DE4219763A1 - Motor-Antrieb für ein Fahrrad o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor-Antrieb für ein Fahrrad od. dgl., insbesondere einen Elektroantrieb.

Fahrräder mit elektrischen oder Verbrennungs-Hilfsmotoren sind in vielfachen Ausführungen bekannt. Der Nachteil besteht meistens darin, daß am Fahrrad teure und komplizierte Um­ bauten erforderlich sind, daß die Kraftdosierung entweder zu kompliziert ist oder einen schlechten Fahrtkomfort bietet und/oder daß eine Umschaltung auf den Pedalantrieb schlecht oder gar nicht möglich ist.

Eine Aufgabe der vorliegende Erfindung besteht daher darin, einen Motor-Antrieb für ein Fahrrad zu schaffen, der in einfacher Weise ohne Eingriff auf die übliche Fahrradkon­ struktion nachgerüstet bzw. angebaut werden kann, der eine einfache und wirkungsvolle Kraftdosierung und ein unkompli­ ziertes Abkuppeln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß zwei zu beiden Seiten eines Reifens des Fahrrads angeord­ nete, von einem Motor gegensinnig antreibbare Reibrollen vorgesehen sind, die an einem den Reifen übergreifenden Verbindungsglied drehbar gelagert sind, daß das Verbindungs­ glied an einer radial zur entsprechenden Radachse verlaufen­ den Achse schwenkbar gelagert ist und daß Mittel zur Her­ stellung eines Antriebskontakts der Reibrollen am Reifen durch Verschwenken des Verbindungsglieds vorgesehen sind.

Vorteilhaft an diesem Motor-Antrieb ist insbesondere die einfache Nachrüstbarkeit, da das Verbindungsglied mit den daran angeordneten Reibrollen lediglich beispielsweise über dem Vorderreifen an einer einfachen Halterung gelagert werden muß. Hierbei sind weder Veränderungen am Rahmen, noch am Vorderrad möglich. Dasselbe gilt selbstverständlich auch für das Hinterrad, sofern der Antrieb über dem Hinter­ rad angebracht wird. In diesem Falle kann beispielsweise auch der vorhandene Gepäckträger als Haltevorrichtung für das Verbindungsglied dienen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch das Verschwenken des Verbindungsglieds der Antrieb weich an den jeweiligen Reifen angekuppelt bzw. von diesem abgekuppelt werden kann. Es ist sogar ein Anfahren nach Art einer schleifenden Kupplung möglich. Schließlich ist es von Vorteil, daß der Motor-Antrieb in seiner Grundstellung vom anzutreibenden Reifen bzw. Rad abgekuppelt ist, so daß das Fahrrad auch ohne Motor in der üblichen Weise betrieben werden kann, ohne daß der Motor-Antrieb eine zusätzliche Belastung darstellen würde. Weiterhin kann dieser Motor-Antrieb auf einfache Weise an- und abmontiert werden, falls ein Motor-Antrieb nicht mehr gewünscht wird. Dies kann z. B. über eine einfache Steckverriegelung erfolgen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Motor-Antriebs möglich.

Der Motor ist zweckmäßigerweise am Verbindungsglied angeord­ net, um eine einzige kompakte Antriebseinheit zu erzielen.

Der gegensinnige Antrieb der Reibrollen kann in einfacher Weise über einen Zahnantrieb erfolgen, wobei insbesondere zwei mit den Reibrollen drehfest verbundene und miteinander in Zahneingriff stehende Zahnräder vorgesehen sind. Der Motor ist dabei drehfest mit einer Reibrolle verbunden oder steht in Zahneingriff mit einem drehfest mit dieser Reibrolle verbundenen Zahnrad. Hierdurch ist es möglich, unter Verwendung von lediglich zwei Zahnrädern den gegen­ sinnigen Antrieb der Reibrollen zu erreichen.

Das Verbindungsglied ist zweckmäßigerweise gehäuseartig ausgebildet und enthält wenigstens teilweise den Zahnantrieb, der dadurch gegen Witterung, Staub und Schmutz geschützt ist.

