WO2020074155A1 - Rücktrittbremse bei elektrofahrrädern mit mittelmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (100) für ein Fahrrad mit einem elektrischen Hilfsmotor (110), wobei die Antriebsvorrichtung (100) einen Freilauf (109) zwischen einer Kurbelwelle (102) und einer Abtriebswelle (108) besitzt, wobei die Antriebsvorrichtung (100) dazu ausgeführt ist, diesen Freilauf (109) bei einer Rückwärtsrotation der Kurbelwelle (102) zu überbrücken. Bei der Rückwärtsrotation wird ein Zwischenring (105), gebremst von einer Schlingfeder (106), von einem Antreiber (104) auf der Kurbelwelle (102) von einer ersten Position in axialer Richtung entlang der Kurbelwelle (102) in eine zweite Position bewegt. Der Zwischenring (105) bildet eine mechanische Verbindung mit der Abtriebswelle (108), so dass die Rück- wärtsrotation und ein Drehmoment von der Kurbelwelle (102) auf die Abtriebswelle (108) übertragen werden.

Description

Beschreibung

Rücktrittbremse bei Elektrofahrrädern mit Mittelmotor

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein

Elektrofahrrad mit Rücktrittbremse sowie ein solches Fahrrad.

Ein Elektrofahrrad wird einerseits von einem Elektromotor angetrieben, andererseits kann der Fahrer des Elektrofahrrades auch selbst durch Treten in die Pedale für Vortrieb sorgen.

In beiden Fällen wird das Drehmoment auf eine Abtriebswelle übertragen. Fest mit der Abtriebswelle verbunden ist ein Kettenblatt, welches über eine Kette die Nabe des Hinterrades antreibt. Dabei wird die Abtriebswelle über zwei Freiläufe angetrieben. Ein erster Freilauf ist zwischen der Kurbelwelle und der Abtriebswelle eingebaut.

Tritt der Fahrer in Vorwärtsrichtung, also in Fahrtrichtung, in die Pedale, führt das zu einer Vorwärtsrotation der Kurbelwelle. Die Kraft wird dann von der Kurbelwelle über den ersten Freilauf auf die Abtriebswelle übertragen. Der erste Freilauf verhindert aber, dass die Kurbelwelle angetrieben wird, wenn sich die Abtriebswelle in Vorwärtsrichtung dreht. Dadurch wird ver hindert, dass der Elektromotor die Pedale antreibt, was zu ungewollten Pedalbewegungen führt und dem Fahrer zum Beispiel die Pedale in die Wade schlagen kann. Ein zweiter Freilauf befindet sich zwischen Motor und Abtriebswelle und ermöglicht die Drehmomentübertragung vom Motor auf die Abtriebswelle, ver hindert aber, dass der Motor von der sich in Vorwärtsrichtung drehenden Abtriebswelle angetrieben wird. Dadurch wird ver hindert, dass der Fahrer bei abgeschaltetem Motor diesen weiterhin antreibt. Viele Fahrer von Elektrofahrrädern wünschen sich aufgrund der intuitiven Bedienung eine Rücktrittbremse für ihr Elektro- fahrrad. Diese ist in der Nabe des Hinterrades eingebaut, und wird betätigt, indem über die Kette eine Kraft in Rückwärtsrichtung auf die Hinterradnabe ausgeübt wird. Bei oben beschriebenem Aufbau der Antriebsvorrichtung ist beim Rückwärtstreten al lerdings keine Kraftübertragung von der Kurbelwelle auf die Abtriebswelle und somit auf die Kette möglich, da der erste Freilauf diese Kraftübertragung verhindert. Deshalb wird bei Antriebsvorrichtungen für Elektrofahrräder mit Rücktrittbremse gemäß dem Stand der Technik oft auf den ersten Freilauf ver zichtet. Die Konsequenz ist eine schlechte Entkopplung des Elektromotors von der Kurbelwelle und gegebenenfalls ungewollte Pedalbewegungen .

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Antrieb für Elektrofahrräder anzugeben.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhaft Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung, sowie der Figuren .

