DE102017009026A1 - Anordnung einer Antriebseinheit an einem Fahrrad - Google Patents

Anordnung einer Antriebseinheit an einem Fahrrad Download PDF

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DE102017009026A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer einen Elektromotor (12) umfassenden Antriebseinheit (30) an einem Fahrrad (1), das einen Hauptrahmen (8) sowie eine Hinterradschwinge zur gefederten Lagerung eines Hinterrads (4) aufweist, wobei der Hauptrahmen (8) wenigstens ein Steuerrohr (23) zum Verbinden mit einer Vorderradaufnahme, ein Sitzrohr (22) zum Verbinden mit einem Sattel sowie wenigstens ein Rahmenteil (20, 21) zum Verbinden des Sitzrohrs (22) mit dem Steuerrohr (23) umfasst, mit einem Zahnriemen (17) zur Kraftübertragung von der Antriebseinheit (30) auf das Hinterrad (4). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Hinterradschwinge (5) an einer Schwingenwelle (14') mit einer zuordenbaren Schwingenachse (A) angeordnet ist, die in einem im Hauptrahmen (8) angeordneten Schwingenlager (14) drehbar um die Schwingenachse (A) gelagert ist, dass der Antriebseinheit (30) eine Antriebsachse (B) zuordenbar ist, die räumlich beabstandet und parallel zur Schwingenachse (A) ist, und dass die Antriebseinheit (30) eine Halterung (13) zur Befestigung des Elektromotors (12) aufweist, deren Lage relativ zur Hinterradschwinge (5) fixiert ist, so dass bei einer durch ein Aus- bzw. Einfedern der Hinterradschwinge (5) verursachten Rotation der Hinterradschwinge (5) um die Schwingenachse (A), der Abstand zwischen der Antriebsachse (B) und einer dem Hinterrad (4) zuordenbare Hinterradachse (C) konstant bleibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer einen Elektromotor umfassenden Antriebseinheit an einem Fahrrad, das einen Hauptrahmen sowie eine Hinterradschwinge zur gefederten Lagerung eines Hinterrads aufweist, wobei der Hauptrahmen wenigstens ein Steuerrohr zum Verbinden mit einer Vorderradaufnahme, ein Sitzrohr zum Verbinden mit einem Sattel sowie wenigstens ein Rahmenteil zum Verbinden des Sitzrohrs mit dem Steuerrohr umfasst. Die Anordnung weist einen Zahnriemen zur Kraftübertragung von der Antriebseinheit auf das Hinterrad auf.
  • Mountainbikes mit Unterstützung der Antriebsleistung mittels Elektroantrieb sind bekannt. Die vollgefederten Ausführungen hiervon, also Mountainbikes mit einer Federgabel und einer ebenfalls gefederten Hinterradschwinge, nachfolgend E-MTB-Fullys genannt, sind typischerweise mit einem Mittelmotor – also einem in Bezug auf das Fahrrad mittig angeordneten Motor – ausgestattet und übertragen die Antriebsleistung aus Pedalkraft und E-Motorunterstützung mittels Kette und Kettenschaltung zum Hinterrad. Nachteilig an dieser Form der Kraftübertragung ist, dass die Kette, das Schaltwerk, das Kettenblatt und die Kassette durch Staub, Schlamm etc. oft sehr stark verschmutzen und dann einen hohen Pflegeaufwand mit Reinigung und Schmierung erfordern. Weiterhin ist der Verschleiß durch die E-Unterstützung relativ groß, so dass die Kette relativ oft für eine optimale Funktion ersetzt werden muss.
  • Eine Übertragung der Antriebsleistung mittels Zahnriemen bietet im Vergleich zu einer Kette deutliche Vorteile hinsichtlich Haltbarkeit und Wartungsaufwand. Problematisch beim Zahnriemenantrieb im Fully-Fahrradbereich ist, dass es beim Ein- und Ausfedern der Hinterradschwinge nicht zu einer Abstandsänderung zwischen der Antriebs- und der Hinterradachse kommen darf, da im Radbereich oftmals keine Spannvorrichtungen zum Einhalten der korrekten Riemenspannung eingesetzt werden.
