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Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem elektrischen Fahrradhilfsmotor.
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Solche Fahrräder mit elektrischem Fahrradhilfsmotor sind in den verschiedensten Ausführungen bereits bekannt. So hat man bereits einen elektrischen Fahrradhilfsmotor geschaffen, der als Nabenmotor ausgestaltet ist und das Hinter- oder Vorderrad eines Fahrrades bilden kann. Dieser elektrische Nabenmotor zeichnet sich durch seine hohe Leistung und Antriebskraft aus. Da dieser Nabenmotor insbesondere auch im Bereich der Radachse vergleichsweise breit und im Durchmesser groß ist, sowie eine deutlich sichtbare elektrische Verkabelung bedingt, ist das Erscheinungsbild dieses Fahrrades wenig ansprechend. Da die im Bereich des Lenkers vorgesehenen Betätigungs- und Anzeigeeinrichtungen mit dem im Fahrradrahmen-Hinterbau oder in der Vorradkabel angeordneten Fahrradhilfsmotor elektrisch zu verbinden sind, ist die Herstellung und die Montage eines mit dem vorbekannten Fahrradhilfsmotors ausgestatteten Fahrrades mit einem erheblichen Verkabelungs-Aufwand verbunden.
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Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, ein Fahrrad der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das sich leistungsstark und dennoch mit geringem Aufwand motorisieren lässt und dessen Fahrradhilfsmotor daran nahezu unsichtbar untergebracht werden kann.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen des geltenden Schutzanspruchs 1.
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Der Fahrradhilfsmotor des erfindungsgemäßen Fahrrades steht über eine Überholkupplung mit einem Kurbeltrieb in Antriebsverbindung. Da der Kurbeltrieb mit zumindest einem angetriebenen Rad des Fahrrades in Antriebsverbindung steht, kann über den mit Muskelantriebskraft beaufschlagbaren Kurbeltrieb das zumindest eine Rad des erfindungsgemäßen Fahrrades drehangetrieben und das Fahrrad damit fortbewegt werden. Ist der die Muskelantriebskraft aufbringende Radfahrer beispielsweise an Steigungen, auf langen Radtouren oder auf schnellen Fahrten besonders gefordert, kann mit Hilfe des Fahrradhilfsmotors zumindest zusätzliche Antriebskraft auf den Kurbeltrieb und von dort auf das angetriebene Rad aufgebracht werden. Ist die Muskelantriebskraft des Radfahrers wieder allein ausreichend, kuppelt die Überholkupplung den Fahrradhilfsmotor derart vom angetriebenen Rad ab, dass der Fahrradhilfsmotor nicht mehr krafthemmend oder sonst wie störend auf den Kurbeltrieb einwirken kann. Dabei lässt sich der Fahrradhilfsmotor des erfindungsgemäßen Fahrrades daran nahezu unsichtbar unterbringen. Um das Fahrverhalten günstig zu beeinflussen, ist es zweckmäßig, wenn die Akkueinheit in einer möglichst tiefen Schwerpunktlage, beispielsweise nahezu unsichtbar hinter dem Schutzblech, angeordnet ist.
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Um die Antriebskraft des Fahrradhilfsmotors möglichst einfach auf das zumindest eine angetriebene Rad übertragen zu können und um die Montage des erfindungsgemäßen Fahrrades zu erleichtern, ist es vorteilhaft, wenn die Antriebskraft des Fahrradhilfsmotors über einen ersten Antriebsstrang auf den Kurbeltrieb übertragbar ist und wenn zwischen dem ersten Antriebsstrang und dem Kurbeltrieb die Überholkupplung vorgesehen ist.
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Eine einfache und deshalb bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass die auf den Kurbeltrieb aufgebrachte Muskelantriebskraft über einen zweiten Antriebsstrang auf das zumindest eine angetriebene Rad übertragbar ist. Somit wird bei dieser Ausführungsform die auf den Kurbeltrieb aufgebrachte Muskelantriebskraft in üblicher Weise auf das angetriebene Rad übertragen.