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Antriebs vorrichtung für ein Fahrrad mit einem Elektromotor angegeben. Die Antriebsvorrichtung weist den Elektromotor, eine Kurbelwelle, eine Abtriebswelle, einen ersten Freilauf, einen zweiten Freilauf und eine Sperrvorrichtung auf. Dabei ist der erste Freilauf zwischen der Kurbelwelle und der Abtriebswelle an geordnet und der zweite Freilauf ist zwischen dem Elektromotor und der Abtriebswelle angeordnet. Die Sperrvorrichtung ist dazu ausgeführt, dass sie bei einer Rückwärtsrotation der Kurbelwelle den ersten Freilauf überbrückt. Mit anderen Worten wird also bei einer erfindungsgemäßen An triebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad der erste Freilauf zwar beibehalten, so dass eine Entkopplung der Kurbelwelle von dem Motor stattfindet und es nicht zu unerwünschten Pedalbewegungen kommen kann. Dies kann beispielsweise den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 3 entnommen werden. Bei einer Rotation der Kurbelwelle entgegen der Fahrtrichtung findet jedoch durch die Sperrvorrichtung eine Kopplung von der Kurbelwelle mit der Abtriebswelle statt, so dass die Abtriebswelle der Rück- wärtsrotation der Kurbelwelle folgt. Dies kann beispielsweise den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 4 entnommen werden. Dadurch ist zum Beispiel die Aktivierung einer Rücktrittbremse möglich, die sich in einem Hinterrad des Elektrofahrrades befindet. Dabei kann die Sperrvorrichtung ganz unterschiedlich in ihrer mechanischen und/oder elektrischen Konstruktion ausgeführt sein. Verschiedene spezifische Ausführungsformen von dieser Sperrvorrichtung werden im Folgenden, insbesondere im Hinblick auf die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 4, beschrieben. Jedoch sind natürlich auch andere Ausführungsformen der Sperrvorrichtung möglich.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt die durch die Sperrvorrichtung erzeugte Überbrückung des ersten Freilaufes bei der Rückwärtsrotation der Kurbelwelle eine starre Verbindung zwischen der Kurbelwelle und der Abtriebswelle her.

Bei in Rückwärtsrichtung rotierender Kurbelwelle werden also durch die Sperrvorrichtung die Kurbelwelle und die Abtriebswelle derart miteinander verbunden, dass die Rotation und ein

Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Abtriebswelle übertragen werden . In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die An triebsvorrichtung ein Gehäuse auf, in dem der Elektromotor, die Abtriebswelle und die Sperrvorrichtung angeordnet sind.

Das Gehäuse der Antriebsvorrichtung ist dabei mit einem Rahmen des Fahrrades fest verbunden, insbesondere ist in diesem Ausführungsbeispiel keine Rotation des Gehäuses relativ zu dem Rahmen des Fahrrades möglich. Durch die Drehung der Kurbelwelle relativ zu dem Gehäuse wird festgelegt, ob es sich um eine Vorwärtsrotation oder um eine Rückwärtsrotation handelt. Das Gehäuse enthält die Komponenten der Antriebsvorrichtung wie den Elektromotor, die Abtriebswelle, die Kurbelwelle, den ersten und den zweiten Freilauf sowie die Sperrvorrichtung.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Sperrvor richtung dazu ausgeführt, bei einer Vorwärtsrotation der Kurbelwelle den ersten Freilauf nicht zu beeinflussen.

Bei in Vorwärtsrichtung rotierender oder sich nicht drehender Kurbelwelle findet in diesem Ausführungsbeispiel keine me chanische Verbindung der Kurbelwelle mit der Abtriebswelle durch die Sperrvorrichtung statt. Dadurch ist die Entkopplung der Kurbelwelle von dem Motor gewährleistet, so dass der Motor, wenn er die Abtriebswelle in Vorwärtsrichtung antreibt, nicht zu sätzlich die Kurbelwelle antreibt. Es kommt somit nicht zu unerwünschten Pedalbewegungen.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zumindest ein erster Teil der Sperrvorrichtung auf der Kurbelwelle angeordnet, wobei sich zumindest der erste Teil der Sperrvorrichtung bei einer Rückwärtsrotation der Kurbelwelle von einer ersten axialen Position auf der Kurbelwelle zu einer zweiten axialen Position auf der Kurbelwelle bewegt. Dabei ist die Sperrvorrichtung dazu ausgeführt, den ersten Freilauf in der zweiten axialen Position zu überbrücken.

