DE69602580T2

DE69602580T2 - Fahrrad mit elektrischem Hilfsmotor

Info

Publication number: DE69602580T2
Application number: DE69602580T
Authority: DE
Inventors: Diing-Huang Tseng
Original assignee: Merida Industry Co Ltd
Current assignee: Merida Industry Co Ltd
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1999-12-30
Anticipated expiration: 2016-03-23
Also published as: DE69602580D1; ATE180451T1; EP0798203A1; EP0798203B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb.
Ein herkömmlicher elektrischer Antrieb kann die zum Bewegen eines Fahrrads erforderlichen Leistungen und Spannungen nicht steuern, wobei leicht ein Elektrizitätsverbrauch auftritt.
Ein elektrischer Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus EP-A-0 683 093 bekannt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Antrieb geschaffen, der ein Gehäuse enthält, das zwischen einem nach unten gerichteten Rohr und einem Paar Kettenstege befestigt ist. In dem Gehäuse ist eine Kurbelachse drehbar angebracht. Um die Kurbelachse ist eine Antriebswelle drehbar angebracht. Um einen ersten Endabschnitt der Antriebswelle ist ein Kettenrad drehfest angebracht. Um den ersten Endabschnitt der Antriebswelle ist ein erstes Unidirektionallager angeordnet.
Um das erste Unidirektionallager ist ein Kegelrad angeordnet. In dem Gehäuse ist ein Getriebezug angebracht, der mit dem Kegelrad in Eingriff ist. An dem Gehäuse ist ein Motor fest angebracht, um den Getriebezug zu betreiben. An dem nach unten gerichteten Rohr ist ein Batteriekasten fest angebracht, um den Motor mit Leistung zu versorgen.
Um einen ersten Endabschnitt der Antriebswelle ist ein zweites Unidirektionallager angebracht. An dem zweiten Unidirektionallager ist ein erster Endabschnitt eines Torsionsrings angebracht. An einem Endabschnitt der Kurbelachse ist ein Torsionsstab drehfest angebracht, um sich mit dieser zu drehen, wobei dieser in einem zweiten Endabschnitt des Torsionsrings fest angebracht ist.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Hauptansicht eines Fahrrads gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Hauptdraufsicht eines elektrischen Antriebs gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Querschnittsdraufsicht von Fig. 2;
Fig. 4 eine rechte Seitenansicht von Fig. 2; und
Fig. 5 ein Schaltplan des elektrischen Antriebs.
In der Zeichnung und eingangs in den Fig. 1-3 ist ein elektrischer Antrieb gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Fahrrad gezeigt, der ein nach unten gerichtetes Rohr 81, ein Paar Kettenstege 80, eine Kurbelachse 40, die zwischen dem nach unten gerichteten Rohr 81 und dem Paar Kettenstege 80 drehbar angeordnet ist, zwei Kurbelarme 53, die jeweils drehfest um einen ersten bzw. um einen zweiten Endabschnitt 402 und 404 der Kurbelachse 40 angebracht sind, ein Kettenrad. 50, das drehbar an dem ersten Endabschnitt 402 der Kurbelachse 40 angebracht ist, sowie eine Antriebskette 52, die mit dem Kettenrad 50 in Eingriff ist, um sich damit zu bewegen, enthält.
Wie in den Fig. 3 und 4 und mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 gezeigt ist, enthält der elektrische Antrieb ein Gehäuse 12, das zwischen dem nach unten gerichteten Rohr 81 und den Kettenstegen 80 fest angebracht ist und eine in seiner Innenwand definierte Kammer 121 aufweist. Die Kurbelachse 40 ist drehbar in der Kammer 121 angebracht, wobei der erste Endabsehnitt 402 sich hiervon aus einem ersten offenen Endabschnitt 122 des Gehäuses 12 erstreckt und ein zweiter Endabschnitt 404 sich hiervon aus einem zweiten Endabschnitt 124 des Gehäuses 12 erstreckt.
Eine Antriebswelle 30 ist um die Kurbelachse 40 drehbar angebracht und besitzt einen ersten Endabschnitt 302, der sich in der Nähe des ersten Endabschnitts 402 der Kurbelachse 40 befindet. Zwischen der Kurbelachse 40 und der Antriebswelle 30 sind jeweils zwei Nadellager 31 angebracht. Um den ersten Endabschnitt 302 der Antriebswelle 30 ist das Kettenrad 50 drehfest angebracht.
Um den ersten Endabschnitt 302 der Antriebswelle 30 ist ein erstes Unidirektionallager 21 angebracht. Um das erste Unidirektionallager 21 ist ein Kegelrad 20 angeordnet. In dem Gehäuse 12 ist ein Getriebezug (A) angebracht, der mit dem Kegelrad 20 in Eingriff ist. An dem Gehäuse 12 ist ein Motor 10 fest angebracht, der den Getriebezug (A) betreibt.