Das gehäuseartige Verbindungsglied kann auch zweckmäßiger­ weise Wälz- oder Gleitlager zur Lagerung der Antriebswellen der Reibrollen aufweisen.

Zur Montage des Motor-Antriebs ist eine in fester räumlicher Zuordnung zur entsprechenden Radachse des Fahrrads stehende Haltevorrichtung für das Verbindungsglied vorgesehen, an der dieses Verbindungsglied radial außerhalb des Reifens schwenkbar gelagert ist. Diese Haltevorrichtung ist zweck­ mäßigerweise an der Vorderradgabel befestigt und weist in vorteilhafter Weise eine Haltestrebe oberhalb des Vorder­ rads auf, die an den Gabelscheiden abgestützt ist. Zur Justierung der Reibrollen am Reifen besteht die Abstützung insbesondere aus längenverstellbaren Stützstreben.

Um ein besonders einfaches Ein- und Auskuppeln der Reib­ räder am Reifen zu erreichen, bestehen die Mittel zum Ver­ schwenken des Verbindungsglieds aus einer handbetätigbaren Zugvorrichtung, die seitlich der Schwenkachse am Verbindungs­ glied oder am Motor angreift. Bei einer Zugbewegung dieser Zugvorrichtung werden die beiden Reibrollen zu beiden Seiten des Reifens an diesen angelegt, wodurch der Motor-Antrieb eingekuppelt ist. Die Zugvorrichtung ist dabei zweckmäßiger­ weise als Bowdenzug ausgebildet.

Es hat sich auch als günstig herausgestellt, ein Rückstell­ element, insbesondere eine Rückstellfeder, zur Rückstellung der Reibrollen in eine Position ohne Kontakt mit dem Reifen vorzusehen. Hierdurch wird beim Loslassen der Mittel zum Verschwenken des Verbindungsglieds automatisch ein Aus­ kuppeln erreicht, wodurch Gefahrensituationen verringert werden. Gleichzeitig wird gewährleistet, daß der Fahrer ohne Betätigung dieser Mittel das Fahrrad im Pedalbetrieb fahren kann, ohne daß der Motor-Antrieb eine bremsende Wirkung ausüben würde. Bei Abwärtsfahrt kann dadurch gezielt die "Motorbremse" durch Einkuppeln der Reibrollen einge­ schaltet oder wahlweise auch nicht eingeschaltet werden.

Eine Einstelleinrichtung für die Zugvorrichtung ist vorzugs­ weise an der Lenkstange oder im Bereich der Lenkstange angeordnet, wobei sich eine Ausbildung als drehbarer Hand­ griff nach Art eines Gasgriffs wie bei einem Motorrad be­ sonders bewährt hat, da hierdurch die Ein- und Auskuppel­ vorgänge besonders feinfühlig gesteuert werden können.

Als Motor eignet sich vor allem ein Elektromotor, wobei auch eine damit verbundene elektrische Batterie und/oder eine Solarzellenanordnung am Fahrrad angeordnet ist. Bei einer Abwartsfahrt kann durch gezieltes Einkuppeln eine Rückspeisung von Energie in die Batterie gesteuert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fahrrad mit einem erfindungsgemäßen Motor-Antrieb in einer Seitendarstellung,

Fig. 2 den Motor-Antrieb in einer Ansicht von oben und

Fig. 3 den Motor-Antrieb im Vertikalschnitt.

Bis auf den Motor-Antrieb ist in Fig. 1 ein übliches Fahr­ rad dargestellt, das in bekannter Weise im wesentlichen aus einem Rahmen 10, einem Vorderrad 11, einem Hinterrad 12 und einer Lenkstange 13 besteht. Die Lenkstange 13 ist an einer Vorderradgabel 14 befestigt, die drehbar im Rahmen 10 gelagert ist und das Vorderrad zwischen zwei Gabelscheiden 15 hält, an deren freien Enden die Radachse befestigt ist. Über dem Hinterrad 12 ist ein Gepäckträger 16 am Rahmen 10 bzw. an der Hinterachsaufhängung befestigt. Ein Pedal­ antrieb 17 mit einer Kettenübertragung 18 auf das Hinter­ rad 12 dient in üblicher Weise als konventioneller Antrieb. Auf die übrigen bekannten, für die vorliegende Erfindung jedoch nicht wichtigen Details wird zur Vereinfachung ver­ zichtet.

