DE20012009U1

DE20012009U1 - Bicycle drive device

Info

Publication number: DE20012009U1
Application number: DE20012009U
Authority: DE
Original assignee: FREIMUND WOLFGANG
Current assignee: FREIMUND WOLFGANG
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2010-07-12

Description

■»·&diams; ··■»·&diams; ··

BeschreibungDescription

Der neuartige kettenähnliche Fahrradantrieb besteht aus zwei geschlossenen, kreisrunden Metallringen/ zwischen denen zylinderförmige Bolzen in gleichgroßen Abständen kraftschlüssig sitzen und dieses Konstruktionsprinzip zum energiesparenden muskel-elektrischen Antrieb von Fahrrädern optimal geeignet ist.The new chain-like bicycle drive consists of two closed, circular metal rings between which cylindrical bolts are seated at equal distances and this design principle is optimally suited to the energy-saving muscle-electric drive of bicycles.

Die Kettengliedvorrichtung ist zwischen den Tretkurbeln im Tretlager drehbar angeordnet. Die Pedalkraft wird schlupffrei auf ein passendes Kettenrad übertragen. Die Antriebskraft des Kettenzahnrad wird dann an ein größeres Zahnrad, das sich auf derselben Achse befindet, weitergeleitet.Die Zahnflanken des Kettenrades greifen zwischen die Bolzen der kreisförmigen Kettengiedkonstruktion, die fest an der Radfelge befestigt sitzt.The chain link device is arranged so that it can rotate between the pedal cranks in the bottom bracket. The pedal force is transferred to a matching chain wheel without slippage. The drive force of the chain wheel is then passed on to a larger gear wheel that is located on the same axle. The tooth flanks of the chain wheel engage between the bolts of the circular chain link construction, which is firmly attached to the wheel rim.

Der Kettenringaufbau ist aus Aluminium gefertigt, einschl. der Bolzen. Dieser Werkstoff reduziert das Gesamtgewicht gegenüber einer vergleichbaren Stahlbauweise erheblich. Die Metallbolzen sind zudem mit einer gehärteten Kunststoffschicht überzogen. Die Kettenzahnräder sind entweder aus Kunststoff oder Aluminium. Der Vorteil besteht in einer geräuscharmen Antriebsweise. Die einzelnen Antriebselemente brauchen weder gefettet noch geölt werden. Die beiden Kettengliedkonstruktionen sind konstruktiv baugleich, aber aufgrund verschiedener Übersetzungsverhältnisse in ihrer radialen Größe unterschiedlich dimensioniert.The chain ring structure is made of aluminum, including the bolts. This material reduces the overall weight considerably compared to a comparable steel construction. The metal bolts are also covered with a hardened plastic layer. The chain gears are made of either plastic or aluminum. The advantage is a low-noise drive. The individual drive elements do not need to be greased or oiled. The two chain link designs are structurally identical, but have different radial dimensions due to different transmission ratios.

Antriebstechnisch zeichnet sich diese Antriebsform durch geringste Reibungsverluste(schlupffrei), sowie durch große Laufruhe aus. Damit sich beim Fahren die Tretkurbel nicht ständig mitdreht, ist eine Freilaufvorrichtung in das zweite Kettenrad eingebaut.In terms of drive technology, this type of drive is characterized by minimal friction losses (slip-free) and extremely smooth running. To ensure that the pedal crank does not constantly rotate while riding, a freewheel device is built into the second chain wheel.

Nachteile bei dieser Bauart entstehen, wenn die Antriebskraft der Rollkette auf ein Zahnrad übertragen wird, das zentrisch auf der Hinterradnabe angeordnet wurde, um das genannte Rad antriebstechnisch in eine Fahrbewegung zu setzen. D.h. ein kraftvoller Antrieb des Hinterrades ist aufgrund des kurzen Hebelarmes als Kraftarm (in sinnbildlicher Hinsicht) mit hohen Leistungswirkungsgradverlusten verbunden. Eine effiziente Kraftumsetzung des Radantriebs kann somit nicht erreicht werden. Disadvantages of this design arise when the drive force of the roller chain is transferred to a gear wheel that is centrally positioned on the rear wheel hub in order to drive the wheel in question into motion. This means that a powerful drive of the rear wheel is associated with high power efficiency losses due to the short lever arm as the power arm (in a symbolic sense). An efficient power conversion of the wheel drive cannot therefore be achieved.

Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, eine Anordnung der anfangs genannten Bauart zu konstruieren, der den dargestellten Nachteil beseitigen soll.The object of the invention is to construct an arrangement of the type mentioned at the beginning, which is intended to eliminate the disadvantage described.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß durch radiale Erweiterung der ringförmigen Kettenanordnung bis in den Felgenbereich der Kraftarm kraftmäßig proportional ansteigt, Der energetische Muskelkraftaufwand reduziert sich beim Anfahren erheblich. Ein Leistungsabfall bei Dauerfahrten macht sich nur allmählich bemerkbar und läßt lange Fahrten nicht zur Tortur werden. Dieser Fahrradantrieb stellt eine echte Alternative zum konventionellen Rollenkettenantrieb dar.The solution to the problem according to the invention is that the force arm increases proportionally in terms of force by radially expanding the ring-shaped chain arrangement up to the rim area. The energetic muscle effort required when starting is reduced considerably. A drop in performance during long-distance rides only becomes noticeable gradually and long rides do not become torture. This bicycle drive represents a real alternative to the conventional roller chain drive.

Vorteilhaft ist eine zusätzliche Antriebshilfe in Form eines Elektromotors. Der Zusatzantrieb hat die Aufgabe, physische Leistungsdefizite des Radfahrers kurz- bzw.mittelfristig auszugleichen· Der elektrische Antrieb ist an der oberen Gabel des Hinterrades installiert. Der Motor hat eine Doppelfunktion zum einen als Antriebsmotor, zum anderen als Generator. So kann die Bremsenergie als elektrische Energie zurückgewonnen werden und dient zum Laden von hochkapazitiven Kondensatorbatterien. Die Energie wird auf diesem Weg kurzzeitzwischengespeichert und deckt zusätzliche Leistungsspitzen bedarfsgerecht ab. Eine weitere Energiequelle für den &Egr;-Motor sind modulartige Akkus, die an der Querstange des Fahrradrahmens sitzen.An additional drive aid in the form of an electric motor is advantageous. The additional drive is designed to compensate for the cyclist's physical performance deficits in the short or medium term. The electric drive is installed on the upper fork of the rear wheel. The motor has a dual function: as a drive motor and as a generator. The braking energy can be recovered as electrical energy and is used to charge high-capacity capacitor batteries. The energy is temporarily stored in this way and covers additional power peaks as required. Another energy source for the Egr; motor is modular batteries that are attached to the crossbar of the bicycle frame.

Aus der nachfolgenden Beschreibung und der schematischen Darstellung des hybriden Antriebssystems in einer kombinierten muskel-elektrischen Antriebsform soll die Erfindung ausführlich erläutert werden.The invention will be explained in detail from the following description and the schematic representation of the hybrid drive system in a combined muscle-electric drive form.

Fig.l: Schematische und perspektivische Teil-/Gesamtdarstellung einer Fahrradantriebsvorrichtung in Form einer Kettenglied/Kettenradkombination ;Fig.l: Schematic and perspective partial/overall representation of a bicycle drive device in the form of a chain link/sprocket combination;

Wie aus der Darstellung der Figur.1 zu ersehen ist, handelt es sich erfindungsgemäß um ein hybrides Antriebssystem in Form eines muskel-elektrischen Fahrradantriebes. Der aufbau des Pedalantriebs besteht aus einer kettenähnlichen Doppelringkonstruktion 1. Zwischen den Metällringen sind zylindrische Bolzen in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine schlupffreie Verzahnung mit einem gewöhnlichen Kettenzahnrad 2, wobei die Zahnflanken aus Last- und Verschleißgründen eine größere Zahnbreite haben als Kettenräder der bekannten Art. Weiter befindet sich achsversetzt ein zweites, größeres Zahnrad 3 mit Freilaufkupplung auf der Antriebswelle. Dieses Antriebsrad stellt eine zusätzliche, getriebliche Verzahnung zu einer zweiten Kettenkranzkonstruktion 4 , die im Radfelgenbereich montiert ist, dar.As can be seen from the illustration in Figure 1, the invention is a hybrid drive system in the form of a muscle-electric bicycle drive. The structure of the pedal drive consists of a chain-like double ring construction 1. Cylindrical bolts are arranged at equal distances from one another between the metal rings. This arrangement enables slip-free gearing with a conventional chain sprocket 2, whereby the tooth flanks have a larger tooth width than chain sprockets of the known type for load and wear reasons. Furthermore, a second, larger gear 3 with a freewheel clutch is located on the drive shaft, offset from the axis. This drive wheel represents an additional gearing to a second chain ring construction 4, which is mounted in the wheel rim area.

