DE9416058U1 - Elektrisches Fahrrad - Google Patents

Description

K 30 283

Elektrisches Fahrrad

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Fahrräder des im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Typs.

Sie ist eine Abänderung und Fortführung des früheren elektrischen Fahrrades gemäß der US-Patentanmeldung, If. Nummer 08/170,832; dein chinesischen Patent 932322844.X; dem deutschen Patent 69400078; und dem englischen Patent 9326406.7. Sie ermöglicht für das elektrische Fahrrad eine gleichmäßigere und fließendere Kraftübertragung als der Entwurf gemäß den obigen Patentanmeldungen und ermöglicht ferner einen schnelleren Zusammenbau, eine schnellere Zerlegung und eine einfachere Wartung.

In dem elektrischen Fahrrad des Typs, der in den obigen Patentanmeldungen offenbart ist/ sind die Antriebs- und die Kraftübertragung hauptsächlich an den hinteren Streben befestigt und an der Seite der Radnabe angebracht* Das Kraftübertragungsgehäuse und das Schwungrad sind an den beiden gegenüberliegenden Enden der Radnabe getrennt voneinander angebracht. Für den Antrieb des Fahrrads wird ein Gleichstroxmaotor verwendet, der die Kraftübertragungsbaueinheit zu einer Vorwärtsbewegung antreibt und die Drehung der Radnabe einleitet und aufrechterhält, wenn die Geschwindigkeit der Zahnräder am. Freilauf abnimmt. Dadurch wird jedoch die Möglichkeit, das Fahrrad mittels Muskelkraft über Pedale zu bewegen, nicht geschmälert, ferner hat das Fahrrad keine Schadstoffemission und einen niedrigen Geräuschpegel, schließlich sind in diesem Fahrrad zwei Verwendungsmöglichkeiten miteinander kombiniert, so daß die Forderungen nach einem schnei-

len Transport einerseits und einer. ei.ufadb.er«. Eerst&llung andererseits erfüllt sind.

Nachdem der Erfinder die obenerwähnte Anmeldung eingereicht hatte/ hatte er seine Prüf- und Abänderungsanstrengungen fortgesetzt/ um seine Ideen und Entwürfe zu verfeinern/ wodurch das in den obenerwähnten Anmeldungen beschriebene elektrische Fahrrad schließlich perfektioniert werden konnte. Nach ungefähr einem Jahr der Untersuchungen war die Erfindung schließlich abgeschlossen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Fahrrad zu schaffen, das eine Vervollkommnung des obenerwähnten herkömmlichen elektrischen Fahrrades darstellt und eine gleichmäßigere und fließendere Antriebsbewegung ermöglicht sowie den Zusammenbau und die Zerlegung beschleunigt und die Wartung erleichtert, so daß einerseits die Kosten reduziert werden können, was für die Industrie nützlich ist, und andererseits die tatsächliche Wirkung der vorliegenden Erfindung verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Fahrrad der gattungs gemäß en Art, das die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale enthält.

In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung definiert.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug niiamt; es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht des elektrischen Fahrrades, die der Erläuterung der anordnung der vorliegenden Erfindung dient;

Fig. 2 eine auseinandergezogene, perspektivische ansicht des Antriebs- und des Kraftübertragungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine weitere Ansicht des Antriebs- und des Kraftübertragungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Schnittansicht des unidirektionalen Kraftübertragungsmechanismus ;

Fig. 5 eine Ansicht des unidirektionalen Kraftübertragungsmechanismus gemäß einer weiteren Äusfüiirungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. &dgr; eine Ansicht des unidirektionalen Kraftübertragungsmechanismus gemäß einer weiteren Äusfuhrungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Schnittansicht des Kraftubertragungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand;

Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schalt-Steuerei nrichtung; und

Fig. 9 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Batteriesatzes.

Wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, enthält das erfindungsgemäße elektrische Fahrrad einen Fahrradrahmen 1, einen Batteries atz 2, der am vorderen Rohr 11 und am

unteren Rohr 12 des Fahrradrahmens 1 angebracht ist, eine Schalt-Steuereinrichtung 5, die im wesentlichen in der Mitte des Fahrradrahmens 1 angebracht ist und durch Steuersignale/ die sie von einem. Schalthebel an der Lenkstange 13 dss Fahrrades empfängt, betätigt werden kann, sowie eine Antriebstaueinheit 3, die an der hinteren Strebe 14 des Fahrrades befestigt ist.

