DE9320942U1 - Hydrostatischer schaltungsfreier Fahrradantrieb mit Energiespeicherung - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Johannes Schwerdtfeger Anlage Nr. 1, S.

HYDROSTATISCHER SCHALTUNGSFREIER FAHRRADANTRIEB :...:. MIT ENERGIESPEICHERUNG \

Beschreibung .****.

1. Einführung. Die Entwicklung des Fahrradantriebs blickt auf ei"" ne jahrzehntelange Geschichte zurück, verlief jedoch praktisch _# ,·· eingleisig - in Richtung der Vervollkommnung des Kettenantriebs^**** der heute konkurrenzlos, weil ausgereift und ob Großserienferti-..* gung erschwingbar, den Markt beherrscht.

Neuerungsbestrebungen richten sich hauptsächlich, wie die letzten Fahrradsalons zeigten, auf Rahmen- und Reifenneukonstruktionen sowie Vielgang-Nabenschaltungen, berühren aber weiterhin nicht Probleme der von der Autoindustrie bekannten Gangschaltungs-Automatik und Bremsenergienutzung. In diesen Sparten treten fahrradbezogen Freiräume auf, die zum Wohl der Umwelt auf Kosten geringerer PKW- und Kraftradnutzung durch Mehrung der Vielfalt der Fahrradproduktion erschlossen werden.sollten.

Hydraulik-Fahrradantriebe sind nicht weniger lange bekannt, blieben jedoch weitestgehend Theorie. Versuche, Geräte und Armaturen der Industriehydraulik anzuwenden, waren wegen aus enormem Druck resultierender hoher Gewichte, großer Außenmaße und nicht zuletzt abweisender Preise zum Scheitern verurteilt, obwohl die Entwicklung in diesem Industriezweig nicht minder intensiv und erfolgreich verlief.

Ihre Resultate für den Fahrradsektor zu verwerten, dabei jedoch eine eigene Entwicklungslinie verfolgend, verspricht ein wesentliches Stück Vorsprung des Kettenantriebs wettzumachen und durch über dessen Grenzen hinausgehende, hydraulisch mögliche Komfortfunktionen schon in der Anfangsphase einen eigenen Marktanteil, nicht nur des Inlands, zu gewinnen, wohl wissend und nutzend, daß der Grad der Kompliziertheit einer Vielgang-Nabenschaltung z. B. den eines modernen Hydromotors bei weitem überschreitet.

2. Gegenstand der Neuerung ist ein hydrostatischer Fahrradantrieb mit selbsttätiger stufenloser Übersetzungsanpassung und Bremsenergie-Speicherung / -rückgewinnung, weiter "Hydro-Antrieb" genannt. Dabei wird zwischen einer Grundversion - ohne Bremsenergie-Nut-

Hydro-Antrieb Anlage Nr. 1, S.

,zung - und einer Vollversion - inklusive Bremsenergie-Speicheru.ng,;,

» und bedarfgelenkter -Rückgewinnung unterschieden. .

3. Zweck der Neuerung ist eine Erweiterung des Fahrradmarkt-Ange·-

bots - Schließung der Lücke zwischen Fahrrad mit Ein- oder Mehr!- * gang-Kettenantrieb und solchem mit Hilfsmotor (z. B. Elektro-, ..;***

Verbrennungs- oder Solarmotor), zugunsten der Verbreitung umwelt-»

freundlicherer Fortbewegungsalternativen, somit Gewinnung eines; J

breiten potentiellen Käuferkreises, bestechend durch Nutzungskofli-;* fort, Sicherheitsplus und Schmutzunempfindlichkeit (Wegfall beweglicher Außenteile) sowie Eleganz.

4. Stand der Technik. Der derzeitige einschlägige Stand der Technik ist, soweit bekannt, durch folgende zum Teil nicht mehr gültige Gebrauchsmuster und Offenlegungsschriften der Gruppe B62 M19 /00 gekennzeichnet:

a) DE 30 35630 e) DE 35 22068 i) DE 40 40011

b) DE 31 41676 f) DE 39 28231 j) G 82 12 663.1

c) DE 32 27227 g) EPA 4250720 k) G 85 12 004.9

d) DE 33 03789 h) DE 40 15962 1) G 87 05 028.5.

