DE8206435U1 - Fahrrad mit einem Antrieb durch einen Elektromotor - Google Patents
Fahrrad mit einem Antrieb durch einen ElektromotorInfo
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Description
"Fahrrad mit einem Antrieb durch einen Elektromotor"
Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem Antrieb durch einen Elektromotor, wobei der Elektroantrieb und der Pedalantrieb über
jeweils zugeordnete Ketten und Kettenräder auf das Getriebe der Hinterradnabe einwirken und den Kettenrädern beider Antriebssysteme
Frei laufe zugeordnet sind.
Fahrräder mit den vorgenannten Merkmalen sind Gegenstand des Hauptpatentes ...
Da Fahrräder mit einem Zusatzantrieb durch einen Elektromotor gewichtsmäßig
leicht sein müssen und daher die Batterien als Speicher
der elektrischen Energie mit einem leichten Gewicht oder großer Leistungsdichte oder geringer Anzahl liegen müssen, ist es selbst
mit modernsten Technologien, Systemen und Geräten schwierig, das Problem der Wirtschaftlichkeit durch spezifische Leistungen zufriedenstellend
zu lösen. Daher kommt außer bestmöglicher Wirkungsgrade
einzelnen Aggregate der Regelung des Elektroantriebs eine große Bedeutung zu, wobei diese Regelung in mechanischer und/oder
elektronischer Weise möglich ist.
Der praktische Einsatz und die erfolgten Auswertungen kombinierter
Antriebssysteme über Pedal kraft und Elektromotor haben gezeigt, daß eine wirtschaftliche Fahrweise mit manueller "Dosiereinrichtung"
nicht optimal möglich ist. Auch eine Getriebeautomatik löst dieses
Problem zufolge der großen Übersetzungssprünge der einzelnen Getriebestufen nur ungenügend. Auch ist es bei Fahrrädern mit elektrischem
Hilfsmotor schwierig, eine im Wirkungsgrad günstige Fahrweise zu erreichen, weil eine richtige manuelle Bedienung der Dosiereinrichtung
und der Wahl der jeweils günstigsten optimalen Antriebsübersetzung ein hohes Maß an technischem und fahrtechnischem
Einfühlungsvermögen erfordert. Erschwerend kommt dazu, daß der Elektroantrieb
lautlos ist, so daß,der Fahrer kaum feststellen kann, ob der Elektromotor überfordert ist oder nicht.
Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Lösung zu
schaffen, bei der sich mit sicherem und vergleichsweise geringem baulichen Aufwand Pedalantrieb und Antrieb durch Elektromotor in
einem einstellbaren Maß ergänzen und eine überbelastung des
Fahrers durch Pedalantrieb oder eine überbelastung des Elektromotors
vermieden wird. Auch soll der Fahrer jederzeit den Kraftanteil bestimmen können, den er selbst über den Pedalantrieb oder der
Motor bringen solI.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Fahrrad mit einem Antrieb
durch einen Elektromotor, wobei der Elektroantrieb und der Pedal antrieb über jeweils zugeordnete Ketten und Kettenräder auf das
Getriebe der Hinterradnabe einwirken und den Kettenrädern beider Antriebssysteme Frei laufe zugeordnet sind, erfindungsgemaße eine
Regeleinrichtung vorgeschlagen, die die Motorleistung des zuschaltbaren Elektromotors in Relation zu der vom Fahrer über den Pedalantrieb
aufgebrachten Antriebsleistung regelt.
Die erfindungsgemaße Regeleinrichtung, die die Motorleistung des
zuschaltbaren Elektromotors in Relation zu der vom Fahrer über den
Pedalantrieb aufgebrachten Antriebsleistung steuert, umfaßt zwei Lösungen. So beinhaltet die erste Lösung, daß die Regeleinrichtung
die Motorleistung des zuschaltbaren Elektromotors proportional zu der vom Fahrer über den Pedalantrieb aufgebrachten Antriebsleistung
regelt. Darunter wird mit anderen Worten verstanden, daß, sofern der Fahrer des Zweirades nur mit geringer Kraft den Pedal antrieb
betätigt, weil er beispielsweise mit geringer Geschwindigkeit fährt, dann entsprechend auch der Elektromotor eine geringe
Antriebsleistung erbringt. Sofern jedoch der Fahrer eine größere Antriebsleistung über den Pedalantrieb erbringt, beispielsweise
weil eine leichte Steigung vorhanden ist, dann soll entsprechend auch der Elektromotor eine entsprechend größere Leistung erbringen.
Die zweite Lösung beinhaltet, daß der Fahrer den prozentualen Anteil
der über das Pedal ausgeübten Leistung und der vom Motor erbrachten Leistung an der Gesamtantriebsleistung über eine Einstellvorrichtung
voreinstellen kann. Sofern somit der Fahrer beabsichtigt, das Zweirad ausschließlich durch Pedalkraft zu bewegen, dann stellt er die
Einstellvorrichtung so ein, daß keine Antriebsleistung durch den Elektromotor erfolgt unabhängig davon, ob er mit geringem Kraftaufwand
fahren kann oder will oder, beispielsweise an einer Steigung, er eine stärkere Kraft einsetzen muß. Der Fahrer kann jedoch auch
einstellen, daß beispielsweise 50% der Gesamtantriebsleistung, unabhängig,
ob sie schwer oder leicht zu erbringe,! ist, von ihm und die restelen 5OX durch den Elektromotor erbracht werden.