Diese Antriebsbaueinheit 3 enthält als Hauptkomponenten einen Gleichstrommotor 31, an dessen Abtriebswelle ein Abtriebskegelrad 311 (siehe Fig. 7) angebracht ist, während an seiner oberen Kante ein Flansch 312 angebracht ist, der in seiner Mitte wenigstens ein Positionierloch 3121 aufweist und damit die Befestigung des Gleichstrommotors 31 an der hinteren Strebe 14 mittels Schrauben 313 ermöglicht, eine Montagegrundplatte 32, die tangential zur Umfangslinie des Abtriebskegelrades 311 angeordnet ist, in ihrer Mitte eine kreisförmige Ausnehmung 321 aufweist und an zwei gegenüberliegenden Stirnseiten mit Anbringungsflanschen 314 versehen ist, die dazu dienen, die Montagegrundplatte 32 mittels Schrauben 315 an. der hinteren Strebe 14 zu befestigen, ein großes Kegelrad 33, das in der kreisförmigen Ausnehmung 321 angeordnet ist und mit dem kleinen Abtriebskegelrad 311 in Eingriff ist, eine feste Grundplatte 34, durch die Schrauben 340 verlaufen, die in die Montagegrundplatte 32 eingeschraubt sind, wobei zwischen einem Flansch 341 der festen Grundplatte 34 und dem großen Kegelrad 33 ein Lager 35 angeordnet ist,

eine Radnabe 41, die an ihrem linken und an ihrem rechten Ende mit einem Außengewinde 411 bzw. 412 versehen, ist, wobei auf das Außengewinde 412 auf der rechten Seite ein Freilauf 42 aufgeschraubt ist, und

eine Radnabenachse 43, die durch die Radnabe 41, das Kegelrad 33 und die feste Grundplatte 32 verläuft und an der hinteren Strebs 14 befestigt ist.

Die gegenüber dem obenerwähnten herkömmlichen elektrischen Fahrrad neuartigen Abänderungen umfassen die folgenden Herkmale:

Ata großen Kegelrad 33 ist ein Flansch. 332 ausgebildet, an dessen Außenkante Einschubausnehmungen 333 ausgebildet sind und in den eine Buchse 36 eingeschoben ist.

Außengewinde 411 an der linken Seite der Radnabe ist eine unidirectionale Kraftubertragungsbaueinheit S angebracht, die ihrerseits hauptsächlich folgende Merkmale aufweist:

Ein Achsloch 811 an einea. Drehkörper 81 (siehe Fig. 3) weist einen Kranz 812 auf, der den Ausnehmungen 333 des großen Kegelrades 33 gegenüberliegt. Der um das Achsloch SIl gebildete Ring schafft einen Einschubhohlraum, ferner sind an dem einteiligen Trinenring des Drehkörpers 81 mehrere Positioniereinrichtungen 814 angebracht, die an ihren vorderen Enden durch vertikale Flächen 8141 und an ihren hinteren Enden durch konkave Flächen begrenzt sind.

- Ein Getriebegehäuse 82, dessen Innenfläche ein Innengewinde 821 aufweist, ist auf das linke Außengewinde 411 der Radnabe 41 geschraubt und in die durch die einzelnen Positioniereinrichtungen 814 definierte kreisförmige Fläche eingeschoben.

Zwischen jeder -vertikalen Fläche 8141 der Fositioniereinrichtungen 814 und einer zugehörigen Trommel 83 ist jeweils eine Feder 84 angeordnet.

Auf den Positioniereinrichtungen 814 ist mittels Schrauben eine Abdeckung 85 befestigt, wodurch das Kraftübertragungsgehäuse 82 im Drehkörper 81 positioniert wird.

Durch die Zusammenfügung der obigen Komponenten kann der Gleichstrommotor 31 die Radnabe 41 direkt antreiben, so daß sie sich motorgetrieben dreht; .alternativ kann die Radnabe durch die Pedale angetrieben werden, ohne durch den vorhandenen Elektromotor störend beeinflußt zu werden. Somit kann das elektrische Fahrrad gleichzeitig zwei Funktionen erfüllen/ nämlich diejenige eines Kraftrades und diejenige eines gewöhnlichen, durch Pedale angetriebenen Fahrrades.

