DE19647563A1

DE19647563A1 - Drehmomentsensor mit Aufnahme für eine Antriebseinheit für Fahrräder mit additivem Hilfsantrieb

Info

Publication number: DE19647563A1
Application number: DE1996147563
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ellsaeser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 1998-05-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Fahrräder mit additivem Hilfsantrieb, bestehend aus einem Drehmomentsensor mit einem daran angeflanschten Getriebe für einen additiven Hilfsantriebsmotor. Heutige additive Fahrradantriebe haben meist den Nachteil, daß die motorische Hilfsleistung gemeinsam mit der biologischen Leistung auf den zur Leistungssteuerung vorgesehenen Drehmomentsensor wir ken. Durch das große auf den Sensor wirkende Gesamtmoment be kommt der Sensor eine schlechtere Auflösung.

Weiter nachteilig ist bei heutigen Systemen, daß die additiven Hilfs antriebe meist nicht an konventionellen Rahmen nachzurüsten sind und das fahrradeigene Getriebe meist nicht auf den Hilfsantrieb wirkt. Nachteilig sind auch Sensoren, die die Kraft am Hinterrad messen, da vom Tretkurbelantrieb eine 2 : 1 Übersetzung zum Hinterrad wirkt und der Sensor somit auf ein höheres Drehmoment ausgelegt werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist, das Gesamtsystem baulich so zusammen zufassen, daß es an einem konventionellen Fahrradrahmen um den Leistungssensor eine konzentrierte Einheit bildet, welche an ihrem Abtrieb einen Getriebeeingang und eine geeignete Vorrichtung zur verwindungssteifen Aufnahme eines Zusatzantriebs mit Primärgetrie bes hat, so daß die motorische Antriebskraft nicht zusätzlich auf den Sensor wirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Sen sor in der Tretlagermuffe und damit verbunden ein am Sensor ausge richteter und mit diesem verwindungssteif verbundener Antriebsträger angeordnet ist.

Bei der erfindungsmäßigen Anordnung des Sensors und seiner Halte rung für den Hilfsantrieb wird das Drehmoment des Motors direkt auf den Abtriebsflansch der Torsionsbuchse des Sensors geleitet. An demselben Abtriebsflansch ist auch das Kettenritzel des Fahrradan triebs befestigt.

Dadurch, daß der Zusatzantrieb auf den Abtriebsflansch des Drehmomentsensors wirkt, wird die motorische Antriebskraft zwar auf den gemeinsamen Abtrieb, jedoch nicht in den Torsionsspannungs bereich des Sensor eingeleitet. Dabei wird der Sensor lediglich durch die fahrerische Antriebsleistung belastet.

Am Sensorabtrieb ist ein Ritzel für das Getriebe des Zusatzantriebs motors befestigt. Dieses Getriebe kann ein Umschlingungsgetriebe oder ein Zahnradgetriebe sein, z. B. wird man vorteilhaft ein einstufi ges Stirnradgetriebe einsetzen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das Stirnradredukti onsgetriebe des Zusatzantriebs mit einer vorgeschalteten schaltbaren Planetengetriebestufe kombiniert.

Der Sensor zur Messung der biologischen Leistung hat das Innenla ger integriert. Die Innenlagerwelle ist auf einer Seite formschlüssig oder in einer besonders vorteilhaften Ausführung durch einen Freilauf mit der Torsionswelle verbunden. Durch diesen Freilauf kann der Mo tor, falls er durch Fehlfunktion einmal nachschleppen sollte die Tret kurbeln nicht mitschleppen und somit keine Gefährdung der Füße des Fahrers oder der Fahrerin verursachen. Gleichwohl wird die mo torische Leistung in diesem Fall auf das Antriebsrad übertragen und muß dort durch die Betriebsbremse außer Funktion gesetzt werden. Außerdem ist es möglich, die Pedale jederzeit rückwärts zu treten, etwa um diese in eine bessere Anfahrposition zu bringen. Im allge meinen wird man einen spielfrei eingreifenden Sperrkörperfreilauf verwenden. Ein Motorfreilauf kann ergänzend angeordnet werden, dieser hat jedoch nur die Funktion, daß bei nicht betriebsbereitem Motor im Fahrradbetrieb der Motor nicht mitgeschleppt werden muß. Auf das Hinterrad wirkt die Fahrradfreilaufnabe.

Auf den gesamten Antrieb wirkt - soweit vorgesehen - das Fahrrad schaltgetriebe.

Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die di rekte Verbindung des Zusatzantriebs mit dem Sensor über dessen verwindungssteifen Antriebsadapter. Der Sensor ist auf beiden Seiten mit dem Antriebsträger verbunden und richtet dadurch den Antrieb sträger aus. Durch diese erfinderische Lösung wird die gesamte An triebskraft durch die Tretlagermuffe aufgenommen. Dadurch wird die Antriebskraft dort in den Fahrradrahmen eingeleitet, wo dieser kon struktiv dafür ausgelegt ist.

Der Antriebsträger hat bündig zur Tretlagermuffe zwei seitliche Wan gen, die mit einer Bohrung versehen sind. Durch die linke Bohrung wird die Sensorpatrone eingeschoben werden. Die Patrone wird da nach mit den beiden Wangen des Antriebsadapters fest verschraubt. Bei dieser Lösung ist nur eine Wellendichtung am rechten äußeren Ende der Torsionswelle notwendig, da das innere zahnritzelseitige Wellenteil vom Getriebegehäuse abgedeckt wird.