Bei einer Drehung der Kurbelwelle in Vorwärtsrichtung befindet sich der genannte erste Teil der Sperrvorrichtung in der ersten Position entlang der Achse der Kurbelwelle. In dieser Position hat er keinen Kontakt zu der Abtriebswelle und stellt somit keine Verbindung her. Bei einer Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle wandert der genannte erste Teil in diesem Ausführungsbeispiel entlang der Achse der Kurbelwelle in eine zweite Position, an der er in Kontakt mit der Abtriebswelle kommt und eine mechanische Verbindung zur Übertragung von Drehmomenten herstellt.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Sperr vorrichtung einen Antreiber auf, der dazu ausgeführt ist eine axiale Verschiebung auf der Kurbelwelle durchzuführen. Um den Antreiber herum ist ein Zwischenring angeordnet, um den eine Schlingfeder gewickelt ist. Weiterhin weist die Sperrvorrichtung ein auf dem Gehäuse verschiebbar angeordnetes Gleitelement auf, wobei ein Ende der Schlingfeder an dem Gleitelement befestigt ist .

Der genannte Antreiber kann beispielsweise ein Gewinde sein, das auf die Kurbelwelle aufgeschnitten oder aufgeschrumpft ist. Auf diesem Gewinde sitzt dann, vergleichbar einer Mutter auf einer Schraube, der Zwischenring. Um den Zwischenring ist eine Schlingfeder gewickelt, an deren zweites Ende ein Gleitelement befestigt ist. Das Gleitelement befindet sich in diesem Aus führungsbeispiel gegenüber dem Zwischenring an dem Gehäuse. Das Gleitelement kann sich in axialer Richtung entlang der Achse der Kurbelwelle am Gehäuse entlang bewegen. Eine Bewegung in Ro tationsrichtung der Kurbelwelle ist dem Gleitelement versperrt. Bei einer Drehung der Kurbelwelle in Vorwärtsrichtung dreht sich der Zwischenring mit der Kurbelwelle mit. Die Schlingfeder befindet sich in Durchlassrichtung. Sie ist so ausgeführt, dass der Zwischenring unter ihr durchrutschen kann. Bei einer Drehung der Kurbelwelle in Rückwärtsrichtung kann sich der Zwischenring nicht mit der Kurbelwelle mitdrehen, da sich die Schlingfeder nun in Sperrrichtung befindet. Anstatt unter der Schlingfeder durchzurutschen wird der Zwischenring bezüglich der Rotation festgehalten. Durch die Rotation der Kurbelwelle relativ zu dem Zwischenring bewegt sich in diesem Ausführungsbeispiel der Zwischenring, angetrieben von zum Beispiel dem Antreiber, entlang der Rotationsache von einer ersten axialen Position zu einer zweiten axialen Position auf dem Antreiber und somit auf der Kurbelwelle. In der zweiten axialen Position kann der Zwischenring eine mechanische Verbindung mit der Abtriebswelle hersteilen. Die Kopplung von der Kurbelwelle mit der Ab triebswelle findet hier über einen Zwischenring statt. In diesem Beispiel ist also der zuvor erwähnte erste Teil der Sperr vorrichtung gleich dem Zwischenring. Die Schlingfeder ist so ausgelegt, dass sie in Sperrrichtung den Zwischenring zwar ausreichend festhält, dass der Zwischenring durch den Antreiber in axialer Richtung entlang der Kurbelwelle bewegt werden kann. Dennoch erlaubt die Schlingfeder, nachdem der Zwischenring durch den Antreiber bis zu einem Anschlag an die Abtriebswelle bewegt wurde, ein weiteres zurückdrehen der Kurbelwelle. Der Zwi schenring rutscht hierbei unter Aufwendung eines erhöhten Kraftaufwandes unter der Schlingfeder in Sperrrichtung durch. Dies ermöglicht die Rotation und das Drehmoment, durch das die Rücktrittbremse in der Hinterradnabe aktiviert wird, von der Kurbelwelle auf die Abtriebswelle und somit auf eine Kette oder einen Riemen zu übertragen. Vorteilhafterweise wirkt eine Rückstellkraft auf den Zwischenring. Die Rückstellkraft bewirkt ein zuverlässiges Zurückkehren des Zwischenringes in die erste axiale Position nach Beendigung eines Bremsvorganges. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Zwischenring und die Abtriebswelle dazu ausgeführt, zur Überbrückung des ersten Freilaufes eine in Rotationsrichtung der Kurbelwelle starre mechanische Verbindung herzustellen.