Eine oberhalb des Vorderrads 11 im wesentlichen horizontal angeordnete und an der Vorderradgabel 14 befestigte Halte­ strebe 19 ist mittels zweier Stützstreben 20 zu beiden Seiten des Vorderrads 11 an der Vorderradaufhängung, also am Ende der Gabelscheiden 15, abgestützt. Die Stützstreben 20 sind teleskopartig längenverstellbar, so daß die hori­ zontale Lage der Haltestrebe 19 eingestellt werden kann. Gemaß Fig. 2 ist die Haltestrebe 19 im wesentlichen T-förmig ausgebildet, wobei die beiden Enden des Querastes 21 der T-förmigen Haltestrebe 19 mit den Stützstreben 20 verbunden sind.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist ein gehäuseartiges Verbindungs­ glied 22 unterhalb des Längsastes der Haltestrebe 19 an einer im wesentlichen vertikalen Achse in der Mitte drehbar gelagert. Dieses gehäuseartige Verbindungsglied 22 weist in der Horizontalebene einen im wesentlichen ovalen Quer­ schnitt mit linearen Längsseiten auf und besitzt eine rela­ tiv geringe Höhe, die ausreicht, um im Inneren zwei inein­ andergreifende Zahnräder 24,25 aufzunehmen. Diese Zahnräder 24, 25 sind jeweils drehfest mit zwei Antriebswellen 26, 27 verbunden, die unten aus dem Verbindungsglied 22 heraus­ ragen und dort drehfest mit zwei Reibrollen 28, 29 verbunden sind. Hierdurch sind diese Reibrollen 28, 29 zu beiden Seiten des Reifens 30 des Vorderrads 11 angeordnet. Die Antriebs­ wellen 26, 27 sind jeweils unterhalb und oberhalb der Zahn­ räder 24, 25 durch Kugellager 31-34 im gehäuseartigen Ver­ bindungsglied 22 gelagert.

Anstelle von Kugellagern 31-34 können selbstverständlich auch andere Wälzlager oder Gleitlager verwendet werden. Eine Antriebswelle 27 ragt auch oben geringfügig aus dem Verbindungsglied 22 heraus und ist dort drehfest mit einer Antriebswelle 35 eines Elektromotors 36 verbunden. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine drehfeste Steckverbin­ dung, um eine Klemmverbindung, um eine Schraubverbindung od. dgl. handeln. Der Elektromotor 36 selbst ist in nicht näher dargestellter Weise drehfest am Verbindungsglied 22 befestigt.

Die oberen Kugellager 31, 33 sind durch Lagerdeckel 37, 38 abgedichtet. Auch die unteren Kugellager 32, 34 können ent­ sprechend abgedichtet sein, oder die Kugellager 31-34 sind insgesamt vollständig im Verbindungsglied 22 abgeschlossen enthalten.

Das gehäuseartige Verbindungsglied 22 besteht aus einer oberen Hälfte 39 und einer unteren Hälfte 40, die in nicht näher dargestellter Weise miteinander verschraubt, vernietet oder auf sonstige Weise befestigt sind.

Gemäß Fig. 2 greift ein Zugseil 41 eines Bowdenzugs 42 seitlich am gerundeten Bereich des Verbindungsglieds 22 an und ist dort mittels einer Schraubbefestigung 43 fixiert. Diese Schraubbefestigung 43 könnte prinzipiell auch am Elektromotor 36 angebracht sein. Dieser Bowdenzug 42, dessen Seilführungshülle 44 an der Haltestrebe 19 befestigt ist, verläuft bis zur Lenkstange 13 und mündet dort an einem drehbar gelagerten Griff 45, der nach Art eines Gaszugs eines Motorrads durch Drehen das Zugseil 41 bewegt.