Die zugehörigen Beschreibungen und Ansprüche decken sich teilweise mit allgemein bekannten Prinzipien (siehe z. B. "Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik", Band 2, 1980) und unterscheiden sich ansonsten durch anders gestaltete, mit der konkreten Neuerung nicht interferierende Lösungen, alsda sind:

- unterscheidlich konstruierte Grundgeräte: Hydropumpe und Hydromotor - ad a), b), g), h), i), j), k),

- kettengetriebene Hydropumpe u. a. m. - ad d),

- geschlossener Kreislauf u. a. m. - ad e),

- Radnaben-Hydraulikgetriebe - ad f),

- fehlende Energiespeicherung und nicht selbsttätige Fördervolumenänderung des Hydromotors - zusätzlich ad g),

- Stufenschaltung, Vorderradantrieb - zusätzlich ad h) ,

- hydropneumatisches Antriebsprinzip über Kolben- oder Membranpumpen sowie trennwandloser Flüssigkeitsspeicher - zusätzlich ad c) ,

- Zahnradhauptpumpe mit Satellitenpumpen - zusätzlich ad k),

- motorradbezogene Konstruktion, mit Antrieb beider Räder ad 1).

5. Nachteile und Mangel. Als solche sind im Vergleich zum Hydro-

Hydro-Antrieb Anlage Nr. 1 , S. 3

Antrieb zu nennen: &Idigr;...&Idigr;.

- beim Kettenantrieb: Schaltungsnotwendigkeit und -totlagen, fe,hlende Möglichkeit der Vortriebsenergie-Speicherung / -Rückgewinnung, Verschmutzungsgefahr und Justieranfälligkeit, nebst be^-**. achtlicher Verletzungsgefahr, °*»l*<

'- bei den angeführten Lösungen: fehlende selbsttätige Überset- "*·

* ■

zungsanpassung, mangelnde oder schwer realisierbare Vortriebs-,·· energie-Speicherung / -Rücknutzung und, überwiegend, Kompli- /·**

ziertheit der Konstruktion. "·.*

6. Aufgabenstellung. Neben der des Neuerungsthemas beinhaltet die Aufgabenstellung:

- weitreichende Anpassung an die Konstruktion gegenwärtig gefertigter Fahrräder (Rahmen, Lenker, Bremsen, Schüsseltiefe etc.)

- Anwendung bewährter Maschinenelemente, bei Hydraulikkomponenten unter unabdingbarer Voraussetzung ihrer Anpassung an die günstigeren Arbeitsbedingungen der Niederdruckhydraulik bei gleichzeitiger Respektierung der Bedürfnisse der Mobilhydraulik

- unveränderte Übernahme des Kadenzbereichs: (0 *■) 30 * 60 (* 90) U/min (Tretkurbel)

^- Voraussetzung des ergonomisch normalen Leistungsbereichs: (0 -) 50 - 100 (- 150) W

- TUV-freie Konstruktion hinsichtlich des Druckflüssigkeitsspeichers (Druck-Inhalt-Produkt <100 MPa«l)

- Konzipierung und Berücksichtigung ev. neuer Bausteine (Schnellkupplung , Verschraubungen)

- Bildung einer Grundversion (neben der Vollversion) als selbständige Ausführung eines Hydro-Antriebs ohne Energiespeicherung.

7. Losung. Folgende konstruktive Maßnahmen wurden getroffen:

a) Hydropumpe und Hydromotor sind als Langsamläufer auf Grundlage eines Langsamläufer-Hydromotors ausgelegt, i. e. die Hydropumpe ist ein. als solche genutzter Hydromotor, mit variablem Fördervolumen; der Hydromotor, mit konstantem Schluckvolumen, arbeitet sowohl als Motor als, zeitweilig, als Pumpe

b) Hydropumpe und -motor arbeiten generell im offenen Kreislauf mit (auslaufgesichertem) Flüssigkeitsbehälter

c) Das Querrohr des unteren Rahmenknotens ist, bei unveränderter Länge, vergrößert und birgt die Hydropumpe

d) Der Hydromotor nimmt die Stelle des Vielritzels, innerhalb der

Hydro-Antrieb Anlage Nr. 1, S. 4

Hinterradgabel, ein :...