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Die Antriebskraft des Fahrradhilfsmotors kann über eine Kardanwelle oder über jedes andere geeignete Antriebsmittel auf den Kurbeltrieb übertragen werden. Eine mit geringem Aufwand herstellbare und deshalb bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht jedoch vor, dass der erste Antriebsstrang als Ketten- oder als Zahnriemenantrieb ausgebildet ist.
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Um den mit der Herstellung des erfindungsgemäßen Fahrrades verbundenen Aufwand noch zusätzlich zu reduzieren, ist es vorteilhaft, wenn der zweite Antriebsstrang als Ketten- oder als Zahnriemenantrieb ausgebildet ist.
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Auf den Kurbeltrieb kann beispielsweise die Muskelantriebskraft auch manuell übertragen werden. Eine besonders leistungsstarke und einfach zu handhabende Ausführungsform sieht jedoch vor, dass der Kurbeltrieb als Tretlager ausgebildet ist.
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Um den Fahrradhilfsmotor möglichst einfach und schmal ausgestalten zu können und um das erfindungsgemäße Fahrrad möglichst kompakt auszugestalten, ist es vorteilhaft, wenn die Überholkupplung in das Tretlager integriert ist.
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Eine bevorzugte und auch ästhetisch besonders ansprechende Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der erste und der zweite Antriebsstrang auf derselben Seite des Fahrradrahmens oder des angetriebenen Fahrrades angeordnet sind. Bei einer solchen Ausführungsform können der erste und der zweite Antriebsstrang und gegebenenfalls auch der Fahrradhilfsmotor nahezu verdeckt und kaum sichtbar hinter einem Kettenschutzblech oder dergleichen Schutzblech angeordnet werden.
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Um das erfindungsgemäße Fahrrad möglichst verwindungssteif ausgestalten zu können und um die einfache Herstellung des erfindungsgemäßen Fahrrades noch zusätzlich zu begünstigen, ist es vorteilhaft, wenn der Fahrradhilfsmotor zumindest einen Abschnitt der Kettenstrebe des Fahrradrahmen-Hinterbaus bildet. Sofern der Fahrradhilfsmotor zumindest einen Abschnitt der Kettenstrebe des Fahrradrahmen-Hinterbaus bildet, kann der Fahrradhilfsmotor jedenfalls in diesem Bereich Drehmomentverwindungen und -verdrehungen des Fahrradrahmens auffangen und entgegenwirken.
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Um die Antriebsstränge mit geringem Aufwand mit dem Kurbeltrieb verbinden zu können und um gewisse Fertigungstoleranzen bei der Montage des erfindungsgemäßen Fahrrades auszugleichen und zu kompensieren, ist es vorteilhaft, wenn der Motorabtrieb des Fahrradhilfsmotors auf dessen dem Tretlager abgewandten Seite angeordnet ist.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Fahrradhilfsmotor in Abhängigkeit von der Drehzahl oder dem Drehmoment der auf den Kurbeltrieb ausgeübten Muskelantriebskraft zuschaltbar ist. Wird der Fahrradhilfsmotor in Abhängigkeit von der Drehzahl der auf den Kurbeltrieb ausgeübten Muskelantriebskraft zugeschaltet, so ist es dem Radfahrer möglich, hohe Drehzahlen und somit hohe Fahrtgeschwindigkeiten auch aus eigener Kraft zu erreichen, ohne dass dabei der Fahrradhilfsmotor störend einwirken würde. Wird der Fahrradhilfsmotor demgegenüber in Abhängigkeit von dem Drehmoment der auf den Kurbeltrieb ausgeübten Muskelantriebskraft zugeschaltet, wird die Muskelantriebskraft des Radfahrers beispielsweise während Steigungen durch die zusätzliche Antriebskraft des Fahrradhilfsmotors unterstützt.
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Die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Fahrrades und seines Fahrradhilfsmotors wird begünstigt, wenn der Fahrradhilfsmotor als Stabankermotor ausgebildet ist, der seine Antriebskraft über ein Winkelgetriebe auf den ersten Antriebsstrang überträgt.
