DE2627603A1

DE2627603A1 - Elektrisch hilfsbetriebenes pedalrad, insbesondere fahrrad

Info

Publication number: DE2627603A1
Application number: DE19762627603
Authority: DE
Inventors: Harry Simister Bottoms; Charles Patric Duncan Davidson
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1975-06-21
Filing date: 1976-06-19
Publication date: 1977-01-13
Also published as: JPS5443776B2; BE843100A; JPS522934A; CA1070727A; NL7606728A; SU831067A3; DE2627603C3; FR2316114B1; DE2627603B2; GB1546069A; FR2316114A1; US4085814A; IT1061091B

Description

COHAUSZ & FLORACK |ΝΑθΗβεπΒ _ΟΗτ|

PATENTANWALTS BÜRO D-4 DÜSSELDORF . SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Lucas Industries Limited

Great King Street

GB-Birmingham 18. Juni I976

Elektrisch hilfsbetriebenes Pedalrad, insbesondere Fahrrad

Die Erfindung betrifft ein elektrisch hilfsbetriebenes Pedalrad, insbesondere Fahrrad.

Sin elektrisch hilfsbetriebenes Pedalrad gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Rahmen, ein den Boden berührendes Laufrad, das am Rahmen drehbar gelagert ist, ein drehbares Antriebsglied, das drehbar am Rahmen gelagert ist und zum Drehen vom Fahrer des Rads eingerichtet ist, ein endloses, nicht längbares, flexibles Glied zur Übertragung von Bewegung vom Antriebsglied zu dem Laufrad, derart, daß eine Drehung des Antriebsglieds das Laufrad antreibt, eine elektrische Antriebsvorrichtung und eine zugehörige Energiequelle, die von dem Rahmen getragen sind, wobei der Abtrieb der Antriebsvorrichutng mit dem Laufrad so gekoppelt ist, daß die elektrische Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Laufrads dienen kann, wobei mindestens der Teil der Antriebsvorrichtung, der den Kraftabtrieb trägt, am Rahmen zur begrenzten Bewegung diesem gegenüber gegen die Wirkung einer federnden Vorspannung gelagert ist, eine elektrische Schalteranordnung, die in Erwiderung auf eine Bewegung des genannten Teils der Antriebsvorrichtung dem Rahmen gegenüber bettägtigbar ist, wobei die Anordnung eine solche ist, daß der genannte Teil der Antriebsvorrichtung dem Rahmen gegenüber

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gegen die federnde Torspannung äzur Betätigung des Schalters durch das Ausüben von Antriebskraft auf das Antriebsglied durch den Fahrer zum Antreiben des Rads bewegbar ist und die Schaltermittel im Betrieb aaso der elektrischen Antriebsvorrichtung zugeordnet sind, daß die elektrische Antriebsvorrichtung nicht einschaltbar ist, außer wenn die Schaltermittel betätigt sind.

Vorzugsweise weist die elektrische Antriebsvorrichtung einen Elektromotor und ein Getriebemechanismus auf, der die Drehung der Welle des Motors auf den Abtrieb der Antrieebsvorrichtung überträgt, wobei der Elektromotor und der Getriebemechanismus zur bildung einer einzigen Einheit kombiniert sind, die am Rahmen zur begrenzten Bewegung deemRahmen gegenüber gelagert ist.

Vorteilhafterweise sieht die Lagerung der Antriebsvorrichtung oder des genannten Teils der Antriebsvorrichtung am Rahmen die Benutzung von federnden Kupplungsgliedern vor, wobei die federnden Kupplungsglieder die Möglichkeit einer Bewegung der Antriebsvorrichtung oder des genannten !Teils davon dem Rahmen gegenüber bieten und auch für die genannte federnde Vorspannung sorgen.

Zweckmäßig befindet sich der Abtrieb der Antriebsvorrichtung im Eingriff mit dem genannten endlosen flexiblen Glied, so daß bei der Ausübung von Antriebskraft auf das Antriebsglied durch den Fahrer eine Kraft über das enedlose flexible Glied auf den Abtrieb ader Antriebsvorrichtung ausgeübt wird und damit die Antriebsvorrichtung oder der genannte Teil davon dem Rahmen gegenüber bewegt wird, wie das durch dessen Lagerung bzw. deren Lagerung gestattet ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind«

Fig. 1 eine schema ti sehe Seitenansicht eines Fahrrads» Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teile des in Figo 1 gezeigten

Fahrzeugs und
Fig. 5 ein Schnitt an des Linie 3-3 der Pig. 2.

