DE9316401U1 - Device for storing the braking energy of a vehicle, especially a bicycle - Google Patents

Device for storing the braking energy of a vehicle, especially a bicycle

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    • B60T1/10—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels by utilising wheel movement for accumulating energy, e.g. driving air compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
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Description

Steffen Ulimann
Köthener Str. 14
12689 BerlinSteffen Ulimann
Köthener Str. 14
12689 Berlin

Vorrichtung zum Speichern der Bremsenergie eines Fahrzeugs, insbesondere FahrradsDevice for storing the braking energy of a vehicle, in particular a bicycle

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern der Bremsenergie eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for storing the braking energy of a vehicle according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-OS 3337907 ist ein Federwerk zur wahlweisen Speicherung oder Zurückführung der Bewegungsenergie von Fahrzeugen, insbesondere von Fahrrädern bekannt. Durch diese Konstruktion wird die beim Bremsvorgang gespeicherte Bewegungsenergie dem Fahrzeug während des Anfahr-oder Beschleunigungsvorganges wieder zugeführt. Der Energiespeicher wird durch kompakte Bauweise im Vorderrad untergebracht. Der Nachteil dieser bekannten Lösung ist der, daß neben den notwendigen Kupplungen ein aufwendiges Planetengetriebe eingesetzt wird.DE-OS 3337907 describes a spring mechanism for optionally storing or returning the kinetic energy of vehicles, especially bicycles. This design allows the kinetic energy stored during braking to be returned to the vehicle during starting or acceleration. The energy storage device is housed in the front wheel thanks to its compact design. The disadvantage of this known solution is that, in addition to the necessary clutches, a complex planetary gear is used.

Die aus der DE-PS 3724265 bekannte Vorrichtung zum Speichern der Bremsenergie eines Fahrzeugs versucht die Nachteile des vorgenannten Fahrwerks zu umgehen, weist jedoch immer noch erhebliche Nachteile auf. So sind fünf Kupplungen notwendig, zwei Stück für die Betriebsstellung "Bremsen" und drei Stück für das "Beschleunigen". Als einen sehr zeit- und kostenaufwendigen Nachteil stellt sich das komplette Auswechseln des Vorderrades dar. Die Gewichtsbelastung des Vorderrades ist erheblich, hinzukommt, daß es dadurch für den Benutzer schwerer lenkbar ist. Auch besteht die Gefahr eines Gabelbruchs.The device known from DE-PS 3724265 for storing the braking energy of a vehicle attempts to avoid the disadvantages of the above-mentioned chassis, but still has significant disadvantages. Five couplings are required, two for the "braking" operating position and three for "accelerating". A very time-consuming and costly disadvantage is the complete replacement of the front wheel. The weight load on the front wheel is considerable, and this makes it more difficult for the user to steer. There is also a risk of the fork breaking.

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Bedingt durch die Konstruktion dieser Lösung, wird die Klemmbreite zwischen den Gabelenden größer. Die Folge ist, daß die Vorderradgabel (oder auch Hinterradgabel) gewechselt werden muß. Bei Einsatz im Hinterrad können des weiteren keine gebräuchlichen Kettenschaltungen oder Nabenschaltungen eingesetzt werden. Für den Benutzer dieser bekannten Lösung ist weiterhin ein Nachteil damit verbunden, daß das Federwerk im Innern des Fahrrades (innerhalb der Speichen) eingebaut werden muß. Damit bestehen für ihn sehr komplizierte Service- und Wartungsmöglichkeiten.Due to the design of this solution, the clamping width between the fork ends is larger. The result is that the front fork (or rear fork) has to be replaced. When used in the rear wheel, conventional derailleur gears or hub gears cannot be used. For the user of this known solution, another disadvantage is that the spring mechanism has to be installed inside the bike (inside the spokes). This makes service and maintenance options very complicated.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nachträglich, ohne Radwechsel, angebaut werden kann und kostengünstiger in der Herstellung ist.The invention is therefore based on the object of creating a device of the type mentioned at the beginning, which can be retrofitted without changing the wheel and is more cost-effective to manufacture.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. The subclaims specify advantageous embodiments of the invention.

Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Lösung liegt in der kompakten Bauweise. Die Vorrichtung ist nachträglich ohne Radwechsel anbaubar. Es sind dabei entsprechend dem Benutzer verschiedene Federspeicher und Übersetzungen möglich und schnell austauschbar. Die Vorrichtung kann entweder am Tretlager oder vorteilhafterweise am Hinterradzahnkranz (Ritzel) angeflanscht werden. Bei dieser Lösung sind nur ein Seilzug und eine Bremse (Kupplung) notwendig.The advantage of this solution according to the invention lies in its compact design. The device can be retrofitted without changing the wheel. Different spring accumulators and gear ratios are possible and can be quickly exchanged depending on the user. The device can be flanged either to the bottom bracket or, advantageously, to the rear wheel sprocket (pinion). With this solution, only one cable and one brake (clutch) are necessary.

Durch die wenigen und austauschbaren Elemente ist die Vorrichtung wesentlich kostengünstiger in der Herstellung als es die bekannten Lösungen sind. Durch den nachträglichen Einbau ohne Radwechsel stellt diese Vorrichtung eine für den Benutzer servicefreundliche und leicht handbare Vorrichtung dar.Due to the few and interchangeable elements, the device is significantly cheaper to manufacture than the known solutions. Due to the subsequent installation without changing the wheel, this device is service-friendly and easy to handle for the user.

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Einzelne Bauelemente dieser Vorrichtung können für den jeweiligen Benutzer ausgewählt und angepaßt werden. Beispielsweise sind durch den Einbau von zwei verschiedenen Stirnradpaaren verschiedene Drehzahlen für das Aufziehen und Abspulen der Feder möglich.Individual components of this device can be selected and adapted for each user. For example, by installing two different pairs of spur gears, different speeds for winding and unwinding the spring are possible.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Schnittansicht durch eine derartige Vorrichtung, wie sie vorteilhafterweise im Hinterrad eines Fahrrads eingebaut werden kann.The invention is explained below with reference to a drawing. The single figure shows a schematic sectional view through such a device, which can advantageously be installed in the rear wheel of a bicycle.

Die Vorrichtung besteht aus einer Welle 22, auf der sich der fest verbundene Federkern 7 zur Aufnahme und inneren Befestigung der Spiralfeder 4 befindet. Des weiteren sind fest auf der Welle noch ein Sperrad 25 und zweckmäßigerweise durch eine Rutschkupplung 20 gehaltenes Stirnrad 23, welches zum Aufziehen der Spiralfeder 4 dient, befestigt.The device consists of a shaft 22 on which the firmly connected spring core 7 is located for receiving and internally fastening the spiral spring 4. Furthermore, a ratchet wheel 25 and a spur gear 23, which is conveniently held by a slip clutch 20 and serves to wind up the spiral spring 4, are also firmly fastened to the shaft.

Des weiteren sitzt lose auf der Welle 22, durch Rillenkugellager 29 gehalten und die Spiralfeder 4 umgebend, das Federhaus 2, welches zur äußeren Befestigung der Spiralfeder 4 dient und fest mit dem Federhausdeckel 3 und dem zum Abspulen der Spiralfeder 4 dienenden Stirnrad 27 verbunden ist.Furthermore, the spring barrel 2 sits loosely on the shaft 22, held by deep groove ball bearings 29 and surrounding the spiral spring 4, which serves for the external fastening of the spiral spring 4 and is firmly connected to the spring barrel cover 3 and the spur gear 27 serving to unwind the spiral spring 4.

