DE202013001591U1

DE202013001591U1 - Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit Elektroantrieb

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Publication number: DE202013001591U1
Application number: DE202013001591U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2013-03-19
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: DE102013007994B4; DE102013007994A1

Abstract

Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit einem Tretkurbelantrieb und einem Elektroantrieb (7), wobei beide Antriebe in Kombination oder einzeln auf das Hinterrad (5) eine Antriebskraft übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von Antriebskräften auf das Hinterrad (5) jedem der beiden Antriebe eine eigene Kraftübertragungseinrichtung zugeordnet ist, die an jeweils einem mit dem Hinterras (5) verbundenen Antriebselement angreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit einem Tretkurbelantrieb und einem Elektroantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei den bekannten Fahrrädern mit zusätzlichem Elektroantrieb, die auch als Pedelec bezeichnet werden, werden unterschiedliche Antriebssysteme verwendet. Bekannt sind Elektrofahrräder mit Radnabenmotor, bei denen der Elektromotor in der Vorderradnabe oder in der Hinterradnabe angeordnet sein kann. Weiterhin sind Elektrofahrräder bekannt, bei denen der Elektromotor auf den Tretkurbelantrieb wirkt, wobei sich der Elektromotor im Bereich der Tretkurbel befindet.
Ein Elektroantrieb im Bereich der Tretkurbel hat den Vorteil gegenüber Radnabenmotoren, dass die Laufräder eine viel geringere Masse haben, als Laufräder mit Radnabenmotor. Dagegen besteht bei den bekannten Elektrofahrrädern mit Elektroantrieb am Tretkurbelantrieb der Nachteil, dass die vom jeweiligen Fahrer ausgeübte Pedalkraft und die Antriebskraft des Elektromotors über eine Kette auf ein Antriebsritzel am Hinterrad übertragen werden. Die Antriebskette wird dadurch hohen Zugbelastungen ausgesetzt, wodurch sehr schnell eine unerwünschte Dehnung der Antriebskette auftritt. Eine gedehnte Antriebskette hat nämlich den Nachteil, dass diese auf die Zähne des jeweiligen Antriebritzels besonders hohe Belastungen ausübt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit einem Tretkurbelantrieb und einem Elektroantrieb anzugeben, bei dem die vom Elektroantrieb ausgeübte Antriebskraft nicht über die Antriebskette des Tretkurbelantriebs auf das Hinterrad übertragen wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erhält man mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 ist vorgesehen, dass zur Übertragung von Antriebskräften auf das Hinterrad jedem der beiden Antriebe eine eigene Kraftübertragungseinrichtung zugeordnet ist, die an jeweils einem mit dem Hinterrad verbundenen Antriebselement angreift. Jeder Antrieb besitzt somit am Hinterrad ein eigenes ihm zugeordnetes Antriebselement, so dass die von den beiden Antrieben übertragenen Kräfte keine Überbelastung eines einzelnen Antriebselements hervorrufen.
Die beiden Antriebselemente sind vorzugsweise beidseitig am Hinterrad angeordnet. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßig verteilte Einleitung der Antriebskräfte im Bereich der Hinterradnabe.
Das Antriebselement für den Elektroantrieb ist im Bereich des Hinterrads in besonders vorteilhafter Weise an einer am Hinterrad befindlichen Bremsscheibe montiert. Diese Anordnung ist deshalb besonders vorteilhaft, weil die Bremsscheibe an einem Hinterrad ohnehin so mit der Hinterradnabe verbunden ist, dass verhältnismäßig große Bremskräfte problemlos auf die Hinterradnabe übertragen werden können. Durch die Nutzung dieser stabilen Verbindung zwischen Bremsscheibe und Hinterradnabe wird ohne großen zusätzlichen Montageaufwand eine stabile Kopplung für den Elektroantrieb am Hinterrad erreicht.
Der Tretkurbelantrieb ist vorzugsweise, wie bei herkömmliche Tretkurbel-Kettenantrieben üblich, mit einem Antriebsritzel der Freilaufnabe gekoppelt, wobei grundsätzlich mehrere auf einer so genannten Kassette angebrachte Antriebsritzel vorgesehen sein können, die Teil einer Kettenschaltung sind.
Der Tretkurbelantrieb kann auch mehr als ein Kettenblatt im Bereich der Tretkurbel umfassen, wie dies bei Fahrrädern mit Kettenschaltung üblich ist.
Der Elektroantrieb kann vorteilhaft über einen Zahnriemen oder über ein anderes Transmissionselement ein Antriebsrad antreiben, welches über eine Kette oder ein anderes Transmissionselement mit dem Hinterrad gekoppelt ist. Dadurch lässt sich der Elektroantrieb beispielsweise oberhalb des Tretlagers im Rahmen des Fahrrads an einer geeigneten Stelle anbringen. Je nach Rahmengeometrie lässt sich der Elektroantrieb weitgehend unabhängig von der Position des Tretlagers am Fahrradrahmen anbringen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Antriebsrad, auf welches der Elektromotor des Elektroantriebs wirkt, koaxial zum Tretlager des Tretkurbelantriebs auf der dem Kettenblatt gegenüberliegenden Seite am Fahrrad angeordnet ist. Das Antriebsrad kann hierfür mittels eines Kugellagers, Nadellageres oder drgl. auf einem aus dem Tretlagergehäuse ragenden Teil der Tretlageranordnung gelagert sein. Dabei kann es sich um die Tretlagerverschraubung handeln, auf der das Antriebsrad drehbar gelagert ist. Damit ergibt sich ein sehr geringer zusätzlicher Aufwand an Teilen. Der erfindungsgemäße Elektroantrieb kann somit insgesamt sehr leichtgewichtig ausgeführt werden.