In der zweiten axialen Position kommt der Zwischenring in Kontakt mit der Abtriebswelle. Die aufeinandertreffenden Flächen sind so beschaffen, dass eine mechanische Kopplung von dem Zwischenring mit der Abtriebswelle hergestellt wird. Das ist beispielsweise über eine formschlüssige oder eine kraftschlüssige Verbindung möglich. Die Verbindung ist in diesem Ausführungsbeispiel dann so beschaffen, dass Kräfte und Drehmomente von dem Zwischenring auf die Abtriebswelle übertragen werden können.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Zwi schenring eine Außenverzahnung auf und die Abtriebswelle weist eine Innenverzahnung auf, wobei die Außenverzahnung des Zwi schenringes in der ersten axialen Position auf der Kurbelwelle in die Innenverzahnung der Abtriebswelle eingreift. Dadurch wird eine starre mechanische Verbindung in Rotationsrichtung der Kurbelwelle zwischen Zwischenring und Abtriebswelle herge stellt.

Diese Verbindung kann eine Steckverzahnung sein, wie zum Beispiel in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 gezeigt. Die Steckverzahnung kann beispielsweise schräg verzahnt ausgeführt sein. Schräge Verzahnung soll in Kontext der vorliegenden Erfindung derart verstanden werden, dass die Zahnflanken der Verzahnung nicht in axialer Richtung parallel zu der Kurbelwelle verlaufen, sondern zu ihr winkelbehaftet sind. Der Winkel soll vorzugsweise größer Null Grad und kleiner 90 Grad sein, so dass die Zahnflanken schraubenartig um den Zwischenring herumführen. Wenn die schräge Verzahnung den gleichen Winkel und den gleichen Drehsinn wie das Gewinde des Antreibers aufweist, erleichtert das bei einer erneuten Rotation der Kurbelwelle in Vorwärtsrichtung das Lösen des Zwischenringes von der Abtriebswelle. Ebenso kann die Steckverzahnung beispielsweise gerade verzahnt ausgeführt sein. Gerade Verzahnung soll im Kontext der vorliegenden Er findung derart verstanden werden, dass die Zahnflanken der Verzahnung in axialer Richtung parallel zu der Kurbelwelle verlaufen. Ausreichendes rotationales Spiel der Steckverzahnung erlaubt in Verbindung mit einer geringen Einstecktiefe der Steckverzahnung ebenso ein leichtes Lösen der Verbindung bei erneutem Vorwärtstreten .

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Zwi schenring ein erstes Reibelement auf und die Abtriebswelle weist ein zweites Reibelement auf, wobei das erste Reibelement auf dem Zwischenring in der zweiten Position auf der Kurbelwelle gegen das zweite Reibelement auf der Abtriebswelle reibt. Dadurch wird eine Verbindung in Rotationsrichtung der Kurbelwelle zwischen Zwischenring und Abtriebswelle hergestellt.

Die Reibverbindung zwischen der Kurbelwelle und der Ab triebswelle, wie gezeigt in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4, hat den Vorteil, dass keine Synchronisierung wie bei einer Steckverzahnung erfolgen muss . Ebenso ist das erneute Lösen der Verbindung unproblematisch und kann bei beliebiger Rela tivgeschwindigkeit von Kurbelwelle und Abtriebswelle erfolgen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrrad mit einer Antriebsvorrichtung gemäß einem der voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele .

Vorzugsweise ist das Fahrrad ein Elektrofahrrad . Als Elekt- rofahrrad kann jedes Fahrzeug mit zwei oder mehr Rädern be trachtet werden, welches sowohl über einen Pedalantrieb durch den Fahrer, als auch über einen Elektromotor angetrieben werden kann. Dabei kann entweder jede dieser beiden Antriebsarten für sich allein für Vortrieb sorgen, oder auch beide zur gleichen Zeit. Beispiele für Elektrofahrräder sind Pedelecs, S-Pedelecs oder E-Bikes, wobei Pedelecs Tretunterstützung bis maximal 25 km/h liefern dürfen, S-Pedelecs bis maximal 45 km/h und E-Bikes auch rein elektrisch fahren dürfen.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Fahrrad ein Hinterrad mit einer Nabe mit Rücktrittbremse auf.

Dadurch kann bei einer Rückwärtsrotation der Kurbelwelle die Kraft von den Pedalen über die Kurbelwelle und den Zwischenring der Sperrvorrichtung auf die Abtriebswelle und weiter über die Kette oder den Riemen auf die Nabe des Hinterrades übertragen werden, um die dort befindliche Rücktrittbremse zu betätigen.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf folgende Zeichnungen erklärt:

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung im offenen, ungekoppelten Zustand.

