DE19621440A1 - Fahrradantrieb - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
-
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- B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
- B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
- B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
- B62M11/16—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the ground-wheel hub
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Description
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Fahrradschaltnabe für 2 An
triebsenergiequellen mit nachgeschalteter Plantetenschaltgruppe. Vorge
stellt wird eine Fahrradplantetennabengetriebe mit einer integrierten elek
trischen Hilfsantriebsquelle mit Primäruntersetzungsgruppe, wirksam auf
das nachgeschaltete Plantetengetriebe der Getriebeschaltnabe. Zusätzlich
ist die Nabe mit einem Ritzelpatket zur weiteren Aufspreitung des biologi
schen Antrieb vor dem Eingang in die nachgeschaltete Plantetengruppe
versehen.
Heute bekannt sind Nabenschaltungen in Verbindung mit Kettenschaltun
gen, zu nennen das System 3×7 von Sachs. Dieses System hat den Vor
teil, daß der vordere Umwerfer entfallen kann. Nachteilig ist jedoch, daß
obwohl eine Kettenschaltung vorhanden ist, eine Verschlechterung des
Wirkungsgrades durch die nachgeschaltete Plantetengruppe in Kauf ge
nommen werden muß. Weiter bekannt sind Nabenmotoren wie Sanyo mit
Planetenreduktionsgetriebe zur Anpassung der Motordrehzahl an die Na
benhülsendrehzahl.
Diese Getriebe entfalten jedoch keinerlei Wirksamkeit auf den biologischen
Antrieb der durch die Fahrradkette wahlweise über eine Kettenschaltung
direkt auf Hinterrad geleitet wird.
Weiter bekannt sind die Antriebssysteme von Honda, Yamaha/MBK, und
Suzuki, bei denen der Motor mit einem Reduktionsgetriebe verbunden di
rekt am Tretlager sitzt und der Kurbelantrieb auf diesen Triebsatz wirkt. Auf
diese Weise wirkt das Kettengetriebe am Hinterrad (MBK) bzw. die Naben
schaltung in der Hinterradnaben auf den Gesamtantrieb.
Nachteilig ist bei den oben genannten Nabenantrieben, daß für den Na
benantriebsmotor keine Schaltstufen wirksam sind. Das vorhandene Plane
tengetriebe reduziert lediglich die Drehzahl des Nabenantriebs auf die er
forderliche Hülsendrehzahl bzw. Laufraddrehzahl. Bei den ferner beschrie
benen Systemen der Tretlagermotoren ist zwar sowohl der biologische als
auch der elektrische Antrieb auf das Hinterradgetriebe wirksam. Diese Sy
steme sind durch die hohen Drehmomente am Kurbeltrieb relativ schwer
und nicht in konventionelle Fahrräder nachrüstbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrradnabenmotor zu schaffen, der
über einen Primärgetriebesatz auf ein nachgeschaltetes Planetenschaltge
triebe wirkt, auf das gleichzeitig und direkt der biolobische Antrieb wirkt,
wahlweise über ein vorgeschaltetes Kettenschaltgetriebe. Vorteile der er
findungsmäßigen Lösung ist die einfache Anpassung des Antriebsmotors
auf die zur Anwendung kommende Laufradgröße durch das Primärgetrie
be des Antriebsmotors. Auf das nachgeschaltete Plantetenschaltgetriebe
wirken der Nabenmotor und der biologische Antrieb gleichermaßen und
unabhängig. So läßt sich der Kettenantrieb bedarfsweise mit einer Ketten
schaltung versehen über einen großen Übersetzungsbereich spreiten und
die Steigfähigkeit des Nabenmotors wesentlich verbessern.
Der Antrieb gliedert sich in ein Kettenschaltgetriebe für den biologischen
Antrieb, einen Nabenmotor, vorzugsweise in Axialmotorausführung, wir
kend auf eine Primärgetriebegruppe (8), beide Antriebe mit ihren Getrieben
wirken je nach Ankoppelung mit oder ohne gesonderte Freiläufe voneinan
der unabhängig und gemeinsam auf das (1) Planetennabenschaltgetriebe
oder in Reihe angeordnet der biologische Antrieb über den Nabenmotor
mit diesem gemeinsam auf das Plantetenschaltgetriebe.
Der biologische Antrieb besteht aus einem bekannten Fahrradantrieb über
die Pedale auf die Tretkurbeln und über Kette an das Hinterrad, wahlweise
mit Kettenschaltung, wobei die Getriebestufung am Tretlager einschließlich
Werfer durch die wirksame Übersetzungskapazität des Planetenschaltge
triebes in der Nabe entfallen kann.
Der Muskelkraftantrieb vom Tretlager wirkt über die Kette über eines der
Kettenschaltritzel auf einen Freilaufkörper (13) und von dort auf die
Hauptwelle des Planetenschaltgetriebes.