So kann eine stärkere Kraftumsetzung mit Hilfe eines größeren Hebels als Kraftarm erfolgen, als dies mit einem Rollkettenantrieb der herkömmlichen Art und Weise möglich wäre. D.h. mit größerwerdendem Kraftarm steigt proportional die Drehkraft an, die auf das Hinterrad übertragen wird.This means that a greater power transfer can be achieved with the help of a larger lever as the force arm than would be possible with a conventional roller chain drive. This means that as the force arm increases, the torque transmitted to the rear wheel increases proportionally.

• · · &diams;• · · &diams;

Als zweite Antriebsvariante kann noch ein Elektromotor 5 als additive Kraftverstärkung bei unterschiedlichen Betriebszuständen antriebstechnisch genutzt werden. Dieses Antriebselement hat die Aufgabe, physische Ermüdungserscheinungen des Rad fahrers auszugleichen. Installiert ist der E-Motor.5 am oberen Ende der Hinterradgabel mit der Ringkettenkonstruktion mechanisch gekoppelt. Der Antriebsmotor hat in einer weitergehenden Funktion: 1. als elektromotorische Bremse; 2. als Generator zur Umwandlung der Bremsenergie in elektrischem Strom zum Laden von Hochleistungscaps 7 ; 3. aufladbare Akkus 6 als Hauptstromversorgung des Antriebsmotors 5 ;As a second drive variant, an electric motor 5 can be used as an additional power boost in different operating conditions. This drive element has the task of compensating for physical fatigue in the cyclist. The electric motor 5 is installed at the upper end of the rear wheel fork and is mechanically coupled to the ring chain construction. The drive motor has an additional function: 1. as an electromotive brake; 2. as a generator for converting the braking energy into electrical current for charging high-performance caps 7; 3. rechargeable batteries 6 as the main power supply for the drive motor 5;

Bei Langstreckenfahrten/ sowie bei wechselnden topographischen Bedingungen/ steht dem Radfahrer ein zusätzlicher an Antriebsenergie zum Muskelantrieb (Pedalkraft in hybrider Form zur Verfügung.During long-distance rides/ as well as in changing topographical conditions/ the cyclist has additional drive energy available in addition to muscle propulsion (pedal power in hybrid form).

Die vergrößerte Verfügbarkeit und Bereitstellung von ausreichenden Kraftreserven bedeutet für den aktiven Fahrradfahrer ein verbessertes und bequemeres Fahrverhalten und somit eine Verbesserung der Freizeitqualität.The increased availability and provision of sufficient power reserves means improved and more comfortable riding for the active cyclist and thus an improvement in the quality of leisure time.

Claims

Bicycle drive device, consisting of a movable circular chain link construction which is rotatably mounted in the bottom bracket area, the task of transmitting the pedal force to a positive-locking chain gear in order to transmit the drive energy via a larger chain gear to another circular chain link installation which is located in the wheel rim area and to drive the rear wheel, characterized in that

1. in the pedal crank area, a circular, rotatable chain link device ( 1 ) represents a gear toothing with a positive-locking chain gear ( 2 );

2. the sprocket wheel ( 2 ) is frictionally connected to a second sprocket wheel ( 3 ) (with built-in freewheel) on a common axis;

3. the sprocket wheel ( 3 ) with freewheel transfers the drive energy to a larger circular and rigid chain link arrangement ( 4 ) which is located in the tire rim area;

4. an electric drive motor ( 5 ) is arranged on the upper fork part of the rear wheel, which can be supplied with electrical energy from a rechargeable battery ( 6 ) or optionally from a capacitor battery ( 7 );