Schließlich ist es möglich, daß der Fahrer die Einstellvorrichtung
so einstellt, daß ausschließlich die Antriebsleistung über den Elektromotor
erbracht wird. Es sei verstanden, daß hier besonders vorteilhatt das stufenlose Einstellen des prozentualen Verhältnisses der
vom Fahrer oder vom Elektromotor aufzubringenden Antriebsleistung vorgesehen ist.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß
beide vorgenannten Lösungen beim Fahrrad vorhanden sind und dem Pedalantrieb eine Meßeinrichtung zugeordnet ist, der die jeweils vom
Fahrer aufgebrachte Leistung im Antrieb abtastet und dieser Wert zur Steuerung der Antriebsleistung des Elektromotors dient und eine
weitere, vom Fahrer einstellbare Einstellvorrichtung vorhanden ist,
die das prozentuale Verhältnis der Antriebsleistung durch den Elektromotor
und durch den Pedalantrieb steuert.
Als Meßeinrichtung, die sich insbesondere für den nachträglichen Einbau
eignet, wird in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung vorgeschlagen,
daß sie aus einem mit einer Feder versehenen Kettenspanner besteht, dessen Drehachse zugleich die Drehachse eines Potentiometers
ist, der in Verbindung mit einer Impulssteuerung die Betriebsleistung
des Elektromotors proportional der vom Fahrer über den Pedalantrieb erbrachten Leistung regelt. In diesem Zusammenhang wird als weitere
Erfindung beansprucht, daß die Feder des Kettenspanners in ihrer auf den Kettenspanner wirksamen Kraft auf die spezifische Leistung oder
das Leistungsvorhaben des jeweiligen Fahrers einstellbar ist. Ein sehr starker Fahrer wird somit den Kettenspanner stärker einstellen
als ein schwächerer Fahrer.
Durch den Kettenspanner erhält die Kette einen leichten Knick. Sofern
der Fahrer mit großer Kraft in die Pedale tritt und somit das Drehmoment oder insgesamt die Kraft groß ist, dann ist abhängig von dieser
Kraft auch der Winkelausschlag des Kettenspanners um seine Drehachse
groß, d.h. der Knick in der Kette wird flach. Ist die Kraft allerdings geringer, dann ist auch der Winkelausschlag des Kettenspanners
um dessen Drehachse geringer, so daß die Kette noch einen größeren Knick hat. Abhängig von dieser ausgeübten Kraft, umgesetzt in eine
Drehung des Kettenspanners um seine Drehachse, wird somit der in der Drehachse befindliche Potentiometer betätigt, der seinerseits die
Antriebsleistung für den Elektromotor steuert bzw. Teil der Steuereinrichtung ist.
Die Steuereinrichtung besteht in anderer erfindungsgemaßer Ausgestaltung
aus einem dem Pedalantrieb zugeordneten verformbaren Element, beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff, das durch die auf dem Pedalantrieb
ausgeübte Kraft verformbar ist und eine die Verformung feststellende Meßeinrichtung vorhanden ist, deren Wert in Verbindung
mit einer zugeordneten Steuerung zur Beeinflussung der Leistung des elektrischen Antriebsmotors dient. Diese Lösung läßt zwei erfinderische
Abwandlungen zu. So wird in weiterer erfindungsgemaßer Ausgestaltung
vorgeschlagen, daß das Tretlager aus einem äußeren Tretlagerrohr und einem im radialen Abstand befindlichen koaxialen inneren
Tretlagerrohr besteht, wobei in dem Raum zwischen dem äußeren Tretlagerrohr und dem inneren Tretlagerrohr ein Ring aus verformbaren
Werkstoff, z.B. Gummi oder Kunststoff vorhanden ist, und ein im Außenrohr angeordneter, an der Außenmantelfläche des inneren Tretlagerrohres
anliegender piezolektrischer Druckaufnehmer vorhanden ist.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird eine Meßeinrichtung
vorgeschlagen, die nicht lediglich zur Messung der Pedalkraft, sondern allgemein des Drehmomentes geeignet ist und dazu
vorgeschlagen wird. Bei dieser Lösung, auch bei einem Fahrrad zur Ermittlung der Pedalkraft, wird vorgeschlagen, daß an dem sich
drehenden Bauteil ein verformbares Element, insbesondere aus Gummi oder dergleichen Werkstoff vorhanden ist, das abhängig von der
Größe des Drehmomentes oder dergl. Kraft unterschiedlich verformbar
ist und mit dem verformbaren Element ein erster Permanent-Magnetkörper verbunden ist, dem ein an dem nichtdrehenden Bauteil angebrachter,
in Abstand befindlicher zweiter Permanent-Magnetkörper zugeordnet ist und der durch die Verformung des verformbaren Elementes
mit dem daran befindlichen ersten Permanent-Magnetkörper veränderliche
Abstand zwischen beiden Permanent-Magnetkörpern durch einen Meßaufnehmer
für elektromagnetische Feldgrößen, insbesondere in Gestalt eines Magnetometers, gemessen wird.