Die Welle 22 ist durch ein Pendelkugellager 24 schwenkbar im Drehpunkt 21 und senkrecht (vertikal) verschiebbar beim Rillenkugellager 6 im Gehäuse 1 gelagert. Außerdem gestattet eine Sperrklinke mit Sperrfeder 26 nur ein axiales Drehen der mit dem Sperrad 25 fest verbundenen Welle 22 in entgegengesetzter Vorwärts - Drehrichtung des Hinterrades.The shaft 22 is pivotally mounted in the pivot point 21 by a self-aligning ball bearing 24 and vertically displaceable at the deep groove ball bearing 6 in the housing 1. In addition, a pawl with locking spring 26 only allows axial rotation of the shaft 22, which is firmly connected to the locking wheel 25, in the opposite forward direction of rotation of the rear wheel.

Eine sich in einem Langloch des Gehäuses 1 befindliche Druckfeder 5 drückt das Lager 6 und somit die schwenkbar im Drehpunkt 21 gelagerte Welle 22 mit dem Federhaus 2 und den aufA compression spring 5 located in a slot in the housing 1 presses the bearing 6 and thus the shaft 22 pivotally mounted in the pivot point 21 with the spring barrel 2 and the

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dessen Umfang befestigten Reibbelag 8 auf einen Bremsklotz 9, sodaß eine reibschlüssige Verbindung entsteht,the friction lining 8 attached to its circumference onto a brake pad 9, so that a frictional connection is created,

Eine Drehbewegung des Federhauses 2 ist somit nicht möglich. Die Kraft, die den Bremsklotz an den Reibbelag 8 andrückt, kann durch den Seilzug 11 und die Feder 10 und den durch das Gehäuse 1 geführten Verschiebemechanismus 28 eingestellt werden. Diese Stellung wird im folgenden als Neutral- bzw. Leerlaufstellung bezeichnet.A rotary movement of the spring barrel 2 is therefore not possible. The force that presses the brake block against the friction lining 8 can be adjusted by the cable 11 and the spring 10 and the sliding mechanism 28 guided through the housing 1. This position is referred to below as the neutral or idle position.

Das Gehäuse 1 ist am Fahrradgabelende 12 mit der starren Hinterradachse 18 verdrehsicher mit dem Fahrradrahmen verbunden. Auf dem Antreiber 17, der auf der Achse 18 gelagert und mit der Hinterradnabenhülse 19 starr verbunden ist, befindet sich bekannterweise die Freilaufnabe 14, die den Mehrfachzahnkranz trägt, der wiederum die nicht dargestellte Fahrradkette trägt. Das für das Aufziehen der Spiralfeder 4 benötigte Stirnrad und für den Antrieb des Fahrrades benötigte Stirnrad 13 sind fest auf dem Antreiber 17 aufgeflanscht.The housing 1 is connected to the bicycle frame at the bicycle fork end 12 with the rigid rear wheel axle 18 in a torsion-proof manner. On the driver 17, which is mounted on the axle 18 and rigidly connected to the rear wheel hub sleeve 19, there is, as is known, the freewheel hub 14, which carries the multiple gear ring, which in turn carries the bicycle chain (not shown). The spur gear required for winding the spiral spring 4 and the spur gear 13 required for driving the bicycle are firmly flanged onto the driver 17.

Zur Einstellung der drei Betriebsarten (Bremsen, Leerlauf, Antrieb) wird ein nicht dargestellter Wahlschalter mit drei Stellungen benutzt, durch den der Seilzug 11 betätigt wird.To set the three operating modes (braking, idling, drive), a selector switch (not shown) with three positions is used, which actuates the cable pull 11.