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Gemäß der Zeichnung weist deas Fahrrad einen relativ herkömmlichen Rahmen 11 auf, der aus Metallrohr gefertigt ist. Der Hahmen lagert ein aden Boden berührendes Sad 11a zum hinteren Ende des Rahmens hin, und vorne befindet sich am Rahmen ein beweglicher Lenker, der an seinem unteren Ende ein zweites den Boden berührendes Rad trägt, durch das das Fahrrad im Betrieb gelenkt wird.

Das hintere den Boden berührende Laufrad 11a des Fahrrads trägt ein Kettenrad 25, um das sich eine nicht längbare, endlose Antriebskette 26 erstreckt. Die Antriebskette 26 erstreckt sich voern dem Rahmen des Rads zu und führt um ein Kettenrad 12 großen Durchmessers, das zur Drehung am Rahmen 11 sitzt. Die Ebene der Drehung des Rads 12 liegt parallel zur Ebene des Rahmens 11, und mit dem Kettenrad 12 sindzwei Pedale verbunden, die einander diametral gegenübersitzen und jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene des Kettenrads 12 angeordnet sind. Der Fahrer kann also in der normalen Weise eine Antriebskraft auf das Kettenrad 12 durch die Pedale ausüben, um das Kettenrad zu drehen und wegen der Antriebskette 26 das Kettenrad 23 und das Laufrad 11a zu drehen, damit das Rad fährt. Das Kettenrad 25 kann gegebenenfalls einen Freilaufmechanismus enthalten, so daß eine umgekehrte Drehung des Kettenrads 12 das Fahrrad nicht antreibt, und das Rad das Kettenrad überlaufen kann, beispielsweise beim Fahren abwärts.

TJm ein Haß Sttsrder Hilfs für den Fahrer zu schaffen, wenn das Fahrrad angetrieben wird, ist eine Elektroantriebsvorriohtung 13 vorgesehen, die vom Rahmen getragen ist, und außerdem eine zugehörige elektrische Speicherbatterie 27, die ebenfalls vom Rahmen 11 getragen ist. Die elektrische Antriebsvorrichtung I3 weist einen Elektromotor I4 und einen Getriebemechanismus 15 auf, dessen Gehäuse fest am Gehäuse des Motors befestigt ist, so daß der Motor I4 nnd der Getriebemechanismus eine einzige Einheit zum Zwecke der Lagerung der Antriebsvorrichtung am Rahmen 11 bilden. Der Getriebemeohanismus I5 überträgt die Drehung der Abtriebswelle des Motors 14 an ein Abtriebskettenrad 16 an der Außenseite des Gehäuses des Getriebemechanismus 15. Das Kettenrad 16 ist in der gleichen Ebene wie die Drehungsebene des Kettenrads 12 drehbar, und die Antriebskette 26 erstreckt

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sich nicht nur um das hintere Kettenrad 25 und das Kettenrad 12, sondern auch um das Kettenrad 16 der elektrischen Antriebsvorrichtung. Venn also der Elektromotor 14 von der elektrischen Speicherbatterie 27 angetrieben wird, wird das Kettenrad 16 in Drehung versetzt, und damit wird das hintere Laufrad durch die Kette und das hintere Kettenrad angetrieben.

Damit die elektrische Antriebsvorrichtung jedoch nur dazu benutzt werden kann, den Fahrer beim Antreiben des Bads zu unterstützen, also nicht dazu benutzt werden kann, das Rad ohne Kraftansterengung seiteens des Fahrers anzutreiben, ist ein elektrischer Schalter 17 vorgesehen, der ein Einschalten des Motors I4 steuert und der geschlossen werden muß, damit der Motor I4 eingeschaltet wird. In der Praxis ist der Schalter 17 ein Mikroschalter relativ geringer Stromstärkenkap*azitat, und er regelt nicht direkt den Strom zum Motor 14· Torzugsweise bestimmt der Schalter 17 die Erregung eines Beiais, das schwere Stromkontakte hat, die den Motorstrom führen. Damit der Schalter 17 nur dann geschlossen wird, während der Fahrer des Fahrzeugs Antriebskraft durch die Pedale aufbringt, ist die Antriebsvorrichtung I3 zur begrenzten Bewegung dem Rahmen 11 gegenüber gelagert, und der Schalter 17 ist so eingerichtet, daß er auf die Bewegung der Antriebsvorrichtung dem Rahmen gegenüber anspricht. Die Antriebsvorrichtung 13 ist also mit dem Rahmen 11 durch ein erstes und ein zweites Koppelglied 18, 19 verbunden. Das Koppelglied 18 ist an einem Ende mit einer Halterung 21 der Antriebsvorrichtung 13 verbunden, und an seinem anderen Ende ist es mit einer Halterung 22 verbunden, die starr mit dem Rahmen verbunden ist.