Fig. 2 zeigt die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung im geschlossenen, gekoppelten Zustand.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung im offenen, ungekoppelten Zustand.

Fig. 4 zeigt die zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung im geschlossenen, gekoppelten Zustand.

Fig. 5 zeigt ein Elektrofahrrad mit einer erfindungsgemäßen AntriebsVorrichtung . Detaillierte Beschreibung der Figuren:

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung (100) im offenen, ungekoppelten Zustand. Dabei ist in einem Kurbelgehäuse (101) eine Kurbelwelle (102) drehbar gelagert. Die Kurbelwelle (102) wird über die Kurbeln (103) und die daran befestigten Pedale (nicht gezeigt) von einem Fahrer/ einer Fahrerin angetrieben . Die Kurbelwelle (102) treibt über einen ersten Freilauf (109) eine Abtriebswelle (108) an. An der Abtriebswelle (108) ist ein Kettenblatt oder eine Rie menscheibe befestigt. Über eine Kette oder einen Riemen wird die Kraft auf die Nabe des Hinterrades übertragen. Die Abtriebswelle (108) wird über einen zweiten Freilauf (112) auf der Motorwelle (111) auch von einem Elektromotor (110) angetrieben. Auf der Kurbelwelle (102) befindet sich ein Antreiber (104). Dieser weist ein Gewinde auf und ist zum Beispiel aufgeschnitten oder aufgeschrumpft . Der Antreiber (104) treibt einen Zwischenring (105) an. Der Zwischenring (105) kann sich, angetrieben von dem Antreiber (104) in axialer Richtung entlang der Kurbelwelle (102) bewegen. Dabei kann auf den Zwischenring eine Rückstellkraft wirken, beispielsweise durch eine Feder, wodurch der Zwi schenring in der ersten axialen Position gehalten wird, solange er nicht von dem Antreiber in die zweite axiale Position getrieben wird. Im Kurbelgehäuse (101) radial gegenüber vom Zwischenring (105) befindet sich ein Gleitelement (107) . Dieses Gleitelement (107) kann sich im Kurbelgehäuse (101) axial entlang der Kurbelwelle (102) verschieben. In Rotationsrichtung der Kur belwelle (102) ist das Gleitelement (107) jedoch mit dem Kurbelgehäuse (101) verbunden, so dass keine Rotation des Gleitelementes (107) gegen das Kurbelgehäuse (101) möglich ist. Eine Schlingfeder (106) verbindet das Gleitelement (107) mit dem Zwischenring (105) . Die Schlingfeder (106) ist mit einem Ende am Gleitelement (107) befestigt und mit einem zweiten Ende um den Zwischenring (105) gewickelt. Auf einer Seite des Zwischenrings (105) befindet sich an einem Außenradius eine Außenverzahnung (113), deren Gegenstück eine entsprechende Innenverzahnung (114) an einem Innenradius an einer Seite der Abtriebswelle (108) ist. Dabei kann die genannte Verzahnung an dem Zwischenring (105) und an der Abtriebswelle (108) sowohl schräg verzahnt, als auch gerade verzahnt ausgeführt sein. Bei einer Vorwärtsrotation der Kurbelwelle (102), also einer Rotation in Fahrtrichtung, be findet sich die Schlingfeder (106) in Freilaufrichtung und rutscht auf dem Zwischenring (105) durch. Der Zwischenring (105) folgt der Rotation der Kurbelwelle (102), ohne vom Antreiber

(104) angetrieben zu werden. Es erfolgt keine Kopplung der Kurbelwelle (102) mit der Abtriebswelle (108).