1. Betriebsart Bremsen (Bremsenergie speichern): Zum Speichern der Bremsenergie wird der Seilzug 11 betätigt, welcher den Bremsklotz 9 gegen die Reibfläche 8 und somit gegen das lose auf der Welle 22 sitzende Federhaus 2 drückt. Die Welle 22 wird senkrecht gegen die Feder 5 gedrückt. Die Welle 22 wird soweit im Drehpunkt 21 geschwenkt, bis das Stirnrad 23, welches durch eine Rutschkupplung 20 fest auf der Welle 22 sitzt, in das sich drehende Stirnrad 15 einrastet. Nun dreht sich die Welle 22 in entgegengesetzter Drehrichtung wie die Hinterradnabenhülse 19 und zieht die Spiralfeder 4, die innen fest mit dem Federkern 7 und der Welle 22 verbunden ist, auf. Das äußere Federende, welches fest mit dem stehenden,1. Braking mode (storing braking energy): To store braking energy, the cable 11 is operated, which presses the brake pad 9 against the friction surface 8 and thus against the spring housing 2, which is loosely seated on the shaft 22. The shaft 22 is pressed vertically against the spring 5. The shaft 22 is pivoted at the pivot point 21 until the spur gear 23, which is firmly seated on the shaft 22 by a slip clutch 20, engages the rotating spur gear 15. Now the shaft 22 rotates in the opposite direction of rotation to the rear wheel hub sleeve 19 and winds up the spiral spring 4, which is firmly connected to the spring core 7 and the shaft 22. The outer end of the spring, which is firmly connected to the stationary,

gebremsten Federhaus 2 verbunden ist, bleibt reibschlüssig stehen.braked barrel 2, remains frictionally locked.

Nach Beendigung des Bremsvorganges wird die Vorrichtung wieder in die Neutral- bzw. Leerlaufstellung gebracht. Das Federhaus bleibt reibschlüssig gebremst durch die auf die Reibfläche wirkenden Federkräfte der Druckfeder 5 und des Verschiebemechanismusses 28.After the braking process has ended, the device is returned to the neutral or idle position. The barrel remains frictionally braked by the spring forces of the compression spring 5 and the displacement mechanism 28 acting on the friction surface.

Die Welle 22 wird gegen unbeabsichtigtes Drehen durch eine Sperrklinke 26 und das Sperrad 25 gehalten. Somit wird die Federenergie gespeichert.The shaft 22 is held against unintentional rotation by a pawl 26 and the ratchet wheel 25. The spring energy is thus stored.

2. Antrieb &iacgr;Beschleunigungsvorgang): Um die Federenergie freizusetzen wird der Seilzug 11 in entgegengesetzter Richtung betätigt. Die Druckfeder 5 drückt die Welle 22 mit dem gebremsten Federhaus 2 weiter gegen den Bremsklotz 9, bis das Stirnrad 27 in das Stirnrad 13 einrastet. Durch weitere Betätigung des Seilzuges 11 wird die reibschlüssige Verbindung gelöst, der Bremsklotz 9 liegt frei.2. Drive (acceleration process): To release the spring energy, the cable 11 is operated in the opposite direction. The compression spring 5 presses the shaft 22 with the braked spring barrel 2 further against the brake block 9 until the spur gear 27 engages in the spur gear 13. By further operating the cable 11, the frictional connection is released and the brake block 9 is exposed.

Die Spiralfeder 4 treibt das mit dem Federhaus 2 fest verbundene Stirnrad 27 an, welches wiederum über das Stirnrad 13 den Antreiber 17 und somit die Hinterradnabe 19 antreibt. Der Mehrfachzahnkranz 16 wird nicht angetrieben, da er auf der Freilaufnabe 14 sitzt. Wiederum kann der Mehrfachzahnkranz aber unterstützend den Antreiber 17 antreiben.The spiral spring 4 drives the spur gear 27, which is firmly connected to the spring barrel 2, which in turn drives the driver 17 and thus the rear wheel hub 19 via the spur gear 13. The multiple gear ring 16 is not driven because it sits on the freewheel hub 14. However, the multiple gear ring can support the driver 17.

Nach dem Beschleunigungsvorgang wird die Vorrichtung wieder in die dNeutralstellung gebracht.After the acceleration process, the device is returned to the neutral position.