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Vorteilhaft ist es, wenn dem Fahrradhilfsmotor eine vom Fahrrad lösbare Akkueinheit zugeordnet ist, und wenn in die Akkueinheit ein Batteriemanagementsystem integriert ist. Dieses Batteriemanagementsystem kann beispielsweise im Gehäuseinnenraum des die Akkueinheit umhüllenden Akku-Gehäuses angeordnet sein.
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Um die Muskelantriebskraft des Radfahrers insbesondere auf anstrengenden Bergtouren zu unterstützen, kann es vorteilhaft sein, wenn ein Neigungssensor vorgesehen ist, der mit dem Fahrradhilfsmotor derart in Steuerverbindung steht, dass während eines „Bergauf”-Modus dem gegebenenfalls zusätzlich in die Pedale tretenden Radfahrer eine stärkere Motorantriebskraft des Fahrradhilfsmotors zur Verfügung steht.
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Eine Weiterbildung von eigener schutzwürdiger Bedeutung sieht vor, dass dem Fahrradhilfsmotor eine elektronische Meß- und Steuerungseinheit zur Erfassung leistungsspezifischer Messdaten zugeordnet ist und dass die Steuerungseinheit eine drahtlose Datenübertragungsschnittstelle und insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle hat, zur Übertragung von Daten an ein als Datenlesegerät verwendetes mobiles Telefongerät mit Display.
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Der Fahrradhilfsmotor ist in das erfindungsgemäße Fahrrad so integriert, dass das Fahrrad in einer bevorzugten Ausführungsform eine Hinterradnarbe mit Rücktritt hat.
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Die unscheinbare und nahezu unsichtbare Motorisierung des erfindungsgemäßen Fahrrades wird noch begünstig, wenn der Fahrradhilfsmotor und/oder die Akkueinheit zumindest bereichsweise durch ein Kettenschutzblech abgedeckt ist.
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Dabei sieht eine bevorzugte Weiterbildung gemäß der Erfindung vor, dass der Fahrradhilfsmotor und/oder die Akkueinheit zumindest bereichsweise zwischen einem Kettenschutzblech und einer zum Kettenschutzblech komplementär ausgestalteten Abdeckung verdeckt untergebracht ist.
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Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen in Verbindung mit der Beschreibung sowie der Zeichnung. Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles noch näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 den mit einem Fahrradhilfsmotor ausgestatteten Fahrradrahmen eines Fahrrades,
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2 den Fahrradrahmen des in 1 gezeigten Fahrrades in einem Querschnitt durch das Tretlager in Schnittebene A-A aus 1 und
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3 den mit dem Fahrradhilfsmotor ausgestatteten Fahrradrahmen aus 1 und 2 in einer Draufsicht.
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In den 1 bis 3 ist der Fahrrad-Rahmen 1 eines Fahrrades dargestellt, das zur Unterstützung des Radfahrers mit einem elektrischen Fahrradhilfsmotor 2 ausgestattet ist. Aus einer zusammenschauenden Betrachtung der 1 bis 3 ist erkennbar, dass der Fahrradhilfsmotor 2 über eine Überholkupplung 3 (vgl. 2) mit einem Kurbeltrieb 4 in Antriebsverbindung steht. Dieser, vom Radfahrer auch mit Muskelantriebskraft beaufschlagbare Kurbeltrieb 4 steht mit einem angetriebenen Rad und hier dem Hinterrad 5 des Fahrrades in Antriebsverbindung.
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Die Antriebskraft des Fahrradhilfsmotors 2 ist über einen ersten Antriebsstrang 6 auf den Kurbeltrieb 4 übertragbar. Dabei ist zwischen dem ersten Antriebsstrang 6 und dem Kurbeltrieb 4 die Überholkupplung 3 vorgesehen, die in den in 2 näher dargestellten Kurbeltrieb 4 integriert ist.