Eine Rückstellfeder 46 ist zwischen der Haltestrebe 19 und dem der Schraubbefestigung 43 gegenüberliegenden ab­ gerundeten Bereich des Verbindungsglieds 22 gespannt, so daß dieses Verbindungsglied 22 in einer Position an einem Anschlag 47 unterhalb der Haltestrebe 19 gehalten wird, in der die beiden Reibrollen 28, 29 symmetrisch zu beiden Seiten des Reifens 30 und beabstandet von diesem positio­ niert sind.

Der Elektromotor 36 ist über ein Kabel 48 zur Versorgung mit elektrischer Energie mit einer elektrischen Batterie 49 verbunden, die auf dem Gepäckträger 16 befestigt ist. Selbstverständlich sind hier auch andere Befestigungsorte möglich.

Beim üblichen Betrieb des Fahrrads wirkt sich der Motor-Antrieb zunächst in keiner Weise aus. Der Elektromotor 36 ist abgeschaltet, und die Reibrollen 28, 29 stehen nicht im Eingriff mit dem Reifen 30. Wird der Griff 45 dann ge­ dreht, so wird das Zugseil 41 angezogen und das Verbindungs­ glied 42 in der Richtung A geschwenkt. Dabei wird die in Fahrtrichtung gesehen linke Reibrolle 28 in einem Kreis­ bogen nach vorne an den Reifen 30 angelegt und die rechte Reibrolle 29 in einem Kreisbogen nach hinten. Durch schwäche­ res oder stärkeres Drehen des Griffes 45 treten die Reib­ rollen 28, 29 dann mehr oder weniger in einen Reibeingriff mit dem Reifen 30, wodurch ein kupplungsähnlicher Effekt bewirkt wird. Beim Loslassen des Griffes 45 wird das Ver­ bindungsglied 22 durch die Kraft der Rückstellfeder 46 in ihre Ruhestellung gemäß den Fig. 2 und 3 zurückgeschwenkt, so daß der Motor-Antrieb wieder abgekuppelt ist.

Die elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor 36 und der Batterie 49 kann entweder über einen Schalter, beispielsweise an der Lenkstange 13 oder am Elektromotor 36, hergestellt werden, oder es ist ein durch die Schwenk­ bewegung des Verbindungsglieds 22 betätigbarer Schalter vorgesehen, der bei Betätigung des Griffes 45 automatisch den Elektromotor 36 einschaltet.

Bei einer Fahrt des Fahrrads bergabwärts kann ebenfalls durch Betätigung des Griffes 45 der Elektromotor 36 einge­ kuppelt werden, um generatorische Energie in die Batterie 49 zurückzuspeisen, wenn dies erwünscht ist, insbesondere wenn der damit verbundene Bremseffekt in Kauf genommen werden soll oder gar erwünscht ist.

Zur Vereinfachung ist das in Fig. 1 dargestellte Fahrrad ohne Schutzbleche dargestellt. Sind Schutzbleche erwünscht, so müssen die serienmäßigen Schutzbleche lediglich im Bereich der Reibrollen 28, 29 seitlich mit entsprechenden Aussparun­ gen versehen werden, sofern das Schutzblech an dieser Stelle die Breite des Reifens 30 übersteigt.

Selbstverständlich kann das Verbindungsglied 22 mit dem Elektromotor 36 auch zum Antrieb des Hinterrads 12 über diesem angeordnet werden. Eine Befestigung ist beispiels­ weise am serienmäßigen Gepäckträger 16 möglich, oder der serienmäßige Gepäckträger wird durch eine Haltestrebe 19 ersetzt. In diesem Falle kann auch in bekannter Weise ein Gepäckträger am Vorderrad vorgesehen sein.

Anstelle des dargestellten und beschriebenen Bowdenzugs 42 kann selbstverständlich auch eine andere Zugvorrichtung treten, z. B. ein über Rollen oder andere Umlenkeinrichtungen umgelenktes Seil, ein Gestänge od. dgl.

