DE4027365A1 - Fahrrad mit kombiniertem tret- und motorantrieb - Google Patents
Fahrrad mit kombiniertem tret- und motorantriebInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrrad mit kombiniertem
Tret- und Motorantrieb, wobei wenigstens ein großes
Kettenzahnrad vorgesehen ist, mit welchem über Kette und
Hinterachs-Kettenrad die Hinterachse antreibbar ist.
Durch die Erfindung soll die Möglichkeit geschaffen werden,
Fahrräder mit einem Zusatzantrieb verhältnismäßig kleiner
Leistung aus- oder nachzurüsten, der auf ebenem oder ansteigendem
Gelände die Tretarbeit unterstützt, d. h. sich
dieser überlagert, der aber auch vorzugsweise stark genug
ist, das Fahrrad bei moderater Geschwindigkeit fortzubewegen,
wenn wenig oder nicht mitgetreten wird. Dadurch soll
es u. a. für den Fahrradfahrer leichter und attraktiver
sein, das Fahrrad auch und gerade mit einem Fahrradanhänger
zu benutzen, so daß er größere Einkäufe ohne Benutzung
eines PKW tätigen kann. Dies käme der Bewältigung des Abgasproblems
und damit dem Umweltschutz entgegen.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Fahrrad
der eingangs definierten Art dadurch gelöst,
- - daß das Tretkurbellager mit einem Getriebe ausgerüstet ist, welches eine Überholkupplung aufweist,
- - daß die Tretkurbelwelle mittels der Überholkupplung mit dem großen Kettenzahnrad kraftschlüssig kuppelbar ist,
- - daß gleichachsig mit dem großen Kettenzahnrad und mit diesem zumindest in der Antriebsdrehrichtung kraftschlüssig kuppelbar ein Zusatz-Kettenzahnrad vorgesehen ist und
- - daß ein am Fahrradrahmen befestigter Motor mit Untersetzungsgetriebe über Motorkettenrad und Motorkette mit dem Zusatz-Kettenzahnrad gekuppelt ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Patentansprüchen 2
bis 9 sowie 12 bis 14 angegeben.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einem
Fahrrad gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 nach dem nebengeordneten
Anspruch 10 auch dadurch gelöst,
- - daß das Tretkurbellager mit einem Planetengetriebe ausgerüstet ist,
- - daß hierzu eine erste Getriebewelle von den Tretkurbeln des Tretantriebs antreibbar ist,
- - daß eine zweite Getriebewelle über das Motorkettenrad antreibbar ist und
- - daß das Drehmoment der ersten und zweiten Getriebewelle überlagert auf eine dritte Getriebewelle übertragbar ist, welche als Abtriebswelle mit dem großen Kettenzahnrad kraftschlüssig gekuppelt ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes nach Anspruch 10
ist im Anspruch 11 angegeben. Die Ansprüche 12 bis
14 betreffen gleichermaßen vorteilhafte Weiterbildungen im
Zusammenhang mit den Gegenständen der Ansprüche 10 und 11,
desgleichen die Ansprüche 3 und 4.
Der Motor ist gemäß Anspruch 3 bevorzugt ein Elektromotor,
insbesondere ein drehzahlgeregelter Niederspannungs-Gleich
strommotor, z. B. mit einer Nennspannung von 24 V, einem
Strombereich von 3 bis 20 A und dementsprechend mit einem
Leistungsbereich von 72 W bis ca. 480 W. Als Drehzahlregler
wird zweckmäßig ein elektronischer Puls-Pausen-Regler eingesetzt.