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Der Kurbeltrieb 4 ist hier als Tretlager ausgebildet. Der als Tretlager ausgestaltete Kurbeltrieb 4 weist eine Tretachse 7 auf, die an ihren beiden, auf gegenüberliegenden Längsseiten des Fahrradrahmens 1 angeordneten Achsenden jeweils eine Tretkurbel 8, 13 trägt, wobei die Tretkurbeln 8, 13 in üblicher Weise um 180° versetzt zueinander radial über die Tretachse 7 vorstehen.
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Die auf den Kurbeltrieb 4 aufgebrachte Muskelantriebskraft ist über einen zweiten Antriebsstrang 9 auf das angetriebene Rad 5 übertragbar. Der erste und der zweite Antriebsstrang 6, 9 sind hier jeweils als Kettenantrieb ausgebildet, wobei zumindest einer dieser Antriebsstränge 6, 9 aber auch beispielsweise als Zahnriemenantrieb ausgebildet sein könnte. Dabei ist der erste und der zweite Antriebsstrang 6, 9 auf derselben, hier der in Fahrtrichtung rechten Längsseite des Fahrradrahmens 1 vorgesehen.
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In 1 ist erkennbar, dass der Fahrradhilfsmotor 2 einen Abschnitt der sogenannten Kettenstrebe 10 des Fahrradrahmen-Hinterbaus 11 bildet. Dabei ist der Motorabtrieb 12 des Fahrradhilfsmotors 2 auf dessen, dem Kurbeltrieb 4 abgewandten Seite angeordnet. Der Fahrradhilfsmotor 2 ist als bürstenloser Stabankermotor ausgebildet, der seine Antriebskraft über ein Winkelgetriebe auf den ersten Antriebsstrang 6 überträgt.
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Der Fahrradhilfsmotor 2 ist in Abhängigkeit von der Drehzahl oder dem Drehmoment der auf den Kurbeltrieb 4 ausgeübten Muskelantriebskraft zuschaltbar. Da der Kurbeltrieb 4 mit dem angetriebenen Hinterrad 5 des Fahrrades in Antriebsverbindung steht, kann über den mit Muskelantriebskraft beaufschlagbaren Kurbeltrieb 4 das Hinterrad 5 des Fahrrades drehangetrieben und das Fahrrad damit fortbewegt werden. Ist der die Muskelantriebskraft aufbringende Radfahrer beispielsweise an Steigungen, auf langen Radtouren oder auf schnellen Fahrten besonders gefordert, kann mit Hilfe des Fahrradhilfsmotors 2 zumindest zusätzliche Antriebskraft auf den Kurbeltrieb 4 und von dort auf das Hinterrad 5 aufgebracht werden. Ist die Muskelantriebskraft des Radfahrers wieder allein ausreichend, kuppelt die Überholkupplung 3 den Fahrradhilfsmotor 2 derart vom angetriebenen Rad 5 ab, dass der Fahrradhilfsmotor 2 nicht mehr krafthemmend oder sonstwie störend auf den Kurbeltrieb 4 einwirken kann. Mit Hilfe des hier dargestellten Fahrradhilfsmotors 2 lässt sich ein Fahrrad leistungsstark und dennoch mit geringem Aufwand motorisieren.
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Dem elektrischen Fahrradhilfsmotor 2 ist eine vom Fahrrad lösbare Akkueinheit zugeordnet. Die hier nicht weiter dargestellte Akkueinheit, die ein Akkueinheit-Gehäuse aufweisen kann, ist beispielsweise unter dem Fahrradgepäckträger am Fahrrad lösbar befestigbar. In die Akkueinheit ist ein Batteriemanagementsystem integriert.