Tm Vergleich zu der obenerwähnten ursprünglichen Patentanmeldung weist das erfindungsgemäße elektrische Fahrrad die folgenden Unterschiede und Funktionen auf:

1. Wie in Fig. 3 gezeigt/ ist die erfindungsgemäße Baueinheit direkt an der linken Seite der Radnabe 41 angeschraubt und bildet mit dieser eine Einheit. Die unidirektionale Kraftübertragungsbaueinheit 8 läßt mittels der Positioniereinrichtungen 814/ der Trommeln 83 und der Federn 84 im Drehkörper Sl nur zu, daß der Drehkörper 81 das unidirektionale Kraftübertragungsgehäuse 82 in Vorwärtsrichtung dreht. Das Kraftübertragungsge&äuse 82 ist auf das Außengewinde der Radnabe 41 geschraubt, so daß es dann, wenn der Drehkörper 81 zu einer Vorwärtsbewegung angetrieben wird, die Radnabe 41 drehen kann, wodurch die mo-

torgetriebene Bewegung erzielt wird. Wenn, wie in Fig. 4 gezeigt, der Drehkörper 81 in Vorwärtsrichtung gedreht wird, wird das Kraftübertragungsgehäuse 82 durch die Federn 84 und die Trommeln 83 gebremst, so daß seine Bewegung in Vorwärtsrichtung aufrechterhalten werden muß. Wenn andererseits zum Pedalantrieb übergewechselt wird, wird umgekehrt das Kraftübertragungsgehäuse 82 durch die Radnabe 41 bewegt, so daß sich die Innenseite des Drehkörpers 81 in Vorwärts— richtung dreht. In diesem. Zeitpunkt werden die Trommeln 83 und die Federn 84 zusammengeschoben. Daher dreht sich das Kraftübertragungsgehäuse 82 im Drehkörper 81 frei, wodurch die Pedalantrieb-Funktion erzielt wird.

2. Da in der unidirektionalen Kraftubertragungsbaueinheit 8 am Drehkörper 81 die Eins chub körper 813 vorgesehen sind, die in die ausnehmung 333 der Äntriebsbaueinheit eingeschoben werden können, kann, die Antrieb sbaueinheit 3 im. voraus zu einer einzigen Einheit zusammengebaut werden (siehe Fig. 3), woraufhin die unidirektionale Kraftubertragungsbaueinheit 8 angeschraubt wird, die die Radnabe 41 direkt zu einer Vorwärtsbewegung verlassen kann. Dadurch wird nicht nur der Zusammenbau beschleunigt, vielmehr kann die ÄTLtriebsbaueinheit 3 bequemer zerlegt werden, wenn eine Wartung oder eine Reparatur der Kegelräder erforderlich sein sollte. Dies stellt die größte Funktionsverbesserung gemäß der Erfindung dar. Bei der Wartung der Kraftubertragungsbaueinheit 8 des obenerwähnten herkömmlichen elektrischen Fahrrades mußte nämlich die gesamte Baueinheit zerlegt werden, wodurch die Arbeit stark erschwert wurde. Wenn ein Bruch oder ein Verschleiß auftraten, mußte dis gesamte Baueinheit ersetzt werden. Dadurch waren die Wartungskosten erheblich höher.

Die vorliegende Erfindung beseitigt diesen Mangel, indem sie die Antriebsbaueinheit 3 und die unidirektionale Kraftübertragungsbaueinheit 8 in voneinander unabhängige Einheiten trennt/ die einen schnelleren Zusammenbau und eine schnellere Zerlegung sowie eine einfachere Ersetzung der Komponenten ermöglichen, so daß die Kosten tatsächlich gesenkt werden.

3. Wie in Fig. 7 gezeigt, verwendet das Antriebs- und Kraftübertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung das kleine Äbtriebskegelrad 311 des Gleichstrommotors 31 dazu, das große Kegelrad 33 zu drehen, wodurch der Drehkörper Sl und die Radnabe 41 in Untersetzung direkt zu einer Vorwärtsbewegung angetrieben werden. Der gesamte Krafttibertragungsprozeß ist gleichmäßig und verringert wirksam einen Verschleiß der Teile sowie die bei der Drehung entstehenden Geräusche.

Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, enthält die erfindungsgemäße unidirektionale Kraftübertragungsbaueiniisit 8 a gemäß einer weiteren ausführungsform folgende Merkmale:

Einen Drehkörper 81a, dessen Innenfläche im Achshohlraum einen Kranz 812a bildet (der mit dem in Fig. 3 gezeigten Kranz 812 identisch ist), an dem Einschubkörper 813a ausgebildet sind.