  • Aus DE 10 2013 216 826 A1 und WO 002015 024 826 A1 ist ein Fahrrad mit gefedertem Hinterrad bekannt, bei dem die Kraftübertragung von einem Tretkurbelantrieb und/oder einem Hilfsmotor über einen Zahnriemen auf das Hinterrad erfolgt. Das Fahrrad weist eine Triebsatzschwinge auf, die eine Radaufhängung für das anzutreibende Hinterrad, den Tretkurbelantrieb und optional den Hilfsmotor umfasst. Die Triebsatzschwinge ist mit einer Mehrgelenkanordnung derart schwenkbar mit dem Hauptrahmen verbunden, dass für den Nutzer der Tretkurbeldrehpunkt analog zu einem Fahrrad ohne Hinterradschwinge festzustehen scheint.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung einer einen Elektromotor umfassenden Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 anzugeben, die konstruktiv einfacher und kostengünstiger ist bzw. einen konstruktiv einfacheren und kostengünstigeren Zahnriemenantrieb ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird mit einer Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Um eine Anordnung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass sie konstruktiv einfacher und kostengünstiger ausgebildet ist, ist erfindungsgemäß die Hinterradschwinge an einer Schwingenwelle mit einer zuordenbaren Schwingenachse angeordnet, die in einem im Hauptrahmen angeordneten Schwingenlager drehbar um die Schwingenachse gelagert ist. Ferner ist der Antriebseinheit eine Antriebsachse zuordenbar, die räumlich beabstandet und parallel zur Schwingenachse ist. Darüber hinaus weist die Antriebseinheit eine Halterung zur Befestigung des Elektromotors auf, deren Lage relativ zur Hinterradschwinge, insbesondere starr, fixiert ist, so dass bei einer durch ein Aus- bzw. Einfedern der Hinterradschwinge verursachten Rotation der Hinterradschwinge um die Schwingenachse, der Abstand zwischen der Antriebsachse und einer dem Hinterrad zuordenbaren Hinterradachse konstant bleibt. Die Halterung der Antriebseinheit, an die der Elektromotor anmontiert werden kann, kann dabei bevorzugt in einer Mittellochaussparung der Schwingenbefestigung gemäß DE 10 2014 003 625 A1 angebracht werden.
  • Bevorzugt weist die Hinterradschwinge wenigstens eine, vorzugsweise zwei, Sitzstreben und wenigstens eine, vorzugweise zwei, Kettenstreben auf. Die wenigstens eine Sitzstrebe und die wenigstens eine Kettenstrebe sind mit jeweils ersten Enden starr miteinander verbunden. Unmittelbar oder mittelbar mit den verbundenen ersten Enden ist ein Lager für das Hinterrad verbunden. Die wenigstens eine Sitzstrebe ist mit einem zweiten Ende unmittelbar oder mittelbar mit einem am Hauptrahmen angeordneten Dämpfungselement verbunden. Bevorzugt ist das Dämpfungselement einseitig am Hauptrahmen, beispielsweise am Unterrohr oder am Oberrohr befestigt und ist beispielsweise schwenkbar am Rahmen, insbesondere am Sitzrohr, angelenkt. Die wenigstens eine Kettenstrebe ist mit einem zweiten Ende an der Schwingenwelle angeordnet. Insbesondere können die Kettenstreben lösbar fest an der Schwingenwelle verbunden sein. Die Befestigung der Hinterradschwinge kann beispielsweise auch wie in DE 10 2014 003 625 A1 offenbart ausgestaltet sein; der Offenbarungsgehalt der DE 10 2014 003 625 A1 wird diesbezüglich an dieser Stelle ausdrücklich mit einbezogen.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Halterung unabhängig von der Hinterradschwinge drehbar um die Schwingenachse gelagert und ist, insbesondere zur Beibehaltung ihrer Lage, gegenüber der Hinterradschwinge mit wenigstens einer Fixiereinheit fixiert. Besonders bevorzugt weist die Halterung einen Achsabschnitt auf, der beweglich in einer als Hohlwelle ausgebildeten Schwingenwelle gelagert ist. Weiter bevorzugt weist die Halterung wenigstens einen ersten Halterungsbereich auf, der seitlich des Schwingenlagers bzw. der Kettenstrebe angeordnet ist, und der orthogonal zum Achsabschnitt orientiert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann nur ein erster Halterungsbereich vorgesehen sein, der sich von einem Endbereich des Achsenabschnitts nach unten auf einer Seite des Schwingenlagers erstreckt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können zwei erste Halterungsbereiche vorgesehen sein, die sich beidseits des Schwingenlagers – also auf der linken bzw. der rechten Fahrradseite – nach unten erstrecken. Besonders bevorzugt weist die Halterung unmittelbar oder mittelbar im Anschluss an den wenigstens ersten Halterungsbereich wenigstens einen weiteren Halterungsbereich auf, der sich seitlich – also in Richtung des Vorderrads bzw. in Richtung des Hinterrads erstreckt. Der Elektromotor kann bevorzugt lösbar fest an der Halterung, insbesondere an bzw. unterhalb des weiteren Halterungsbereichs, fixiert sein.