Das durch Pedalantrieb und zugleich Elektromotor-Antrieb antreibbare
Fahrrad hat in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung in der Nabe des Hinterrades ein vielstufiges kompaktes Planetgetriebe, auf welches
der Pedalantrieb und der Elektroantrieb gleichzeitig oder auch getrennt einwirkbar sind. Sofern der Pedalantrieb und der Antrieb durch
den Elektromotor eine jeweils zugeordnete Kette haben und somit zwei Ketten vorhanden sind, dann wird in weiterer erfindungsgemäßer Ausge-
staltung vorgeschlagen, daß an der Nabe des Hinterrades für die Kette des Pedalantriebes ein Doppel kettenrad mit einem ersten Freilauf
vorhanden ist und der Freilauf des vom Elektromotor angetriebenen Kettenrades und der Freilauf des über das Pedal angetriebene
Kettenrades eine gemeinsame Nabe haben und die von dem Elektromotor ausgehende oder vom Pedal ausgehende Antriebskraft oder die vom
Elektromtor sowie zugleich vom Pedalantrieb ausgehenden Antriebskräfte
auf das in die Hinterradnabe integrierte Getriebe wirkt bzw. wirken. Die vorbeschriebene Lösung eignet sich insbesondere für das nachträgliche
Nachrüsten eines Fahrrades mit einem Elektromotor.
Besonders vorteilhaft ist die weitere erfindungsgemäße Lösung, daß
dem Kettenblatt des Pedalantriebes und dem vom Elektromotor angetriebenen Antriebsritzels eine gemeinsame Antriebskette des Fahrrades zugeordnet
ist. Diese einzige Kette erleichtert das Gewicht des Fahrrades, verringert die Kosten der Herstellung und bedarf keiner besonderen
Regulierung, wie das bei zwei Ketten unter Umständen notwendig ist. In Verbindung mit dem vorerwähnten Vorschlag, lediglich eine
Antriebskette für beide getrennten oder gemeinsamen Antriebe durch Pedalantrieb und Elektroantrieb, zu wählen, wird vorgeschlagen, daß der
Pedalantrieb und der Antrieb des Elektromotors jeweils einen zugeordneten Freilauf haben. Dadurch ist es möglich, daß die Hinterradnabe
des Fahrrades mit einem üblichen Freilauf versehen ist und auch im Bereich der Nabe des Hinterrades Untersetzungs- oder übersetzungsgetriebe
üblicher Ausbildung und Anordnungen vorhanden sind. Dadurch
ist die Herstellung des kombinierten Fahrrades mit Pedal- und Elektroantrieb
einfach, weil eine Vielzahl in der Fahrrad-Industrie vorhandenen Serienteile verwendbar sind.
Besonders vorteilhaft ist bei Anordnung einer einzigen Kette für beide
Antriebssysterne der weitere erfindungsgemäße Vorschlag, daß in Fahrtrichtung gesehen hinter dem Antriebsritzel des Elektromotor-Antriebes
an dem Untertrum der Kette ein in Richtung von oben wirksamer Kettenspanner angeordnet ist zur Erzeugung eines ausreichend
bemessenen Umschlingungswinkels des Antriebsritzels des Elektromotor-Antriebes
und die Drehrichtung des in die Kette eingreifenden, vom Elektromotor angetriebenen Antriebsritzels umgekehrt ist der Drehrichtung
des Kettenblattes des Pedalantriebs.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 ein Fahrrad mit einem Elektro-Hilfsantrieb, Figur 2 die Antriebe des Fahrrades nach Figur 1,
Figur 3 den Kettenspanner mit Potentiometer in perspektivischer Darstellung,
Figur 4 einen Drehgriff zur Regulierung des prozentualen Anteils von Antriebsleistung durch Pedalkraft im Verhältnis
zur Motorkraft,
Figur 5 in einem vertikalen Schnitt eine weitere Meßeinrichtung zur Messung der Pedal kraft,
- 10 -
Figur 6 die Anordnung nach Figur 5 im horizontalen Schnitt
entsprechend der Linie VI-VI in der Ansicht von oben,
Figur 7 einen Teilausschnitt eines Kettenblattes des Pedal antriebes
in Seitenansicht,
Figur 8 einen vertikalen Schnitt durch Figur 7 entsprechend der dortigen Linie VIII,
Figur 9 den oberen Abschnitt von Figur 8,
Figur 10 einen Teilausschnitt des Fahrrades mit dem Antrieb über nur eine einzige Antriebskette in Seitenansicht.,
Das Fahrrad 1 mit dem Kettenschutz 2 hat die Pedale 3, das Kettenrad
und einen Elektromotor 5 mit dem Antriebsritzel 6.