Fig. 2 zeigt die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung (100) im geschlossenen, gekoppelten Zu stand. Bei einer Rückwärtsrotation der Kurbelwelle (102), also einer Rotation entgegen der Fahrtrichtung, befindet sich die Schlingfeder (106) in Sperrrichtung. Durch die erhöhten Rei bungskräfte zwischen der Schlingfeder (106) und dem Zwischenring

(105) folgt der Zwischenring (105) nicht der Rückwärtsrotation der Kurbelwelle (102), sondern wird vom Antreiber (104) entlang der Achse der Kurbelwelle (102) auf die Abtriebswelle zubewegt. Die Außenverzahnung (113) auf dem Zwischenring (105) greift in die Innenverzahnung (114) in der Abtriebswelle (108) ein. Bei Erreichen des Anschlages der Steckverzahnung von dem Zwi schenring (105) in der Abtriebswelle (108) stoppt die axiale Bewegung des Zwischenringes (105). Die Kurbelwelle (102) ist jetzt mit der Abtriebswelle (108) bezüglich der Rotation ge koppelt. Bei einer Fortführung der Rückwärtsrotation der Kurbelwelle (102) folgen der Zwischenring (105) und die Ab triebswelle (108) der Rückwärtsrotation . Der Zwischenring (105) rutscht in Sperrrichtung unter erhöhtem Kraftaufwand in der Schlingfeder (106) durch. Die Rückwärtsrotation wird somit über die Kette oder den Riemen auf die Nabe des Hinterrades übertragen und aktiviert die dort befindliche Rücktrittbremse. Mit anderen Worten wird also bei einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad der erste Freilauf zwar beibehalten, jedoch bei Rotation der Kurbelwelle entgegen der Fahrtrichtung durch eine Sperrvorrichtung (117) überbrückt.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung (100) im offenen, ungekoppelten Zustand. Dabei entspricht die Antriebsvorrichtung (100) in einigen Aspekten der in Fig. 1 gezeigten Antriebsvorrichtung (100); es treten jedoch Modifikationen an der Sperrvorrichtung (117) auf, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite des Zwischenrings (105) sich ein erstes Reibelement (115) befindet, dessen Ge genstück ein entsprechendes zweites Reibelement (116) an einer Seite der Abtriebswelle (108) ist. Die Außenverzahnung (113) und die Innenverzahnung (114) sind durch das erste Reibelement (115) und das zweite Reibelement (116) ersetzt. Bei einer Vor wärtsrotation der Kurbelwelle (102), also einer Rotation in Fahrtrichtung, befindet sich die Schlingfeder (106) in Frei laufrichtung und rutscht auf dem Zwischenring (105) durch. Der Zwischenring (105) folgt der Rotation der Kurbelwelle (102), ohne vom Antreiber (104) angetrieben zu werden. Es erfolgt keine Kopplung der Kurbelwelle (102) mit der Abtriebswelle (108).

Fig. 4 zeigt die zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung im geschlossenen, gekoppelten Zustand.

Bei einer Rückwärtsrotation der Kurbelwelle (102), also einer Rotation entgegen der Fahrtrichtung, befindet sich die

Schlingfeder (106) in Sperrrichtung. Durch die erhöhten Rei bungskräfte zwischen der Schlingfeder (106) und dem Zwischenring (105) folgt der Zwischenring (105) nicht der Rückwärtsrotation der Kurbelwelle (102), sondern wird vom Antreiber (104) entlang der Achse der Kurbelwelle (102) auf die Abtriebswelle zubewegt. Das erste Reibelement (115) an dem Zwischenring (105) drückt gegen das zweite Reibelement (116) an der Abtriebswelle (108) . Dadurch stoppt die axiale Bewegung des Zwischenringes (105) . Die Kurbelwelle (102) ist j etzt mit der Abtriebswelle (108) bezüglich der Rotation durch die Reibungskraft gekoppelt. Bei einer Fortführung der Rückwärtsrotation der Kurbelwelle (102) folgen der Zwischenring (105) und die Abtriebswelle (108) der Rück- wärtsrotation . Der Zwischenring (105) rutscht in Sperrrichtung unter erhöhtem Kraftaufwand in der Schlingfeder (106) durch. Die Rückwärtsrotation wird somit über die Kette oder den Riemen auf die Nabe des Hinterrades übertragen und aktiviert die dort befindliche Rücktrittbremse. Mit anderen Worten wird also bei einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für ein Elektro- fahrrad der erste Freilauf zwar beibehalten, jedoch bei Rotation der Kurbelwelle entgegen der Fahrtrichtung durch eine Sperr vorrichtung (117) überbrückt.