Die Verbindung des Koppelglieds 18 mit den Halterungen 21, 22 erfolgt über Gummibuohsen, so daß das Koppelglied 16 sich jeder Halterung 21, 22 gegenüber schwenken kann, wobei die Schwenkbewegung duroh eine Verformung der Gtuunibuohsen ermöglicht wird. Die Gummibuchsen ermöglichen also die Schwenkbewegung, während sie zur Gleichen Zeit sich einer Bewegung entgegenstellen und eine federnde Vorspannung schaffen, um das Koppelglied 18 in eine Ruheorientierung in bezug auf die Halterungen 21, 22 zurückzuführen. Das Koppelglied 19 ist in gleicher Weise an einem

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Ende mit einer Halterung 23 an der Antriebsvorrichtung I3 gekoppelt, und an seinem anderen Ende ist es mit einer Halterung 24 gekoppelt, die starr am Rahmen befestigt ist. Die Kopplung des Koppelglieds 19 an die Halterungen 23, 24 erfolgt wiederum über Gummibuchsen, die eine Schwenkbewegung der Koppel I9 den Halterungen gegenüber gestatten, während zur gleichen Zeit für eine federnde Vorspannung gesorgtwird, um das Koppelglied I9 in eine Buheorientierung in bezug auf die Halterungen zurückzuführen.

Fig. 3 zeigt im Schnitt die bevorzugte Kopplungsanordnung. J¹Ig. 3 die Kopplung zwischen der Koppel 19 und den Halterungen 24, jedoch ist die Konstruktion der anderen Buchsenkopplungen gleich. Wie zu sehen ist, ist das Koppelglied 19 durch zwei parallele Koppeln 19a, 19b gebildet, die auf gegenüberliegenden Sieten der Halterungen 23, 24 liegen. Sie Halterung 24 bildet eine hohle offenendige Hülse 31, deren Länegsaohse quer zur Ebene des Rahmens 11 liegt. In der Hülse 31 erstreckt sich eine langgestreckte hohle Gummibuchse 32, und koaxial in der Buchse 32 erstreckt sich eine zweite Metallhülse 33. Die Hülse 33 liegt koaxial zur Hülse 3I und hat eine größere axiale Länge, um daraus an beiden Enden vorzustehen. Ferner ist deas relative MaS der Hülsen 31, 33 und der Gummibuchse J>2 derart, daß die Innenseite der Buchse 32 an der Außenseite der Hülse 33 bindet, während die Außenseite der Buchse 32 an der Innenseite der Hülse 31 bindet. Jeder Versuch zum Drehen derzweiten Hülse 35 in der ersten Hülse 3I wird also durch die Buchse 52 gehemmt und führt damit zur Verformung der Buchse 32, so daß bei Freilassen der Hülse 55 diese in ihre ursprüngliche Position durch Rückverformung der Buchse 32 zurückgeführt wird. Ein Ende jeder der Koppeln 19a, 19b legt sich gegen ein betreffendes axiales Ende der Hülse 35» ubA eine Schraube 54 erstreckt sich durch jede Koppel 19a, 19b und durch die Hülse 33. Der Kopf der Schraube legt sich gegen die Koppel 19b, und eine am gegenüberliegenden Ende der Schraube 34 sitzende Mutter greift an der Koppel 19» an, wobei die Mutter und die Schraube damit die Koppeln 19a, 19b fei gegen die vorstehenden Enden der Hülse 55 spannen. Die Spannwirkung ist derart, daß sich die Koppeln nicht der Hülse 55 gegenüber bewegen können, und damit erfolgt die einzige Bewegung, die an der Halterung 24 zwischen der Halterung 24 und des Koppelglied 19 zugelassen wird, durch Verfor-

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mung der Buchse 32, so daß bei Freilassen der Koppeln diese unter der Wirkung der Buchse 32 in ihre ursprüngliche Position zurückkehren.

Die gegenüberliegenden Enden der Koppeln 19a, 19b dess Koppelglieds 19 sind in gleicher Weise mit der Halterung 23 gekoppelt. In genau der gleichen Weise ist das Koppelglied 18 durch zwei parallele Koppeln gebildet, die in gleicher Weise an ihren Enden mit den Halterungen 21 und 22 verbunden sind. Obgleich also nur die Anordnung der Halterung 24 speziell gezeigt worden ist, versteht sich die gleiche Anordnung jeder der anderen Halterungen.

