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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines elektrischen Hilfsmotors
eines elektrischen Fahrrads, insbesondere eine Vorrichtung, mit
der der Hilfsmotor durch die Tretkraft des Benutzers mechanisch
betätigt
werden kann.
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Für den Anlauf
von Hilfsantrieb (Motor) des jetzigen elektrischen Fahrrads sind
unterschiedliche Betätigungsarten
und Steuerungstypen vorhanden.
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Zum
Beginn ist ein elektrischer Steuerungsschalter an einem Handgriff
eines Fahrrads angebracht, was für
eine einfache und unmittelbare Bedienung sorgt. Die Bedienung ist
aber nur mit der Hand möglich,
was Unbequemlichkeit mit sich bringt. Daher ist diese Gestaltung
nicht praktisch. Aus JP 2001-055399 ist eine derartige Gestaltung
bekannt, bei der sich der Fahrwiderstand und die Geschwindigkeit
von einer präzisen
Steuereinheit und einem Mechanismus ermitteln lassen. Die Fahrdaten
werden von einer Steuereinheit verarbeitet und somit die Betätigung des
Motors ist optimal kontrollierbar. Außerdem sind aus JP 2001-301293
und 09-268415 weitere Gestaltungen bekannt, bei denen ein Kraftsensor,
logischer Schaltkreis und elektronische Teile Verwendung finden,
um Daten in Bezug auf das manuelle Fahren zu erfassen, mit denen
eine präzise Steuerung
des Betätigungszeitpunkts
des Motors erfolgt.
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Darüber hinaus
ist aus JP 11-240777 eine weitere Gestaltung bekannt, bei der ein
Leerlaufstößel zwischen
einer Kurbelwelle und der Antriebswelle vorgesehen ist, wobei eine
Tretkraftmessvorrichtung auf dem Leerlaufstößel aufgesetzt wird, um die
Stärke
der Trittkraft auf die Kurbelwelle zu messen, wobei die gemessene
Stärke
als Steuersignal zur Betätigung
des Motors dient.
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Von
daher ist festzustellen, dass noch sehr häufig in den elektrischen Fahrrädern präzise elektronische
Teile oder Sensoren eingesetzt sind, die den Fahrwiderstand oder
die Tretkraft messen, um einen optimalen Zeitpunkt der Betätigung des
Hilfsmotors zu entscheiden. Diese Gestaltungen sind jedoch mit hohem
apparativem und Wartungsaufwand sowie einer hohen Störanfälligkeit
verbunden. Wenn die elektronischen Teile zur Ermittelung der Tretkraft verwendet
sind, kann eine große
Messabweichung zur Folge haben. Zum Beispiel, das Alter der Benutzer
des elektrischen Fahrrads kann sehr unterschiedlich sein. Hierdurch
ergibt sich verschiedene Tretkraft auf die Tretkurbel. Wenn der
Sollwert der Tretkraft auf einen höheren Wert eingestellt ist,
lässt sich
das Fahrrad schwer bedienen, während
bei Einstellung des Sollwerts auf einen zu geringen Wert eine Gefahr besteht,
einen Anlaufimpuls versehentlich auszulösen. Dies ist als nicht optimal
anzusehen.
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Durch
die Erfindung wird eine Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines
elektrischen Fahrrads geschaffen, mit der eine einfache Umsetzung
der menschlichen Kraft in mechanische Verschiebung möglich ist,
was das Auslösen
eines Schalters bewirkt, um einen elektrischen Hilfsmotor in Betrieb
zu setzen.
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Außerdem wird
durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors eines
elektrischen Fahrrads geschaffen, der mit niedrigerem apparativem
Aufwand und einfacherem Zusammenbau sowie einer niedrigen Störanfälligkeit
verbunden.
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Ferner
wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Betätigen eines
Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads geschaffen, die einen zuverlässigen Betrieb
bewirkt und ein hohes Maß an
Anwendungssicherheit gewährleistet.
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Die
Erfindung weist insbesondere die im Anspruch 1 angegebenen Merkmals
auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im
Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung
anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert werden.
Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Explosionszeichnung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Betätigen
eines Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads;
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2 eine
perspektivische Zeichnung einer erfindungsgemäßen Antriebsscheibe gemäß 1;
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3 eine
perspektivische Zeichnung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß 1;
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4 eine
schematische Darstellung eines elektrischen Fahrrads mit dem Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5 eine
Stirnansicht des Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in unbetätigtem
Zustand;
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6 eine
Schnittansicht des Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in unbetätigtem
Zustand;
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7 eine
Stirnansicht des Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in betätigtem
Zustand; und
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8 eine
Schnittansicht des Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in betätigtem
Zustand.
