DE202009011119U1

DE202009011119U1 - Fahrrad mit Nachrüstsatz zu dessen elektrischem Betrieb

Info

Publication number: DE202009011119U1
Application number: DE202009011119U
Authority: DE
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2009-08-14
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2019-08-15

Abstract

Fahrrad (1) mit einem Nachrüstsatz (2) zu dessen elektrischem Betrieb oder einer Unterstützung eines Pedalbetriebs mit einem Rahmen (15) mit einem darin verschiebbaren Sattelrohr (13) mit einem Sattel (14), einem hierzu beabstandeten Lenkkopf (17) und zumindest einem Elektromotor (7, 8) sowie einer Versorgungseinheit (12) zumindest enthaltend einen Akkumulator (21) und eine Steuereinheit (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinheit (12) an dem Sattelrohr (13) zwischen Sattel (14) und Rahmen (15) aufgenommen ist und am Lenkkopf (17) befestigt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem Nachrüstsatz zu dessen elektrischem Betrieb oder einer Unterstützung eines Pedalbetriebs mit einem Elektromotor und einem Akkumulator zu dessen Versorgung.
Gattungsgemäße Fahrräder sind als Elektrofahrräder, sogenannte E-Bikes oder Pedelecs bekannt. Aus der DE 197 37 568 C1 ist beispielsweise ein Fahrrad mit biomechanischem Antrieb über Pedale bekannt, wobei dem Pedalantrieb ein als Nabenmotor in ein Rad eingefügter Elektromotor zugeschaltet werden kann. Die aus einem Akkumulator und einer Steuereinheit gebildete Versorgungseinheit ist fest auf dem Gepäckträger aufgenommen. Ein Rückbau des Fahrrads zur Benutzung als ausschließlich muskelkraftbetätigtes, gewichtsreduziertes und daher ergonomisch optimiertes Fahrrad ist aufwendig und ohne geeignetes Werkzeug mit wenigen Handgriffen nicht durchführbar. Dementsprechend ist ein rein muskelbetätigter Antrieb des Fahrrads, beispielsweise in Verwendung als Sportgerät, ineffektiv.
Aufgabe der Erfindung
Es ergibt sich daher die Aufgabe, ein Fahrrad vorzuschlagen, das schnell und mittels weniger Handgriffe und insbesondere ohne Verwendung von Werkzeug von einem elektrisch zumindest die Muskelkraft unterstützenden betriebenen Fahrrad auf ein gewichtsreduziertes rein mit Muskelkraft betriebenes Fahrrad umgebaut werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch ein Fahrrad mit einem Nachrüstsatz zu dessen elektrischem Betrieb oder einer Unterstützung eines Pedalbetriebs mit einem Rahmen mit einem darin verschiebbaren Sattelrohr mit einem Sattel, einem hierzu beabstandeten Lenkkopf und zumindest einem Elektromotor sowie einer Versorgungseinheit zumindest enthaltend einen Akkumulator und eine Steuereinheit gelöst, wobei die Versorgungseinheit an dem Sattelrohr zwischen Sattel und Rahmen aufgenommen ist und am Lenkkopf befestigt ist. Durch die Anordnung der Versorgungseinheit am Sattelrohr zwischen Sattel und Rahmen wird eine Möglichkeit geschaffen, die Versorgungseinheit ohne weitere Befestigungsmittel aufzunehmen. Dabei kann insbesondere bei einer Verwendung von Schnellspannelementen zur Höheneinstellung des Sattelrohres im Rahmen auf eine Verwendung von Werkzeugen verzichtet werden. Das Sattelrohr mit dem Sattel wird dabei aus dem Rahmen gezogen, die Versorgungseinheit eingefügt und das Sattelrohr wieder in den Rahmen gesteckt. Zur Fixierung der Versorgungseinheit gegen Verdrehen erstreckt sich die Versorgungseinheit – soweit vorhanden – entlang dem Oberrohr zum Lenkkopf und wird dort befestigt, beispielsweise indem es mittels einer Gabel in den Lenkkopf eingehängt wird.