  • Die Fixiereinheit kann in einem einfachen Beispiel durch eine lösbar feste Verbindung von Hinterradschwinge und Halterung, beispielsweise eine Schraubverbindung, gebildet sein.
  • Bevorzugt ist die Halterung mittels der wenigstens einen Fixiereinheit um die Schwingenachse schwenkbar ist, so dass insbesondere durch Betätigung der Fixiereinheit die Spannung des Zahnriemens einstellbar ist. Ein einfaches Beispiel für eine derartige Fixiereinheit ist eine Art Stellschraube, mit der die Halterung an der Hinterradschwinge befestigt ist, wobei der Abstand durch Ein- bzw. Ausdrehen der Stellschraube und entsprechender Sicherung, beispielsweise über Kontermuttern, eingestellt werden könnte. Ein einfaches Beispiel für die Fixiereinheit könnte eine Schraube sein, die durch eine die Kettenstrebe quer durchsetzende Bohrung oder an der Kettenstrebe fest oder lösbar fest angeordneten Hülse bzw. Öse gesteckt wird und in ein Gewinde in der Halterung eingreift. Die Schraube kann durch ein geeignetes Sicherungsmittel gegen ungewolltes Lösen gesichert sein.
  • Besonders bevorzugt sind zwei Fixiereinheiten vorgesehen, wobei eine erste der Fixiereinheiten an der wenigstens einen Kettenstrebe und eine zweite der Fixiereinheiten an einer Strebenverlängerung angeordnet ist, welche starr, beispielsweise einstückig oder lösbar fest, mit der wenigstens einen Kettenstrebe verbunden ist und sich von dem zweiten Ende der wenigstens einen Kettenstrebe in Richtung Vorderrad erstreckt. Dabei sind die Fixiereinheiten insbesondere derart ausgebildet und angeordnet, dass sie entgegengesetzt gerichtete Drehmomente auf die schwenkbar um die Schwingenachse drehbare Halterung bewirken. Die Fixiereinheiten können beispielsweise seitlich oder unterhalb der Kettenstrebe bzw. der Strebenverlängerung angeordnet sein oder beispielsweise in entsprechenden Ausnehmungen der Kettenstrebe bzw. der Strebenverlängerung angeordnet sein. Beispielhaft können die Fixiereinheiten jeweils eine Hülse mit innenliegendem Gewindeabschnitt umfassen, in den eine Schraube mit wenigstens einen Außengewindeabschnitt eingreift. Die Schrauben können in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel jeweils unmittelbar oder mittelbar auf die Halterung des Motors, beispielsweise auf den weiteren Halterungsbereich, wirken. In einem einfachen Beispiel können Enden der Schrauben unmittelbar, beispielsweise auf eine obere Fläche bzw. nach oben orientierte Fläche der Halterung drücken, so dass bei unterschiedlich starkem Eindrehen der Schrauben in ein entsprechendes Gewinde in der jeweiligen Fixiereinheit und einer damit verbundenen Änderung der Länge des aus der Fixiereinheit hervortretenden Schraubenabschnitts die Antriebseinheit verschwenkt bzw. in der verschwenkten Lage fixiert werden kann. Die Schrauben können mit geeigneten Sicherungsmitteln gegen ein ungewolltes Lösen gesichert werden. Denkbar ist auch eine Anbringung derartiger Fixiereinheiten auf Seiten der Motorhalterung, die sich dann nach oben gegen die Kettenstrebe bzw. die Strebenverlängerung abstützen. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass über die Fixiereinheiten auch die Zahnriemenspannung auf einen korrekten Wert eingestellt werden kann, d. h. die Fixiereinheiten fungieren auch noch als Spanneinheiten für den Zahnriemen. Auf diese Weise sind separate bzw. zusätzliche Spanneinheiten für den Zahnriemen obsolet.