In einem Kraftübertragungsgehäuse 82a weist ein linker Abschnitt einen Flansch 821a mit verhältnismäßig großem Durchmesser auf/ der auf der ausgesparten Oberfläche 814a im Drehkörper 81a angeordnet ist. Der mittlere abschnitt des Kraftübertragungsgehäuses 82a weist symmetrische Ausnehmungen 8221 auf, in die jeweils ein ausfahrbarer, flexibler Anschlag 84a einge-

baut ist, während der vordere Abschnitt 823a des Kraftüfaertragungsgehä-uses 82a an seiner Außenfläche und an seiner Innenfläche ein. Außengewinde 8232 bzw. ein. Innengewinde 8231 aufweist. Das Innengewinde 8231 ist auf das linke Außengewinde 411 der obenerwähnten Radnabe 41 geschraubt.

- An einer Positioniereinrichtung 83a,· durch deren Aaßenflansch Schrauben 833a verlaufen, mittels derer sie mit dem Drehkörper 81a zu einer einzigen Einheit verschraubt ist, ist ein Kranz 831a vorgesehen, dessen innere kreisförmige Oberfläche mit Zähnen versehen ist, die durch die Anschläge 84a im. Kraftübertragungsgehäuse arretiert werden können*

Auf das Außengewinde 8232 des Kraftubertragungsgehäuses 82a kann ein Kranz 85a mittels seines Innengewindes 851a geschraubt und im Kranz 831a der Positioniereinrichtung 83a positioniert werden.

In der' in Fig. 6 gezeigten Baueinheit mit den obigen Komponenten werden, wenn der Drehkörper 81a und die Positioniereinrichtung 83a in VorwärtsrichtOng bewegt werden, dia Anschläge 84a am Kraftübertragungsgehäuse 82a an den Zähnen 832a angehalten und müssen bewegt werden, bevor der Drehkörper 81a in Yorwärtsricntung gedreht werden kann. Andererseits wird während des Peda.lbetriebs umgekehrt das Kraftübertragungsgehäuse 82a durch die Radnabe 41 bewegt und dreht sich im Drehkörper 81a in Vorwärtsrichtung. Hierbei gleitet der Anschlag 84a über die Zähne und wird ztisaißmengedrückt, wodurch sich das Kraftübertragungsgehäuse 82a im. Drehkörper 81a frei drehen kann, so daß das Fahrrad mittels Pedale angetrieben werden kann. Daraus wird ersichtlich, daß die gezahnte unidirektionale Kraftübertragungsbaueinheit 8 a und die obenerwähnte

Kraftübertragungsbaueinheit 8 völlig gleiche Funktionen besitzen.

Zur Erläuterung der Verwendung und des Betriebs des erfindungsgemäßen elektrischen Fahrrades wird auf die Fig. 1, 2 und 7 Bezug genommen. Das erfindungsgemäße elektrische Fahrrad kann als normales Fahrrad verwendet werden, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn die Pedale 16 und die äntriebskette 17 betätigt werden, wird der unidirektiona-Ie Freilauf 42 angetrieben, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Der Freilauf 42 ist auf das rechte Außengewinde 412 der Radnabe 41 und mittels der Achsbuchsen 413, 414 in den Gewindebuchsen 411, 412 auf die Radnabenachse 43 geschraubt, so daß er mit der Radnabenachse 43 drehfest verbunden ist. Wenn sich daher der Freilauf in Vorwärtsrichtung dreht, dreht sich die Felge 15 des Fahrrades durch die Pedalbewegung wie bei gewöhnlichen Fahrrädern.

Wenn in dem. elektrischen Fahrrad gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen an der Lenkstange angebrachten und als Signalgeber dienenden Schalthebel zum Motorbetrieb umgeschaltet wird, versorgt der Batteriesatz 2 den Gleichstrommotor 31 mit Leistung, so daß der Gleichstrommotor das kleine Sbtriebskegelrad 311 in Bewegung versetzt. Das kleine Äbtriebskegelrad 311 dreht das große Kegelrad 33, wodurch die Drehzahl verringert und das Drehmoment erhöht werden. Wenn sich daher das große Kegelrad 33 dreht, bewirkt es, daß sich die unidirektionale Kraftübertragungsbaueinheit 8 in Vorwärtsrichtung dreht, so daß sich schließlich die Radnabe 41 dreht, wodurch der Motorantrieb erzielt wird.