Für die Ausbildung nach Anspruch 1 sind gemäß Anspruch 2
Kupplungsmittel vorgesehen, mit welchen der Kraftschluß
zwischen Motorwelle und dem großen Kettenzahnrad bei abgeschaltetem
oder im Leerlauf drehendem Motor aufhebbar ist.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem
darin zu sehen, daß eine Überlagerung von Motor- und Tretkraft
ermöglicht ist. Weiterhin bietet die Erfindung die
Möglichkeit, bei Bergabfahrten den Motor als Generator und
damit als Bremse zu benutzen bzw. zu betreiben, wodurch
ein Ladestrom in die angschlossenen Batterien eingespeist
werden kann. Das Fahrrad mit Planetengetriebe hat den zusätzlichen
Vorteil, daß auch rückwärts getreten und damit
eine Rücktrittbremse betätigt werden kann.
Im folgenden werden anhand der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele
sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
erläutert. In der Zeichnung zeigen in vereinfachter und teilweise
schematischer Darstellung:
Fig. 1 ein Fahrrad nach der Erfindung, perspektivisch im
Ausschnitt mit kombiniertem Tret- und Motorantrieb
sowie mit Überholkupplung,
Fig. 2 das Tretkurbellager vergrößert in einem Axialschnitt
mit zwei Überholkupplungen für jedes der beiden Ketten
zahnräder,
Fig. 3 ein Fahrrad nach der Erfindung mit Anhänger perspektivisch
in Gesamtansicht,
Fig. 4 ein zweites grundsätzliches Ausführungsbeispiel, wobei
nur der Ausschnitt eines Tretkurbeltriebes mit
Planetengetriebe in schematischer Seitenansicht gezeigt
ist, und
Fig. 5 das Planetengetriebe nach Fig. 4 in Draufsicht.
An den Enden der beiden Hinterrad-Gabeln 1 und 2 des Fahrrades
3 nach Fig. 1 ist das Hinterrad 4 mittels seiner Nabe 5
drehbar gelagert. Die Hinterachse 6 trägt ein Hinterachskettenrad
7, das mit einer Nabenschaltung, z. B. Dreigang-
oder Fünfgang-Nabenschaltung, gekuppelt ist. Das große Kettenzahnrad
8 treibt über eine Kette 9 das Hinterachs-Kettenrad
7 oder Ritzel an. An den beiden vom Tretlagergehäuse 10
V-förmig nach oben abgehenden Rahmenstangen 11, 12 des Fahrradrahmens
13 sind zwei parallel zueinander verlaufende
Tragstreben 14, 15 zur Halterung des Elektromotors 16 (im
folgenden abgekürzt "Motor" genannt) und des mit ihm eine
Baueinheit bildenden Untersetzungsgetriebes 17 befestigt.
Die Tragstreben 14, 15 sind mit ihren Enden an Spannschellen
18 festgeschweißt, welche ihrerseits an den Rahmenstangen 11,
12 mittels nicht ersichtlicher Schellengegenstücke und
Spannschrauben 19 festgespannt sind. Das Getriebe 17 ist
mittels Schrauben 20 an den Tragstreben 14, 15 festgeschraubt,
womit auch der Motor gehaltert ist.
Das als Ganzes mit 21 bezeichnete Tret- oder Tretkurbellager
ist mit einem Getriebe 22 (vergl. Fig. 2) ausgerüstet, welches
eine Überholkupplung 23 aufweist. Die Tretkurbelwelle 24 ist
mittels dieser Überholkupplung 23 mit dem großen Kettenzahnrad
25 kraftschlüssig kuppelbar. Gleichachsig mit dem großen
Kettenzahnrad 25 und mit diesem zumindest in der Antriebs
drehrichtung f1 kraftschlüssig kuppelbar ist ein Zusatz-Kettenzahnrad
26 vorgesehen. Dieses Zusatz-Kettenzahnrad ist im Beispiel
nach Fig. 1 mit dem großen Kettenzahnrad 25 gleichachsig
und fest verbunden. Im Beispiel nach Fig. 2 ist das Zusatz-
Kettenzahnrad 26 auf der Tretkurbelwelle (im folgenden: Welle)
24 drehbar gelagert und mit der Welle 24 über eine weitere
Überholkupplung 29 drehmomentübertragend kuppelbar. Der Motor
16 mit seinem Getriebe 17 ist über ein Motorkettenrad 30
(vergl. Fig. 1) und eine Motorkette 31 mit dem Zusatz-Kettenzahnrad
26 drehmomentübertragend gekuppelt.