  • In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Halterung fest bzw. starr, mit der Schwingenwelle verbunden, so dass die Halterung für die Antriebseinheit insbesondere mit der Hinterradschwinge um die Schwingenachse mitrotiert. In diesem Fall ist bevorzugt wenigstens ein Einstellelement zur Einstellung einer Spannung des Zahnriemens vorgesehen. Besonders bevorzugt sind zwei Einstellelemente jeweils an den Enden der Kettenstreben vorgesehen.
  • Bevorzugt ist die Antriebseinheit, die insbesondere den Elektromotor und die Halterung umfasst, derart ausgebildet und angeordnet, dass sich ein Schwerpunkt der Antriebseinheit unterhalb des Schwingenlagers befindet.
  • Besonders bevorzugt bleibt der Abstand zwischen Schwingenachse und Antriebsachse während des Aus- bzw. Einfederns konstant.
  • Besonders bevorzugt umfasst die Antriebseinheit einen Pedalantrieb, wobei eine dem Pedalantrieb zuordenbare Pedalachse mit der Antriebsachse zusammenfällt. Besonders bevorzugt ist als Elektromotor ein sogenannter Mittelmotor bzw. Tretlagermotor vorgesehen.
  • Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass sie konstruktiv weniger aufwändig und damit kostengünstiger ist als aus dem Stand der Technik bekannte Anordnungen einer Antriebseinheit zum Antreiben eines Hinterrads über einen Zahnriemen. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass ein E-Bike-Hersteller im Grundsatz nur einen Grundrahmen benötigt und allein durch entsprechende Motorhalterungen verschiedene Mittelmotor-Antriebssysteme mit diesem Grundrahmen kombinieren kann.
  • Die erfindungsmäßige Anordnung eignet sich ferner auch für die Verwendung der Kraftübertragung vom Antriebsmotor auf die Hinterradnabe mittels Kardanantrieb. Bei Verwendung eines Kardanantriebs ist ein weiterer Vorteil, dass keinerlei Spannvorrichtung notwendig ist, da der Abstand zwischen der Antriebs- und der Hinterradachse konstant ist.
  • In beiden bevorzugten Ausführungsformen liegt der Schwerpunkt der Antriebseinheit samt Halterung unterhalb, insbesondere direkt unterhalb, der Schwingenaufnahme bzw. des Schwingenlagers, so dass die Auswirkung der Massenträgheit auf das Ansprechverhalten der Hinterradfederung bei Unebenheiten verhältnismäßig gering ist.