An dem nach unten gerichteten Rohr 81 ist ein Batteriekasten 101 fest angebracht, um den Motor 10 mit Leistung zu versorgen. Um das nach unten gerichtete Rohr 81 ist ein Gehäuse 102 angeordnet, das, wie in Fig. 5 gezeigt ist, eine Zentraleinheit 100 sowie ein Stellglied 103 enthält.
Der Getriebezug (A) enthält zweckmäßig ein erstes Zahnrad 11, das mittels des Motors 10 gedreht werden kann und mit einem zweiten Zahnrad 14 in Eingriff ist, um dieses zu drehen, welches seinerseits ein drittes Zahnrad 141 drehen kann, das mit einem vierten Zahnrad 15 in Eingriff ist, um dieses zu drehen, welches seinerseits ein Kegel rad 16 drehen kann, das mit dem Kegelrad 20 in Eingriff ist, um dieses zu drehen.
Außerdem ist um einen zweiten Endabschnitt 304 der Antriebswelle 30 ein zweites Unidirektionallager 76 angebracht. Ein Torsionsring 75 enthält einen ersten Endabschnitt, der an dem zweiten Unidirektionallager 76 angebracht ist, sowie einen zweiten Endabschnitt, der angrenzend an den zweiten Endabschnitt 404 der Kurbelachse 40 angebracht ist. Um den zweiten Endabschnitt 404 der Kurbelachse 40 ist ein Torsionsstab 70 drehfest angebracht, um sich mit dieser zu drehen, wobei er in dem zweiten Endabschnitt des Torsionsrings 75 drehfest angebracht ist. Zwischen dem Torsionsstab 70 und dem Torsionsring 75 ist eine Feder 72 angebracht.
Der Torsionsstab 70 umfaßt zweckmäßig darin definierte Nuten 700 zum Eingriff mit den auf der Kurbelachse 40 gebildeten Rippen 400.
Der Torsionsstab 70 besitzt zweckmäßig ein Außengewinde 702, das in ein an dem Torsionsring 75 gebildetes Innengewinde 752 eingreift. In dem Torsionsring 75 ist eine Ablenkscheibe 78 drehfest angebracht, wobei diese zwischen dem Torsionsstab 70 und dem zweiten Unidirektionallager 76 angeordnet ist.
An dem zweiten Endabschnitt 124 des Gehäuses 12 ist eine Torsionssensoreinrichtung 60 zum Abtasten einer von der Kurbelachse 40 ausgeübten Verdrehung angebracht, wobei diese eine Spindel 61 enthält, die in eine an dem Torsionsstab 70 drehfest befestigte Platte 71 eingreift.
An dem ersten offenen Endabschnitt 112 des Gehäuses 12 ist eine Kappe 13 drehfest angebracht. Zwischen dem Kettenrad 50 und der Kappe 13 ist eine Geschwindigkeits erfassungseinrichtung 90 zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Kettenrads 50 angebracht, wobei diese einen an dem Kettenrad 50 angebrachten Magneten 92 sowie eine an der Kappe 13 angebrachte Meßeinheit 94 umfaßt.
Wie in den Fig. 3-5 und mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 gezeigt ist, kann ein Anwender im Betrieb die Kurbelachse 40 dadurch drehen, daß er eine Kraft auf die Kurbelarme 53 ausübt, um den Torsionsstab 70 zu drehen, der seinerseits den Torsionsring 75 dreht, der die Antriebswelle 30 über das Unidirektionallager 76 nur in einer Richtung drehen kann, wobei er das Kettenrad 50 dreht und das Fahrrad bewegt.
Inzwischen kann der Getriebezug (A) durch den Motor 10 in der Weise betrieben werden, daß er das Kegelrad 20 dreht, das die Antriebswelle 30 über das Unidirektionallager 21 nur in die gleiche Richtung drehen kann, wobei er das Kettenrad 50 dreht und die Bewegung des Fahrrads unterstützt.
Mit einer solchen Anordnung kann das Fahrrad gleichzeitig durch die Anstrengung des Benutzers und durch die elektrische Leistung in der Weise betrieben werden, daß es bewegt wird.
Weiterhin kann die Torsionssensoreinrichtung 60, wie insbesondere in den Fig. 3 und 5 gezeigt ist, Signale in die Zentraleinheit 100 eingeben, die die auf die Kurbelachse 40 ausgeübten Drehungen angeben, während die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 90 Signale in sie eingeben kann, die die Drehgeschwindigkeiten des Kettenrads 50 angeben, wobei die Zentraleinheit 100 mittels einer solchen Impulsbreitenmodulation (PWM) eine analytische Operation ausführen kann, um die Leistung und die Spannungen zu bestimmen, die der Motor 10 zum Betreiben des Getriebezugs (A) benötigt, wobei sie Signale an das Stellglied 103 sendet, um den Motor 10 zu steuern.
Mit einer solchen Anordnung kann die Leistung gesteuert werden, die dem Motor 10 zum Betreiben des Getriebezugs (A) zugeführt wird, wodurch der Wirkungsgrad der gelieferten Elektrizität optimiert wird.

