DE19848602B4

DE19848602B4 - Durch Kraftantrieb unterstütztes Fahrrad

Info

Publication number: DE19848602B4
Application number: DE19848602A
Authority: DE
Inventors: Hisao Hamamatsu Nagai; Kouhei Hamamatsu Tomita; Shinobu Hamamatsu Tsutsumikoshi; Kosaku Hamamatsu Yamauchi
Original assignee: Suzuki Co Ltd; Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Co Ltd; Suzuki Motor Corp
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2018-10-22
Also published as: TW562765B; CN1084692C; DE19848602A1; CN1220958A; US6152251A; JPH11124071A

Abstract

Durch Kraftantrieb unterstütztes Fahrrad (1), mit
einem Vorderrad (14) und einem Hinterrad (18);
einem Fahrrad-Hauptrahmen (2), welcher das Vorderrad (14) und das Hinterrad (18) lagert;
einem Sattel (22) an dem Fahrrad-Hauptrahmen (2);
einem Paar Pedale (35), welche durch eine Kurbelwelle (33) miteinander verbunden sind;
wobei der Fahrrad-Hauptrahmen (2) ein das Vorderrad tragendes Gabelschaftrohr (3), ein Rahmenhauptrohr (4), das sich von dem Gabelschaftrohr (3) aus schräg nach unten und nach hinten erstreckt, und ein Sattelrohr (8) aufweist, an dessen oberem Endbereich der Sattel (22) aufgenommen ist;
wobei untere Endbereiche des Rahmenhauptrohres (4) und des Sattelrohres (8) durch eine Kraftantriebseinheit (30) so verbunden sind, daß zwischen ihnen ein V-förmiger Beinraum (40) definiert wird;
einer Batterieeinheit (41) in Gestalt eines rechtwinkligen Parallelepipeds, die mit der einen Elektromotor (31) aufweisenden Kraftantriebseinheit (30) verbunden ist,
einem doppelseitigen Paar von Überbrückungsrohren (5) zwischen dem Rahmenhauptrohr (4) und dem...

Description

Die Erfindung betrifft ein durch Kraftantrieb unterstütztes Fahrrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein durch Kraftantrieb unterstütztes Fahrrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bekannt aus der JP 9-104381 A . Bei diesem kraftunterstützten Fahrrad befindet sich die Batterieeinheit in einer schräg nach oben und vorne weisenden Orientierung oberhalb des Rahmenhauptrohres. Die Kraftantriebseinheit ist am unteren Ende des Rahmenhauptrohres und an einer Stelle unterhalb des unteren Endes des Sattelrohres in der Weise angebracht, daß sie in Rückwärtsrichtung nach unten geneigt ist. Aus der DE 22 18 730 A st ein durch einen Elektromotor antreibbares Fahrrad bekannt, bei dem sich zwischen dem unteren Ende des Sattelrohrs und einem schräg nach unten in Rückwärtsrichtung weisenden Ende eines Rahmenteils ein horizontales Zwischenrohrpaar befindet, an dem horizontal eine Batterieeinheit gelagert ist. Die Kraftantriebseinheit und das Tretlager befinden sich hinter der Batterieeinheit, etwa unterhalb des Sattels.