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Dem Fahrradhilfsmotor 2 kann eine elektronische Mess- und Steuerungseinheit zur Erfassung leistungsspezifischer Messdaten zugeordnet sein. Diese hier nicht weiter dargestellte Mess- und Steuerungseinheit kann mit einem Neigungssensor derart in Steuerverbindung stehen, dass während eines „Bergauf”-Modus der Muskelantriebskraft eine stärkere Motorantriebskraft des Fahrradhilfsmotors 2 zugeordnet wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mess- und Steuerungseinheit eine drahtlose Datenübertragungsschnittstelle und insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle hat, die zum Auslesen von Daten mit einem als Lesegerät verwendeten mobilen Telefongerät und insbesondere mit einem SmartPhone mit Display verbindbar ist. Ein solches SmartPhone, dessen Display auch als GPS-Routenplaner eingesetzt werden kann, kann beispielsweise am Lenker des Fahrrades in einer speziellen Halterung lösbar montiert sein. Über das Display des mobilen Telefongerätes ist der Ladezustand der Akkueinheit, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrrades und die zurückgelegten Tageskilometer anzeigbar. Um die Tretgeschwindigkeit und die Zuschaltung des Fahrradhilfsmotors 2 einregeln und steuern zu können, kann ein beispielsweise als Drehgriff ausgebildetes Betätigungselement vorgesehen sein. Zweckmäßig ist es, wenn eine Einschaltung des der Akkueinheit zugeordneten Batteriemanagementsystems und/oder der Mess- und Steuerungseinheit per Tastenfunktion mit Passwortzahl möglich ist. Die Messung der Fahrgeschwindigkeit kann mit einem Speichen-Sensor am Hinterrad in üblicher Weise erfolgen. Der in die Mess- und Steuerungseinheit integrierte Neigungssensor bietet ein Komfort-Programm, das eine durch den Fahrradhilfsmotor 2 automatisch erhöhte Kraftunterstützung bei Bergfahrten während des „Bergauf”-Modus erlaubt.
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Der Fahrradhilfsmotor 2 bildet einen Abschnitt der Kettenstrebe 10 des Fahrradrahmen-Hinterbaus 11 und ist somit als Mittelmotor ausgebildet, der seine Antriebskraft direkt auf den Kurbeltrieb 4 überträgt. Da der Fahrradhilfsmotor 2 in die Kettenstrebe 10 des Fahrradrahmen-Hinterbaus 11 integriert ist, ergibt sich eine tiefe und stabile Schwerpunktlage, die den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit für den Radfahrer erhöht. Da auf eine übliche Hinterradnabe zurückgegriffen werden kann, kann das angetriebene Hinterrad 5 mit oder ohne Rücktritt ausgebildet sein. Zudem ist es möglich, in die Hinterradnabe eine Standardgangschaltung zu integrieren, deren hohe Leistung praktisch im gesamten Geschwindigkeitsbereich des Fahrrades zur Verfügung steht. Da der Fahrradhilfsmotor 2 seine Antriebskraft über den ersten Antriebsstrang 6 zunächst auf den Kurbeltrieb 4 überträgt, sind die Vorder- und Hinterradachsen für Gangschaltung, Bremen usw. frei nutzbar. Der Einbau des Fahrradhilfsmotors 2 in den Fahrradrahmen-Hinterbau 11 erlaubt eine minimierte Kabelführung, die eine einfache und schnelle Montage des Fahrradhilfsmotors 2 im Fahrradrahmen 1 begünstigt und den Antriebsstrang inklusive Akkueinheit weitgehend unsichtbar hinter der Kettenabdeckung beziehungsweise dem Kettenschutzblech positionieren lässt.
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Die dem Fahrradhilfsmotor 2 zugeordnete Mess- und Steuerungseinheit ist für alle Anforderungen parametrierbar, wie zum Beispiel Unterstützungsstufung, Anfahrhilfe, mit Neigungssensor erhöhte Kraftunterstützung bei Bergfahrten, und vieles mehr. An einem beispielsweise als Drehgriff ausgebildeten Betätigungselement können zumindest zwei Steueroptionen vorgewählt werden, die entweder eine Drehmoment-Trittkraft-Steuerung mit einem insbesondere am Tretlager vorgesehenen Drehmomentsensor erlauben oder auf einen vorzugsweise ebenfalls am Tretlager angeordneten Pedalier-Geschwindigkeits-Sensor zurückgreifen.