e) Die Ventile, direkt verrohrt, befinden sich hauptsächlich ira_#

**■· Raum zwischen Sitzrohr und hinterem Radschutzblech *

&ldquor; ·

f) Die Verschraubungen entsprechen der leichtesten Baureihe .***

g) Der Druckflüssigkeitsspeicher ist ein Blasenspeicher mit ** Stickstofffüllung, unterhalb des Gepäckträgers montiert **·*

h) Für ein erstes Funktionsmuster wird die Grundversion, mit me-_&bgr;· chanischem statt hydraulischem Freilauf gewählt. /*l

8. Erläuterung der Konstruktion. Das nähere Eingehen auf die Kon-" struktion und die Funktion des Hydro-Antriebs erfolgt anhand beigefügter, beispielsweise Lösungen beinhaltender Zeichnungen: Nr. 1 - Schaltbild der Vollversion
Nr. 2 - Schaltbild der Grundversion
Nr. 3 - Aufbau der Vollversion
Nr. 4 - Aufbau der Grundversion
Nr. 5 - Hydropumpe (1)
Nr. 6 -'Hydromotor (2)

A_. J[ch_aj_Ltb_iJLd_/_Gr_unjdver_sipri. Die Grundversion ist auf den offenen Hauptkreislauf begrenzt. Für die Druckflüssigkeit ergibt sich demnach folgende Zirkulation: Behälter (4) - Hydropumpe (1) -

- Schnellkupplung (5) - Hydromotor (2) - Schnellkupplung (5) -

- Rücklauffilter (3) - Behälter (4). Das Bindeglied des Hydromotors (2) zum angetriebenen Hinterrad bildet ein in ersteren integrierter mechanischer Freilauf (15).

B_. _Auf_ba_u_/_Gr_undv_er_si_Lon {bezogen auf ein 26"-He-Fahrrad; Verrohrung vereinfacht - symbolisch - dargestellt; Benennung der Fahrradteile nach DUDEN-Bildwörterbuch). Der Dünnblech-Flüssigkeitsbehälter (4), trapezförmig, dem Winkel zwischen Sitzrohr und Unterrohr angepaßt und an beiden mittels angeschweißter Flachbandteile vibrationssicher festgeschraubt, ist nebst MANN-Einfüllstutzen (mit Belüftung- / Entlüftungsfunktion) mit ERMETO-Anschweißverschraubungen für Saug- und Leckrückführleitungen sowie Ablaßschraube mit SIMRIT-Usitdichtung ausgestattet. Sitz des MANN -Rücklauffilters (3), in Aufbau-Ausführung, ist die Behälteroberfläche. Die Breite des Behälters (4) ist auf den Raum zwischen den Tretkurbeln beschränkt. Der Einfüllstutzen ist für mögliche Sturzrichtungen auslaufgesichert. Der Sitz der Hydropumpe (1) als

Hydro-Antrieb . . Anlage Nr. 1, S.

an REXROTH-VICKERS Lösungen angelehnte Neukonstruktion ist das ;,..;. Rahmenknoten-Querrohr (1.1), das zugleich als Gehäuseschale diejit und beidseitig an den Rändern mit Gewindebohrungen zur Befesti-* gung der Deckplatten (1.3) versehen ist. Mittig situiert sind ·'**"; Ein- und Auslaßöffnung sowie solche für Druckregler (1.4), in **.',*·, Fahrtrichtung, und Stellschraube (1.5), jeweils mit entsprechen-*·* den Öffnungen des Gehäuserings (1.2) korrespondierend. Das Gehau-·· se des Hydromotors (2) als an VICKERS-Lösung angelehnte Neukon-,**" struktion, dem verfügbaren Raum angemessen von geringerer Breite,.* ähnelt im Aufbau dem der Hydropumpe (1), d.h. besteht aus Gehäuseschale (2.1), gleichen Durchmessers, mit Gewindebohrungen zur Befestigung der Deckplatten (2.3) versehen, und Gehäusering (2.2), wobei die Öffnungen beider Teile sich auf Ein- und Auslaß begrenzen. Koaxial mit den Gehäuseschalen (1.1; 2.1) veschweißte Verschraubungen bilden die Anbindung an das Rohrsystem.