Claims (6)

Ansprüche:Expectations: 1. Vorrichtung zum Speichern der Bremsenergie eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrrads, mit einer die Bremsenergie aufnehmenden Spiralfeder und Mitteln zum Wählen der Betriebsstellungen "Bremsen", "Leerlauf" und "Antrieb", gekennzeichnet durch eine in einem Drehpunkt (21) schwenkbare und senkrecht verschiebbare, in einem Gehäuse (1) gelagerte Welle (22), auf der ein fest mit der Welle (22) verbundener Federkern (7) angeordnet ist,1. Device for storing the braking energy of a vehicle, in particular a bicycle, with a spiral spring that absorbs the braking energy and means for selecting the operating positions "brake", "idle" and "drive", characterized by a shaft (22) that can be pivoted at a pivot point (21) and moved vertically and is mounted in a housing (1), on which a spring core (7) that is firmly connected to the shaft (22) is arranged, eine den Federkern (7) umgebende Spiralfeder (4), ein fest mit der Welle (22) verbundenes Sperrad (25), ein zum Aufziehen der Spiralfeder (4) dienendes Stirnrad (23), ein lose auf der Welle (22) gehaltenes und die Spiralfeder (4) umgebendes Federhaus ( 2 ) ,a spiral spring (4) surrounding the spring core (7), a ratchet wheel (25) firmly connected to the shaft (22), a spur gear (23) used to wind up the spiral spring (4), a spring barrel (2) loosely held on the shaft (22) and surrounding the spiral spring (4), eine fest mit der Welle (22) verbundene Sperrklinke mit Sperrfeder (26) unda pawl firmly connected to the shaft (22) with locking spring (26) and ein in einem Loch des Gehäuses (1) befindliche Druckfeder (5), die die Welle (25) mit dem Ferderhaus (2) und dem an dessen Umfang befestigten Reibbelag mit einem mittels Seilzug betätigbaren Bremsklotz (9) druck- und reibschlüssig verbindet.a compression spring (5) located in a hole in the housing (1) which connects the shaft (25) to the spring housing (2) and the friction lining attached to its circumference with a brake pad (9) that can be actuated by means of a cable pull in a pressure- and friction-locking manner. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnrad (23) durch eine Rutschkupplung (20) gehalten wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the spur gear (23) is held by a slip clutch (20). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federhaus (2) durch ein Rillenkugellager (29) lose auf der Welle (22) gehalten wird und fest mit einem Federhausdeckel (3) und dem Stirnrad (27) verbunden ist.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the spring barrel (2) is held loosely on the shaft (22) by a deep groove ball bearing (29) and is firmly connected to a spring barrel cover (3) and the spur gear (27). 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (22) durch ein Pendelkugellager (24) schwenkbar im Drehpunkt (21) und senkrecht (vertikal) verschiebbar angeordnet ist.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the shaft (22) is arranged so as to be pivotable in the pivot point (21) and vertically displaceable by means of a spherical ball bearing (24). 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (22) in einem Rillenkugellager (6) des Gehäuses (1) gelagert ist.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the shaft (22) is mounted in a deep groove ball bearing (6) of the housing (1). 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß sie an einem Fahrradgabelende (12), mit der starren Hinterradachse (18) verdrehsicher mit dem Fahrradrahmen verbunden, angeordnet ist.6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that it is arranged on a bicycle fork end (12), connected to the bicycle frame in a rotationally secure manner by the rigid rear wheel axle (18).
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DE19804128A1 (en) * 1998-02-03 2000-04-20 Nicolai Neumann Spring energy store for bicycle recovery brake transmission, consisting of coil spring
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DE102012207183A1 (en) * 2012-04-30 2013-10-31 Melihate Kastrati Brake device e.g. parking brake device, for motor car, has brake gear wheels blocking movement of wheel-gear wheel in active position, and controller moving gear wheels relative to wheel gear wheel to produce deceleration of vehicle wheel

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