Durch die Anordnung des Antriebsmotors für den Elektroantrieb oberhalb des Tretlagergehäuses zwischen Sattelrohr und dem zum Steuerrohr aufsteigenden Unterrohr des Fahrradrahmens, ist es möglich, den Elektroantrieb in der vorgeschlagenen Weise auch bei völlig unterschiedlichen Rahmengeometrien problemlos am Fahrradrahmen anbringen zu können.
Durch die Trennung von Tretkurbelantrieb und Elektroantrieb ergibt sich die Möglichkeit, dass im Schubbetrieb durch Rekuperation eine Energieeinspeisung in die verwendeten Energiespeicher erfolgen kann. Das Koaxial zum Tretlager angeordnete Antriebsrad ist nämlich frei drehbar gelagert, unabhängig davon ob der Tretkurbelantrieb gerade benutzt wird, oder nicht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der als Elektromotor ausgebildete Elektroantrieb mit einer Antriebsuntersetzung, die beispielsweise 5:1 betragen kann, das Hinterrad antreibt. Der Elektromotor kann dann im Antriebsmodus und auch im Rekuperationsmodus mit höheren Drehzahlen betrieben werden, wodurch sich ein besserer Wirkungsgrad ergibt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematisiert dargestellte Teilansicht eines Fahrrads mit Elektroantrieb und Tretkurbelantrieb,
2 ein Tretlager mit rechtsseitigem Kettenblatt für den Tretkurbelantrieb und linksseitigem Antriebsrad für den Elektroantrieb,
3 eine Schnittansicht im Bereich des Antriebsrads von 2.
In 2 ist ein Teil des Rahmens 1 eines Fahrrads dargestellt, von dem hier das Sattelrohr 2 das Unterrohr 3 sowie ein Teil des Hinterbaus 4 ersichtlich sind. Am Hinterbau 4 ist das Hinterrad 5 mit seiner Radachse 6 gelagert.
Zwischen dem Sattelrohr 2 und dem Unterrohr 3 ist ein als Elektromotor ausgebildeter Elektroantrieb 7 über Befestigungsflansche 8, 9 angebracht. Über einen Zahnriemen 10 treibt der Elektroantrieb 7 ein Antriebsrad 11 an, welches koaxial zu dem hier nicht näher dargestellten Tretlager drehbar gelagert ist. Mit dem Antriebsrad 11 ist ein hier mit unterbrochenen Linien dargestelltes Zahnrad 12 fest verbunden, welches über eine Antriebskette 13 auf ein am Hinterrad 5 montiertes Antriebselement in Form eines Zahnrads 14 die vom Elektroantrieb 7 erzeugte Antriebskraft überträgt. Das Zahnrad 14 ist starr mit einer Bremsscheibe 15 verbunden, die ebenfalls wie das Zahnrad 14 linksseitig der hier nicht sichtbaren Radnabe des Hinterrads 5 angeordnet ist. Der Elektroantrieb 7 hat somit eine eigene, ihm zugeordnete Kraftübertragungseinrichtung.
Von dem Tretkurbelantrieb sind in 1 die beiden Tretkurbeln 16, 17 sowie ein Kettenblatt 18 und die Antriebskette 19 ersichtlich. Pedale sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Antriebskette 19 wirkt in herkömmlicher Weise auf hier nicht sichtbare, als Antriebselemente dienende Antriebsritzel des Hinterrads 5, so dass der Tretkurbelantrieb in herkömmlicher Weise eine ihm zugeordnete eigene Kraftübertragungseinrichtung hat, die mit einem in der Hinterradnabe angeordnetem Freilauf ausgestattet ist.
2 zeigt die rückseitige Ansicht der Tretlageranordnung in schematisierter Darstellung, die im Wesentlichen aus dem Tretlager 20, dem rechtsseitigen Kettenblatt 18 und dem linksseitigen Antriebsrad 11 besteht. Innenliegend am Antriebsrad 11 ist das Zahnrad 12 montiert. Die Kombination von Antriebsrad 11 und Zahnrad 12 ist mittels eines Kugellagers 21 am Tretlager 20 drehbar befestigt. Die in 2 dargestellte Tretlageranordnung ist ohne die beiden Tretkurbeln 16, 17 von 1 dargestellt. Die Tretkurbeln 16, 17 können an den Tretlagerwellenzapfen 22, 23 formschlüssig aufgesteckt und mit diesen verschraubt werden.
Das Antriebsrad 11 ist als Riemenrad ausgebildet, welches über den Zahnriemen 10 von 1 vom Elektroantrieb 7 angetrieben wird, wenn der Elektroantrieb 7 aktiviert ist. Das Zahnrad 12 treibt die in 1 dargestellte Antriebskette 13 an, die auf das Hinterrad des Fahrrads eine elektromotorische Antriebskraft überträgt.
Wesentlich ist, dass die im Tretlager 20 gelagerte Tretlagerwelle, die mit dem Kettenblatt 18 starr verbunden ist, vom Antriebsrad 11 und dem Zahnrad 12 entkoppelt ist, so dass der Elektroantrieb 7 keine Kraftschlussverbindung mit der Tretlagerwelle des Tretlagers 20 hat.
3 zeigt eine detaillierter dargestellte Ausführung eines Antriebsrads 11 mit angeflanschtem Zahnrad 12, die gemeinsam über ein Kugellager 21 auf einer Tretlagerverschraubung 24 drehbar gelagert sind. Die Tretlagerverschraubung 24 greift koaxial in ein Tretlagergehäuse 25 ein, in welchem das Tretlager 20 einliegt. Das Tretlagergehäuse 25 kann als Tretlageraufnahmerohr bezeichnet werden, an welchem das Sattelrohr 2 und das Unterrohr 3 in herkömmlicher Weise zusammenlaufen.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsmerkmale zeigen im Wesentlichen eine Ausführungsvariante. Anstelle der dargestellten Kettenantriebe können auch Riemenantriebe oder andere Antriebe Verwendung finden, was ebenso für den Zahnriemen 10 des Elektroantriebs 7 gilt.