  • Durch die Kraftübertragung mittels Zahnriemen kann die Schaltung insbesondere an der Hinterradnabe als Getriebenabe platziert werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnungen zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen:
  • 1 vereinfachte Darstellung eines Fahrrads mit einer gefederten Hinterradschwinge und einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Antriebseinheit
  • 2 Detailansicht der in 1 dargestellten, bevorzugten, erfindungsgemäßen Anordnung
  • 3 Prinzipdarstellung der Bewegung der Antriebseinheit bei Aus- bzw. Einfedern der Hinterradschwinge bei erfindungsgemäßer Anordnung der Antriebseinheit
  • 1 zeigt ein typisches E-MTB-Fully 1 mit dem Vorderrad 2 und der Federgabel 3 sowie mit dem Hinterrad 4 und der Hinterradschwinge 5, in der das Hinterrad 4 mittels einer Nabe (bzw. Achse) 6 gelagert ist. Bevorzugt weist die Hinterradschwinge 5 zwei beidseits des Hinterrads angeordnete Kettenstreben 7 und Sitzstreben 9 auf, wobei in der Seitenansicht nach 1 jeweils nur die rechte Kettenstrebe 7 bzw. rechte Sitzstrebe 9 erkennbar ist. Die Kettenstrebe 7 der Hinterradschwinge 5 ist drehbar im Hauptrahmen 8 gelagert, die Sitzstreben 9 wirkt über den Umlenkhebel 10 auf den Dämpfer 11 der Hinterradfederung. Der Umlenkhebel 10 kann insbesondere drehbar am Sitzrohr 22 angelenkt sein. Der Elektromotor 12, der vorzugsweise als Tretlagermotor ausgebildet ist, ist an einer Halterung 13 montiert, welche wiederum in der Schwingenaufnahme – nach einer ersten bevorzugten Variante unabhängig von der Hinterradschwinge drehbar um die Schwingenachse A und nach einer zweiten bevorzugten Variante fest an der Schwingenwelle 14' – angebracht ist. Der Elektromotor 12 mit der Pedalachse 15 bzw. Antriebsachse B überträgt die Antriebskraft, also die Trittkraft sowie die E-Motorunterstützung, von der Zahnriemenscheibe 16 mittels des Zahnriemens 17 auf die Zahnriemenscheibe 18 des Hinterrads 4. Der Energiespeicher 19, insbesondere ein wiederaufladbarer Akkumulator, ist bei dieser Darstellung auf dem Unterrohr 20 angeordnet, welches zusammen mit dem Ober- und Sitzrohr 21, 22 den Hauptrahmen 8 bildet.
  • In 2 wird der Bereich von der an der Schwingenaufnahme nach Variante 1 angeordneten Halterung 13 vergrößert dargestellt, wobei die Befestigung des Elektromotors 12 beidseitig oder auch einseitig als Einarmbefestigung erfolgen kann. Ferner ist die hintere Fixiereinheit 31 in beispielhafter Anordnung zwischen den Kettenstreben 7 ersichtlich. Die vordere Fixier- bzw. Spanneinheit 32 ist vorzugsweise an einer starr mit der Hinterradschwinge 5 verbundenen Strebenverlängerung 34 angeordnet. In 2 ist die vordere Fixier- bzw. Spanneinheit 32 seitlich – in Blickrichtung vor – der Strebenverlängerung 34 angeordnet. Insbesondere kann die Fixer- bzw. Spanneinheit 32 sowohl einseitig als auch zweiseitig ausgeführt werden. Die Strebenverlängerung 34 kann beispielsweise einstückig mit der Hinterradschwinge 5 verbunden sein. Alternativ kann die Strebenverlängerung 34 auch lösbar fest und starr mit der Hinterradschwinge verbunden sein. Die Strebenverlängerung 34 kann unterschiedlich geformt sein, beispielsweise eine gerade Verlängerung der Kettenstrebe 7 bilden oder in Richtung Vorderrad 2 nach oben gebogen bzw. abgewinkelt ausgebildet sein, insbesondere an die Formgebung des Unterrohrs 20 angepasst sein. In 2 ist die Strebenverlängerung 34 nur als gerades die Kettenstrebe 7 in Richtung Vorderrad 2 verlängerndes Bauteil angedeutet. Für die Fixiereinheiten 31, 32 sind eine Vielzahl von geeigneten Montagestellen denkbar, die je nach den konkret zur Verfügung stehenden Bauräumen ausgewählt werden können. Bevorzugt werden die Montageorte und Ausbildung der Fixiereinheiten so ausgewählt, dass über die Fixiereinheiten entgegengesetzte Drehmomente auf die Halterung, die eine Drehung der Halterung bzw. der Antriebseinheit um die Schwingenachse A bewirken könnten, erzeugbar sind.