Aus dem DE 88 12 063 U1 ist ein elektrischer Zusatzantrieb für Fahrräder bekannt, bei dem sich die Antriebselemente im Bereich der Vorderradnabe und/oder Hinterradnabe befinden, und sich zwischen dem Sattelrohr und dem Rahmenhauptrohr in etwa horizontaler Lage ein elektrischer Energiespeicher befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein durch Kraftantrieb unterstütztes Fahrrad der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der Schwerpunkt des Fahrrads günstigerweise möglichst tief liegt, wobei der Raum zur Unterbringung von Batterieeinheit und Kraftantriebseinheit sowie zugehöriger Bauteile möglichst kompakt und zusammenhängend gestaltet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem durch Kraftantrieb unterstützten Fahrrad durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruchs 1.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen zeigen:
1 eine Seitenansicht eines durch Kraftantrieb unterstützten Fahrrads gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Seitenansicht eines Bereichs II (1) des Fahrradhauptrahmens in einem vergrößerten Maßstab entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 eine Draufsicht gemäß einer Richtung III nach 2.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 der Zeichnungen wird nunmehr erläutert, daß ein durch Kraftantrieb unterstütztes Fahrrad 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Hauptrahmen 2 aufweist, welcher zum Beispiel eine solche Konstruktion besitzt, daß ein großes Rahmen-Hauptrohr 4 sich schräg nach abwärts in einer Rückwärtsrichtung erstreckt, wobei dieses Rahmen-Hauptrohr 4 an einem Gabelschaftrohr 3 befestigt ist, welches an einem vorderen Bereich des Fahrrads 1 angeordnet ist, wobei vordere Endbereiche eines doppelseitigen Paares von horizontalen Überbrückungsrohren 5 mit dem Rahmen-Hauptrohr 4 an einem Bereich verbunden ist, welcher sich leicht oberhalb des unteren Endbereichs befindet, um sich nach rückwärts zu erstrecken. Die Bezugsziffer 6 bezeichnet ein Verstärkungselement zum Verstärken dieser Verbindung.
Ein jeweiliger hinterer Endbereich der Überbrückungsrohre 5 ist mit einem Mittelrohr 7 mit einer kurzen Länge verbunden, an welchem ein Sattel-(Sitz-)Rohr 8 so befestigt ist, um sich von dem Mittelrohr 7 aus nach aufwärts zu erstrecken. Eine mittlere Halterung 9 ist an dem jeweiligen hinteren Endbereich der Überbrückungsrohre 5 und dem Mittelrohr 7 so befestigt, um sich hiervon nach abwärts zu erstrecken, und die mittlere Halterung 9 ist aus einem Plattenelement hergestellt und weist im wesentlichen eine ]-Gestalt in ihrer Draufsicht auf, wie in 3 gezeigt.
Ein Querrohr 11 mit einer kurzen Länge und sich in einer Breitenrichtung des Fahrradrahmens erstreckend ist an einem hinteren zentralen Bereich der mittleren Halterung 9 befestigt und ein doppelseitiges Paar von Hinterradgabeln 12 ist mit dein Querrohr 11 so verbunden, um sich nach rückwärts zu erstrecken. Ferner ist ein doppelseitiges Paar von oberen Hinterradstreben 13 mit dem oberen Ende des Sattelrohres 8 so verbunden, um sich nach rückwärts in einer schräg nach abwärts verlaufenden Richtung zu erstrecken.
Die Überbrückungsrohre 5 bilden ein Brückenelement, welches aus runden Rohren gebildet ist, von denen jedes bei einer bevorzugten Ausführungsform einen kreisförmigen oder ähnlichen Querschnitt aufweist. Jedoch kann das Brückenelement aus einem Material mit einem anderen Querschnitt gebildet sein, sofern dieses Brückenelement eine Festigkeit aufweist, welche gleich oder größer ist als diejenige des runden Rohres. Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform ein doppelseitiges Paar von Rohren vorgesehen ist, von denen jedes einen kleinen Durchmesser aufweist, kann ein Rohr mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser anstelle dieser Rohre mit kleinem Durchmesser vorgesehen sein.
Eine ein Vorderrad 14 tragende Vorderradgabel 15 ist an dem Gabelschaftrohr 3 so angebracht, um drehbar zu sein, und die Vorderradgabel 15 weist einen oberen Bereich auf, an welchem ein Handgriff 17 durch einen Lenkstangenschaft 16 so angebracht ist, um ebenfalls einstückig drehbar zu sein. Auf der anderen Seite ist ein Hinterrad 18 durch Kopplungsbereiche der oberen Hinterradstreben 13 und der Hinterradgabeln 12 an den entsprechenden beiden Seiten der oberen Hinterradstreben 13 und der Hinterradgabeln 12 getragen. Ein Sattel 22 ist an dem oberen Bereich des Sattelrohres 8 durch eine Sattelstütze 21 angebracht. In 1 bezeichnen die Bezugsziffer 23 ein vorderes Schutzblech und die Bezugsziffer 24 ein hinteres Schutzblech.