Beide sind durch einen Getriebedeckel 7 abgedeckt. Diese Anordnung
ist an der Hinterradschwinge 8 befestigt. An dieser ist ebenfalls befestigt der Kettenspannerhebel 9 des Kettenspanners 10. Mit 11 ist
ein Kettenwerfer bezeichnet, der die Kette 16 des Pedalantriebes auf das Kettenrad 18 oder 19 leitet. Mit 12 ist das Kettenrad für die
Kette 17 bezeichnet, die von dem Antriebsritzel 6 des Elektromotors ausgeht. Mit 13 ist das Ritzel des Kettenspanners bezeichnet, das
die Kette 16 von unten erfaßt und somit die Kette in der Weise spannt, daß diese vom Tangentiaipunkt des Kettenrades 4 zum Tangentiaipunkt
des Kettenrades 18 oder 19 nicht geradlinig, sondern durch das Ritzel des Kettenspanners verursacht, mit einem leichten Knick verläuft.
- 11 -
&bgr; O * ■*
Die Einzelheiten des Kettenspanners ergeben sich aus Figur 3. Das vorerwähnte Ritzel 13 ist in bekannter Weise an einer Achse an
dem Hebel 9 drehbar gelagert, der etwa auf seiner halben Länge abgekröpft ist. Dieser Hebel 9 ist gelagert an einer Welle 22, die
abgeflacht ist, damit über eine dem Querschnitt der abgeflachten Welle 22 angepaßte Ausnehmung im Hebel 9 der Drehwinkel des Kettenspannerhebels
auf die Welle 22 übertragen wird. Diese Welle 22 ist an den Halteflächen 29 befestigt über eine Befestigungsschraube 26.
Das Halteblech 29 ist an der Hinterradschwinge über Schrauben 27 befestigt.
Die Spannung des Kettenspanners, d.h. die Kraft, mit der er von unten
an die vom Pedalantrieb ausgehende Kette 16 angreift, wird eingestellt
durch eine Wickelfeder 14, die mit ihrem vorderen freien Ende an einer am Hebel 9 vorhandenen Ausnehmung 24 angreift und mit dem
anderen freien Ende in den Schlitz einer Schraube 20.
Die Federkraft dieser Wickelfeder ist einstellbar. In Ruhestellung
des Fahrrades ergibt sich durch eine bereits geringe Federkraft eine Stellung des Ritzels, die mit 13'' angegeben ist. Die Kette
ist somit stark abgeknickt. Sofern die Wickelfeder stärker eingestellt ist, dann ist die gleiche Stellung des Ritzels und entsprechend
eine starke Abknickung der Kette vorhanden. Es ergeben sich jedoch durch unterschiedlich starke Einstellung der Wickelfeder
Unterschiede beim Fahren. Sofern eine starke Pedalkraft oder
- 12 -
mit anderen Worten ein starkes Drehmoment und ein entsprechend starker Zug auf die Kette ausgeübt wird, dann wird das Ritzel abhängig
von der ausgeübten Kraft nach unten gedruckt, so daß es bei starker Kraft die Stellung 13 hat. Entsprechend wird auch das Potentiometer
21 um einen größeren Winkel betrag gedreht, so daß abhängig vom Maß dieser Drehung eine stärkere Antriebsleistung durch
den Elektromotor erfolgt. Ist jedoch die Feder nicht so stark vorgespannt - ein schwächerer Fahrer will eine nicht so starke Vorspannung
- dann wird bereits bei geringerer Kraftaufwendung die Kette und damit auch das Kettenritzel in die in Figur 2 mit 13 bezeichnete
Stellung gelangen, so daß ebenfalls der Elektromotor proportional zur Antriebsleistung über das Pedal betätigt wird. Da bei
einer Umdrehung des Pedalrades 4 abhängig von der Stellung der Pedale,
die in ihrer Stellung vertikal übereinander durch die Fußte des Fahrers nur eine geringe Kraftübertragung, in ihrer Stellung
nebeneinander in horizontaler Ebene jedoch eine maximale Kraftübertragung ergeben, unterschiedliche Kräfte ausgeübt werden, die auch
zu einer jeweils unterschiedlichen Spannung und somit Schwingungen
im Obertrum der Kette 16 führen, wird vorgeschlagen, diese Unterschiede durch ein elektronisches Zeitglied auszugleichen und somit
ein Mittelwert für die Drehung des Potentiometers zu erhalten. Andernfalls würde bei jeder Umdrehung des Kettenrades um 180° das Potentiometer
um einen gewissen Betrag hin- und hergedreht. Da dieses Potentiometer aber die Leistung des Elektromotors steuert, würde dies bei
- 13 -
jeder Umdrehung des Kettenrades, wenn auch in geringem Maße zu einer unterschiedlichen Drehzahl oder Leistung des Elektromotors
führen.
Figur 2 zeigt, daß der Kettenwerfer 11 die vom Pedalrad ausgehende
Kette entweder auf das im Durchmesser größere Zahnrad 18 oder kleinere Zahnrad 19 überträgt und beide einen gemeinsamen Freilauf haben.
Das Zahnrad 12, das über die Kette 17 ausgehend vom Elektromotor angetrieben
wird, ist mit einem damit integrierten Freilauf versehen, so daß in der Hinterradnabe zwei Freiläufe vorhanden sind.