Wenn auf die Antriebsvorrichtung 13 keine Außenkraft ausgeübt wird, halten bei funktionsloser Antriebsvorrichtung 13 die elastischen Gumaibuchsen die Antriebsvorrichtung 13 in einer bestimmten Buheorientierung in bezug auf den Rahmen 11. Der Schalter 17 hist mit seinem Körper mit der Antriebsvorrichtung 13 verbunden, und sein Betätigungsglied liegt am Koppelglied 19* Jede Ausbiegung der Antriebsvorrichtung 13 dem Rahmen 11 gegenüber, wie das durch die Gummibuchsen zugelassen wird, ändert die Orientierung der Antriebsvorrichtung 13 in bezug auf das Koppelglied 19» weil sich die Antriebsvorrichtung in bezug auf das Koppel glied 19 verschwenkt und sich das Koppelglied 19 in bezug auf den Rahmen verschwenkt. Die Anordnung des Schalters 17 ist derart, daß in der Ruheorientierung der Antriebsvorrichtung 13 in bezug auf den Rahmen 11 die Schalterkontakte offen sind, um damit ein Einschalten des Motors 14 zu verhindern.

Weil die Antriebskette 26, die das Kettenrad 12 mit dem hinteren Zahnrad verbindet, sich auch um das Zahnrad 16 erstreckt, wird dann, wenn der Elektromotor I4 nicht eingeschaltet ist, durch Ausübung von Antriebskraft vom fahrer auf das Kettenrad 12 dien Zug im oberen Trumm der Kette 26 erhöhen, ««aß heitßt, der Trumm der Kette, der um das Zahnrad 16 geht. Die Zugerhöhung im oberen Trumm übt eine Kraft auf das Zahnrad 16 aus, was bestrebt ist, das Zahnrad 16 zum Kettenrad 12 hin zu bewegen, und damit wird die Antriebsvorrichtung I3 räumlich dom Rahmen 11 gegenüber bewegt, wie das durch die Schwenkbewegung der Koppeln 18, 19 gegen die

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Wirkung der GummibuohBenzugelassen wird. Diese Bewegung der Antriebsvorrichtung 13 dem Hansen 11 gegenüber bewegt den Körper des Schalters 17 Tom Koppelglied 19 weg, üb die Kontakte des Schalters 17 zu schließen, daseit ein Einschalten des Motors I4 ermöglicht wird. Zweckmäßig ist der Schalter I7 ein normalerweise geschlossener Schalter, der- in der Buheorientierung der .Antriebsvorrichtung I3 den Rahmen 11 gegenüber offen gehalten wird.

Der Schalter 17 i>t nicht der einsige Schalter, der das Laufen des Motors 14 bestimmt, weil es wünschenswert ist, einen τοη Hand bedienbaren Betätigungsschalter an den Lenkergriffen des Rads vorzusehen. Der von land bedienbare Betätigungsschalter an den Lenkergriffen des Fahrerads kann also in Heihe mit dem Sehalter 17 vorgesehen sein, so daß das Schließen beider Sehalter erforderlich ist, um ein Laufen des Motors 14 zu bewirken. Wenn der Fahrer das Had antreiben will, schließt er den von Hand bedienbaren Betätigungsschalter an den Lesnkergriffen und beginnt in die Pedalen des Bads zu steigen. Die ersete Ausübung von Antriebskraft auf die Pedalen bewegt die Antriebsvorrichtung I3 dem Bahnen 11 gegenüber aus der Buheorientierung, um damit den Schalter I7 zu schließen und den Motor 14 laufenzulassen. Danach unterstützt der Motor I4 den Fahrer beim Antreiben des Bads, und solange der Fahrer weiter Antriebskraft auf das Kettenrad 12 durch die Pedale ausübt, bleibt die Antriebsanordnung 13 in ihrer verlagerten Orientierung, in der der Schalter I7 geschlossen ist. Wenn der Fahrer jedeeh aufhört, eine Antriebskraft auszuüben, dann bleibt die Antriebsvorrichtung I3 in ihrer verlagerten Orientierung, in der der Schalter 17 geschlossen ist. Wenn der Fahrer jedoch aufhört, eine Antriebekraft auszuüben, kehrt die Antriebsvorrichtung I3 jedoch in ihre Buheorientierung unter der Wirkung der federnden Buchsen zurück, die an den Koppelgliedern 18, 19 angreifen, um damit den Schalter 17 zu öffnen und den Motor I4 anzuhalten, gleichgültig, in welcher Schaltposition sich der von Hand bedienbare Betätigungssohalter an den Lenkergriffen befindet.