Wie in Fig. 8 gezeigt, enthält die Schalt-Steuereinrichtung 5, deren Hauptaufgabe die Steuerung des Schaltvorgangs des Gleichstrommotors 31 ist, folgende Hauptkomponenten:

Einen Photosensor 55, der dia relative Stellung eines Schalthebels an der Lenkstange 13 des Fahrrades erfaßt und entsprechend dem Erfassungsergebnis ein Spannungs signal an die Schalt-Steuere &igr; &eegr; richtung 5 schickt, das in den späteren Stufen einer Pulsbreitenmodulationsschaltung (&Rgr;&idiagr;&idigr;&Mgr;-Schaltung) 52 ausgewertet wird.

Die Pulsbreitemnodulationsschaltung {PP5M-SchaltungJ 52 und einen Oszillator (OSZ] 53, wobei der OSZ 53 ein für die PHM-Schaltung 52 erforderliches Referenzsignal erzeugt. Wenn die BKM-Schaltung 52 dieses Referenzsignal empfängt, erzeugt der Photosensor 51 die damit zu vergleichende Spannung. Daraus kann ein Signal mit einer Impulsbreite von 0% bis 100% erhalten werden, wobei diese Breite die relative Stellung des Schalthebels darstellt. Das Signal kann dazu verwendet werden, die Leistung des Motors 31 zn steuern und/oder die Drehzahl des Motors 31 zu verändern.

Einen Ausgangstreiber 54, der das kleine Signl von der PlM-Schaltung 52 mittels eines Hochleistungs-MOSEET in eine Hochspannung umwandelt, die zum Treiben des Motors 31 erforderlich ist.

Eine Schutzschaltung 55, die im wesentlichen mittels eines ünterbrechungssignal-Generators 7 die Leistungsversorgung unterbricht, wenn im Ausgangstreiber 54 Unregelmäßigkeiten auftreten.

Einen Stromsensor 56 und einen Komparator 57, wovon ersterer den in den Motor 31 fließenden elektrischen Strom abgreift und ihn in eine elektrische Spannung umwandelt, während letzterer diese Spannung mit dar Referenzspannung ü_ref vergleicht- Wenn der elektri-

sehe Strom zu groß ist, gibt der Komparator 57 eine hohe Spannung aus, wodurch die PWM-Schaltung 52 die Impulsbreite verringert, wodurch der elektrische Strom zum Motor 31 automatisch begrenzt wird und ferner sowohl der Hotor 31 als auch der äusgangstreiber 54 geschützt werden.

Einen Regler 58, der die elektrische Spannung V_cc abgreift und sie einstellt, wenn sich während der Fahrt des Fahrrades oder bei ungünstigen Fahrbahnbedingungen die Ba.tteriespan.nung von der Last unterscheidet, wodurch eine instabile elektrische Spannung erzeugt würde, so daß durch den Regler 58 der Normalbetrieb des Fahrrades gewährleistet ist.

Eine Leistungseinschaltverzögerung 59, die ein Verzögerungssignal erzeugt, wenn die Leistung eingeschaltet wird, um ein plötzliches anfahren des Fahrrades zu verhindern, wenn der Schalthebel in die Position für höchste Geschwindigkeit bewegt wird.

Einen Schlüssel 60, der die mechanische Leistungskontrolle bildet. Er wirkt als Fahrradschlüssel, wenn das Fahrrad ausgeschaltet ist, oder als Leistungsabschaltvorrichtung, wenn in der Leistungsversorgung ein Problem auftritt. Außerdem schielet er an die Schutzschaltung 55 ein Signal, um den Motor 31 vollständig abzuschalten.

Einen Unterbrechungssignal-Generator 7_r der bei Betätigung der Bremse ein Signal erzeugt, durch das die Schutzschaltung 55 vorübergehend die gesamte Schaltungsanordnung abschaltet und außerdem den Pulsbreitenmodulator 52 zurücksetzt. Nach dem Ende des ünterbrechungssignals 7 werden die Schaltungen erneut eingeschaltet. Um während eines Bremsvorgangs eine uner-

wünschte Beschleunigung zu vermeiden,* kann dieser TJnterbrechungssignal~Generator 7 zusätzlich, zur Schutzschaltung 55 vorgesehen sein. Dadurch kann ein erhöhter Schutz geschaffen werden, wenn im Fahrrad irgendwelche Probleme auftreten. Auf diese Weise können sowohl der Motor 31 als auch der Benutzer des Fahrrades geschützt werden.