  • Die Fixiereinheiten 31, 32 halten die in der Schwingenmitte, drehbar um die Schwingenachse A gelagerte Halterung 13 in einer starren Position zur Hinterradschwinge 5. Insbesondere kann die Halterung eine (nicht dargestellte) Welle aufweisen, die in einer als Hohlwelle ausgebildeten Schwingenwelle 14' drehbar gelagert ist. Das Ein- und Ausfedern der Hinterradschwinge 5 führt zu einer Bewegung der Antriebseinheit 30 bzw. des Elektromotors 12 relativ zum Fahrradrahmen 8.
  • Der Vorteil der ersten konstruktiven Befestigungsvariante ist, dass die Spannung des Zahnriemens 17 durch eine Verstellung beider Fixiereinheiten 31, 32, welche die Positionierung der Motorhalterung 13 verändert, eingestellt werden kann. Die Verstellung mittels der Fixiereinheiten 31, 32 bewirkt eine Schwenkung der Antriebseinheit 30 bzw. des Elektromotors 12 relativ zur Hinterradschwinge 5 und somit eine Änderung des Abstands der Hinterradachse C zur Pedalachse 15 bzw. Antriebsachse B Die Schwingenachse A, die Pedalachse 15 bzw. Antriebsachse B sowie die Hinterradachse C sind parallel zueinander und orthogonal zur Zeichenebene orientiert.
  • Zum Spannen des Zahnriemens 17, insbesondere in Form eines Endloszahnriemens, wird zuerst die vordere Fixiereinheit 32 bzw. Abstützung (Nähe Vorderrad 2) gelöst und in eine eingefahrene Position gebracht. Anschließend wird mit einer Verlängerung der hinteren Fixiereinheit 31 bzw. Abstützung (z. B. Ausdrehen einer Schraube etc.) die Motorhalterung 13 samt dem Elektromotor 12 um die Halterungsaufnahme, welche in der Schwingenachse A drehbar gelagert ist, soweit nach vorne Richtung Vorderrad 2 geschwenkt, bis die korrekte Riemenspannung erreicht wird. Anschließend wird beispielsweise durch ein Ausdrehen der vorderen Fixiereinheit 32 bzw. Abstützung diese Position der Motorhalterung 13 und damit des Elektromotors 12 relativ zur Hinterradschwinge 5 fixiert.
  • Eine zusätzliche Spannvorrichtung an den Enden der Kettenstreben 7 der Hinterradschwinge 5 zur Einstellung der korrekten Zahnriemenspannung kann somit entfallen. Bei korrekter Zahnriemenspannung sollte die Pedalachse 15 konstruktiv in der richtigen Position zur Sitzposition des E-MTB-Fully-Nutzers liegen.
  • Bei dieser konstruktiven Ausführung bewegt sich beim Ein- und Ausfedern der Hinterradschwinge 5 der E-Motor 12 und damit die Pedalachse 15 relativ zum Fahrradrahmen 8 und zum Nutzer, allerdings nur im Verhältnis der jeweiligen Hebelarme, d. h. insbesondere im Verhältnis der Abstände zwischen Schwingenachse A und Hinterradachse C und zwischen Schwingenachse A und Antriebsachse B bzw. Pedalachse 15. Entsprechend lässt sich durch entsprechende Dimensionierung der Hebelarme die Bewegung der Pedalachse 15 relativ zum Fahrradrahmen 8 bzw. zum Nutzer beeinflussen.
  • Im Gegensatz zur in 2 beschriebenen Variante 1 ist in Variante 2 die Motorhalterung 13, beispielsweise fest an der Schwingenwelle 14' bzw. fest in der Schwingenachse A fixiert, so dass sich die Motorhalterung 13 beim Ein- und Ausfedern der Hinterradschwinge 5 mit der Hinterradschwinge 5 mitdreht. Vorteilhaft ist in Variante 2 zur Einstellung der korrekten Spannung eines Endloszahnriemens 17 an den Kettenstreben 7 je eine Spannvorrichtung bzw. ein entsprechendes Einstellelement (nicht dargestellt) installiert. Die Bewegung des Elektromotors 13 und daher auch der Pedalachse 15 erfolgt analog Variante 1.