Das Verhältnis des vollen Fördervolumens der Hydropumpe (1) zum konstanten Schluckvolumen des Hydromotors (2) bedingt die konstruktiv beeinflußbare Grundübersetzung des Hydro-Antriebs, die infolge des der Verstellpumpe eigenen veränderlichen druckgesteuerten Förderstroms die Höchstübersetzung darstellt.

Die Schnellkupplungen (5), als ERMETO-Neukonstruktion vorgesehen, sind mit beidseitigem Rohranschluß in die Verbindungsleitungen zwischen Pumpe (1), Filter (3) und Motor (2) in Motornähe eingefügt.

£.1 _^^c]l^ai.tb_il_d_/_Vollye_rs_io_n (Schnellkupplungen (5) nunmehr unberücksichtigt; Abkürzung SP = Schaltposition, bei Ventilen). Folgende Nebenkreisläufe bzw. Nebenwege bedingen, zum beschriebenen, jedoch erweiterten Hauptkreislauf addiert die Vollversion, für Pkt. 2-4 mit jeweils inaktiver Hydropumpe (1).

1 . DJorma_lfahrt_: Die Erweiterung des Hauptkreislaufs betrifft die hinzugekommenen Ventile (6; 7; 8). Somit ergibt sich folgende Abwandlung der Zirkulation: Behälter (4) - Pumpe (1) - 3/3-Wege-Proportionalventil (6; SP 0) - Wechselventil (7) - Motor (2) - 3/2-Wegeventil (8, SP I) - Filter (3) - Behälter (4).

2. Freilauf: Motor (2) - 3/2-Wegeventil (8; SP 0) - 3/2-Wegeventil (9; SPO) - Wechselventil (7) - Motor (2).

3. Spe_ichjrjEüllunc[.: Behälter (4) - Rückschlagventil (10) - 3/3-

Hydro-Antrieb Anlage Nr. 1, S.

Wege-Proportionalventil (6; SP 0) - Wechselventil (7) - Pumpe · (2) - 3/2-Wegeventil (8; SP 0) - 3/2-Wegeventil (9; SP I) -^ 2-Wege-Stromregelventil (11) - Sicherheitsblock (13) - Spei-* eher (12) oder , nach Beendung des Füllvorgangs, Druckbegren.-*·** zungsventil des' Sicherheitsblocks (13) - Behälter (4). "//&ldquor;

4. £^e_i£here_ntle_erung_£ Speicher (12) - Sicherheitsblock (13) - *"* 2-Wege-Stromregelventil (11) - 3/3-Wege-Proportionalventil ₍ ·· (6; SP I) - Wechselventil (7) - Motor (2) - 3/2-Wegeventil /·;; (8; SP I) - Filter (3) - Behälter (4). ·..*

5. Spe_ic_h_ervor_fü_ljUmg (optional): Behälter (4) - Pumpe (1) - 3/3-Wege-Proportionalventil (6; SP II) - 2-Wege-Stromregelventil (11) - Sicherheitsblock (13) - Speicher (12).

D. _Auf_ba.u_/_Vollye_rs_ion (Bezugshinweise unverändert). Die Konstruktion der Hauptkomponenten gleicht bis auf den entsprechend dem Speichervolumen vergrößerten Behälter (4) jener für die Grundversion. Das Proportionalventil (6), die Wegeventile (8; 9) .sowie das Stromregelventil (11) sind an bekannte HERION-Bausteine angelehnte Niederdruck-Neukonstruktionen der kleinsten Nenngröße - NW 6, vorgeseher} für Rohreinbau (G1/4), mit Gewindebohrungen zur Befestigung am Sitzrohr über an dieses angeschweißte Flachbandteile. Das Gleiche gilt grundsätzlich für den Sicherheitsblock (13), jedoch ist letzterer am Speicher (12) befestigt. Das Wechselventil (7) und das Rückschlagventil (10), im Wesen bestehendem ERMETO-Fertigungsprogramm entnommen, sind der superleichten Baureihe (LL) angepaßt.