Claims

1. Elektrischer Antrieb für ein Fahrrad, das ein nach unten gerichtetes Rohr (81), ein Paar Kettenstege (80), eine Kurbelachse (40), die zwischen dem nach unten gerichteten Rohr (81) und dem Paar Kettenstege (80) drehbar angeordnet ist, und ein Kettenrad (50), das an einem ersten Abschnitt (420) der Kurbelachse (40) drehbar angebracht ist, enthält, wobei der elektrische Antrieb enthält:

ein Gehäuse (12), das zwischen dem nach unten gerichteten Rohr (81) und dem Paar Kettenstege (80) befestigt ist und eine in seiner Innenwand definierte Kammer (121) aufweist, wobei die Kurbelachse (40) in der Kammer (121) drehbar angebracht ist, wobei der erste Endabschnitt (402) sich hiervon aus einem ersten offenen Endabschnitt (122) des Gehäuses (12) erstreckt und ein zweiter Endabschnitt (404) sich hiervon aus einem zweiten Endabschnitt (124) des Gehäuses (12) erstreckt;

eine Antriebswelle (30), die um die Kurbelachse (40) drehbar angebracht ist und einen ersten Endabschnitt (302) besitzt, der sich in der Nähe des ersten Endabschnitts (402) der Kurbelachse (40) befindet, wobei das Kettenrad (50) am ersten Endabschnitt (302) der Antriebswelle (30) drehfest angebracht ist;

ein Kegelrad (20), das um ein erstes Unidirektionallager (21) angeordnet ist;

einen Getriebezug (A), der im Gehäuse (12) angebracht und mit dem Kegelrad (20) in Eingriff ist und mit diesem zusammenwirkt;

einen Motor (10), der am Gehäuse (12) fest angebracht ist, um den Getriebezug (A) zu betreiben, und

einen Batteriekasten (101), der an dem nach unten gerichteten Rohr (81) fest angebracht ist, um den Motor (10) mit Leistung zu versorgen;

ein zweites Unidirektionallager (76), das um einen -zweiten Endabschnitt (304) der Antriebswelle (30) angebracht ist;

dadurch gekennzeichnet, daß das erste Unidirektionallager (21) um den ersten Endabschnitt (302) der Antriebswelle (300) angebracht ist; und der elektrische Antrieb ferner enthält:

einen Torsionsring (75) mit einem ersten Endabschnitt, der am zweiten Unidirektionallager (76) angebracht ist; und

einen Torsionsstab (70), der am zweiten Endabschitt (404) der Kurbelachse (40) drehfest angebracht ist, um sich mit dieser zu drehen, und in einem zweiten Endabschnitt des Torsionsrings (75) befestigt ist.

2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, ferner mit einer Kappe (13), die am ersten offenen Endabschnitt (122) des Gehäuses (12) fest angebracht ist, und einer Geschwindigkeitserfassungseinrichtung (90), die zwischen dem Kettenrad (50) und der Kappe (13) angebracht ist, um die Drehgeschwindigkeit des Kettenrades (50) zu erfassen.

3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, ferner mit einer Torsionserfassungseinrichtung (60), die am zweiten Endabschitt (124) des Gehäuses (12) angebracht ist, um eine auf die Kurbelachse (40) ausgeübte Torsion zu erfassen.