Bei starrer Verbindung der beiden Ketten-Zahnräder 25, 26
empfiehlt es sich, Kupplungsmittel vorzusehen, mit welchen
der Kraftschluß zwischen Motorwelle und dem großen Kettenzahnrad
25 bei abgeschaltetem oder im Leerlauf drehendem Motor
16 aufhebbar ist, weil man dann beim Treten die Motorwelle
nicht mitzudrehen braucht. Diese Kupplungsmittel können eine
Elektromagnetkupplung (nicht dargestellt) umfassen, die zwischen
Motorwelle 32 und Getriebe 16 eingefügt ist. Wenn diese
Kupplungsmittel durch eine weitere Überholkupplung gebildet
werden, dann kann diese zwischen Motorkettenrad 30 und Getriebe
17 eingefügt sein (in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellt).
Im Beispiel nach Fig. 2 ist, bereits angedeutet, anstelle
einer starren Verbindung der beiden Ketten-Zahnräder 25, 26
die weitere Überholkupplung 29 vorgesehen. Die beiden Überholkupplungen
23, 29 sind in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die
gestrichelten Kupplungsflächen symbolisieren ein Richtgesperre,
die stark ausgezogenen Linien eine starre Verbindung.
Demnach ist das Kupplungsrad 33 starr auf der Welle 24 befestigt.
Starr befestigt sind auch die erste Gegenkupplungshälfte
23a am großen Kettenzahnrad 25 und die zweite Gegenkupplungshälfte
29a am Zusatz-Kettenzahnrad 26. Mit 34 sind in Fig. 2
schematisch Trag- und/oder Drucklager für die Welle 24 bezeichnet,
35, 36 sind die beiden Tretkurbeln 24a und 24b die
beiden Wellenzapfen, wobei Wellenzapfen 24b geschlitzt dargestellt
ist.
Wie die Welle 24 durch Treten der Pedalen 36 (Fig. 1) in
Richtung f1 gedreht, so wird über die Überholkupplung 23 das
große Kettenzahnrad 25 in Drehrichtung der Pfeile f2, also
in die gleiche Richtung, mitgenommen. Unterstellt man zunächst,
die starre Kupplung zwischen den Kettenzahnrädern 25,
26 nach Fig. 1, dann würde bei drehendem Motor 16, wenn dessen
Drehzahl am Kettenzahnrad größer ist als die Tretdrehzahl,
das Kettenzahnrad 25 die Welle 24 "überholen". Man kann also,
muß aber nicht, mittreten und kann so sein Tretmoment dosieren
und den Motor mehr oder weniger arbeiten lassen. Durch
einen mit dem Drehzahlregler 37 (Fig. 3) in Wirkverbindung
stehenden Drehgriff oder Hebel kann der Motorstrom und damit
dessen Moment eingestellt werden. - Das Beispiel nach Fig. 2
arbeitet entsprechend, wobei jedoch durch die weitere Überholkupplung
29 erreicht wird, daß man bei abgeschaltetem oder
leerlaufendem Motor 16 und reinem Tretbetrieb das Zusatz-
Kettenzahnrad 26 nicht mitzudrehen braucht.
Fig. 3 zeigt einen über eine Kugelgelenkkupplung 38, die
am Gepäckträger 39 angebracht ist, mit dem Fahrrad 3 verbundenen
Anhänger 40, welcher zwei 12 V-Batterien 41 trägt.
Außerdem kann der Anhänger mit Solarzellen-Paneelen 42 versehen
sein, welche zumindest einen Teil des Ladestroms aufbringen.