Alle genannten Ventile sind im Raum zwischen Sitzrohr und hinterem Schutzblech untergebracht und beschädigungssicher verkleidet. Der Speicher (12), .horizontal resp. leicht aufwärtsgeneigt angeordnet, ist mangels angestrebter 3 1-Kompakteinheit mit eliptischem Querschnitt durch 1-2 Rundspeicher als Niederdruck-Adaptation bestehender HERION-Baugröße, mit einem Nutzvolumen von ca. 1.5 1, ersetzt. Zur Befestigung, mittels zweier Klemmbänder dient ein festverbundener Zusatzrahmen mit Aufliegefläche unmittelbar über dem Schutzblech. Der Gepäckträger ist demzufolge über dem Speicher plaziert und dient so zusätzlich auch dem Schutz des Speichers.

9. Erläuterung der Funktionsweise.

A._Grundvejrsion.. Ausgangslage ist die maximal exzentrische Posi-

Hydro-Antrieb Anlage Nr. 1, S.

tion des'Statorrings (1.6) der Hydropumpe (1) als Verstellpumpe;.,,.;, In solcher Lage sind die Stellschraube (1.5) einerseits und die, , vorgespannte Feder der Druckreglers (1.4) anderseits in Nullstellung. Deshalb gelangt der durch Pedalbetätigung erzielte Förder-**", strom bis auf Leckverluste ungeschälert zum Hydromotor (2) und **". bewirkt eine der Kadenz direkt proportionale, doch um die Grund- · übersetzung vergrößerte Drehzahl des Rotors (2.4). Bei Aufwärts₇ ,·· fahrt wächst progressiv der Steigungswiderstand als Hauptfaktor,**** des Bewegungswiderstands (Roll-, Walk- und Luftwiderstand kon- *·.* stant erachtet) und parallel mit diesem der Systemdruck. Letzterer bewirkt nach Erreichen des eingestellten Grundwerts, daß sich die einer größeren Kraft ausgesetzte Feder des Druckreglers (1.4) kürzt und der Statorring (1.6) sich in Richtung kleinerer Exzentrizität bewegt. Entsprechend sinkt bei unveränderter Kadenz die Drehzahl des, Hinterrads, folglich die Geschwindigkeit, doch die Eingangsleistung bleibt konstant. Dieser Regelvorgang wiederholt sich lastabhängig stufenfrei in beiden Richtungen (steigender und sinkender Druck): eine schaltungsfreie Übersetzungsanpassung ist das Resultat. Grenzwerte sind ein Förderstrom nahe Null in Statorring-Mittelstellung bei Erreichen des Druckmaximums (entsprechend Federkennlinie und Federweg).

Bei Änderung der Voreinstellung der Stellschraube (1.5) wird der maximale Förderstrom entsprechend begrenzt. Adäquat fallen Leistungsbedarf, Grundübersetzung und Fahrtgeschwindigkeit. Der Ansprechpunkt der' Feder kann dabei gleich bleiben (Feder um Verstellwert der Verstellschraube (1.5) verlängert) oder erhöht belassen werden, so eine weichere oder härtere Fahrcharakteristik ergebend. Die Übersetzungsanpassung funktioniert unverändert auf beschriebene Weise.

B. Vollversion

1 . JNorma_l_fajiri:. Die Funktionsweise ist der oben beschriebenen gleich. Die Einstellungen der zusätzlichen Ventile ergeben sich ohne Ingerenz wie folgt:

- 3/3-Wege-Proportionalventil (6): die normale Schaltposition "0"

bleibt eingerastet (wird ansonsten über Betätigung eines extra Schalthebels am Lenkrad via Bowdenzug erreicht)

- Wechselventil (7): Einflußrichtung unverändert

Hydro-Antrieb Anlage Nr. 1, S. 8

&mdash; 3/2-Wegeventil (9): durch Druckaufbau gegen den Federwiderstajjd,;, wird automatisch die normale Schaltposition I erreicht. ,

2. F_re_ilauf. Die teilweisen Neueinstellungen der Ventile bedürfe» keiner Manipulation, i.e.: &Idigr; I

- 3/3-Wege-Proportionalventil (6): Schaltposition "0" bleibt eirv·**' gerastet .

