DE19910335A1

DE19910335A1 - Eigenständiger Hilfsantrieb für Fahrräder

Info

Publication number: DE19910335A1
Application number: DE1999110335
Authority: DE
Inventors: Michael Kloeffer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-14

Abstract

Zielsetzung und Lösung DOLLAR A Hilfsantrieb (elektrisch oder mit Verbrennungsmotor) für Fahrräder (z. B. auch Dreiräder für Körperbehinderte), der durch einfaches Ankuppeln in der Art eines Fahrradanhängers mit dem anzutreibenden Fahrrad verbunden wird. DOLLAR A Freilauf, damit keine unnötige Bremsung durch Antrieb erfolgt. DOLLAR A Sicherheitsabschaltung bei: DOLLAR A - Trennung des Anhängers vom Fahrrad, DOLLAR A - bei zu großer Winkeldifferenz zwischen Deichsel des Anhängers und Fahrtrichtung des Fahrrades DOLLAR A - und bei negativer Beschleunigung (Bremsung, Bergabfahrt). DOLLAR A Vorteile DOLLAR A - beliebig große Energiespeicher möglich (Reichweite beliebig dimensionierbar), DOLLAR A - keine Verlagerung des Schwerpunktes des Fahrrades (keine erhöhte Kipp- und Verletzungsgefahr), DOLLAR A - Bauform und Plazierung von Akku und Motor unproblematisch DOLLAR A - leicht an andere Fahrräder montierbar (keine Kosten bei Neukauf eines Fahrrades), DOLLAR A - an jede Art von Gefährt montierbar, DOLLAR A - kann die Stromversorgung der Fahrradbeleuchtung übernehmen.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Zweiräder mit Hilfsmotor, Antriebstechnik für Zweiräder.

Derzeitiger Stand der Technik

Die derzeit verfügbaren Zweiräder mit Hilfsmotor sind durch folgende Nachteile gekennzeichnet:

- Aufgrund der fest am Fahrrad installierten Komponenten Hilfsmotor und Energiespeicher (elektrischer Akkumulator bzw. Kraftstofftank) und der damit verbundenen Erhöhung des Gesamtgewichtes des Fahrrades, ist es, bei entsprechend hoher Reichweite der Akkumulator- bzw. Kraftstoffkapazität nicht mehr möglich, konventionelle Fahrräder hierzu zu verwenden, da das damit verbundene Gewicht der erforderlichen Akkumulatoren bzw. Kraftstoffbehälter dies nicht zuläßt. Dieser Sachverhalt kommt durch die relativ hohen Kaufpreise dieser Fahrräder zum Ausdruck.
- Bei den Zweirädern mit elektrischem Hilfsmotor ergeben sich aufgrund des relativ hohen Eigengewichtes des Akkumulators Verlagerungen des Schwerpunktes des Zweirades, was dazu führt, daß das Zweirad bei Verlagerung aus der Senkrechten stark zum Kippen neigt.
- Da das gesamte System des Hilfsantriebes fest mit dem Fahrrad verbunden ist, erfordert das Fahrrad bei Benutzung ohne Hilfsantrieb wegen seines höheren Gewichtes eine größere Kraftanstrengung des Fahrers.
- Da das gesamte System des Hilfsantriebes fest mit dem Fahrrad verbunden ist, ist es seinem Benutzer entweder nur mit erheblichem Montage- und Kostenaufwand oder überhaupt nicht möglich, unter Beibehaltung des Antriebssystems sein Fahrrad gegen ein anderes auszutauschen.
- Bauform und Plazierung von Akkumulator bzw. Kraftstofftank und Motor ist aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten des Fahrrades problematisch.

Beschreibung des technischen Problems, das zu lösen war

Als Zielsetzungen bei der Entwicklung der vorgestellten Erfindung sind zu nennen:

a) Der Hilfsantrieb darf nicht die Entwicklung eines Sondermodells von einem Fahrrad erfordern; d. h., es muß jedes handelsübliche Fahrrad hierfür verwendet werden können.
b) Der Hilfsantrieb darf nicht zur Beeinträchtigung des Kippverhaltens des Fahrrades führen (Sturz- und Verletzungsgefahr des Benutzers!).
c) Der Hilfsantrieb muß sehr einfach und mit wenigen Handgriffen vom Fahrrad demontiert werden können bzw. er muß sehr einfach und mit wenigen Handgriffen vom einen an ein anderes Fahrrad ummontiert werden können (z. B. bei einer Radtour mehrerer Personen, während der die eine Person ermüdet, es ihr jedoch z. B. wegen einer Behinderung nicht möglich ist, ihr Zweirad gegen das mit Hilfsantrieb zu tauschen).
d) Der Hilfsantrieb muß auch an andere Arten von Fahrrädern (z. B. Dreiräder für körperbehinderte Personen) geeignet sein.

Funktionsbeschreibung

Die Erfindung beruht auf dem Prinzip des angehängten Antriebes. Sowohl der Motor als auch der Energiespeicher (Akkumulator bzw. Kraftstofftank) befindet sich in einem Anhänger (z. B. zweirädriger Fahrradanhänger).

Um in den Fällen, bei denen der Hilfsantrieb nicht erforderlich ist, durch diesen keine Bremsung zu erfahren, verfügt dieser Antriebsanhänger über einen Freilauf.

Er ist mechanisch durch eine dem Stand der Technik entsprechende Anhängekupplung und elektrisch mittels einer üblichen Stecker-Kupplungskombination mit dem Fahrrad verbunden.

Das Ein- und Ausschalten des Antriebes bzw. das Regeln der Geschwindigkeit erfolgt durch einen an dem Griff des Fahrradlenkers angebrachten Schalter bzw. Regler.

