DE9109570U1 - Elektroantrieb mit Generatorfunktion für Zweiradfahrzeuge - Google Patents

Elektroantrieb mit Generatorfunktion für Zweiradfahrzeuge

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Description

Elektroantrieb mit Generatorfunktion für Zweiradfahrzeuge
Zweiradfahrzeuge mit Elektroantrieben sind schon sehr lange bekannt, fanden aber in der Vergangenheit wenig Interesse, da Benzingetriebene Zweiradfahrzeuge eine größere Reichweite und eine höhere Leistung bringen. Umweltbewußtsein und Umdenken im Bezug auf Leistung der Motoren geben dem Elektroantrieb heute eine Chance, stärker auf den Markt zu gelangen. Zudem bietet der Elektoantrieb als Zusatzantrieb bei Fahrrädern die Möglichkeit, je nach Bedarf den Antrieb ganz oder teilweise zu übernehmen.
Offenlegungsschrift DE 3003026 Al Deutschland
Patentschrifft 759948 Deutschland
Patentschrifft 938706 Italien
Offenlegungsschrift 2122844 Deutschland
Offenlegungsschrift 2400971 Frankreich
Offenlegungsschrift 2526542 USA
Offenlegungsschrift DE 3736486 Al Deutschland
EUROPEAN PATNT APPLICATION 0155185 A2 Großbritannien
wurden zum Stand der Technik herangezogen.
Das Problem, das sich bei Elektroantrieben immer wieder stellt, ist, daß die Batteriekapazität sehr begrenzt ist, um eine größere Reichweite mit Elektroantrieb zu erhalten. Es gibt dazu einige bekannte Möglichkeiten, um trotzdem die Fahrstrecke zu erweitern. Dies kann erreicht werden, wenn der Elektroantrieb bei Talfahrten abgeschaltet werden kann oder wenn auf flachen Straßen ohne Elektroantrieb und nur mit Muskelkraft weiter gefahren wird, um Energie einzusparen, die dann für Steigungsstrecken um so langer zur Verfügung steht.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß während der Fahrt Energie zurück zur Batterie kommt. Dies kann dadurch erreicht werden daß der Elektromotor als Generator wirkt. Somit kann bei Talfahrten ein Teil der Energie zurück zum Energiespeicher (Batterien) fließen und steht somit bei Steigungsstrecken zur Verfügung.
Das Problem hierbei ist nur, daß die Fahrgeschwindigkeit, die mit dem Elektromotor erreicht wird, verdoppelt werden muß, wenn der gleiche Elektromotor bei einer Talfahrt eine Generatorfunktion übernimmt.
Versuche haben gezeigt, daß ein mit Elektromotor angetriebenes Fahrrad in der Ebene eine Geschwindigkeit von 20 km/h erreicht hat. Um aber mit dem gleichen Elektromotor als Generator wirkend eine ausreichende Ladespannung für die Batterie zu bekommen, mußte bei einer Talfahrt eine Geschwindigkeit von fast 40 km/h gefahren werden. Diese Geschwindigkeit wird aber selten mit dem Fahrrad erreicht und das Laden der Batterie wäre somit auch nur selten möglich.
Um bei geringerer Geschwindigkeit eine ausreichechende Ladespannung zu bekommen, gibt es nach Stand der Technik die Möglichkeit einer Getriebeübersetzung. Diese hat den Nachteil, daß in irgendeiner Art eine Mechanik erforderlich ist. Außerdem müßte diese Mechanik vom Fahrer bedient werden, was für manche ältere Menschen zu kompliziert sein kann.
Neu ist die Erfindung, für den Ladebetrieb die elektrische Ladespannung anzuheben. Dazu sind statt einer Motorwicklung zwei Motorwicklungen oder zwei Elektromotoren und zwei Umschalter erforderlich. Beim Fahrbetrieb sind die Motorwicklungen oder Elektromotoren nach Figur 1 parallel geschaltet. Hierbei kommt der Strom von der Batterie (1), fließt über die Sicherung (4) und Hauptschalter (5), teilt sich danach und fließt einmal direkt zum Elektromotor (2) über den Umschalter (7) zur Batterie (1).