Figur 1 zeigt am Lenker einen Drehgriff 30, über den der Fahrer über
einen weiteren Potentiometer das prozentuale Verhältnis einstellen kann, mit dem über Pedal kraft und/oder Elektromotor die Fahrleistung
erbracht werden soll, und zwar unabhängig davon, ob jeweils eine geringe oder größere Antriebskraft notwendig ist. Einzelheiten darüber
sollen anhand von Figur 4 erläutert werden.
Figur 4 zeiat den Drehgriff 30 in perspektivischer Darstellung. Der
Drehgriff betätigt einen Potentiometer, der über eine Impulssteuerung
die Leistung des Elektromotors regelt. Vorhanden ist eine Skala 31 mit einer Einteilung 0 bis 100 Prozent in Verbindung mit einem am
Drehgriff angeordneten Zeiger 32. Durch den Drehgriff wählt der Fahrer, daß er, wie in der Zeichnung beispielhaft dargestellt, in
der Annahme, daß, wie bei Motorrädern üblich, durch Drehen des Griffes
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die Motorleistung erhöht wird, an der Gesamtantriebsleistung durch
den Elektromotor ein prozentualer Anteil von 60 Prozent erbracht wird, während durch den Fahrer über das Pedal nur eine verbleibende
Leistung von 40 Prozent erbracht wird. Sofern der Fahrer den Drehgriff so dreht, daß der Zeiger der Skala 31 die Zahl Null anzeigt,
dann bedeutet dies, daß die Antriebsleistung ausschließlich durch
Pedal kraft erbracht wird.
Es sei bemerkt, daß die Einstellvorrichtung zur Bestimmung der prozentualen Antriebsleistung über Pedalkraft und/oder Elektromotor
aus anderen Verstelleinrichtunnen bestehen kann.
Figur 5 zeigt im vertikalen Schnitt die Anordnung einer Meßeinrichtung
durch ein verformbares Element, beispielsweise Gummi, zur Messung der Pedal kraft. Dazu ist das Tretlager für das Kettenrad 4
aus einem äußeren Tretlagerrohr 33 und einem inneren Tretlagerrohr 34 gebildet. Innerhalb des Tretlagerrohres 34 ist somit das
Lager des Kettenrades 4 mit der Drehachse 35 vorhanden. Zwischen den beiden Rohren 33 und 34 ist an dem Rand, der dem Kettenrad gegenüberliegt,
ein verformbares, aus Gummi bestehendes Element 36 vorhanden, das in einer entsprechenden Vertiefung von Außenrohr 33
und Innenrohr 34 in Verbindung mit einem Sicherungsring 37 gehalten ist. Dieses verformbare Element ist abgedeckt durch ein Blech 38.
An dem gegenüberliegenden Ende der Rohre 33 und 34 ist ein nicht verformbarer, aus Metall bestehender Ring an dem Außenrohr 33 ange-
- 15 -
schweißt und am Innenrohr 34 durch einen Sicherungsring 30 gehalten.
In Fahrtrichtung sind in der vorderen Hälfte Abstandhalter vorhanden, hier in Gestalt dreier Stifte 40,40a, 40b, denen die Aufgabe
zukommt, daß bei der Belastung des Gummi elementes 13 während eines
Drehvorganges dieser im vorderen Bereich keine Verformung erleidet, vielmehr die Kette 16 auf den Ring 36 lediglich eine in angegebener
Pfeilrichtung 45 wirkende Kraft ausüben kann mit der Maßgabe, daß der Innenring 34 in angegebener Pfeilrichtung 42 verschoben wird.
Diese Verschiebung, die abhängig ist von dem Drehmoment oder der auf die Kette ausgeübten Kraft als Gegenkraft, wird auf den piezoelektrischen
Druckaufnehmer 43 übertragen, der mit elektrischen Drähten 44, 44a versehen ist und den erhaltenen Wert an die Steuereinrichtung
überträgt, die in der vorbeschriebenen Weise den Mittelwert ermittelt und an die Steuerung des Antriebs für den elektrischen
Antriebsmotor abgibt in der Weise, daß, sofern der Fahrer über Pedalkraft
eine starke Kraft ausübt, entsprechend auch der Elektromotor eine entsprechende starke Leistung bringen soll, übt der Fahrer keine
Kraft aus, beispielsweise, weil das Fahrrad auf einer abschüssigen Straße fährt, dann übt entsprechend auch der Elektromotor keine Kraft
aus. Es sei bemerkt, daß dies unabhängig davon geschieht, in welchem prozentualen Anteil entsprechend der Schilderung zum Drehgriff nach
Figur 4 der Fahrer und/oder der Elektromotor an der Gesamtantriebsleistung beteiligt sein soll.