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Bezugnehmend
auf 1 bis 6 umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betätigen eines
Hilfsmotors eines elektrischen Fahrrads ein Kettenrad 20,
eine an einer Seite des Kettenrads 20 angebrachte Antriebsscheibe 30,
eine Mehrzahl von Rückstellfedern 40,
eine Tretkurbel 50, eine Mehrzahl von Betätigungszapfen 60,
eine Betätigungsscheibe 70 und
einen Schalter 80.
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Das
Kettenrad 20 ist drehbar an einem Rahmenrohr 10 eines
Fahrrads angeordnet, wobei es an seinem Umfang eine Mehrzahl von
Zähnen 21 aufweist,
in die eine Kette 11 eingreift, und wobei die Kette 11 hinten
mit einem hinteren Kettenzahnrad 12 verbunden ist, was
für einen
manuellen Antrieb des Fahrrads sorgt. Außerdem ist das erfindungsgemäße Kettenrad 20 mit
einer Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 22 versehen. Darüber hinaus
ist eine Mehrzahl von Begrenzungsvorsprüngen 23 an einer Seite
des Kettenrads 20 ausgebildet. In der Mitte des Kettenrads 20 ist
ein Rundloch 24 vorhanden.
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Die
Antriebsscheibe 30 stützt
sich an einer Seite des Kettenrads 20 ab, indem ihre Hülse 33 in das
Rundloch 24 eingepasst ist. Es ist ein C-Ring 34 vorgesehen,
mit dem vermieden wird, dass die Antriebsscheibe 30 aus
dem Rundloch 24 herausfällt. Das
Kettenrad 20 ist über
ein Kugellager 35 drehbar an der Hülse 33 angeordnet.
Die Antriebsscheibe 30 weist mehrere an die Begrenzungsvorsprünge 23 angepasste
Beschränkungslöcher 31 auf,
sodass die Begrenzungsvorsprünge 23 in
den jeweils zugeordneten Beschränkungslöchern 31 gelagert
sind. Auf diese Weise ist die seitlich an dem Kettenrad 20 angebrachte
Antriebsscheibe 30 im Bereich der Beschränkungslöcher 31 in
eingeschränkter
Weise drehbar. Außerdem
ist die Antriebsscheibe 30 an einer dem Kettenrad 20 zugewandten
Seite mit einer Mehrzahl von Gleitnuten 32 versehen, von
denen jede sich von einem flachen Ende 321 bis hin zu einem
tiefen Ende 322 neigt.
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Jede
der Rückstellfedern 40 ist
mit ihren beiden Enden an der Antriebsscheibe 30 und dem
Kettenrad 20 angehakt, wobei unter Einwirkung von Rückstellkraft
der Rückstellfedern 40 die
Begrenzungsvorsprünge 23 in
normalem Zustand stets an einem entsprechenden Ende der jeweiligen
Beschränkungslöcher 31 anliegen
können.
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Die
Tretkurbel 50 ist mit der Antriebsscheibe 30 verbunden
und an ihrem freien Ende mit einem Pedal 13 versehen.
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Jeder
der Betätigungszapfen 60 hat
zwei Enden, die jeweils in einen dicken und einen schmalen Abschnitt 61, 62 übergehen.
Der schmale Abschnitt 62 ist an seinem Ende mit einem Gewindeloch 621 versehen.
Eine Feder 63 ist am schmalen Abschnitt 62 angebracht
und dann in der entsprechenden Durchgangsbohrung 22 des
Kettenrads 20 gelagert. In normalem Zustand liegt der dicke
Abschnitt 61 gegen das tiefe Ende 322 der entsprechenden
Gleitnut 32 an.
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Die
Betätigungsscheibe 70 ist
an der entgegengesetzten Seite des Kettenrads 20 angebracht und
mit Schrauben, die in die jeweiligen Gewindelöcher 621 greifen,
befestigt.
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Der
Schalter 80 ist an einer Seite der Betätigungsscheibe 70 angebracht
und dient zum rechtzeitigen Aktivieren der Betätigungsscheibe 70,
was die Inbetriebsetzung eines Hilfsmotors 14 bewirkt.
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Es
wird wiederum Bezug auf 1 bis 6 genommen.
Drückt
der Anwender mit seinem Fuß auf
dem Pedal 13, wird die Tretkurbel 50 beaufschlagt
und somit in Rotation gesetzt. Da die Tretkurbel 50 und
die Antriebsscheibe 30 fest miteinander verbunden sind,
ergibt sich ebenfalls eine Drehbewegung der Antriebsscheibe 30.
Die Drehbewegung der Antriebsscheibe 30 wird jedoch von
den in den jeweils zugeordneten Beschränkungslöchern 31 befindlichen
Begrenzungsvorsprüngen 23 beschränkt [siehe 7].