  • Die Bewegung der ein- bzw. ausfedernden Hinterradschwinge 5 ist in 3 für ein typisches Längenverhältnis der Abstände von ungefähr 6:1 dargestellt. Für ein durchschnittliches E-MTB-Fully im All-Mountain-Bereich mit ca. 140–160 mm Federweg und 27,5 Zoll-Bereifung bedeutet dies: Der SAG, also das Einsinken der Hinterradfederung durch das Fahrergewicht sollte ca. 30% des Federweges betragen, es stehen also noch ca. 90–110 mm Federweg für Unebenheiten zur Verfügung. Dies bedeutet eine Bewegung der Pedalachse 15 des E-Motors 12 von max. 2 cm auf einer Kreisbahn um die Schwingenachse A und somit zum Fahrradrahmen 8 und dem Fahrer. Die Bewegung erfolgt um den unteren Totpunkt der Kreisbahn, es erfolgt somit also fast keine Abstandsänderung zum Nutzer hin, es ist daher mehr eine horizontale Bewegung. Allerdings werden solche Unebenheiten vom Nutzer nicht auf dem Sattel sitzend sondern auf den Pedalen stehend bewältigt und dürften vom Nutzer bei solchen Fahrdynamikeinflüssen (trotz Vollfederung) kaum wahrgenommen werden. Bei kleineren Unebenheiten, die vom Nutzer auf dem Sattel sitzend überfahren werden, fällt die Bewegung der Hinterradschwinge 5 und der Pedalachse 15 entsprechend geringer aus. Auch hier gilt, dass Fahrdynamikeinflüsse trotz der Vollfederung auch vom Nutzer registriert und die geringfügige Bewegung der Pedalachse 15 vermutlich nicht oder nur minimal wahrgenommen werden.
  • 3 zeigt die Bewegung des ein-/ausfedernden Hinterrades 4 zur Bewegung der Pedalachse 15, hier mit maximalen Federweg beispielhaft dargestellt für ein E-MTB-Fully mit 27,5-Zoll-Bereifung (ungefähr maßstäblich). Der Abstand Hinterradnabe 6 zur Schwingenlagerung 14 beträgt gewöhnlich ca. 450 mm. Bei den sogenannten „Twentyninern”, also E-MB-Fullys mit 29-Zoll-Bereifung sind die Räder 2, 4 entsprechend größer, die Kettenstreben daher länger und die Federwege reduzierter. Die letzten beiden Faktoren führen in der Konsequenz dazu, dass sich die Auslenkung der Pedalachse 15 jeweils entsprechend reduziert. Das Gleiche gilt für andere Fahrradkategorien, beispielsweise Trekking- und Tourenräder mit gewöhnlicher 28-Zoll-Bereifung. Auch hier lässt sich mit der beschriebenen Konstruktion eine Vollfederung mit einer der Übertragung der Antriebskraft per Zahnriemen 17 und E-Motorunterstützung realisieren.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fahrrad
    2
    Vorderrad
    3
    Federgabel
    4
    Hinterrad
    5
    Hinterradschwinge
    6
    Hinterradnabe
    7
    Kettenstrebe
    8
    Hauptrahmen
    9
    Sitzstrebe
    10
    Umlenkhebel
    11
    Dämpfer
    12
    Elektromotor
    13
    Motorhalterung
    14
    Schwingenlager
    14'
    Schwingenwelle
    15
    Pedalachse
    16
    Zahnriemenscheibe
    17
    Zahnriemen
    18
    Zahnriemenscheibe des Hinterrads
    19
    Energiespeicher
    20
    Unterrohr
    21
    Oberrohr
    22
    Sitzrohr
    23
    Steuerrrohr
    30
    Antriebseinheit
    31, 32
    Fixiereinheiten
    33
    Lager für Hinterrad
    34
    Strebenverlängerung
    A
    Schwingenachse
    B
    Antriebsachse
    C
    Hinterradachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013216826 A1 [0004]
    • WO 002015024826 A1 [0004]
    • DE 102014003625 A1 [0007, 0008, 0008]

Claims (9)