In einer weiteren Ausführung wirkt der Muskelkraftantrieb über eines der
Kettenschaltritzel auf einen Freilaufkörper und von dort auf das Primärge
triebe des Hilfsantriebsmotors, der wiederum mit dem nachgeschalteten
Planetennabenschaltgetriebe in Antriebsverbindung steht.
Vorteil dieser Ausführung ist der geringere Platzbedarf und der einfachere
Aufbau. Da das Planetenschaltgetriebe konstruktionsbedingt mit Freiläufen
(4, 5) ausgestattet ist, kann das Fahrrad jederzeit geschoben werden oder
rollen, ohne daß der Motor oder das Kettenschaltgetriebe zum Eingriff
kommen. Jedoch muß bei einem Motorausfall im reinen Fahrradbetrieb der
Motor vom Muskelkraftantrieb mitgeschleppt werden, sofern er ohne Frei
lauf antriebsmäßig mit dem Planetenträger verbunden ist.
In einer weiteren Ausführung kann auch auf den Freilauf für das Kettenge
triebe verzichtet werden, da auch der Muskelkraftantrieb vom mitdrehen
den Laufrad durch die Freiläufe im Planetenschaltgetriebe getrennt wird.
Im allgemeinen wird man jedoch auf diesen Freilauf nicht verzichten, da
dieser ein massenträgheitsbedingtes Nachschleppen des Kurbeltriebs
durch den Hilfsmotor verhindert.
Das Planetenschaltgetriebe besteht aus einem Plantetenträger (1), der um
die Nabenachse baut. Um die Nabenachse ist die Schaltwalze der Sperr
klinken (14) drehbar angeordnet.
Der Planetenträger ist drehzahlgleich mit dem Ritzelpaket fest oder über
einen Freilaufkörper, z. B. einem Kassettenfreilaufkörper (13) antriebsmä
ßig verbunden.
Der Axialfeldmotor ist über ein 2-stufiges Planetenreduziergetriebe (8) mit
dem Planetenträger des Schaltgetriebe verbunden. Da die Motorbauart
ausreichend dynamisch ist, kann im allgemeinen auf einen Freilauf verzich
tet werden, da der Antriebsmotor über das Steuersignal des Tretkurbel
sensors angesteuert wird. Durch ein Freilauf wird jedoch verhindert, daß
der Motor im Falle einer Funktionsbeeinträchtigung durch den Muskel
kraftantrieb mitgeschleppt werden muß.
Der Motor kann zwischen Schaltgetriebe und Schaltwerk des biologischen
Antriebs oder an dem gegenüberliegenden Ende des Schaltgetriebes mit
dem Plantetenträger antriebsmäßig verbunden sein. Das Schaltgetriebe ist
über 2 Rollenfreiläufe (4, 5) wechselweise durch den Planetenträger und
durch das Hohlrad mit dem Innenumfang der Nabenhülse antriebsmäßig
verbunden.
Im Zentrum des Planetenträgers befindet sich durch Drehen der Sperrklin
kenschaltwalze (14) in seiner Abstützung auf die Nabenachse schaltbare
Sonnenrad (6) drehbar angeordnet. Die Abstützung dieses Sonnenrades
ist durch Drehen der Gangwahlwalze schaltbar. Um das Sonnenrad herum
sind die 3-stufigen verzahnten Planetenräder (16) im Eingriff im Planteten
träger drehbar gelagert. Das Sonnenrad (6) im Zentrum ist mit dem größten
Umfang der Planetenräder im Eingriff. Über dem mittleren Umfang der Pla
netenräder befindet sich ein Hohlrad (3) im Eingriff, das über einen Rollen
freilauf (4) kraftschlüssig mit dem Innenumfang der Nabenhülse (2) ver
bunden wird, sobald die Sperrklinken so geschaltet sind, daß die Drehzahl
des Hohlrades die des Planetenträgers überschreitet.
Mit der Planetenstufe des kleinsten Durchmessers befindet sich ein Son
nenrad (7) im Eingriff, das sich durch die Gangwalze schaltbar über Klin
ken gegen die Nabenachse abstützt.
Der Planetenträger selbst ist mit dem Innenumfang durch einen Rollenfrei
lauf (5) antriebsseitig verbunden, sobald die Sperrklinken so geschaltet
sind, daß die Drehzahl des Planetenträgers (1) die des Hohlrades über
steigt.
Das Kettenritzelpaket (17) des Muskelantriebs kann dabei so ausgestaltet
sein, daß das Ritzelpaket nicht aus vielen Einzelsegmenten, sondern aus
einem Bauteil besteht, in dessen Umfang die Zahnschaltprofile für die
Kette ausgeformt sind. Dieser Zahnprofilträger kann über sein Innenvolu
men direkt über einen dort liegenden vorzugsweise Rollenfreilauf auf die
Planetenschaltgetriebeeingangswelle wirken. Der Raum unter den großen
Ritzeln kann jedoch auch durch das Reduktionsgetriebe des Motors ge
nutzt werden.
