′ mit federbelastenden Kugeln eine Kupplungsanordnung 91′ mit Innenkugeln, die zwischen der Kurbelwelle 13 und der Buchse 70′ angeordnet ist, und eine Kupplungsanordnung 92′ mit Außenkugeln auf, die zwischen der Buchse 70′ und dem Ge triebering 82 in der Art angeordnet ist, daß entweder die Kurbelwelle 13 oder der Getriebering 82 die Buchse 70′ an treiben kann, wenn sie in der angezeigten Pfeilrichtung dreht, und daß keine Drehung zwischen der Kurbelwelle 13 und dem Getriebering 82 übertragen werden kann.

Claims

1. Fahrrad, das aufweist:
eine Rahmeneinheit,
einen vorderen Kettenkranz (5′),
eine Kurbelwelle (13), um den vorderen Kettenkranz (5′) anzutreiben,
eine Pedaleinheit, um die Kurbelwelle zu aktivieren, und
eine elektrische Fahr-Vorrichtung, die einen Motor (20), der am Rahmen installiert ist und eine Motorwelle enthält, und
ein nicht schaltbares Untersetzungsgetriebe, um die Drehung der Motorwelle auf die Kurbelwelle (13) in der Art zu übertragen, daß die Kurbelwelle mit einer geringeren Geschwindigkeit als diejenige der Motorwelle dreht und daß die Kurbelwelle (13) die Motorwelle nicht antreiben kann, wobei
die Motorwelle koaxial mit dem vorderen Kettenkranz (5′) angeordnet ist.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (20) einen Stator (21) und einen Rotor (22) enthält, der den Stator (21) umgibt, und mit einem be festigten Treibrad (23) versehen ist, welches als Motorwelle dient, und daß das Untersetzungsgetriebe (10′) aufweist:
eine Gehäuseeinheit, die am Rahmen befestigt ist, um so der Kurbelwelle (13) zu erlauben, darin gelagert zu sein, den Motor (20), der innerhalb der Gehäuseeinheit angeordnet ist;
einen linken Träger (421), der in der Gehäuseeinheit angeordnet ist;
mehrere linke Planetenräder (422), die im linken Träger (421) drehbar gelagert sind, und in das Treibrad (23) des Rotors (22) eingreifen;
einen Zahnkranz (41), der an der Gehäuseeinheit be festigt ist, und sich mit den linken Planetenrädern (422) im Eingriff befindet, so daß der linke Träger (421) in der gleichen Richtung wie der Rotor (22) dreht;
ein getriebenes Zahnrad (423), das an dem linken Träger (421) befestigt ist;
einen rechten Träger (424);
mehrere rechte Planetenräder (425), die drehbar im rechten Träger (424) gelagert sind, und mit dem ge triebenen Zahnrad (423) im Eingriff stehen; und
eine Ratscheneinheit (50), die den rechten Träger (424) mit der Kurbelwelle (13) verbindet, so daß die Drehung des rechten Trägers (424) auf die Kurbelwelle (13) übertragen wird, und so daß die Kurbelwelle (13) daran gehindert wird, den rechten Träger (424) anzutreiben, dadurch tritt eine Drehmomentübertragung in nur einer Richtung zwischen dem rechten Träger (424) und der Kurbelwelle (13) auf.

3. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (20) einen Stator (21) und einen Rotor (22) aufweist, der den Stator (21) umgibt, und mit einem be festigten Treibrad (23) versehen ist, das als Motor welle dient, und daß ein Untersetzungsgetriebe (80) im wesentlichen enthält:
eine Gehäuseeinheit (60), die am Rahmen befestigt ist, so daß es der Kurbelwelle (13) ermöglicht ist, darin gelagert zu sein, wobei der Motor innerhalb der Gehäuseeinheit (60) angeordnet ist;
ein großes Zahnrad (811), das drehbar in die Gehäuse einheit (60) eingebaut ist, und mit dem Treibrad (23) im Eingriff steht;
ein kleines Zahnrad (812), das fest und koaxial mit dem großen Zahnrad (811) gekoppelt ist, und einen geringeren Durchmesser als den Durchmesser des größeren Zahnrades (811) aufweist;
eine Ratscheneinheit (90), die das kleinere Zahnrad (812) mit der Kurbelwelle (13) verbindet, so daß die Drehung des kleineren Zahnrades (812) auf die Kurbel welle (13) übertragen wird, und um die Kurbelwelle (13) daran zu hindern das kleinere Zahnrad (812) anzu treiben, dadurch tritt eine Drehmomentübertragung in nur einer Richtung zwischen dem kleinen Zahnrad (812) und der Kurbelwelle (13) auf.

4. Fahrrad nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchse (70) an dem vorderen Kettenkranz (5′) be festigt ist, daß das Untersetzungsgetriebe, das einen Getriebering (82) enthält, dazu befähigt ist von der Motorwelle gedreht zu werden, und daß eine Ratschen anordnung (90), die zwischen dem Getriebering (82) und der Kurbelwelle (13) angeordnet ist, aufweist:
ein inneres Ratschenrad und eine Sperrklinkenanordnung (91), die zwischen der Kurbelwelle (13) und der Buchse (70) angeordnet ist, und
ein äußeres Ratschenrad und eine Sperrklinkenanordnung (92), die zwischen der Buchse (70) und dem Getriebering (82) in der Art angeordnet ist, daß entweder die Kurbelwelle (13) oder das Zahnrad (82) die Buchse (70) antreiben kann, wenn sie in einer Richtung dreht, und daß keine Drehung zwischen der Kurbelwelle (13) und dem Zahnrad (82) übertragen werden kann.

5. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchse (70′) an dem vorderen Kettenkranz (5′) be festigt ist, daß das Untersetzungsgetriebe, das einen Getriebering (82) aufweist, dazu befähigt ist von der Motorwelle gedreht zu werden, und daß eine Ratschen anordnung (90′), die zwischen dem Getriebering (82) und der Kurbelwelle (13) angeordnet ist, aufweist:
eine Kupplungsanordnung (91′) mit Innenkugeln, die zwischen der Kurbelwelle (13) und der Buchse (70′) an geordnet ist, und eine Kupplungsanordnung (92′) mit Außenkugeln, die zwischen der Buchse (70′) und dem Ge triebering (82) in der Art angeordnet ist, daß entweder die Kurbelwelle (13) oder der Getriebering (82) die Buchse (70′) antreiben kann, wenn diese in eine Rich tung dreht, und daß keine Drehung zwischen der Kurbel welle (13) und dem Getriebering (82) übertragen werden kann.