Die obenbeschriebenen Elemente haben zusammengenommen die Funktion, den Strom zu regeln, das Fahrrad zu bremsen, das Einschalten der Schaltungen zu verzögern und deren Schutz zu gewährleisten sowie eine stabile und sichere Fahrt des Fahrrades sicherzustellen.

In Fig. 9A ist die Anordnung des Batteriesatzes am Fahrradrahmen schematisch gezeigt, während in Fig. 9B das äußere Erscheinungsbild des Batteriesatzes gezeigt ist und in Fig. 9C die Montage des Batteriesatzes perspektivisch gezeigt ist. Der Batteriesatz 2 umfaßt zwei im wesentliche symmetrische Schalen 22, 23, die die Batterie umschließen, wobei Schrauben 245 die beiden Schalen aneinander befestigen. Die Oberseiten der Schalen bilden einen Griff 25, womit der Batteriesatz 2 bequem getragen werden kann. In der Schale 23 ist eine Schmelzsicherung 26 angeordnet, die mit dem positiven Anschluß 211 und mit dem negativen Anschluß 212 eine Reihenschaltung bildet, während der andere negative Anschluß 211a und der andere positive Anschluß 212a an die Ausgangsbuchse 27 angeschlossen sind. Dadurch kann der Gleichstrommotor 31 mittels seiner Stromversorgungsbuchse 28 schnell angeschlossen werden. Ferner ist an den Stirnseitenkanten der Schalen 22, 23 jeweils eine U-förmige Raste 29 ausgebildet, mit der die Schalen 22, 23 an den Schrauben 181 befestigt werden können, die von beiden Enden des Fahrradsitz-Rohrs 18 vorstehen und auf die Muttern 182 geschraubt werden können. Dadurch kann der Batteriesatz 2

am unteren Rohr 12 befestigt und mittels der Gabelform der anderen Tragstrebe 11 eingerastet und dann am FaHrradsitz'-Rohr 18 vergeh raubt werden. Dadurch wird eine sehr stabile Befestigung erhalten. Beim Wiederaufladen müssen nur die Muttern 182 gelöst und die Leistungsversorgun.gsbuch.se 28 vom Steckverbinder 27 abgenommen werden, damit der Batteriesatz 2 unter Verwendung des Griffs 25 entnommen . werden kann. Dadurch kann die Batterie schneller ausgetauscht werden.

Durch diese Abänderungen kann die praktische Funktion des erfindungs gemäß en elektrischen Fahrrades gegenüber dem elektrischen Fahrrad der eingangs erwähnten früheren Patentanmeldungen verbessert werden. Ferner können sein aussehen verbessert und seine Verwendung erleichtert werden. Somit ist die vorliegende Erfindung auch für die Hersteller derartiger elektrischer Fahrräder wertvoll.

Claims (1)

1. K 30 283

   Schutzansprüche .

   1. Elektrisches Fahrrad, mit
   einem. Fahrradrahmen (1) ,

   einem Batteriesatz (2), der am vorderen Rohr (11) und am unteren Rohr {12) des Fahrradrahmens {1} angebracht ist,

   einer Schalt-Steuereinrichtung (S), die im wesentlichen in der Mitte des Fahrradrahmens (1) angebracht ist und die von einem an der Lenkstange (13) angebrachten Schalthebel Steuersignale empfängt,

   einer Äntriebsbaueinheit (3), die an der hinteren Strebe (14) des Faiirradrahmens (1) angebracht ist, und

   einer unidirektionalen Kraftübertragungsbaueinheit (8)
   dadurch gekennzeichnet, daß

   die antriebsbaueinheit (3) enthält: einen Gleichstrommotor (31), an dessen Antriebswelle ein kleines äbtriebskegelrad (311) angebracht ist und an dessen oberer Seitenkante ein Flansch (312) angebracht ist, wobei in dem Flansch (312) Positionierlöcher (3121) ausgebildet sind, die dazu verwendet werden können, den Flansch (312) an der hinteren Strebe (14) des Fahrradrahmens (1) zu befestigen,

   eine Montagegrundplatte (32), die tangential zur äußeren Umfangslinie des kleinen Äbtriebskegelrads (311) angeordnet ist und in ihrer Mitte eine kreisförmige Aussparung (321) sowie an ihren beiden Stirnseiten jeweils einen festen Flansch (314) aufweist, die mittels Schrauben (31S) an der hinteren Strebe (14) des Fahrradrahmens (1) befestigt werden können,