Der elektrische Hilfsantrieb ist vorzugsweise als Scheibenläufermotor aus
geführt. Durch die elektronische Kommutierung bürstenlos, werden vor
zugsweise im Zentrum des Rotors (12) die beiden Reduktionsstufen (8)
plaziert. In diesem Reduktions- oder Primärgetriebe (8) wird die Motoraus
gangsdrehzahl auf einfache Weise auf die verwendete Laufradgröße an
gepaßt. Die Anpassung des biologischen Antriebs auf die Laufradgröße
erfolgt durch die Kettenritzel am Tretlager.
Bezugszeichenliste
1. Planetenträger
2. Nabenhülse
3. Hohlrad
4. Hohlradhülsenfreilauf
5. Hülsenfreilaufplanetenträger
6. Sonnenrad 1
7. Sonnenrad 11
8. 2-stufiges Reduktionsgetriebe Antriebsmotor
9. Rückschlußring
10. Magnetsystem
11. Stator
12. Twinrotor
13. Freilaufkörper
14. Sperrklinkenschaltwalze
15. Stellmotor
16. Dreistufig verzahnter Planet
17. Ritzelpaket
2. Nabenhülse
3. Hohlrad
4. Hohlradhülsenfreilauf
5. Hülsenfreilaufplanetenträger
6. Sonnenrad 1
7. Sonnenrad 11
8. 2-stufiges Reduktionsgetriebe Antriebsmotor
9. Rückschlußring
10. Magnetsystem
11. Stator
12. Twinrotor
13. Freilaufkörper
14. Sperrklinkenschaltwalze
15. Stellmotor
16. Dreistufig verzahnter Planet
17. Ritzelpaket
Claims (14)
1. Fahrradantrieb mit einem muskelkraftbetriebenen Tretkurbelantrieb sowie
mit einem Hilfsantriebsmotor wobei eine Antriebsnabe mit dem Tretkurbe
lantrieb und über ein Untersetzungsgetriebe mit dem Hilfantriebsmotor in
Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Ausgang des Untersetzungsgetriebes und dem Ausgang des Tretkurbelan
triebes einerseits und der Antriebsnabe andererseits ein gemeinsames
Schaltgetriebe zwischengeschaltet ist.
2. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schaltgetriebe als Plantetenschaltgetriebe ausgebildet ist.
3. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schaltgetrieb mehrere Kraftausgänge hat, die wahlweise über unterschied
liche Innenradien auf die Hülse wirken.
4. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schaltgetriebe mehrere Kraftausgänge hat, die wahlweise über Hülsenfrei
läufe auf die Innenumfänge der Antriebsnabenhülse wirksam werden.
5. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Plantetengetriebe mindestens 2 Kraftausgänge hat, von denen ein erster
Kraftausgang drehfest mit dem Ausgang des Reduktionsgetriebes des
Hilfsmotors bzw. dem damit verbundenen Tretkurbelantriebes antriebsmä
ßig verbunden ist.
6. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Planetengetriebe mindestens 2 Kraftausgänge hat, von denen ein erster
Kraftausgang drehfest mit dem Ausgang des Reduktionsgetriebes des
Hilfsmotors und ein zweiter mit dem Ritzelpaket des biologischen Antriebs
antriebsmäßig verbunden sind.
7. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Schaltwalze vorgesehen ist, welche die Nabenachse drehbar umgreift.
8. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaltwalze mit einem am Nabenkörper befestigten Stellmotor betätigt
wird.
9. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
elektrischer Hilfsmotor aus räumlichen Gründen vorzugsweise als Schei
benläufer oder Axialfeldmotor ausgeführt ist.
10. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Axialfeldmotor elektronisch kommutiert ist.
11. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im
Zentrum des Rotors des Axialfeldmotors die Planetenstufen des Primär
planetengetriebesetzes angeordnet sind.
12. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zentrum des Rotors so gekröpft ist, daß die Planetensätze des Redukti
onsgetriebes axial unter dem Rotor angeordnet werden können.
13. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tretkurbel des Tretkurbelantriebs über ein endloses Zugmittel, vorzugs
weise über eine Kette mit der Antriebsnabe in Antriebsverbindung steht.
14. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Tretkurbelantrieb über ein Kettengetrieb mit der Antriebsnabe verbunden
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996121440 DE19621440A1 (de) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | Fahrradantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996121440 DE19621440A1 (de) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | Fahrradantrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19621440A1 true DE19621440A1 (de) | 1997-12-04 |
Family
ID=7795520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996121440 Withdrawn DE19621440A1 (de) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | Fahrradantrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19621440A1 (de) |
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---|---|---|---|---|
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DE102019218617A1 (de) * | 2019-11-29 | 2021-06-02 | Zf Friedrichshafen Ag | Getriebeanordnung für ein Fahrrad oder Pedelec |
-
1996
- 1996-05-28 DE DE1996121440 patent/DE19621440A1/de not_active Withdrawn
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DE102019218617B4 (de) | 2019-11-29 | 2022-10-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Getriebeanordnung für ein Fahrrad und ein Fahrrad |
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