Eine vordere Aufhängung 26 ist für das untere Ende des Rahmen-Hauptrohres 4 vorgesehen und obere und untere hintere Aufhängungen 27 und 28 sind für die mittlere Halterung 9 vorgesehen, während eine Kraftantriebseinheit 30 an diesen Aufhängungen 26, 27 und 28 mit Hilfe von Schrauben befestigt ist. Dies bedeutet, daß das untere Ende des Rahmen-Hauptrohres 4 und das untere Ende des Sattelrohres 8 durch die Kraftantriebseinheit 30 verbunden sind und daß die zwei Überbrückungsrohre 5 oberhalb der Kraftantriebseinheit 30 angeordnet sind, so daß die Kraftantriebseinheit 30 ebenfalls als ein Verstärkungselement für den Fahrradhauptrahmen 2 funktioniert.
In der Kraftantriebseinheit 30 sind ein Elektromotor 31 und eine Kraftantrieb-Kombinationseinheit 32 aufgenommen, welche einen Kraftantrieb in Kombination aus der Motorantriebskraft und aus der durch Treten verursachten Pedalkraft erzeugt. Eine Kurbelwelle 33 ist so gelagert, um die Kraftantriebseinheit 30 in der Breitenrichtung des Fahrradrahmens zu durchdringen, und ein doppelseitiges Paar von Tretkurbeln ist an beiden Enden der Kurbelwelle 33 so befestigt, um einstückig drehbar zu sein. Die Pedale 35 sind an dem jeweiligen vorderen Endbereich der Tretkurbeln 34 so befestigt, um entsprechend drehbar zu sein.
Ein Antriebszahnkranz, welcher nicht gezeigt ist, ist durch die Kurbelwelle 33 an einem rechten Seitenbereich der Kraftantriebseinheit 30 gelagert und ein getriebener Zahnkranz, der ebenfalls nicht gezeigt ist, ist an der rechten Seite des Hinterrads 18 angeordnet. Eine Antriebskette oder ein Antriebsriemen sind um den Antriebszahnkranz und den angetriebenen Zahnkranz herum in Eingriff.
Wie in 2 gezeigt, sind die drei Aufhängungen 26, 27 und 28, die für den Hauptrahmen 2 vorgesehen sind, so positioniert, um eine dreieckförmige Gestalt A zu ergeben, wenn von einem Seitenbereich aus beobachtet, wobei innerhalb dieser dreieckförmigen Gestalt A die Kurbelwelle 33 positioniert ist. Darüberhinaus ist darauf hinzuweisen, daß in einem Falle, daß vier Aufhängungen vorgesehen sind, um eine rechteckförmige Gestalt zu ergeben, die Kurbelwelle 33 innerhalb dieser rechteckförmigen Gestalt positioniert sein wird.
Das Rahmen-Hauptrohr 4, die Überbrückungsrohre 5 und das Sattelrohr 8 des Hauptrahmens 2 bilden zusammen mit der Kraftantriebseinheit 30 einen Beinraum 40 vor dem Sattel 22, wobei dieser Beinraum 40 im wesentlichen eine V-Gestalt aufweist. Der Beinraum 40 ist ein Raum, durch welchen ein Bein eines Fahrers bewegt wird, wenn dieser auf den Sattel 22 steigt oder von dem Sattel 22 absteigt, und es ist eine Batterieeinheit 41 als eine Energiequelle für den Motor 31 an dem oberen Be reich der Überbrückungsrohre 5 angeordnet, das heißt, in der untersten Position des Beinraums 40.
Die Batterieeinheit 41 weist beispielsweise eine rechtwinklige Parallelepiped-Gestalt auf, wobei die Batterieeinheit 41 horizontal parallel zu den Überbrückungsrohren 5 angeordnet ist und an dem Hauptrahmen 2 so befestigt ist, um mit Hilfe eines an dem Rahmen-Hauptrohr 4 angebrachten Eingriffselement 42 und einem an dem Sattelrohr 8 angebrachten Verriegelungsmechanismus 43 in einer solchen Art und Weise abnehmbar zu sein, daß die Batterieeinheit 41 in der Aufwärtsrichtung durch Lösen des Verriegelungsmechanismus 43 unter Verwendung eines privaten Schlüssels entfernt wird.
Die Kraftantriebseinheit 30 ist so angeordnet, um sich in der Vorwärtsrichtung leicht zu neigen. Ein keilförmiger Teileraum 44 ist zwischen der Kraftantriebseinheit 30, der Batterieeinheit 41 und den Überbrückungsrohren 5 definiert und es ist eine Steuereinheit 45 in diesem Raum 44 angeordnet. Die Steuereinheit 45 weist eine Computereinrichtung, zum Beispiel einen Mikrocomputer, auf, um die Leistung des Elektromotors 31 zu steuern, wobei die Steuereinheit 45 an der oberen Seite der Kraftantriebseinheit 30 angebracht ist. Die Steuereinheit 45 kann an den Überbrückungsrohren 5 befestigt sein. Die Steuereinheit 45 bildet ein Hilfsteil und, abgesehen von dieser Steuereinheit, können ein Relais, eine Ladeeinheit oder dergleichen ebenfalls innerhalb dieses Teileraums 44 als ein entsprechendes Hilfsteil angeordnet sein.
Die Kraftantriebseinheit 30 und die Steuereinheit 45 sind durch eine für diese Einheiten vorgesehene, einheitliche Abdeckung 46 abgedeckt, wie in 1 gezeigt, wobei diese einheitliche Abdeckung 46 aus einem synthetischen Harz oder einem ähnlichen Material gebildet ist, um für ein äußeres Aussehen zu sorgen. Ein Batteriehalter 47 ist an dem oberen Randbereich der einheitlichen Abdeckung 46 so angeordnet, daß die Batterieeinheit 41 an dem Batteriehalter 47 dicht angebracht ist.