Zum zweiten Elektromotor (3) fließt der Strom nach dem Hauptschalter (5) zum Umschalter (6), zum Elektromotor (3) und zur Batterie (1). Bei dieser Schaltstellung erreicht der Antrieb die maximale Leistung.
Für den Ladebetrieb sind die Motorwicklungen oder die Elektromotoren mit den Umschaltern dann nach Figur 2 in Reihe geschaltet. Hierbei fließt der vom Elektromotor (3) erzeugte Strom über den Umschalter (6) zum Elektromotor (2), der nun auch als Generator wirkt, über den Hauptschalter (5) und die Sicherung (4) zur Batterie. Somit addieren sich von beiden Motorwicklungen die erzeugten Spannungen und erreichen bei einer angemessenen Geschwindigkeit das erforderliche Spannungsniveau, das zum Laden der Batterie erforderlich ist.
Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben. Der Aufbau der Schaltung ist wie in Figur 1 und Figur 2, jedoch werden hierbei anstelle der beiden Elektromotoren (2 und 3) zwei Batterien angeschlossen und anstelle der Batterie (1) wird ein Elektromotor angeschlossen. Hier wird die erforderliche Ladespannung dadurch erreicht, daß die vorhandene Batteriespannung geteilt wird, damit auch bei dieser Schaltung bei einer angemessenen Geschwindigkeit geladen wird.
Mit einer Elektronik ist es dann auch noch möglich, daß die erzeugte Spannung auch bei höherer Geschwindigkeit den maximalen Sollwert nicht überschreitet.
Weiterhin ist es mit der Elektronik auch möglich, daß eine automatische Umschaltung von Ladebetrieb auf Fahrbetrieb und umgedreht erfolgen kann. Die Geschwindigkeit könnte stufenlos elektronisch regelbar sein.
Eine Verbesserung bezüglich, daß der Antrieb als Reibradantrieb erfolgt, ist nach Anspruch 5 und 6 gegeben. Eine stabile beidseitige Lagerabstützung für eine Antriebsrolle (8) nach Figur 3 bringt den Vorteil, daß größere Anpreßkräfte von der beidseitigen Abstützung durch die Elektromotoren (2 und 3) besser aufgenommen werden können. Dies ist dann auch der Vorteil nach dem Prinzip, bei dem sich die Antriebsrolle (8) selbständig einstellt. Wird nach Figur 4 das erforderliche Drehmoment größer, so wird automatisch der Anpreßdruck der Antriebsrolle (8) auf das Antriebsrad (9) vergrößert und umgedreht wird auch der Anpreßdruck der Antriebsrolle geringer, wenn das erforderliche Drehmoment kleiner wird.
Der gesamte Antrieb ist auch als Nachrüstbausatz für die meisten Fahrradmodelle, wie aus Figur 4 ersichtlich ist, über dem Vorderrad geeignet. Dabei wird Teil 10 an die Fahrradgabel angeschraubt und Teil 11 wird am Mittelsteg der Fahrradgabel angeschraubt. Teil 12 ist an der Verbindung zu Teil 10 und schwenkbar gelagert. Die Motoren (2 und 3) sind an Teil 12 befestigt. Die Konstruktion des Fahrrades wird hierbei nicht verändert, das heißt, die Konstruktion des Fahrrades bleibt so erhalten, wie sie vom Hersteller vorgesehen ist.
Insgesamt bietet diese komfortable Lösung eine größere Reichweite bei einfacher Bedienung und kann dazu beitragen, daß Elektroantriebe für Zweiräder einen stärkeren Marktanteil bekommen.
Es zeigen
Figur 1 Parallel geschaltete Elektromotoren (2 und 3) mit Umschaltern (6 und 7) für die Antriebsfunktion.
Figur 2 Reihenschaltung der Elektromotoren (2 und 3) mit Umschaltern (6 und 7) für die Generatorfunktiion.
Figur 3 Vorderansicht eines Vorderrades (9), das von einer Antriebsrolle (8) angetrieben wird. Die beiden Elektromotoren (2 und 3) tragen gemeinsam die Antriebsrolle (8) in der Mitte,
Figur 4 Darstellung der Anordnung von Antriebsrolle (8) und Antriebsrad (9), bei der sich die Anpreßkräfte nach dem erforderlichen Drehmoment selbst einstellen. Das Antriebsrad (9) ist in diesem Fall das Vorderrad eines Fahrrads. Der Antrieb ist im Schnitt dargestellt.