Während
sich die Begrenzungsvorsprünge 23 allmählich bis
hin zum distalen Ende der Beschränkungslöcher 31 bewegen,
werden die dicken Abschnitte 61 der Betätigungszapfen 60 von dem
tiefen Ende 322 bis hin zum flachen Ende 321 der
jeweiligen Gleitnuten 32 verschoben. Befinden sich die
Betätigungszapfen 60 im
Betätigungsbereich des
flachen Endes 321, wird die Betätigungsscheibe 70 von
den Betätigungszapfen 60 nach
außen
hin weggedrückt
[siehe 8]. Auf diese Weise wird der Schalter 80 von
der hinausgeschobenen Betätigungsscheibe 70 ausgelöst, um den
elektrischen Hilfsmotor 14 in Betrieb zu setzen.
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Im
Gegensatz zu herkömmlicher
Gestaltung, bei welcher der Betätigungsvorgang über eine
elektrische Baueinheit zur Erfassung und Ermittlung der Tretkraft
des Anwenders geschieht, wird erfindungsgemäß der Betätigungsvorgang über einen
mechanischen Mechanismus durchgeführt. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung
erübrigt
sich die herkömmliche
elektrische Erfassungseinheit. Nennenswert ist, dass der erfindungsgemäße Mechanismus zur
Umsetzung der menschlichen Kraft in mechanische Verschiebung sehr
kompakt und platzsparend. Daher ist die erfindungsgemäße Gestaltung
mit niedrigerem apparativem Aufwand und einfacherem Zusammenbau
sowie einer niedrigen Störanfälligkeit verbunden.
Außerdem
wird dadurch ein zuverlässiger
Betrieb bewirkt und ein hohes Maß an Sicherheit bei Gebrauch
gewährleistet.
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Der
Schalter 80 dient zum Herstellen von elektrischer Verbindung.
In der Praxis wird die Betätigungsscheibe 70 zum
Auslösen
des Schalters 80 verwendet. Es ist bevorzugt, dass der
erfindungsgemäße Schalter 80 als
berührungsloser
Schalter wie Annäherungsschalter 81 ausgeführt ist.
Nähert
sich die Betätigungsscheibe 70 dem
Annäherungsschalter 81,
erfolgt dann die Ein- und Ausschaltung des Annäherungsschalters.
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Durch
die erfindungsgemäße Gestaltung wird
der elektrische Hilfsmotor 14 aufgrund des Auslösens des
Schalters 80 in Betrieb gesetzt, wenn der Anwender mit
seinem Fuß auf
das Pedal 13 drückt. Hört er darauf
zu drücken
auf, kehrt die der Schalter 80 im unbetätigten Zustand zurück, wodurch
der elektrischen Hilfsmotor 14 außex Betrieb gesetzt wird. Die
Steuerung der Betätigung
des elektrischen Hilfsmotors 14 geschieht mittels der mechanischen Verschiebung
der Betätigungsscheibe 70.
wodurch eine zufällige
Fehlbetätigung
durch Berührung
ausgeschlossen ist.
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Zusammenfassend
wird durch die Erfindung insbesondere eine Vorrichtung zum Betätigen eines Hilfsmotors
eines elektrischen Fahrrads geschaffen, mit der beim Drehen der
Tretkurbel (50) eine Antriebsscheibe (30) in Rotation
versetzbar ist, sodass sich die Begrenzungsvorsprünge (23)
allmählich
bis hin zum distalen Ende von Beschränkungslöchern (31) bewegen,
was dazu führt,
dass die dicken Abschnitte {61) der Betätigungszapfen (60)
von dem tiefen Ende (322) bis hin zum flachen Ende (321)
der jeweiligen Gleitnuten (32) verschiebbar und somit die Betätigungsscheibe
(70) von den Betätigungszapfen (60)
nach außen
hin wegdrückbar
ist, um den Schalter (80) auszulösen. Auf diese Weise kann der
elektrische Hilfsmotor (14) in Betrieb gesetzt werden.
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- 10
- Rahmenrohr
- 11
- Kette
- 12
- Kettenzahnrad
- 13
- Pedal
- 14
- elektrischer
Hilfsmotor
- 20
- Kettenrad
- 21
- Zahn
- 22
- Durchgangsbohrung
- 23
- Begrenzungsvorsprung
- 24
- Rundloch
- 30
- Antriebsscheibe
- 31
- Beschränkungsloch
- 32
- Gleitnut
- 321
- flaches
Ende
- 322
- tiefes
Ende
- 33
- Hülse
- 34
- C-Ring
- 35
- Kugellager
- 40
- Rückstellfeder
- 50
- Tretkurbei
- 60
- Betätigungszapfen
- 61
- dicker
Abschnitt
- 62
- schmale
Abschnitt
- 621
- Gewindeloch
- 63
- Feder
- 70
- Betätigungsscheibe
- 80
- Schalter
- 81
- Annäherungsschalter