   ein großes Kegelrad (33), das in der kreisförmigen Aussparung (321) angeordnet und mit dem kleinen Antriebskegelrad (311) in Eingriff ist,

   eine feste Grundplatte (34), die mittels Schrauben (340) an der Montagegrundplatte (325 befestigt ist/ wobei zwischen der festen Grundplatte (34) und dem großen Kegelrad (33) ein Lager (35) angeordnet ist,

   eine Radnabe (41), die an ihrer linien und an ihrer rechten Seite jeweils ein Außengewinde (411, 412) aufweist, wobei am rechten Außengewinde (412) ein Freilauf (42) angeordnet ist,

   eine Radnabenachse (43), die durch die Radnabe (41), das große Kegelrad (33) und die Montagegrundplatte (32) verläuft und an der hinteren Strebe (14) des Fahrradrahmens (1) befestigt ist, und

   einen Kran2 (332), der an der der Montagegrundplatte (32) abgewandten Seite des großen Kegelrades (33) angebracht ist, an seiner Außenkante Einschubaussparungen (333) aufweist und eine Lagerbuchse (36) aufnimmt,

   die unidirektionale Kraftübertragungsbaueinheit (8) am Außengewinde (411) an der linken Seite der Radnabe (41) angeordnet ist und enthält:

   einen Drehkörper (81), bei dem die Außenfläche einer Achsbohrung (811) einen Kranz (812) bildet, der den Ausnehmungen (333) des großen Kegelrades (33) gegenüberliegt, wobei an der inneren ümfangsfläche des Drehkörpers (81) mehrere Po s xtioniere i &eegr; richtungen (814) angeordnet sind und wobei am -vorderen Ende der Positioniereinrichtungen (814) eine vertikale Fläche (8141) und am hinteren Ende der Positionierein richtung (814) jeweils eine konkave Fläche (8142) ausgebildet sind,

   ein Kraftübertragungsgehäuse (82), das an seiner Innenfläche ein Gewinde (821) aufweist/ das auf das linke Außengewinde (411) der Radnabe (41) geschraubt werden kann und in die kreisförmige Fläche eingeschoben werden

   kann, die durch, die einzelnen Positionierei &eegr; richtungen -(814) definiert ist,

   mehrere Federn (84), die zwischen den vertikalen Flächen (8141) der Positioniereinrichtungen (814) und Trommeln (83) angeordnet sind, und

   eine Abdeckung (85), die auf die Positioniereinrichtungen (814) geschraubt werden kan, und das Kraftübertragungsgehäuse (82) im Drehkörper (81) anordnet und befestigt, und

   durch, den Zusammenbau der obigen Komponenten die Radnabe (41) entweder direkt durch den Gleichstrommotor (31) oder ohne Beeinflussung durch den Motor (31) durch die Pedale (16) angetrieben werden kann.

   2* Elektrisches Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unidirektionale Kraftübertragungsbaueinheit (8) enthält:

   einen Drehkörper (81a), bei dem die Außenfläche der Achsbohrung (811a) einen Kranz (812a) bildet, an dem Einschubkörper (813a) ausgebildet sind,

   ein Kraftübertragungsgehäuse (82a), das an seinem, linken Abschnitt einen Kranz (821a) mit verhältnismäßig großem Durchmesser, an seinem mittleren Abschnitt symmetrische Ausnehmungen (8221), in die jeweils ein ausfahrbarer, flexibler Anschlag (84a) eingefügt ist, sowie in seinem rechten abschnitt ein Innengewinde (8231) und ein Außengewinde (8232) aufweist, wobei das Kraftübertragungsgehäuse (82a) mit seinem Innengewinde (8231) auf das linke Außengewinde (411) der Radnabe (41) geschraubt ist,

   eine Positioniereinrichtung (83a),. die mittels Schrauben an der linken Seite des Drehkörpers (81a) befestigt ist, wobei an ihrer der Radnabe (41) zugewandten Fläche ein Kranz (831a) ausgebildet ist, in dessen kreisförmiger innenfläche Zähne (832a) ausgebildet sind, die durch die Anschläge (84a) arretiert werden können, und

   eine Abdeckung (8SaJ, die mit ihrem Innengewinde (851a) auf das Außengewinde (S232) des Kraftübertragungsgehäuses (82a) geschraubt werden kann und die Anordnung und Befestigung des Kraftubartragungsgehäuses (82a) im Kranz (831a) der Positioniereinrichtung (83a) ermöglicht.