Claims

Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit einem Tretkurbelantrieb und einem Elektroantrieb (7), wobei beide Antriebe in Kombination oder einzeln auf das Hinterrad (5) eine Antriebskraft übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von Antriebskräften auf das Hinterrad (5) jedem der beiden Antriebe eine eigene Kraftübertragungseinrichtung zugeordnet ist, die an jeweils einem mit dem Hinterras (5) verbundenen Antriebselement angreift.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebselemente beidseitig am Hinterrad (5) angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Elektroantrieb (7) gekoppelte Antriebselement an einer Bremsscheibe (15) des Hinterrads (5) befestigt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Tretkurbelantrieb gekoppelte Antriebselement ein Antriebsritzel einer Freilaufnabe ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel Teil einer Kettenschaltung ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tretkurbelantrieb wenigstens ein Kettenblatt (18) hat.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb (7) einen über einen Zahnriemen (10) oder über ein anderes Transmissionselement ein Antriebsrad (11) antreibt, und dass das Antriebsrad (11) über eine Antriebskette (13) oder ein anderes Transmissionselement mit dem Hinterrad (5) gekoppelt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (11) koaxial zum Tretlager (20) des Tretkurbelantriebs auf der dem Kettenblatt (18) gegenüberliegenden Seite am Fahrrad angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (11) auf einer Tretlagerverschraubung (24), die in das Tretlagergehäuse (25) eingreift und an diesem seitlich übersteht, drehbar gelagert ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb (7) oberhalb des Tretlagergehäuses (25) zwischen Sattelrohr (1) und dem zum Steuerrohr aufsteigenden Unterrohr (3) in geringem Abstand zum Antriebsrad (11) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb (7) mit einer Antriebsuntersetzung das Hinterrad (5) antreibt.