Der Elektromotor kann beispielsweise hinter dem Tretlager mit schnell lösbaren Verbindungen, beispielsweise Schraubbolzen und Flügelmuttern, befestigt sein und mittels eines Antriebsritzels in die Antriebskette des Fahrrads antreibend eingreifen. Alternativ oder zusätzlich kann an einem oder beiden Rädern ein Nabenmotor vorgesehen sein, wobei das Rad beziehungsweise die Räder schnell und ohne Werkzeug, beispielsweise mittels Schnellspannnaben, gegen Räder ohne Nabenmotor getauscht werden können und daher eine weitere Gewichtsersparnis erzielt werden kann. Die Versorgungsleitungen zu dem zumindest einen Elektromotor, die Bestandteil eines Bordnetzes sein können, können mittels Steckverbindungen in einfacher Weise getrennt werden, so dass Teile der Versorgungsleitungen am Fahrrad verbleiben, beispielsweise im Rahmen geführt sind. Alternativ können die gesamten Versorgungsleitungen mittels Rast- oder Clipsverbindungen abnehmbar am Rahmen vorgesehen sein und mit der Versorgungseinheit und dem zumindest einen Elektromotor abgenommen werden.
Zur optimalen Ausgestaltung der Sitzverhältnisse in beiden Betriebsweisen des Fahrrads ist bei der rein muskelkraftbetätigten Betriebsweise ohne die Versorgungseinheit ein üblicher Sattel, vorzugsweise ein schmaler Rennsattel vorgesehen. In der Betriebsweise mit aufgenommener Versorgungseinheit kann der Fahrer auf einer an der Versorgungseinheit vorgesehenen Sitzfläche sitzen. Dabei ist in der Sitzfläche ein Aufnahmebereich für den Sattel vorgesehen. Vorzugsweise bilden Versorgungseinheit und Sattel eine gemeinsame, im Wesentlichen plane Sitzfläche. Hierbei kann ein speziell an die Versorgungseinheit angepasster Sattel vorgesehen sein, der mittels einer üblichen Befestigung an dem Sattelrohr befestigt werden kann. Zur Anpassung der Sattelhöhe an die Größe des Fahrers beziehungsweise die Rahmengröße kann der Sattel höheneinstellbar sein, wobei die Versorgungsein heit an dem Sattelrohr aufgenommen ist und der Sattel in der Versorgungseinheit versenkbar ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, eine Halterung zur Befestigung der Versorgungseinheit am Lenkkopf, beispielsweise eine Gabel, bezüglich eines Abstands zwischen Sattelrohr und Lenkkopf einstellbar vorzunehmen. Hierbei kann die Halterung auf einer Schiene gegenüber der Versorgungseinheit verlagerbar sein und beispielsweise mittels einer handspannbaren Schraubverbindung wie Flügelmutter, einer Bolzenverbindung oder eines anderen Längenausgleichs an die Rahmenabstände angepasst fixiert werden.
Die Ladung des Akkumulators, der einteilig oder aus mehreren, an die äußere Form der Versorgungseinheit angepassten Anordnung, seriell und oder parallel verschalteten elektrischen Untereinheiten gebildet sein kann, erfolgt mittels eines Ladegeräts, das samt Ladekabel in der Versorgungseinheit integriert und/oder außerhalb, beispielsweise an einer Aufnahmestation des Fahrrads angeordnet sein kann. In diesem Fall kann das Fahrrad an der Aufnahmestation wie Fahrradhalter aufgenommen wie eingehängt oder eingestellt werden, wobei durch die Aufnahmeposition eine elektrische Verbindung zwischen Ladegerät und entsprechend angeordneten Zuführungskontakten an der Versorgungseinheit oder dem Bordnetz geschaffen wird.
Weiterhin kann in die Versorgungseinheit eine vorzugsweise im Bereich des Lenkkopfs angeordnete Anzeigeeinrichtung integriert sein, die zumindest den Ladezustand des Akkumulators sowie gegebenenfalls weitere Informationen wie die Geschwindigkeit, von der Steuereinheit zur Verfügung gestellte Daten wie statistische Daten, Richtungsanweisungen eines in der Steuereinheit integrierten oder mit diesem verbundenen Navigationsgeräts alphanumerisch und/oder grafisch anzeigt.