- Wechselventil (7): der größere Druck und mit diesem das Sperr*- J ;

element wechseln selbstgängig die Seiten ; ;"

- Hydromotor (2): die Drehrichtung bleibt erhalten, der Motor arbeitet als Pumpe

- 3/2-Wegeventil (8): durch Druckabbau bewirkt die Federkraft den beeinflussungslosen Wechsel in die Schaltposition "0"

- 3/2-Wegeventil (9): die durch Federkraft erreichte Schaltposition "0" bleibt erhalten

&ldquor;3. Spe_i£he_rfü2.1.ung_. Diese erfolgt generell während der Abwärtsfahrt, die Initierung dagegen über einen mit dem Bremshebel vorzugsweise des Hinterrads gekoppelten, in der Phase vorgestellten Bowdenzug vor Beginn des normalen Bremsvorgangs des bezüglichen Rades. Somit ergibt sich im Vergleich zum Freilauf folgendes Einstellungsbild:

- 3/3-Wege-Proportionalventil (6), Hydromotor (2), 3/2-Wegeventil (8), Sicherhe'itsblock (13): keine Änderung

- Wechselventil (7): selbsttätige Umkehrung der Einflußrichtung

- 3/2-Wegeventil (9): infolge besagter Bremshebelbetätigung Übergang in Schaltposition I

- Rückschlagventil (10) und 2-Wege-Stromregelventil (11): durch Ansprechen für Durchfluß geöffnet

Der Füllvorgang wird mit Erreichen des zulässigen Höchstdrucks durch Aktivierung, des Druckbegrenzungsventils, als Bestandteil &bull;des Sicherheitsblocks (13), beendet; die Anzeige des Manometers (14) signalisiert die Zweckmäßigkeit der Rückstellung des Bremshebels, falls die Bremswirkung der zweiten Bremse dies erlaubt.

4. Spe_iclier_en.t.leeruncj;. Der Zeitpunkt der Rückgewinnung der gespeicherten Energie liegt im Ermessen des Fahrers, das Nutzstromvolumen dagegen ist nur von der normalerweise einmaligen Einstellung des 2-Wege-Stromregelventils (11) beeinflußt und - prinzipgemäß unabhängig von der Druckdifferenz. Nachstehende Einstellungsvari-

Hydro-Antrieb Anlage Nr. 1, S. 9

ante im Vergleich zur Einstellung des Hauptkreislaufs bedingt die Entleerung: · ···&diams;··

- 3/3-Wege-Proportionalventil (6): manuell eingestellte Schaltpp··»· sition I (eingerastet, bei Pedalstillstand) oder der Zwischen-*_#> stellung I-0'(bei zusätzlich aktiver Hydropumpe (1))

Im Übergangsbereich zwischen den Schaltpositionen I und "0" atl-f, ■ dieren sich somit in wählbarem Verhältnis Speicherstrom und * Pumpenstrom zum Schluckstrom des Hydromotors (2). t &idiagr;

- restliche einbezogene Komponenten: Einstellung unverändert. I I

5. SjpejL^he^ryprfiil.lung^ Dieser Vorgang beruht auf Betätigung der Hydropumpe (1) im Stand oder in Langsamfahrt und wird durch folgende Einstellung erreicht:

- 3/3-Wege-Proportionlventil (6): manuelle Umstellung auf Schaltposition II - für Fahrradstillstand oder Zwischenstellung II-O - für Langsamfahrt

- restliche einbezogenen Komponenten: ohne Neueinstellung. Während des Füllvorgangs findet infolge wachsenden Speicherdrucks die der Verstellpumpe (1) eigene selbsttätige Förderstromminderung statt.

10. Vorteile der Neuerung. Die durch die Neuerung erzielten Vorteile sind überwiegend nutzungsmäßiger, aber auch ästhetischer Art:

1. Der Hydro-Antrieb ermöglicht eine leichtere, Muskelkraft sparende Fahrweise dank Nutzung der Bremsenergie während Steigungsfahrten .

2. Durch Wegfallen des Gangschaltens, bei dem zudem Begrenzungen zu beachten sind, ergibt sich eine komfortablere Fahrweise, die es erlaubt, sich ohne Ablenkung nur auf den Weg zu konzentrieren.

3. Der Hydro-Antrieb erfordert keinerlei Schmierung, da diese Aufgabe im Hydraulikbereich von der Hydraulikflüssigkeit wahrgenommen wird, ansonsten die fabrikseitige Fettung der Wälzlager für Lebensdauer ausreicht.