Claims (8)

;«iisprüche
1. Elektroantrieb mit Generatorfunktion für Zweiradfahrzeuge dadurch gekennzeichnet, daß mit zwei getrennten Motorwicklungen (2 und 3) eine Parallelschaltung der Wicklungen für den
Motorantrieb (Fahrbetrieb) gegeben ist und durch zwei
Umschalter (6 und 7) eine Reihenschaltung der Wicklungen für die Generatorfunktion (Ladebetrieb) möglich ist, damit ungefähr bei gleicher Fahrgeschwindigkeit geladen wird, mit der,auch
angetrieben wird.
2. Elektroantrieb mit Gerieratorfunktion für Zweiradfahrzeuge nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor mit zwei Batterien oder zwei Stromquellen für den Motorantrieb in Reihe geschaltet ist und das zum Laden mit zwei Umschaltern die
Batterien parallel geschaltet werden, die vom Motor dann als Generator wirkend mit Strom geladen werden.
J. Elektroantrieb mit Generatorturiktion für Zweiradfahrzeuge nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die
Umschaltung von Fahrbetrieb auf Ladebetrieb durch mechanische Schalter oder durch eine Elektronik umschaltbar ist. Die
Umschaltung ist dabei manuell und/oder automatisch möglich.
4. Elektroantrieb mit Generatorfunktion für Zweiradfahrzeuge nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zwei getrennten Motorwicklurigen auch zwei Motoren sein können.
5. Elektroantrieb mit Generatorfunktion für Zweiradfahrzeuge nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Elektromotoren (2 und 3) so zusammengebaut sind, daß die
Antriebswellen eine Linie bilden und beide Wellenenden in der Mitte zwischen beiden Motoren durch die Antriebsrolle (8)
verbunden sind.
6. Elektroantrieb mit Generatorfunktion für Zweiradfahrzeuge nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb eine beidseitige Lagerung der Antriebsrolle (8) vorhanden ist.
7. Elektroantrieb mit Generatorfunktion für Zweiradfahrzeuge nach Anspruch 1; 2; 3; 4; 5 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß der komplette Elektroantrieb an der Vorderradgabel eines Fahrrades befestigt ist.
8. Elektroantrieb mit Generatorfunktion für Zweiradfahrzeuge nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrospeicher (Batterien) mit einem Anschlußstecker für Netzgerät und / oder Solarstation gegen Falschanschluß elektronisch gesichert ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4404518A1 (de) * 1994-02-12 1995-08-17 Joerg R Bauer Elektromotorische Antriebsvorrichtung zum Anbau an drehantreibbare Einrichtungen, insbesondere Fahrzeuge
DE29510835U1 (de) * 1995-07-04 1995-09-14 Berenbrock, Heinrich, 51109 Köln Bausatz für Fahrrad-Zusatzantrieb
DE19802937A1 (de) * 1998-01-27 1999-07-29 Johann Georg Kunze Akku betriebener, gesteuerter/geregelter Hilfsantrieb zum Herauf- und Herunterbewegen eines Person-geführten Fahrrades auf Treppen/Rampen
DE102011108743A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 José Fernández Elektrofahrrad

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DE19802937C2 (de) * 1998-01-27 2002-12-05 Johann Georg Kunze Hilfsantrieb für Fahrräder mit elektrischem Motor, Akkumulator, Steuerung und seitlich auf die Radflanke wirkender Reibrad-Kraftübertragung
DE102011108743A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 José Fernández Elektrofahrrad

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