Fig. 5 zeigt ein Elektrofahrrad mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung (100). Dabei befindet sich die Antriebs vorrichtung (100) am Fahrradrahmen und treibt über eine Kette oder einen Riemen das Hinterrad an. In der Nabe des Hinterrades befindet sich eine Rücktrittbremse. Durch die vorteilhafte Gestaltung der Antriebsvorrichtung (100) ist es möglich, die Rücktrittbremse durch Rückwärtsrotation der Kurbelwelle (102) zu aktivieren. Dabei ermöglicht die Antriebsvorrichtung komfor tables Fahren, da trotz der Funktionalität der Rücktrittbremse eine Entkopplung der Kurbelwelle von dem Elektromotor (110) stattfindet, was ungewollte Pedalbewegungen verhindert.

Claims

Patentansprüche

1. Antriebsvorrichtung (100) für ein Fahrrad mit einem Elektromotor (110), die Antriebsvorrichtung aufweisend, den Elektromotor,

eine Kurbelwelle (102),

eine Abtriebswelle (108),

einen ersten Freilauf (109) , der zwischen der Kurbelwelle und der Abtriebswelle angeordnet ist,

einen zweiten Freilauf (112), der zwischen dem Elektromotor und der Abtriebswelle angeordnet ist,

eine Sperrvorrichtung (117), und

wobei die Sperrvorrichtung dazu ausgeführt ist, bei einer Rückwärtsrotation der Kurbelwelle den ersten Freilauf zu überbrücken .

2. Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1,

wobei die durch die Sperrvorrichtung erzeugte Überbrückung des ersten Freilaufes bei der Rückwärtsrotation der Kurbelwelle eine starre Verbindung zwischen der Kurbelwelle und der Abtriebswelle herstellt .

3. Antriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, weiterhin aufweisend ein Gehäuse (101) , in dem der Elektromotor, die Abtriebswelle und die Sperrvorrichtung angeordnet sind.

4. Antriebsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sperrvorrichtung dazu ausgeführt ist, bei einer Vorwärtsrotation der Kurbelwelle den ersten Freilauf nicht zu beeinflussen .

5. Antriebsvorrichtung gemäß einen der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest ein erster Teil der Sperrvorrichtung auf der Kurbelwelle angeordnet ist, wobei zumindest der erste Teil der Sperrvorrichtung dazu ausgeführt ist bei der Rückwärtsrotation der Kurbelwelle sich von einer ersten axialen Position auf der Kurbelwelle zu einer zweiten axialen Position auf der Kurbelwelle zu bewegen, und wobei die Sperrvorrichtung dazu ausgeführt ist, den ersten Freilauf in der zweiten axialen Position zu überbrücken.

6. Antriebsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sperrvorrichtung aufweist

einen Antreiber (104), der dazu ausgeführt ist eine axiale Verschiebung auf der Kurbelwelle durchzuführen,

einen um den Antreiber herum angeordneten Zwischenring (105), eine um den Zwischenring gewickelte Schlingfeder (106), ein auf dem Gehäuse verschiebbar angeordnetes Gleitelement (107) , und

wobei ein Ende der Schlingfeder an dem Gleitelement befestigt ist .

7. Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 6,

wobei der Zwischenring und die Abtriebswelle dazu ausgeführt sind, zur Überbrückung des ersten Freilaufes eine in Rotati onsrichtung der Kurbelwelle starre mechanische Verbindung herzustellen .

8. Antriebsvorrichtung gemäß den Ansprüchen 5 bis 7, wobei der Zwischenring eine Außenverzahnung (113) aufweist, und die Abtriebswelle eine Innenverzahnung (114) aufweist, wobei die Außenverzahnung des Zwischenrings in der zweiten axialen Position auf der Kurbelwelle in die Innenverzahnung der Abtriebswelle eingreift,

und eine starre mechanische Verbindung in Rotationsrichtung der Kurbelwelle zwischen Zwischenring und Abtriebswelle herstellt.

9. Antriebsvorrichtung gemäß den Ansprüchen 5 bis 7, wobei der Zwischenring ein erstes Reibelement (115) aufweist, und die Abtriebswelle ein zweites Reibelement (116) aufweist, wobei das erste Reibelement auf dem Zwischenring dazu ausgeführt ist, in der zweiten axialen Position auf der Kurbelwelle gegen das zweite Reibelement auf der Abtriebswelle zu reiben, und eine Verbindung in Rotationsrichtung der Kurbelwelle zwischen Zwischenring und Abtriebswelle herzustellen.

10. Fahrrad mit einer Antriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-9.

11. Fahrrad gemäß Anspruch 10, das ein Hinterrad mit einer Nabe mit Rücktrittsbremse aufweist.