4. Da keine beweglichen Antriebsteile greifbar sind besteht keine Verletzungsgefahr.

'5. Eine Verschmutzung oder Verstaubung der Hydraulik-Außenteile hat keinen Einfluß auf die Wirksamkeit und den Wirkungsgrad des Hydro-Antriebs.

Hydro-Antrieb Anlage 1, S.

6. Durch Veredlung der Außenflächen der Antriebsteile kann der .an sich schon höhere Dekorwert eines Hydro-Fahrrads noch gestei*- gert werden. V

7. Der Hydroantrieb bietet zahlreichere Varierungsmoglxchkeiten*,.· für die konstruktive Auslegung, die es erlauben, den sich au»»"' den Pflichtenheften der diversen Fahrradarten ergebenden Setzungen voll zu genügen.

Claims (1)

1. Dipl.-Ing. Johannes Schwerdtfeger Anlage Nr. 2, S. 1

   HYDROSTATISCHER SCHALTUNGSFREIER FAHRRADANTRIEB

   MIT ENERGIESPEICHERUNG *

   utzanspruche .***".

   1. Hydrostatischer schaltungsfreier Fahrradantrieb mit Energie-**·* speicherung, genannt Hydro-Antrieb, dadurch gekennzeichnet, *&diams; daß als Hydropumpe (1) eine verstellbare für Langsamlauf ge-*···· eignete Niederdruck-Flügelzellenpumpe mit selbsttätiger druck-* abhängiger Förderstromregelung vorgesehen ist.

   2. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernbestandteile der Hydropumpe (1) im exzentrisch zum Rahmensystem angeordneten, vergrößerten und passungstauglichen als Gehäuseschale genutzten Querrohr (1.1) des unteren Rahmenknotens in einem Gehäusering (1.2) eingebettet untergebracht sind.

   3. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Querrohr (1.1) mit Gewindebohrungen zur Befestigung der beidseitigen Deckplatten (1.3) sowie mit Öffnungen zum Anbringen des Druckreglers (1.4), der Stellschraube (1.5) sowie der Rohrleitungs-Anschlußverschraubungen für Zu- und Abfluß versehen ist.

   4. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1.7) an der unverändert im Knotenpunkt des Rahmensystems liegenden in Kugellagern gelagerten und mittels Radialdichtringen gegen Innendruck abgedichteten Tretkurbelwelle befestigt ist.

   5. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydromotor (2) ein für Langsamlauf geeigneter Niederdruck-Flügelzellenmotor mit konstantem Schluckstrom, zur zeitweisen Fungierung als Pumpe geeignet, vorgesehen ist.

   6. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 5₇ dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (2) hinsichtlich seiner Außenmaße zur Anbringung am weiteren (rechten) Ausfallende der Hinterradgabel, anstelle des Vielritzels, geeignet ist.

   7. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der &Agr;&mgr;^&bgr;&ugr; des Hydromotors (2) dem der Hydropumpe (1) insofern gleicht, als das exzentrisch zur Radachse situierte Gehäuse aus Gehäuseschale (2.1), mit Gewindebohrungen zur Befestigung beider DQckjpJ.afcteji 1,2.3) und Öffnungen zum Anbringen

   Hydro-Antrieb Anlage Nr. 2, S.

   der Rohrleitungs-Anschlußverschraubungen, und Gehäusering

   {2.2), mit Innenkanälen für Zu- und Abfluß besteht.

   8. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet ,J***** daß die Wandstärke der Gehäuseringe {1.2; 2.2), kontinuierlich«· wachsend, dann fallend, ein Maximum und ein Minimum, in' der "·*·· Hauptachse liegend, aufweist und daß auf der Seite der groß";· ten Wandstärke die als Sammelkanäle dienenden Innenkanäle so-*,,

   wie die Öffnungen für Zu- und Abfluß liegen. *.!«&diams;

   "9. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,!^ X daß die Gehäuseringe {1.2; 2.2) umlaufend außenseitige rechteckige Aussparungen haben, die für die Aufnahme der Dichtringe bestimmt sind.

   10.Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernbestandteile des Hydromotors {2) im Gehäusering (2 .2) eingebettet sind und der Rotor (2.4) über eine Hohlwelle starr mit der Niederflansch-Radnabe verbunden ist.