Zusätzlich zur Batterie 49 kann wahlweise auch noch eine Solarzellenanordnung zum Aufladen dieser Batterie 49 vorge­ sehen sein. Bei einer sehr großen Solarzellenanordnung kann unter Umständen eine sehr kleine Batterie ausreichen oder die Batterie ganz entfallen, beispielsweise wenn die Solarzellenanordnung nach Art eines Daches über dem Fahrrad angeordnet ist.

Die Anwendung des beschriebenen Motor-Antriebs ist selbst­ verständlich nicht auf ein Fahrrad beschränkt, sondern kann auch bei ähnlichen Fahrzeugen Verwendung finden, z. B. bei Rollstühlen, Elektroautos od. dgl.

Claims (19)

1. Motor-Antrieb für ein Fahrrad od.dgl, insbesondere Elek­ troantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zu beiden Seiten eines Reifens (30) des Fahrrads angeordnete, von einem Motor (36) gegensinnig antreibbare Reibrollen (28, 29) vorgesehen sind, die an einem den Reifen (30) übergreifenden Verbindungsglied (22) drehbar gelagert sind, daß das Ver­ bindungsglied (22) an einer radial zur entsprechenden Rad­ achse verlaufenden Achse (23) schwenkbar gelagert ist und daß Mittel (42) zur Herstellung eines Antriebskontakts der Reibrollen (28, 29) am Reifen (30) durch Verschwenken des Verbindungsglieds (22) vorgesehen sind.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (36) am Verbindungsglied (22) angeordnet ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reibrollen (28, 29) über einen Zahnantrieb (24, 25) miteinander gekoppelt sind.

4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnantrieb (24, 25) zwei mit den Reibrollen (28, 29) drehfest verbundene und miteinander in Zahneingriff stehende Zahnräder aufweist.

5. Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (36) drehfest mit einer Reibrolle (29) ver­ bunden ist oder im Zahneingriff mit einem drehfest mit dieser Reibrolle (29) verbundenen Zahnrad (25) steht.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verbindungsglied (22) gehäuseartig ausge­ bildet ist und wenigstens teilweise den Zahnantrieb (24, 25) enthält.

7. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebswellen (26, 27) der Reibrollen (28, 29) über Wälz- oder Gleitlager (31-34) am Verbindungs­ glied (22) gelagert sind.

8. Antrieb nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälz- oder Gleitlager im gehäuseartigen Verbindungs­ glied (22) angeordnet sind.

9. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine in fester räumlicher Zuordnung zur entsprechenden Radachse des Fahrrads stehende Halte­ vorrichtung (19) für das Verbindungsglied (22) vorgesehen ist, an der das Verbindungsglied (22) radial außerhalb des Reifens (30) schwenkbar gelagert ist.

10. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (19) an der Vorderradgabel (14) be­ festigt ist.

11. Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (19) eine Haltestrebe oberhalb des Vorderrades (30) aufweist, die an den Gabelscheiden (15) abgestützt ist.

12. Antrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung aus längenverstellbaren Stützstreben (20) besteht.

13. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Verschwenken des Ver­ bindungsglieds (22) aus einer handbetätigbaren Zugvorrichtung (42) bestehen, die seitlich der Schwenkachse (23) am Ver­ bindungsglied (22) oder am Motor (36) angreift.

14. Antrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugvorrichtung (42) als Bowdenzug ausgebildet ist.

15. Anspruch nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Rückstellelement (46), insbesondere eine Rück­ stellfeder, zur Rückstellung der Reibrollen (28, 29) in eine Position ohne Kontakt mit dem Reifen (30) vorgesehen ist.

16. Antrieb nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstelleinrichtung (45) für die Zugvorrichtung (42) an der Lenkstange (13) oder im Bereich der Lenkstange (13) angeordnet ist.

17. Antrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (45) als drehbarer Handgriff ausge­ bildet ist.

18. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (36) als Elektromotor ausge­ bildet ist und daß eine damit verbundene elektrische Batterie (49) und/oder ein Solarzellenanordnung am Fahrrad angeordnet ist.

19. Antrieb nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein manuell oder mit der Schwenkbewegung des Verbindungs­ glieds (22) gekoppelter elektrischer Schalter zum Einschalten des Elektro­ motors (36) vorgesehen ist.