Rechts des Getriebegehäuses sind die Ritzel des Fahrradantriebs auf der Torsionswelle befestigt.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung ist das Getrie begehäuse mit dem motorischen Antriebsgetriebe fest vormontiert und mit dem Antriebssensor verbunden. Die Sensorpatrone wird in diesem Fall von rechts in die Tretlagermuffe eingeschoben. Bei die ser Ausführung kann ein nahtlos verschweißtes Antriebsgehäuse zur Anwendung kommen.

Das Getriebegehäuse kann dabei die Funktion der Seitenwange übernehmen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die antriebsseitige Befestigungswange zu einem Getriebegehäuse oder einer Getriebe gehäusehälfte ausgebildet.

In diesem Getriebegehäuse wird der Primärantrieb des Zusatzan triebsmotors untergebracht.

Die Aufnahme des Ritzels ist am Abtriebsflansch des Drehmoment sensors vorgesehen. Die Abtriebswelle des Sensor läuft axial aus dem Getriebegehäuse heraus. Das Getriebegehäuse ist mit Wellen dichtungen gegen Abtriebswelle des Sensor abgedichtet. Außerhalb des Getriebegehäuses befindet sich auf der Verlängerung der Ab triebswelle des Sensor der Flansch zur Aufnahme des Kettenritzels oder der Kettenritzel.

Je nach Kröpfung der Antriebsritzel ist eine leichte Verlagerung der Kettenspur beim Fahrradantrieb in Kauf zu nehmen.

Wie oben gezeigt wird der Antriebsträger fest mit beiden Seitenwan gen mit der Sensorpatrone verbunden. Der Antriebsträger selbst hat eine Querverbindung beider Seitenwangen, wodurch die Konstruktion besonders verwindungssteif wird.

Durch diesen konstruktiven Aufbau wird es möglich, den Antrieb im Bereich des unteren Rahmendreiecks anzuordnen. Vorzugsweise wird man den Motor vor dem Hinterrad anordnen. Wesentlich ist je doch, daß durch die Befestigung am Innenlager oder am Innenlager sensor der Antrieb mit dem Getriebe immer nach dem Innenlager ausgerichtet ist, daß also die fahrradtypischen Rahmenverwindungen keinen negativen Einfluß auf den Antrieb entfalten können. Der ge samte Antrieb ist über die Innenlagerpatrone immer nach der Innen lagerwelle ausgerichtet.

Die Innenlagerwelle selbst ist in einer vorteilhaften Ausführung mit einem Freilauf im Antriebsdrehrichtungssinn der Fahrradkurbeln mit der Torsionshülse des Sensors im Eingriff.

In einer weiteren besondern vorteilhaften Ausführung ist der Zusatz antriebsmotor in eine Bohrung in dem sensorfest montierten Träger durch eine Klemmung gehalten. Falls ein motorloser Fahrradbetrieb - z. B. im Falle eines Motordefekts - notwendig wird, kann die Klem mung des Motors gelöst und dieser zurückgezogen werden. Dadurch wird der Motor ausgerückt und muß im pedalierenden Fahrradbetrieb nicht mitgeschleppt werden.

Bezugszeichenliste

1

Innenlagerwelle

2

Sensorpatrone

3

Halterung für Zusatzantrieb

4

Tretlagermuffe

5

Antriebszahnrad

6

Getriebegehäuse

7

Motor

8

Aufnahme f+r Fahrradkettenritzel

9

Schnellspannverschluß für Motor

Claims

1. Innenlagerdrehmomentsensor, mit Träger zur Aufnahme für einen Hilfsantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zur Aufnahme eines Zusatzantriebsmotors zwei seitliche Wangen mit Bohrungen aufweist, die mit der Sensorpatrone durch Schrauben oder dgl. mehr Befestigungsmittel verbunden sind und die Abtriebswelle des Innen lagerdrehmomentsensors das Antriebsritzel für den Hilfsantrieb und den oder die Ritzel für den Fahrradantrieb trägt.

2. Innenlagerdrehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abtriebswelle des Sensors auf der Getriebeaußen hälfte mit einer Wellendichtung versehen ist.

3. Innenlagerdrehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse des Zusatzantriebs so ausgebildet ist, daß es beidseitig mit der Tretlagermuffe des Fahrradrahmens bündig ist, notwendigenfalls durch Zuhilfenahme von Adapterringen und dessen seitliche Flansche der Sensorpatrone oder durch Ein schraubschalen der Antriebsträger an der Innenlagermuffe befestigt wird, wobei beide Wangen des Gehäuses durch mindestens ein axial zur Innenlagerwelle angeordneten Verbindungsteil versteift sind.

4. Innenlagerdrehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verbindungsteil beider Seitenwangen durch Paß bohrungen oder durch Schraubflansche oder dgl. mehr so ausgebil det ist, daß es zur Befestigung eines Zusatzantriebes geeignet ist.

5. Innenlagerdrehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die antriebseitige Halteeinrichtung als Getriebegehäu se oder als Getriebegehäusehalbschale zur Aufnahme der Antriebs ritzel oder der Antriebszahnräder eines Zusatzantriebs ausgebildet sind.

6. Innenlagerdrehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Innenwelle des Sensors mit der Torsionshülse nicht formschlüssig sondern durch einen Freilauf sich drehrichtungsabhän gig in Eingriff befindet.

7. Innenlagerdrehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die daran befestigte Antriebshalterung eine Einschub bohrung zur Aufnahme eines Antriebsmotors hat.

8. Innenlagerdrehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die daran befestigte Antriebshalterung mit einem Ein schub und einem Klemmverschluß zum einfachen manuellen Ein- und Ausrücken eines Antriebsmotors versehen ist.