   11.Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Hydropumpe (1) und Hydromotor (2) bei Normalbetrieb,gleichbedeutend mit durch Pedalbetätigung bewirkter Vorwärtsfahrt, im offenen Kreislauf arbeiten.

   12.Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4) des offenen Kreislaufs Trapezprofil zeigt und zwischen Unterrohr und Sitzrohr innerhalb des Tretkurbel-Freiraums plaziert, sein Rauminhalt dem Speichernutzvolumen angepaßt ist und Öffnungen für den Einbau des Rücklauffilters (3) sowie den Anschluß der zugehörigen Armaturen vorhanden sind.

   13.Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit einem hydraulischen Freilauf ausgerüstet ist und daß als dessen Komponenten ein Wechselventil {7) und ein 3/2-Wegeventil (8) auftreten, letzteres durch direkte, auch indirekte Druckbeaufschlagung in Schaltposition "l", durch Federrückführung in Schaltposition "0" gehalten.

   14.Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Energiespeicherung mittels eines Hydrospeichers (12) als Blasenspeicher mit Stickstofffüllung und dem dazugehörigen Sicherheitsblock (13), beide Geräte als Mobilgeräte für Niederdruck ausgelegt, vorgesehen ist.

   Hydro-Antrieb Anlage Nr. 2, S. 3

   15. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Hydrospeicher (12) auf einem gesonderten, mit den *

   oberen Hinterradstreben fest verbundenen Rahmen zwischen hifi-*** terem Radschutzblech und Gepäckträger ruht und mittels Klemr»-»*»_#

   &bull; * bander befestigt ist. **,*.··

   16. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet* daß das Laden des Hydrospeichers (12) durch Aktivierung eines», 3/2-Wegeventils (9) ermöglicht wird, das von der federbewirk«·· ten Schaltruheposition "0" durch Betätigung des Brems schalt·-^» hebeis eines der Räder, vornehmlich des Hinterrads, via Bowdenzug in die Schaltposition "l" überwechselt.

   17. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung des 3/2-Wegeventils (9) phasenvorverlegt vor Beginn des Anliegens der Bremsklötze erfolgt und somit die zusätzliche, unabhängige und andauernde Bremswirkung während des Ladevorgangs und der anschließenden Öffnung des Druckbegrenzungsventils der Sicherheitsblocks (13) als ausreichend erachtet oder zur normalen Bremsung addiert werden kann.

   18. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladen des Hydrospeichers (12) durch Aktivierung eines 3/3-Wege-Proportionalventils (6), mittels eigenen Schalthebels erreicht wird, indem von der Schaltposition "0" zur Schaltposition "i" voll oder nahezu übergegangen wird.

   19. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladen des Hydrospeichers (12) mengenmäßig druckunabhängig durch ein 2-Wege-Stromregelventil (11) begrenzt wird.

   20. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ventile (6; 7; 8; 9; 10; 11) inklusive Sicherheitsblock (13) im Raum zwischen Sitzrohr und hinterem Radschutzblech verkleidet untergebracht und verrohrt sind.

   21. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in Zufluß- und Abflußleitung des Hydromotors (2), in dessen Nähe, je eine sperrende Schnellkupplung (5) eingebaut ist und so Hinterrad und Hydromotor (2) als Baueinheit bequem demontierbar sind.

   22. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrospeicher (12) im Stand oder in Langsamfahrt vor-

   Hydro-Antrieb Anlage Nr. 2, S. 4

   gefüllt werden kann, indem die Schaltposition "II" des 3/3-, , Wege-Proportionalventils (6) voll oder nahezu eingestellt *

   wird. :*"^:*

   &bull; 23. Hydro-Antrieb nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet»,.. daß seine Realisierung in einer vereinfachten Grundversion -*'**, ohne Energiespeicherung, doch mit der selbsttätigen Förder-·*;· stromregelung - möglich ist, indem die Ventile (6 - 11), der*,, Hydrospeicher (12), der Sicherheitsblock (13) und das Manoma^«· ter (14) entfallen, der Rauminhalt des Behälters (4) verklea^-J nert und die starre Verbindung des Rotors (2.4) mit der Radnabe durch einen Freilauf (15) ersetzt wird.