Wenn das durch Kraftantrieb unterstützte Fahrrad 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit der wie oben erläuterten Konstruktion fährt, wird die Kurbelwelle 33 der Kraftantriebseinheit 30 durch eine durch die Beine eines auf dem Sattel 22 sitzenden Fahrers bewirkten Pedalkraft in einer Vorwärtsrichtung angetrieben. Zur gleichen Zeit steuert die Steuereinheit 45 den Strom der Batterieeinheit 41, um hierdurch den Motor 31 zu betätigen, so daß die unterstützende Antriebskraft von dem Motor 31 mit einer Größe abgegeben wird, welche der durch das Treten der Pedale bewirkten Kraft entspricht, welche auf die Kurbelwelle 33 aufgebracht wird.
Diese durch das Treten der Pedale bewirkte Kraft und die unterstützende Antriebskraft werden durch die Kraftantriebs-Kombinationseinheit 32 zusammengesetzt und die kombinierte Antriebskraft wird auf das Hinterrad 8 durch die Antriebskette 36 übertragen und das durch Kraftantrieb unterstützte Fahrrad 1 fährt somit. Die Steuereinheit 45 steuert einen Strom, der auf den Motor 31 aufgebracht wird, um das Verhältnis der durch das Treten der Pedale bewirkten Kraft zu der unterstützenden Antriebskraft stets konstant zu halten, zum Beispiel 1:1.
Wie oben erläutert, kann gemäß dem durch Kraftantrieb unterstützten Fahrrad nach der vorliegenden Erfindung, weil die durch das Treten der Pedale bewirkte Kraft durch die unterstützende, durch den Motor 11 erzeugte Antriebskraft mit dem konstanten Verhältnis unterstützt wird, das durch Kraftantrieb unterstützte Fahrrad sehr leicht zu dem Zeitpunkt des Startens oder während des Fahrens entlang einer Aufwärtsneigung oder bei Gegenwind fahren.
Wenn der Fahrer auf den Sattel steigt oder von dem Sattel absteigt, bewegt sich das Bein des Fahrers durch den Beinraum 40 des Hauptrahmens 2. Unter diesem Gesichtspunkt können entsprechend dem durch Kraftantrieb unterstützen Fahrrad 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, weil die rechteckförmige Batterieeinheit 41 an dem untersten Bereich des Beinraums 40 horizontal angeordnet ist, die Möglichkeiten zum Auf steigen und Absteigen im Vergleich zu der herkömmlichen Anordnung, bei welcher die Batterieeinheit entlang des Rahmen-Hauptrohres angeordnet ist, beträchtlich verbessert werden. Dies bedeutet, daß bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die Batterieeinheit 41 nicht in einem vorderen Raumbereich 40a des Beinraums 40 in 1 angeordnet ist, wobei durch diesen vorderen Raumbereich 40a das Bein des Fahrers oft bewegt wird, so daß das Bein des Fahrers lediglich über das Rahmen-Hauptrohr 4 bewegt wird.
Weiterhin sind, weil die Batterieeinheit 41 in der Nachbarschaft (direkt oberhalb) der Kraftantriebseinrichtung 30 angeordnet ist, der Schwerpunkt des Fahrradrahmens abgesenkt und die Masse des Rahmens konzentriert, wodurch die Lenkstabilität verbessert wird. Weil die Batterieeinheit 41 in der horizontalen Richtung angeordnet wird, kann sie leicht montiert oder demontiert werden.
Darüber hinaus kann, weil die Hilfsteile, zum Beispiel die Steuereinheit 45, in dem keilförmigen Raum 44 angeordnet sind, welcher zwischen der Batterieeinheit 41 und der sich nach vorwärts neigenden Kraftantriebseinheit 41 definiert ist, ein Raum nahe zu der Kraftantriebseinheit 30 und der Batterieeinheit 41 in wirksamer Weise genutzt werden, wodurch die Anordnung der Teile kompakt und einfach gemacht wird, was ferner zu dem niedrig liegenden Schwerpunkt beiträgt.
Außerdem kann noch, weil die Überbrückungsrohre 5 zwischen dem Rahmen-Hauptrohr 4 und dem Sattelrohr 8 angeordnet sind, die Steifigkeit des Hauptrahmens 2 weit verbessert werden, und es kann, weil die Batterieeinheit 41 oberhalb der Überbrückungsrohre 5 an einem Bereich mit erhöhter Steifigkeit angeordnet ist, die Stabilität der Positionierung verbessert werden. Diese Anordnung wird eine Störung aufgrund eines Kontaktfehlers vermeiden.
Darüber hinaus kann, weil die Kraftantriebseinheit 30 an drei Stellen durch drei Aufhängungen 26, 27 und 28 an dem Hauptrahmen 2 getragen ist und die Kurbelwelle 33, von der Seite gesehen, innerhalb des dreieckförmigen Bereichs A angeordnet ist, welcher durch Verbinden dieser drei Stellen gebildet ist, ein Mehrrichtungsmoment, welches auf die Kurbelwelle 33 der Kraftantriebseinheit 30 aufgrund der durch das Treten der Pedale bewirkten Kraft aufgebracht wird, durch diese drei Stellen gleichförmig getragen und auf den Hauptrahmen 2 übertragen werden. Aus diesem Grunde kann die Konzentration der Belastung in wirksamer Weise verhindert werden und die Lebensdauer des Hauptrahmens 2 kann somit ausgedehnt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und daß viele verschiedene Änderungen und Abwandlungen ausgeführt werden können, ohne von den beigefügten Ansprüchen abzuweichen, wobei durch derartige Änderungen und Abwandlungen viele vorteilhafte Wirkungen erreicht werden können.