Figur 7 zeigt ein übliches Lagergehäuse 45, in das eine Drehlagerbuchse
46 eingeschraubt ist zur Lagerung des Tretlagers 47, an dessen
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nach außen vorstehenden Ende das insgesamt mit 4 bezeichnete Kettenrad befestigt ist. Dieses hat in bekannter Weise Speichen
48, 49, 50. Zur Bemessung der Pedal kraft ist ein aus Gummi bestehender Ring 51 vorhanden, der in Achsrichtung des Kettenkranzes
ausgerichtete Stege 52, 53, 54 usw. hat, deren Anzahl und Abstand
der Anzahl und dem Abstand der Speichen 48, 49, 50 usw. entspricht. Die Speichen 48, 49 und 50 sind unterteilt. Sie haben innere Abschnitte
55 und äußere Abschnitte 56, wobei die inneren Abschnitte Auflageflächen 57 haben, die in ihrer Mehrheit eine Umfangsflache
bilden und in Radialrichtung sowie Achsialrichtung erstreckende Flächen 58 haben. Die äußeren Abschnitte 56 haben in Radial- und
Achsialrichtung erstreckende Flächen 59 und obere Anlageflächen 60, die ebenfalls in ihrer Mehrheit, den einzelnen Speichen zugeordnet,
eine Umfangsfläche bilden. Die vorgenannten Flächen der Stege umgreifen jeweils einen Steg 52. An dem Ring 51 ist eine erste Permanent-Magnetscheibe
61 befestigt, der gegenüberliegt eine zweite Permanent-Magnetscheibe, die am Tretlagergehäuse 45 ortsfest angeordnet
ist. Dieser ist ein Meßaufnehmer zur Messung einer elektromagnetischen Feldgröße, hier vorteilhaft in Gestalt eines Hall-Sonden-Magnetometers
zugeordnet. Sofern in angegebener Drehrichtung 64 die Flächen oder dergleichen Körper 58 der Speichen 48, 49 und
usw. auf die jeweils zugeordneten Stege 52, 53 und 54 des gummi elastischen Körpers 51 einen Druck ausüben, dann tritt eine Verformung
der Gummistege auf, die aus Figur 9 hervorgeht mit der Maßgabe,
- 17 -
daß die Permanent-Magnetscheibe 61 sich der gegenüberliegenden
Permanent-Magnetscheibe 62 nähert. Die dadurch erfolgende Veränderung
der magnetischen Stärke wird dann gemessen und als Maß für die ausgeübte Pedal kraft oder das vorhandene Drehmoment zur
Steuerung der Antriebsleistung des Elektromotors verwendet.
Figur 10 zeigt, daß dem Kettenrad 4 des Pedalantriebes und dem Antriebsritzel 6, das über ein weiteres Antriebsritzel 65 vom
Antriebsritzel des Elektromotors 5 angetrieben wird, eine gemeinsame Kette 66 zugeordnet ist. In Fahrtrichtung hinter dem Antriebsritzel 6, das die Kette 66 antreibt, ist ein Kettenspanner 67 mit
dem Ritzel 68 vorhanden, das durch den Druck der Feder 69 um die Achse 70 geschwenkt ist. Das Antriebsritzel 6 ist mit einem Freilauf
versehen. Ebenfalls ist das Kettenblatt mit einem Freilauf 71 versehen, der im Speicher 48, 49, 50 vorhanden ist, so daß diese
auch einen unteren, hier vorteilhaft umlaufenden Abschnitt 72 haben. Das Vorhandensein einer Kette hat große Vorteile.
Claims (25)
1. Fahrrad mit einem Antrieb durch einen Elektromotor, wobei
der Elektroantrieb und der Pedalantrieb über
Kette und Kettenräder auf das Getriebe der Hinterradnabe einwirken und den Kettenrädern beider Antriebssysteme
Freiläufe zugeordnet sind, Zusatz zu
Patent (Patentanmeldung P 31 44 884.4)
gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (13, 9, 64, 22), die die Motorleistung
des zuschaltbaren Elektromotors (5) in Relation
zu der vom Fahrer über den Pedalantrieb (3,4) aufgebrachten Antriebsleistung regelt.
2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch g e -
k e &eegr; &eegr; &zgr; e i c h &eegr; e t , daß die Regeleinrichtung
die Motorleistung des zuschaltbaren Elektromotors (5)
proportional zu der vom Fahrer über den Pedalantrieb (3,4) aufgebrachten Antriebsleistung regelt.
3. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei
chnet', daß der prozentuale Anteil der über das Pedal (4) ausgeübten Leistung und der vom
Motor (5) erbrachten Leistung an der Gesam-antriebsleistung mittels einer Einstellvorrichtung (30, 31, 32)
elektronisch geregelt und voreinstellbar ist.
4. Fahrrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein elektrisches Zeitglied
zur Glättung der iiechanischen Lastspitzen des Pedalantriebes
(4) aufweist.
5. Fahrrad nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Pedalantrieb (4) eine Meßeinrichtung (Adapter)
zugeordnet ist, der die jeweils vom Fahrer aufgebrachte Leistung im Antrieb abtastet und dieser Wert zur
Steuerung·der Antriebsleistung der Antriebsleistung
des Elektromotors (5) dient und eine weitere, vom Fahrer einstellbare Einstellvorrichtung (30) vorhanden
ist, die das prozentuale Verhältnis der Antriebsleistung
durch den Elektromotor (5) zur Antriebsleistung durch
d2n Pedalantrieb (4) steuert.
6. Fahrrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Fahrer
über den Pedalantrieb (4) erbrachte Leistung über
einen Potentiometer und eine Impulssteuerung zur Regelung
der Antriebsleistung des Elektromotors (5) übertragen
und ein vom Fahrer verstellbarer zweiter Potenziometer
(30) zur Steuerung des prozentualen Verhältnisses der Antriebsleistung durch Radialkraft und/oder
Elektromotor vorhanden ist.
7. Fahrrad nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung (Adapter) aus einem mit einer
Feder (14) versehenen Kettenspanner (9,13) besteht, dessen Drehachse (22) zugleich die Drehachse des
Potentiometers (21) ist.
8. Fahrrad nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Feder (14) des Kettenspanners (9,13) in ihrer auf den Kettenspanner wirksamen Kraft auf die spezifische
Leistung oder das Leistungsvorhaben des jeweiligen
Fahrers einstellbar ist.
9. Fahrrad nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Feder (14) als Wickelfeder ausgebildet ist,
wobei das äußere Ende an dem Hebel (9) des Kettenspanners anliegt und das innere Ende in einen Schlitz
einer die Federspannung einstellenden Verstellschraube
(20) eingreift.
10. Fahrrad nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch ge kennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung aus einem dem Pedalantrieb zugeordneten
verformbaren Element (36, 51) beispielsweise
&bgr; « * &bgr;
aus Gummi oder Kunststoff besteht, das durch die auf den Pedalantrieb ausgeübten Kraft verformbar ist und
eine die Verformung feststellende Meßeinrichtung
(43, 63) vorhanden ist, deren Wert in Verbindung mit
einer zugeordneten Steuerung zur Beeinflussung der
Leistung des elektrischen Antriebsmotors dient.
11. Fahrrad nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Tretlager aus einem äußeren Tretlagerrohr (33) und einem im radialen
Abstand befindlichen koaxialen inneren Tretlagerrohr (34) besteht, wobei in dem Raum zwischen dem äußeren Tretlagerrohr
und dem inneren Tretlagerrohr ein Ring (36) aus verformbaren Werkstoff, z.B. Gummi oder Kunststoff,
vorhanden ist, und ein im Außenrohr (33) angeordneter, an der Außenmantelfläche des inneren Tretlagerrohres
(34) anliegender piezoelektrischer Druckaufnehmer (43)
vorhanden ist.
12. Fahrrad nach Anspruch 1,0, dadurch
gekennzei chnet , daß der zwischen dem äußeren Tretlagerrohr (33) und dem inneren Tretlagerrohr
(34) angeordnete Ring (36) aus verformbaren Werkstoff als vergleichsweise schmaler Ring im Bereich des
des Randes angeordnet ist, an dem sich das Kettenblatt (4) befindet und an dem gegenüberliegenden Rand ein
metallischer, nicht verformbarer Abstandhaltering (38)
vorhanden ist.
13. Fahrrad nach Anspruch 12, dadurch
g e k e &eegr; &eegr; &zgr; e i c h &eegr; e t , daß in Fahrtrichtung
des Fahrrades (1) gesehen im vorderen Bereich des verformbaren Ringes (36) mehrere, beide Tretlagerrohre
(33, 34) lose verbindende Stützelemente, insbesondere
im verformbaren Werkstoff (36) eingelassene Stützstifte (40) angeordnet sind und der piezoelektrische
Druckaufnehmer (43) an dem in Fahrtrichtung gesehene
hintere Teil des inneren Tretlagerrohres (34) anliegt.
14. Meßeinrichtung zur Messung eins Drehmomentes oder dergleichen
Antriebskraft, insbesondere der Pedalkraft
oder vom Kettenblatt ausgehenden Antriebskraft für ein Fahrrad nach Anspruch 1 und einem oder mehreren
der Ansprüche 2 bis 6? dadurch gekennzeic h.n e t , daß an dem sich drehen·
den Bauteil ein verformbares Element (51, 52) insbesondere aus Gummi oder dergleichen Werkstoff vorhanden
ist, das abhängig von der Größe des Drehmomentes oder dergleichen Kraft unterschiedlich verformbar ist und
&iacgr;&idigr; &Ogr; &uacgr;1
mit dem verformbaren Element ein erster Permanent-Magnetkörper (61) verbunden ist, dem ein an dem nichtdrehbaren
Bauteil (45) angebrachter, in Abstand befindlicher zweiter Permanent-Magnetkörper (62) zugeordnet ist und der
durch die Verformung des verformbaren Elementes (51,52) mit dem daran befindlichen ersten Permanent-Magnetkörper
(61) veränderliche Abstand zwischen beiden Permanent-Magnetkörpern
(61,6;?) durch einen Meßaufnehmer (63) für elektromagnetische Teldgrößen, insbesondere in Gestalt
eines Magnetometers, gemessen wird.