Ein im Gehäuse des Hilfsantriebes installierter Beschleunigungssensor schaltet sowohl beim Abbremsen des Fahrrades als auch bei Bergabfahrt den Antrieb ab (Schubabschaltung). Dieser Beschleunigungssensor kann sowohl als handelsübliches Bauelement ausgeführt sein als auch als bewegliche Schlitzscheibe mit horizontal angeordneter Achse (Achse rechtwinklig zur Fahrtrichtung). An der Unterseite dieser Schlitzschraube befindet sich eine träge Masse. Um den Schlitz der Scheibe greift eine Gabellichtschranke (im Elektronikfachhandel erhältliches Bauelement). Aufgrund des Beharrungsvermögens der trägen Masse erfährt die Schlitzscheibe bei Beschleunigung ein Drehmoment, welches den Schlitz aus der Gabellichtschranke herausbewegt und somit der Ansteuerelektronik des Antriebes das Signal zur Abschaltung generiert.

Aus Sicherheitsgründen ist die Ansteuerelektronik des Antriebes derart gestaltet, daß sie sowohl bei Unterbrechung der Steuerleitung (Trennung der Antriebseinheit vom Fahrrad) als auch bei Überschreitung eines bestimmten Winkels (Winkeldifferenz zwischen Deichsel des Anhängers und Fahrtrichtung des Fahrrades) den Antrieb abschaltet. Die Auswertung dieses Winkels kann folgendermaßen erfolgen:
Mittels eines beweglichen Rohres oder Schlauches aus lichtundurchlässigem Material, dessen eines Ende an der Deichselseite der Anhängekupplung befestigt ist, wo sich auch eine Lichtquelle (Leuchtdiode oder Lampe) und ein lichtempfindliches Fotoelement (Fototransistor, Fotodiode oder Fotowiderstand) befindet. In dem anderen, freien Ende dieses Sehlauches, befindet sich ein Spiegel. Dieses Ende wird nach Ankupplung des Anhängers in eine dafür vorgesehene Halterung an der Fahrradseite der Kupplung eingesteckt oder in anderer geeigneter Weise befestigt. Bei Geradeausfahrt liegen die Komponenten Lampe/Fotoelement, Schlauch und Spiegel in einer Linie, weshalb das von der Lampe ausgestrahlte Licht auf den Spiegel am gegenüberliegenden Ende des Schlauches trifft, dort reflektiert wird und auf das Fotoelement zurücktrifft. Ab einem bestimmten Winkel zwischen der Fahrtrichtung des Fahrrades und dem Anhänger kann aufgrund des gebogenen Schlauches bzw. wegen des geänderten Winkels der Spiegelposition das Licht nicht mehr zum Fotoelement reflektiert werden, worauf die Ansteuerelektronik des Antriebs abschaltet. Möglichkeiten der Einstellung eines Toleranzbereiches ergeben sich aus der Wahl des Schlauchdurchmessers und einer entsprechenden Fokussierung des Lichtstrahls.

Das Ladegerät zur Aufladung der Akkumulatoren kann im Antriebsgehäuse integriert sein (zweckmäßigerweise getaktetes Schaltnetzteil aus Gründen der Gewichtsersparnis). Das Netzkabel wird durch einen Aufrollmechanismus (ähnlich dem eines Staubsaugers) aufgerollt. Der Netzstecker befindet sich aus Gründen des Schutzes vor Verschmutzung hinter einer Klappe (Tankdeckelprinzip).

Optional kann sowohl die Stromversorgung für die Beleuchtung des Fahrrades als auch die des Anhängers aus dem Akkumulator des Antriebssystems erfolgen.

Es kann eine Ladezustandskontrolle zur Anzeige des Akkumulator-Ladezustandes (evtl. am Fahrradlenker) angebracht sein. Die Oberfläche des Anhängers kann mit Solarzellen zur zusätzlichen Ladung des Akkumulators überkleidet werden.

Claims

1. Eigenständiger Hilfsantrieb für Fahrräder; dadurch gekennzeichnet, daß ein in das Hilfsantriebssystem integrierter Beschleunigungssensor den Antrieb bei negativen Beschleunigungsmomenten abschaltet (z. B. bei Abbremsung durch das Fahrrad oder bei Bergabfahrt).

2. Hilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Anhängen mittels einer dem Stand der Technik entsprechenden, mechanischen Anhängekupplung mit dem anzutreibenden Fahrrad verbunden wird.

3. Hilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er über einen Freilauf verfügt, der in den Fällen, in denen die mögliche Geschwindigkeit des von ihm angetriebenen Fahrrades größer seiner eigenen ist, eine Bremsung verhindert.

4. Hilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Gründen der Sicherheit sowohl bei. Trennung der Antriebseinheit vom Fahrrad als auch bei Überschreitung eines bestimmten Winkels (Winkeldifferenz zwischen Deichsel des Anhängers und Fahrtrichtung des Fahrrades) den Antrieb abschaltet.

5. Hilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Drehzahlbegrenzers eine Schubabschaltung ab einer einstellbaren Drehzahl/Geschwindigkeit erfolgt (Sicherheitsaspekt).

6. Hilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mittels eines Elektromotors in Verbindung mit Akkumulatoren als Energiespeicher realisiert sein kann, dessen Leistungsaufnahme durch eine pulsbreitengeregelte Spannungsversorgung reguliert und begrenzt werden kann.

7. Hilfsantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Ladung der Akkumulatoren erforderliche Ladegerät sich innerhalb seines Gehäuses zusammen mit einem Aufrollmechanismus für das Netzkabel befindet.

8. Hilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mittels eines Verbrennungsmotors realisiert sein kann.