Die Steuerung des zumindest einen Elektromotors erfolgt mittels in der Steuereinheit hinterlegten Größen wie Kennlinien, Kennfeldern, Formeln und dergleichen, wobei entsprechende Sensoren den aktuellen Fahrzustand, das Fahrerverhalten und den Fahrerwunsch erfassen können und die Steuerung des zumindest einen Elektromotors beeinflussen. Beispielsweise können die Geschwindigkeit, das Pedalmoment, die Trittfrequenz, die Betätigung der Bremsen, der Puls des Fahrers beispielsweise berührungslos von entsprechenden Sensoren erfasst und über das Bordnetz, eine Datenleitung oder drahtlos an die Steuereinheit übertragen und dort ausgewertet werden. Beispielsweise kann bei gleichbleibender oder ansteigender Geschwindigkeit ohne Pedalbetätigung der zumindest eine Elektromotor als Generator betrieben werden und der Akkumulator mittels Rekuperation geladen werden. Die Steuereinheit kann über entsprechende Schnittstellen wie beispielsweise USB, Bluetooth oder dergleichen verfügen, die ein Ein- und Auslesen von Daten wie Kenngrößen, statistische Daten ermöglichen.
An der Versorgungseinheit können im Weiteren Bedienelemente zur Bedienung des Nachrüstsatzes aufgenommen sein. Beispielsweise können Bedienelemente wie Schalter, Taster, Sensorfelder und dergleichen zur Aktivierung des Elektromotors, zur Wahl einer gewünschten Leistungsstufe, zur Auswahl von auf der Anzeigeeinrichtung angezeigten Informationen und dergleichen vorzugsweise im Bereich des Lenkkopfs vorgesehen sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Fahrrad mit dem Nachrüstsatz in Seitenansicht,
2 das Fahrrad der 1 in Draufsicht,
3 die Versorgungseinheit der 1 von oben und
4 die Versorgungseinheit der 3 in Seitenansicht.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Seitenansicht des Fahrrads 1 mit dem Nachrüstsatz 2, mittels dessen das Fahrrad 1 vollständig oder teilweise den muskelkraftbetätigten Pedalbetrieb unterstützend elektrisch betrieben werden kann. Der Nachrüstsatz 2 besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei jeweils als Nabenmotor 3, 4 in jedem Rad 5, 6 integrierten Elektromotoren 7, 8, die mittels Steckverbindungen 9, 10 mit dem Bordnetz 11 verbindbar sind, sowie der Versorgungseinheit 12, die die Elektromotoren 7, 8 mit elektrischer Energie versorgt und steuert. Die Versorgungseinheit 12 ist mittels der Steckverbindung 23 mit dem Bordnetz 11 verbindbar.
Die Versorgungseinheit 12 ist an dem Sattelrohr 13 zwischen Sattel 14 und Rahmen 15 aufgenommen und erstreckt sich längs des Oberrohrs 16 des Rahmens 15 zum Lenkkopf 17. Im Bereich des Lenkkopfs 17 ist an der Versorgungseinheit 12 eine Halteeinrichtung 18 vorgesehen, die in den Lenkkopf 17 eingehängt wird und damit die Versorgungseinheit 12 gegen Verdrehen um das Sattelrohr 13 sichert.
Das der Übersicht halber geschnitten dargestellte Gehäuse 19 der Versorgungseinheit 12, das beispielsweise aus mehreren Kunststoffteilen gebildet ist und vorteilhafterweise zweiteilig aus zwei gegeneinander abgedichteten Kunststoffteilen hergestellt sein kann, nimmt den aus mehreren elektrischen Untereinheiten 20 wie Zellen gebildeten Akkumulator 21 zur Stromversorgung der Elektromotoren 7, 8 und die Steuereinheit 22 zur Steuerung dieser auf. Die Steuereinheit 22 steuert die Elektromotoren 7, 8 aufgrund von gespeicherten Kenndaten wie Kennlinien sowie aktuell ermittelten Größen, die mittels Sensoren erfasst und an die Steuereinheit 22 übermittelt werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Sensor 25 zur Erfassung des auf die Pedale 24 übertragenen Moments sowie ein oder mehrere Sensoren 26 zur Erfassung einer Betätigung der Bremsen 27, 28. Neben dem Akkumulator 21 und der Steuereinheit 22 ist in der Versorgungseinheit weiterhin das Ladegerät 29 zur Ladung des Akkumulators 21 aufgenommen.