  1. Anordnung einer einen Elektromotor (12) umfassenden Antriebseinheit (30) an einem Fahrrad (1), das einen Hauptrahmen (8) sowie eine Hinterradschwinge zur gefederten Lagerung eines Hinterrads (4) aufweist, wobei der Hauptrahmen (8) wenigstens ein Steuerrohr (23) zum Verbinden mit einer Vorderradaufnahme, ein Sitzrohr (22) zum Verbinden mit einem Sattel sowie wenigstens ein Rahmenteil (20, 21) zum Verbinden des Sitzrohrs (22) mit dem Steuerrohr (23) umfasst, mit einem Zahnriemen (17) zur Kraftübertragung von der Antriebseinheit (30) auf das Hinterrad (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterradschwinge (5) an einer Schwingenwelle (14') mit einer zuordenbaren Schwingenachse (A) angeordnet ist, die in einem im Hauptrahmen (8) angeordneten Schwingenlager (14) drehbar um die Schwingenachse (A) gelagert ist, dass der Antriebseinheit (30) eine Antriebsachse (B) zuordenbar ist, die räumlich beabstandet und parallel zur Schwingenachse (A) ist, dass die Antriebseinheit (30) eine Halterung (13) zur Befestigung des Elektromotors (12) aufweist, deren Lage relativ zur Hinterradschwinge (5) fixiert ist, so dass bei einer durch ein Aus- bzw. Einfedern der Hinterradschwinge (5) verursachten Rotation der Hinterradschwinge (5) um die Schwingenachse (A), der Abstand zwischen der Antriebsachse (B) und einer dem Hinterrad (4) zuordenbare Hinterradachse (C) konstant bleibt.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterradschwinge (5) wenigstens eine, vorzugsweise zwei, Sitzstreben (9) und wenigstens eine, vorzugweise zwei, Kettenstreben (7) aufweist, dass die wenigstens eine Sitzstrebe (9) und die wenigstens eine Kettenstrebe (7) mit jeweils ersten Enden starr miteinander verbunden sind, dass ein Lager (33) für das Hinterrad (4) unmittelbar oder mittelbar mit den verbundenen ersten Enden verbunden ist, dass die wenigstens eine Sitzstrebe (9) mit einem zweiten Ende unmittelbar oder mittelbar mit einem am Hauptrahmen (8) angeordneten Dämpfungselement (11) verbunden ist, und dass die wenigstens eine Kettenstrebe (7) mit einem zweiten Ende an der Schwingenwelle (14') angeordnet ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (13) unabhängig von der Hinterradschwinge (5) drehbar um die Schwingenachse (A) gelagert ist, und dass die Halterung (13) für die Antriebseinheit (30) relativ zur Hinterradschwinge (5) mit wenigstens einer Fixiereinheit (31, 32) fixiert ist.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Fixiereinheiten (31, 32) vorgesehen sind, dass eine erste der Fixiereinheiten (31) an der wenigstens einen Kettenstrebe (7) angeordnet ist, dass eine zweite der Fixiereinheiten (32) an einer Strebenverlängerung (34) angeordnet ist, die starr mit der wenigstens einen Kettenstrebe (7) verbunden ist und sich von dem zweiten Ende der wenigstens einen Kettenstrebe (7) in Richtung Vorderrad (2) erstreckt, und dass die Fixiereinheiten (31, 32) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie entgegengesetzt gerichtete Drehmomente auf die schwenkbar um die Schwingenachse (A) drehbare Halterung (13) bewirken.
  5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (13) fest mit der Schwingenwelle (14') verbunden ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Einstellelement zur Einstellung einer Spannung des Zahnriemens (17) vorgesehen sind.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (30) derart angeordnet sind, dass sich ein Schwerpunkt der Antriebseinheit (30) unterhalb des Schwingenlagers (14) befindet.
  8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Schwingenachse (A) und Antriebsachse (B) während des Aus- bzw. Einfederns konstant bleibt.
  9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (30) einen Pedalantrieb umfasst, wobei eine dem Pedalantrieb zuordenbare Pedalachse 15 mit der Antriebsachse (B) zusammenfällt.
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