Claims

Durch Kraftantrieb unterstütztes Fahrrad (1), mit einem Vorderrad (14) und einem Hinterrad (18); einem Fahrrad-Hauptrahmen (2), welcher das Vorderrad (14) und das Hinterrad (18) lagert; einem Sattel (22) an dem Fahrrad-Hauptrahmen (2); einem Paar Pedale (35), welche durch eine Kurbelwelle (33) miteinander verbunden sind; wobei der Fahrrad-Hauptrahmen (2) ein das Vorderrad tragendes Gabelschaftrohr (3), ein Rahmenhauptrohr (4), das sich von dem Gabelschaftrohr (3) aus schräg nach unten und nach hinten erstreckt, und ein Sattelrohr (8) aufweist, an dessen oberem Endbereich der Sattel (22) aufgenommen ist; wobei untere Endbereiche des Rahmenhauptrohres (4) und des Sattelrohres (8) durch eine Kraftantriebseinheit (30) so verbunden sind, daß zwischen ihnen ein V-förmiger Beinraum (40) definiert wird; einer Batterieeinheit (41) in Gestalt eines rechtwinkligen Parallelepipeds, die mit der einen Elektromotor (31) aufweisenden Kraftantriebseinheit (30) verbunden ist, einem doppelseitigen Paar von Überbrückungsrohren (5) zwischen dem Rahmenhauptrohr (4) und dem Sattelrohr (8), oberhalb der Kraftantriebseinheit (30) horizontal verlaufend; einer Steuereinheit (45) zum Steuern des Elektromotors (31), die in einem oberhalb der geneigt angeordneten Kraftantriebseinheit (30) gebildeten Bauteilraum (44) aufgenommen ist; wobei die Steuereinheit (45) und die Kraftantriebseinheit (30) durch eine einheitliche Abdeckung (46) abgedeckt sind, die mit einem Batteriehalter (47) versehen ist, in den die Batterieeinheit (41) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterieeinheit (41) in einer untersten Position des V-förmigen Beinraumes (40) an den Überbrückungsrohren (5) angeordnet ist und sich in einer horizontalen Richtung des Fahrrads etwa parallel zu den Überbrückungsrohren (5) erstreckt, wobei sie lösbar an dem Rahmenhauptrohr (4) und dem Sattelrohr (8) befestigt ist, und daß die Kraftantriebseinheit (30) abwärts in Vorwärtsrichtung geneigt ist, wobei der Bauteilraum (44) zwischen der Kraftantriebseinheit (30) und der Batterieeinheit (41) gebildet ist.
Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftantriebseinheit (30) durch den Hauptrahmen (2) an mindestens drei Aufhängungspunkten (26, 27, 88) so gealtert ist, daß die Kurbelwelle (33) innerhalb eines dreieckförmigen Bereichs (A) angeordnet ist, der durch Verbinden der drei Aufhängungspunkte gebildet wird.