2 zeigt die Draufsicht auf das Fahrrad 1 der 1 bei entferntem Sattel 14 (1) und geschnittenem Gehäuse 19 der Versorgungseinheit 12. Das Gehäuse 19 weist eine Durchführung 30 für das Sattelrohr 13 (1) auf, an dem die Versorgungseinheit 12 aufgenommen ist. Um die Durchführung 30 sind die Untereinheiten 20 des Akkumulators 21 teilweise mehrschichtig unter Ausnutzung des Volumens des ergonomisch optimiert ausgestalteten Gehäuses 19 angeordnet. Die Anordnung der eine vergleichsweise große Dichte aufweisenden Untereinheiten 20 erfolgt bevorzugt zwischen Durchführung 30 und Lenkkopf 17, so dass eine günstige Lastenverteilung erzielt wird, während die leichteren Bauteile wie Steuereinheit 22 und Ladegerät 29 mit Ladekabel 31 mit Stecker 32 vorzugsweise für den Netzbetrieb hinter der Durchführung 30 angeordnet sind.
Der schmal in Richtung Lenkkopf 17 auslaufende Hals 33 der Versorgungseinheit 12 weist im Blickfeld des Fahrers angeordnete Bedienelemente 34 wie Schalter, Taster oder dergleichen sowie die Anzeigeeinrichtung 35 auf. Die Versorgungseinheit 12 ist mittels der Halteeinrichtung 18 an dem Lenkkopf 17 befestigt, hier in Form einer Gabel 36, die in den Lenkkopf eingehängt wird. Die Bremshebel 37 enthalten die Sensoren 26 zur Feststellung, ob der Fahrer eine oder beide Bremsen 27, 28 (1) betätigt.
3 zeigt die Versorgungseinheit 12 von oben. Im Bereich des Sattels 14 weist die Versorgungseinheit 12 eine Ausnehmung 38 auf, die bezüglich ihrer Form so ausgestaltet ist, dass der Sattel 14 unter Bildung einer im Wesentlichen planen Oberfläche in dieser versenkbar ist. Die Oberfläche der Versorgungseinheit kann dabei als erweiterte Sitzfläche 39 ausgebildet sein, die gegebenenfalls eine dem Sattel 14 entsprechende Polsterung aufweisen kann. Auf diese Weise kann der Sattel 14 auf eine minimale Sitzhöhe eingestellt werden. Wird eine größere Sitzhöhe erforderlich, kann der Sattel 14 aus dem Rahmen ausgefahren werden. Mittels einer entsprechenden Befestigung der Versorgungseinheit 12 am Sattelrohr 13 kann die Versorgungseinheit 12 zur Bereitstellung der verbreiterten Sitzfläche 39 mit dem Sattel 14 mitgeführt werden. Ansonsten wird die Versorgungseinheit 12 auf dem Rahmen 15 (1) aufliegend am Sattelrohr befestigt. Die Versorgungseinheit 12 weist einen Trageriemen 40 auf, der quer über den Sattel 14 gespannt ist und bei einem gewollten Ausfahren des Sattels 14 über die Sitzfläche 39 hinaus geöffnet oder abgenommen werden kann.
4 zeigt die Versorgungseinheit 12 von der Seite mit durchgezeichnetem, auf die Ebene der Sitzfläche 39 eingestelltem Sattel 14 und darüber angeordnetem Trageriemen 40. Das Sattelrohr 13 nimmt dabei den Sattel 14 und die Versorgungseinheit 12 auf, wobei der Hals 33 endseitig die Gabel 36 aufnimmt, mittels derer die Versorgungseinheit 12 gegenüber dem Sattelrohr 13 verdrehgesichert an dem Lenkkopf 17 (1) positioniert beziehungsweise fixiert wird. Zum Ausgleich verschiedener Rahmenlängen des Rahmens 15 (5) kann die Gabel 36 gegenüber dem Hals 33 längsverschiebbar fixiert werden. Hierzu ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Gabel 36 mittels eines in einer Lasche 41 angeordneten Langlochs gegenüber der am Hals 33 angeordneten Schraubverbindung 42 wie Schraube mit Flügelmutter in Richtung des Doppelpfeils 43 verschiebbar und mittels der Schraubverbindung 42 gegenüber dem Hals 33 nach entsprechendem Längenausgleich fixierbar angeordnet.