Es versteht sieh, daß gegebenenfalls der Schalter I7 durch Bewegung der Antriebsvorrichtung I3 aus der Buheorientierung weg geöffnet werden kann, und in diesem Fall ist der elektrische Stromkreis so eingeriohtet, daß das Öffnen des Schalters 17 *in Schließen des elektrischen

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Stromkreiseβ zum Motor 14 ermöglicht.

Vorzugsweise ist ein Freilaufmechanismus in die Antriebsverbindung zum Zahnrad 16 eingebaut, und zwar am Getriebemechanismus 15» so daß das Kettenrad 12 das Zahnrad 16 überlaufen kann, so daß das lad beispielsweise vom Fahrer engetrieben werden kann, ahne daß der Widerstand des Getriebemechanismus 13 überwunden werden muß.

Während das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf ein Fahrrad beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die Erfindung auf andere Arten von Bädern anwendbar ist, beispielsweise auf Dreiräder und vierrädrige Pedalgefährte.

Ansprüche

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Claims

j NAOHQEREICHT

Anspräche

Iy Elektrisch hilf sbetriebenes Pedalrad, gekennz eichne t durch einen Rahmen, ein am Boden aufliegendes Laufrad, das am Rahmen drehbar gelagert ist, ein drehbares Antriebsglied, das drehbar am Sahmen gelagert ist und zum Drehen vom Fahrer des Rads eingerichtet ist, ein endloses, nicht längbares, flexibles Glied zur Übertragung von Bewegung vom Antriebsglied auf das Laufrad, derart, daß eine Drehung des Antriebsglieds das Laufrad antriebt, eine elektrische Antriebsvorrichtung und eine zugehörige Energiequelle, die von dem Rahmen getragen sind, wobei der Abtrieb der Antriebsvorrichtung mit dem Laufrad so gekoppelt ist, daß die elektrische Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Laufrads dienen kann, wobei mindestens der Teil der Antriebsvorrichtung, der den Kraftabtrieb trägt, am Raahmen zur begrenzten Bewegung diesem gegenüber gegen die Wirkung einer federnden Vorspannung gelagert ist, eine elektrische Schalteranordnung, die in Erwiderung auf eine Bewegung des genannten Teils der Antriebsvorrichtung dem Rahmen gegenüber betätigbar ist, wobei die Anordnung eine solche ist, daß der genannte Teil der Antriebsvorrichtung dem Rahmen gegenüber gegen die federnde Vorspannung zur Betätigung des Schalters durch das Ausüben von Antriebskraft auf das Antriebsglied durch den Fahrer zum Antreiben des Rads bewegbar ist und die Schaltermittel im Betrieb so der elektrischen Antriebsvorrichtung zugeordnet sind, daß die elektrische Antriebsvorrichtung nicht einschaltbar ist, außer wenn die Schaltermittel betätigt sind.
2. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Antriebsvorrichtung einen Elektromotor und einen Getriebemeohanismus aufweist, der die Drehung der Welle des Motors auf den Abtrieb der Antriebsvorrichtung überträgt, wobei der Elektromotor und der Getriebemechanismus zur Bildung einer einzigen Einheit kombianiert sind, die am Rahmen zur begrenzten Bewegung dem Rahmen gegenüber gelagert sind.
3. Rad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Antriebsvorrichtung oder des genannten Teils der Antriebsvorrichtung am Rahmen die Benutzung von federnden

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Kupplungsglieder vor, wobei die federnden Kupplungsglieder die Möglichkeit einer Bewegung der Antriebsvorrichtung oder des genannten Teils davon dem Rahmen gegenüber bieten und auch für die genannte federnde Vorspannung sorgen.

4· Had nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abtrieb der Antriebsvorrichtung im Eingriff mit dem genannten endlosen flexiblen Glied befindet, so daß bei der Ausübung von Antriebskraft auf das Antriebsglied durch den Fahrer eine Kraft über das endlose felxible Glied auf dean Abtrieb ©der & Antriebsvorrichtung ausgeübt wird und damit die Antriebsvorrichtung oder der genannte Teil davon dem lähmen gegenüber bewegt wird, wie das durch dessen Lagerung bzw. deren Lagerung gestattet ist.

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