Die in Reihe geschalteten Batterien 41 ergeben 24 V
Betriebsspannung für den Motor 16, der in einem Drehzahlbereich
von z. B. 40 bis 200 Upm arbeitet, wobei das Getriebe 17
z. B. 10 : 1 untersetzt. Der Drehzahlregler 37 ist bevorzugt
ein elektronischer Puls-Pausen-Regler.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 ist das Tretkurbellager
21′ mit einem Planetengetriebe 42 ausgerüstet.
Eine erste Getriebewelle w1 ist von den Tretkurbeln 35, 36
des Tretantriebs antreibbar. Eine zweite Getriebewelle w2
ist über das Motorkettenrad 30, die Kette 31 und das Zusatz-
Kettenzahnrad 26 antreibbar, derart, daß das Drehmoment der
ersten und zweiten Getriebewelle w1, w2 überlagert auf eine
dritte Getriebewelle w3 übertragbar ist, welche als Abtriebswelle
mit dem großen Kettenzahnrad 25 kraftschlüssig gekuppelt
ist. Bevorzugt ist die Tretkurbelwelle (=erste Getriebewelle
w1) gleichachsig mit dem Sonnenrad 43 und mit diesem
starr gekuppelt. Weiterhin sitzt das große Kettenzahnrad 25
an einem Ende einer zur Tretkurbelwelle w1 koaxialen Hohlwelle
(=dritte Getriebewelle w3), welche von der Tretkurbelwelle
w1 durchdrungen ist und welche mit dem die Planetenräder
44 drehbar lagernden Steg 45 an ihrem anderen Ende
starr verbunden ist. Weiterhin ist es günstig, wenn ein an
einem Innenzahnkranz 46 mit den Planetenrädern 44 kämmendes
Hohlrad R2 mit dem Zusatz-Kettenzahnrad 26 gleichachsig und
starr verbunden ist, wobei das Zusatz-Kettenzahnrad 26 mittels
einer Nabe (=Getriebewelle w2) auf der Hohlwelle w3
drehbar gelagert ist. Dieses Planetengetriebe stellt für
den kombinierten Tret- und Motorantrieb ein ideales Überlagerungsgetriebe
dar.
Claims (14)
1. Fahrrad mit kombiniertem Tret- und Motorantrieb, wobei
wenigstens ein großes Kettenzahnrad vorgesehen ist, mit welchem
über Kette und Hinterachs-Kettenrad die Hinterachse antreibbar
ist, dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Tretkurbellager (21) mit einem Getriebe (22) ausgerüstet ist, welches eine Überholkupplung (23) aufweist,
- - daß die Tretkurbelwelle (24) mittels der Überholkupplung (23) mit dem großen Kettenzahnrad (25) kraftschlüssig kuppelbar ist,
- - daß gleichachsig mit dem großen Kettenzahnrad (25) und mit diesem zumindest in der Antriebsdrehrichtung kraftschlüssig kuppelbar verbunden ein Zusatz-Kettenzahnrad (26) vorgesehen ist und
- - daß ein Fahrradrahmen (13) befestigter Motor (16) mit Unter setzungsgetriebe (17) über Motorkettenrad (30) und Motorkette (31) mit dem Zusatz-Kettenzahnrad (26) gekuppelt ist.
2. Fahrrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß Kupplungsmittel
vorgesehen sind, mit welchen der Kraftschluß zwischen
Motorwelle (32) und dem großen Kettenzahnrad (25) bei abgeschaltetem
oder im Leerlauf drehendem Motor (16) aufhebbar ist.
3. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (16)
ein in der Drehzahl regelbarer Elektromotor ist.
4. Fahrrad nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (16)
ein drehzahlgeregelter Niederspannungs-Gleichstrommotor ist.
5. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmittel
eine Elektromagnetkupplung umfassen, die zwischen Motorwelle
(32) und Untersetzungsgetriebe (17) eingefügt ist.
6. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmittel
eine weitere Überholkupplung (29) umfassen.
7. Fahrrad nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die weitere
Überholkupplung (29) zwischen Motorkettenrad (30) und Untersetzungs
getriebe (17) eingefügt ist.
8. Fahrrad nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die weitere
Überholkupplung (29) zwischen der Tretkurbelwelle (24) und dem
Zuatz-Kettenzahnrad (26) eingefügt ist und daß hierzu das
Zusatz-Kettenzahnrad (26) ein eigenes Drehlager (27) aufweist.
9. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatz-
Kettenzahnrad (26) mit dem großen Kettenzahnrad (25) fest
verbunden ist.
10. Fahrrad mit kombiniertem Tret- und Motorantrieb, wobei
wenigstens ein großes Kettenzahnrad vorgesehen ist, mit welchem
über Kette und Hinterachs-Kettenrad die Hinterachse antreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Tretkurbellager (21′) mit einem Planetengetriebe (42) ausgerüstet ist,
- - daß hierzu eine erste Getriebewelle (w1) von den Tretkurbeln (35, 36) des Tretantriebs antreibbar ist,
- - daß eine zweite Getriebewelle (w2) über das Motorkettenrad (30) antreibbar ist und
- - daß das Drehmoment der ersten und zweiten Getriebewelle (w1, w2) auf eine dritte Getriebewelle (w3) übertragbar ist, welche als Antriebswelle mit dem großen Kettenzahnrad (25) kraftschlüssig gekuppelt ist.
11. Fahrrad nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Tretkurbellager (21′) mit einem Planetengetriebe (42) ausgerüstet ist,
- - daß die Tretkurbelwelle (w1) gleichachsig mit dem Sonnenrad (43) und mit diesem starr gekuppelt ist,
- - daß das große Kettenzahnrad (25) an einem Ende einer zur Tretkurbel welle (w1) koaxialen Hohlwelle (w3) sitzt, welche von der Tretkurbelwelle (w1) durchdrungen ist und welche mit dem die Planetenräder (44) drehbar lagernden Steg (45) an ihrem anderen Ende starr verbunden ist,
- - und daß ein an einem Innenzahnkranz (46) mit den Planetenrädern (44) kämmenden Hohlrad (R2) mit einem Zusatz-Kettenzahnrad (26) gleichachsig und starr verbunden ist, wobei das Zusatz-Kettenzahnrad (26) mittels einer Nabe (w2) auf der Hohlwelle (w3) drehbar gelagert ist und von einem am Fahrradrahmen (13) befindlichen Motor (16) über dessen Untersetzungsgetriebe (17), Motorkettenrad (30) und Motorkette (31) antreibbar ist.
12. Fahrrad nach einem der Ansprüche 3 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß als Stromquelle
für einen Elektromotor (16) zwei in Reihe geschaltete
12-V-Batterien vorgesehen sind.
13. Fahrrad nach einem der Ansprüche 3 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektromotor (16) in seiner Drehzahl von z. B. 40 bis 200 Upm
mittels eines elektronischen Puls-Pausen-Reglers (37) einstellbar
ist.
14. Fahrrad nach einem der Ansprüche 3 bis 13, mit einem Fahrrad-
Anhänger,
dadurch gekennzeichnet, daß Batterien (41)
zur Stromversorgung des Elektromotors (16) am Fahrrad-Anhänger
(40) befestigt sind und dieser außerdem mit einer Abdeckung in
Form von Solar-Paneelen (42) versehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4027365A DE4027365A1 (de) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | Fahrrad mit kombiniertem tret- und motorantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4027365A DE4027365A1 (de) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | Fahrrad mit kombiniertem tret- und motorantrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4027365A1 true DE4027365A1 (de) | 1992-03-05 |
Family
ID=6413183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4027365A Withdrawn DE4027365A1 (de) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | Fahrrad mit kombiniertem tret- und motorantrieb |
Country Status (1)
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