15. Fahrrad nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung aus einem verformbaren Element (51, 52) insbesondere aus
Gummi oder Kunststoff besteht, das in dem Kettenblattkranz (4) des Pedalantriebes angeordnet ist und mit einer
Permanent-Magnetscheibe (61) versehen ist, der eine am
Tretlagerrohr (45) befestigte, im Abstand gegenüberliegende
zweite Permanent-Magnetscheibe (62) zugeordnet ist
und weiterhin zur Feststellung des veränderlichen Abstandes
zwischen den beiden Magnetscheiben (61, 62) ein Meßaufnehmer
(63), insbesondere für elekttomagnetisehe
Feldstärken, besonders vorteilhaft in Gestalt eines Magnetometers,
vorhanden ist.
16. Fahrrad mit Meßeinrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Element ringförmig oder als Ring
ausgebildet zwischen den Speichen (48, 49) des Kettenblattkranzes vorhanden ist und diese verbindet.
17. Fahrrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare,
die Speichen (48, 49) verbindende Ring (51) an seinem
Umfang im Abstand befindliche, in Achsrichtung des Kettenblattkranzes
ausgerichtete Stege (52,53,54 usw. hat, deren Anzahl und Abstand der Anzahl und dem Abstand der
Speichen (48, 49, 50 des Kettenblattkranzes entspricht
und die in Radialrichtung gesehen außerhalb des Ringes
liegenden Speichen mit in radialer Erstreckung ausgerichteten Flächen (59) versehen sind, die die Stege
an der einen Seite und die innerhalb des Ringes (51)
angeordneten Speichen (55) mit gegenüberliegenden Flächen (58) versehen sind, die die Stege (52) an der
gegenüberliegenden Seite ergreifen.
18. Fahrrad nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche2bis17,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Nabe des Hinterrades ein viel stufiges , mit vier bis fünf Stufen versehenes
ac* - &zgr; &idiagr;
kompaktes Planetengetriebe vorhanden ist, auf welches
der Pedalantrieb (4,16) und der Elektroantrieb (5,17) gleichzeitig oder auch getrennt einwirkbar sind.
19. Fahrrad nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Nabe des Hinterrades für die Kette (16) des Pedalantriebes (4)
ein Doppel kettenrad (18,19) mit einem ersten Freilauf vorhanden ist und der Freilauf des vom Elektromotor (5)
angetriebenen Kettenrades (17) und der Freilauf des über das Pedal (4) angetriebenen Kettenrades (16) eine gemeinsame
Nabe haben und die von dem Elektromotor (5) ausgehende oder vom Pedal (4) ausgehende Antriebskraft oder
die von dem Elektromotor sowie zugleich vom Pedalani;rieb
ausgehenden Antriebskräfte auf das in die Hinterradnabe
integrierte Getriebe wirkt bzw. wirken.
20. Fahrrad nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Kettenblatt (4) des Pedalantriebes und dem vqm Elektromotor angetriebenen
Antriebsritzel(6) eine gemeinsame Antriebskette (66)
des Fahrrades zugeordnet ist.
21. Fahrrad nach Anspruch 20, d a d u r c h gekennzeichnet, daß dem Kettenblatt (4)
des Pedalantriebes und dem Antrieb des Elektromotors (5)
jeweils ein Freilauf zugeordnet ist.
22. Fahrrad nach den Ansprüchen 20 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hinterradnabe des Fahrrades mit einem üblichen Freilauf versehen ist.
23. Fahrrad nach den Ansprüchen 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß
der Freilauf (71) des Kettenblattes (4) des Pedalantriebes im Bereich zwischen dessen Speichen (48)
vorhanden ist.
24. Fahrrad nach Anspruch 20, dadurch
gekennzei chnet , daßderFreilauf des Elektromotor-Antriebes an den in die Kette eingreifenden
Antriebsritzel (6) angeordnet ist.
25. Fahrrad nach Anspruch 20 oder einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 24, dadurch g e ke
&eegr; &eegr; &zgr; e i c h &eegr; e t , daß in Fahrtrichtung gesehen
hinter dem Antriebsritzel (6) des Elektromotor-Antriebes
an dem Untertrum der Kette (66) ein in Richtung von oben wirksamer Kettenspanner (67,68) angeord·
net ist zur Erzeugung eines ausreichend bemessenen Umschlingungswinkels des Antriebritzesl (6) des Elektromotor-Antriebes
und die Drehrichtung des in die Kette eingreifenden, vom Elektromotor angetriebenen
Antriebsritzels (6) umgekeht ist der Drehrichtung des
Kettenblattes (4) des Pedalantriebs.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19828206435 DE8206435U1 (de) | 1982-03-09 | 1982-03-09 | Fahrrad mit einem Antrieb durch einen Elektromotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19828206435 DE8206435U1 (de) | 1982-03-09 | 1982-03-09 | Fahrrad mit einem Antrieb durch einen Elektromotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8206435U1 true DE8206435U1 (de) | 1992-08-20 |
Family
ID=6737795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19828206435 Expired DE8206435U1 (de) | 1982-03-09 | 1982-03-09 | Fahrrad mit einem Antrieb durch einen Elektromotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8206435U1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 1982-03-09 DE DE19828206435 patent/DE8206435U1/de not_active Expired
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