   3. Elektrisches Fahrrad nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt-Steuereinrichtung (5) enthält:

   einen Pulsbreitenmodulator (52), einen Photosensor (51), der die relative Position eines Schalthebels an der Fahrrad-Lenkstange (13) erfaßt und ein Signal bezüglich der relativen Position des Schalthebels in ein Spannungssignal umformt und dieses Spannungssignal an die späteren- Stufen der PTSM-Schaltung (52) schickt, die dieses Signal auswerten,

   einen Oszillator (53), der für die PWM-Schaltung (52) ein Referenzsignal erzeugt, wenn die PWM-Schaltung (52) das vom Photosensor (51) erzeugte Signal empfängt, wodurch ein Signal mit einer Impulsbreite von 0% bis 100% erhalten werden kann, das die relative Position des Schalthebels wiedergibt, wobei dieses Signal zur Steuerung der Leistungsversorgung des Motors (31) und/oder zur Änderung der Drehzahl des Motors (31) verwendet wird,

   einen Ausgangs treiber (54) _T der das kleine Signal von der PWM-Schaltung (52) mittels eines Hochleistungs-MOSEET in eine Hochspannung umwandelt, welche für den Motor (31) erforderlich ist,

   eine Schutzschaltung (55), die im wesentlichen die Leistungsversorgung anhand eines Unterbrechungssignals unterbricht, wenn im Äusgangstreiber (54) Unregelmäßigkeiten auftreten, so daß die gesamte Vorrichtung geschützt wird,

   einen Stromsensor (56), der den zum Motor (31) fließenden elektrischen Strom abgreift und in eine elektrische Spannung umwandelt, sowie einen Komparator (57),

   der diese elektrische Spannung mit einer Referenzspannung (U_ref) vergleicht, wobei der Komparator (57) bei zu hohem elektrischen Strom ein hohes Spannungssignal ausgibt, durch das die &Rgr;&idigr;&idigr;&Mgr;-Schaltung (52) die Impulsbreite verringert, so daß der zum Motor (31) fließende elektrische Strom begrenzt wird und sowohl der Motor (31) als auch die Äusgangstreiberschaltungen (54) geschützt werden,

   einen Regler (58), der die elektrische Spannung (V_cc) abgreift und regelt, wenn sich die Batteriespannung während einer Fahrt des Fahrrades oder bei ungünstigen Fahrbahnbedingungen von der Last unterscheidet, wodurch eine instabile elektrische Spannung erzeugt würde, um so einen normalen Betrieb des Fahrrades zu gewährleisten,

   eine Leistungseinschaltver2ogerung (59), die ein Ver2ögerungssignal erzeugt, wenn die Leistung eingeschaltet wird, um ein plötzliches Anfahren des Fahrrades zu verhindern, wenn sich der Schalthebel zufällig in der Position für höchste Geschwindigkeit befindet,

   einen Schlüssel (60), der die mechanische Leistungskontrolle bildet und als Fahrradschlüssel wirkt, wenn das Fahrrad abgeschaltet ist, und als Leistungsunterbrechungsvorrichtung wirkt, wenn in der Leistungsversorgung ein Problem entsteht, wobei an die Schutzschaltung (55) ein Signal gesandt wird, um den Motor (31) vollständig abzuschalten, und

   einen Ünterbrechungssignal-Generator (7), der aufgrund der Betätigung der Fahrradbremse ein Signal erzeugt, durch das die Schutzschaltung (55) die gesamte Schaltung vorübergehend abschaltet und außerdem den Impulsbreitenmodulator (52) zurücksetzt, wobei nach dem Ende des Unterbrechungssignals die Schaltungen erneut eingeschaltet werden, wodurch eine unerwünschte Beschleunigung während des Bremsvorgangs verhindert wird, so daß in Ergänzung zu der Schutzschaltung (55) ein weiterer Schutz vorhanden ist, wenn im Fahrrad irgendein Problem auftritt.

   4- Elektrisches Fahrrad nach, Anspruch. l_r dadurch, gekennzeichnet, daß

   der Batteriesatz (2) zwei Halbschalen {22_r 23), die miteinander verschraubt werden können, sowie U-förmige Rasten (29) aufweist, die mittels Schrauben (181) am Fahrradsitz-Rohr (18) des Fahrrades befestigt sind.