Der Umbau des in 1 gezeigten Fahrrads 1 mit dem Nachrüstsatz 2 erfolgt in besonders einfacher Weise. Ausgehend vom nur für Pedalantrieb zu betreibenden Fahrrad werden die beiden Räder durch Räder 5, 6 mit Nabenmotoren 3, 4 ersetzt und vorzugsweise mittels Schnellspannschrauben befestigt und die Steckverbindungen 9, 10 miteinander verbunden. Anschließend wird das Sattelrohr 13 mit dem Sattel 14 abgenommen, die Versorgungseinheit 12 aufgesetzt, die längsverstellbare Gabel 36 entsprechend 4 mittels der Schraubverbindung 42 auf die korrekte Länge eingestellt und am Lenkkopf 17 positioniert. Die Versorgungseinheit wird mittels der Steckverbindung 23 mit dem Bordnetz 11 verbunden und das Sattelrohr durch die Durchführung 30 geführt und bevorzugt mittels einer Schnellspannschraube am Rahmen 15 befestigt. Das Fahrrad 1 ist nun als sogenanntes E-Bike oder Pedelec betriebsbereit. Dier Rückbau erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

1: Fahrrad
2: Nachrüstsatz
3: Nabenmotor
4: Nabenmotor
5: Rad
6: Rad
7: Elektromotor
8: Elektromotor
9: Steckverbindung
10: Steckverbindung
11: Bordnetz
12: Versorgungseinheit
13: Sattelrohr
14: Sattel
15: Rahmen
16: Oberrohr
17: Lenkkopf
18: Halteeinrichtung
19: Gehäuse
20: Untereinheit
21: Akkumulator
22: Steuereinheit
23: Steckverbindung
24: Pedal
25: Sensor
26: Sensor
27: Bremse
28: Bremse
29: Ladegerät
30: Durchführung
31: Ladekabel
32: Stecker
33: Hals
34: Bedienelement
35: Anzeigeeinrichtung
36: Gabel
37: Bremshebel
38: Ausnehmung
39: Sitzfläche
40: Trageriemen
41: Lasche
42: Schraubverbindung
43: Doppelpfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19737568 C1 [0002]

Claims

Fahrrad (1) mit einem Nachrüstsatz (2) zu dessen elektrischem Betrieb oder einer Unterstützung eines Pedalbetriebs mit einem Rahmen (15) mit einem darin verschiebbaren Sattelrohr (13) mit einem Sattel (14), einem hierzu beabstandeten Lenkkopf (17) und zumindest einem Elektromotor (7, 8) sowie einer Versorgungseinheit (12) zumindest enthaltend einen Akkumulator (21) und eine Steuereinheit (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinheit (12) an dem Sattelrohr (13) zwischen Sattel (14) und Rahmen (15) aufgenommen ist und am Lenkkopf (17) befestigt ist.
Fahrrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Elektromotor (7, 8) in ein schnell auswechselbares Rad (5, 6) als Nabenmotor (3, 4) integriert ist.
Fahrrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinheit (12) eine Sitzfläche (39) aufweist.
Fahrrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sattel (14) in die Versorgungseinheit (12) versenkbar ist.
Fahrrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteeinrichtung (18) zur Befestigung der Versorgungseinheit (12) am Lenkkopf (17) bezüglich eines Abstands zwischen Sattelrohr (13) und Lenkkopf (17) einstellbar ist.
Fahrrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Versorgungseinheit (12) ein Ladegerät (29) mit Ladekabel (31) aufgenommen ist.
Fahrrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Versorgungseinheit (12) eine Anzeigeeinrichtung (35) integriert ist.
Fahrrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Versorgungseinheit (12) Bedienelemente (34) zur Bedienung des Nachrüstsatzes (2) aufgenommen sind.