DE9400078U1

DE9400078U1 - Elektrisches Fahrrad

Info

Publication number: DE9400078U1
Application number: DE9400078U
Authority: DE
Original assignee: CHOU WEN CHENG
Current assignee: CHOU WEN CHENG
Priority date: 1994-01-04
Filing date: 1994-01-04
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2004-01-05

Description

K 29 400

Elektrisches Fahrrad

Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrräder und insbesondere ein elektrisch angetriebenes Fahrrad, das einerseits die Vorteile eines niedrigen Geräuschpegels, keiner Schadstoffemission und der Bequemlichkeit nutzt und andererseits als herkömmliches Fahrrad verwendet werden kann.

Ein elektrisches Fahrrad hat viele Vorteile, wenn es etwa als Sportausrüstung verwendet wird. Andererseits kann es ein Motorrad ersetzen, da es keine Schadstoffemissionen und einen niedrigen Geräuschpegel hat. Da in der modernen Batterietechnologie große Fortschritte erzielt worden sind, kann ohne Schwierigkeiten eine Batterie mit langer Lebensdauer hergestellt werden. Angesichts dieser Tatsache sind elektrische Fahrräder wegen ihrer sehr geringen Schadstoffemissionen zunehmend wichtiger geworden.

In einem herkömmlichen elektrischen Fahrrad ist an einer geeigneten Stelle des Rahmens ein Antriebsmechanismus angeordnet. Der Antriebsmechanismus ist über eine Kette mit einem Schwungrad verbunden. Die Antriebskraft wird an das Schwungrad übertragen, wodurch das Fahrrad bewegt wird. Dieser Antriebsmechanismus ist ähnlich demjenigen eines Motorrades. Der einzige Unterschied zwischen beiden besteht darin, daß der Motor des Motorrades durch einen batteriegetriebenen Antriebsmechanismus ersetzt ist. Daher besitzt das herkömmliche elektrische Fahrrad die folgenden Nachteile.

1. Da für die Übertragung der Antriebskraft vom Antriebsmechanismus zum Schwungrad des Fahrrades eine

Kette verwendet wird, sind die mechanische Wirksamkeit gering und der Verschleiß hoch. Außerdem muß die Kette stets geschmiert sein, um die Reibung zu verringern. Folglich kann sich an der Kette Schmutz ansammeln, außerdem kann die Hose des Benutzers durch das Schmiermittel verschmutzt werden.

2. Wenn das elektrische Fahrrad auf einer geraden Straße oder abseits einer Straße sehr schnell fährt, kann die Kette stark schwingen. In einigen Fällen kann die Kette aus ihrer Führung springen. Die Wiedereinsetzung der Kette ist einerseits zeitaufwendig und verschmutzt andererseits die Hände.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Fahrrad zu schaffen, das einen hochwirksamen Antriebsmechanismus für ein einfaches und problemloses Fahren besitzt und keinerlei Schadstoffemissionen und einen niedrigen Geräuschpegel besitzt und ferner gegebenenfalls wie ein herkömmliches Fahrrad verwendet werden kann.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Fahrrad, das die im Anspruch angegebenen Merkmale besitzt.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen gegeben wird; es zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines elektrischen Fahrrades gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Ansicht des Antriebsmechanismus des erfindungsgemäßen elektrischen Fahrrades;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Antriebsrades und der Spindel;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Antriebsmechanismus des erfindungsgemäßen elektrischen Fahrrades; und

Fig. 5 ein Flußdiagramm der Rotationssteuereinrichtung

Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, umfaßt das erfindungsgemäße elektrische Fahrrad einen Rahmen 1 und eine auf der rechten Seite eines Gepäckträgers 11 oder am vorderen Dreieckträger 12 angeordnete Batterie 2. An einer gut zugänglichen Position am Rahmen 1 ist eine Rotationssteuereinrichtung 5 angeordnet, die mit einem Hebel 13 verbunden und durch diesen gesteuert wird. Auf der linken Seite des Gepäckträgers 11 ist ein Antriebsmechanismus 3 angeordnet und am hinteren Dreieckträger 14 befestigt. Dieser Antriebsmechanismus 3 enthält einen Gleichstrommotor 31 sowie an dessen oberer Position einen Ösenansatz 310. Der Gleichstrommotor 31 ist am hinteren Dreieckträger 14 mittels einer Befestigungseinrichtung 30 befestigt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist an der Abtriebsspindel des Motors 31 ein erstes Kegelrad 311 befestigt. Um das Kegelrad 311 ist ein Verbindungsgehäuse 32 angebracht. In diesem ist eine runde Ausnehmung 321 vorgesehen. Darin befindet sich ein zweites Kegelrad 33 mit einer Drehbegrenzungseinrichtung 331. Dieses zweite Kegelrad 33 ist in der runden Ausnehmung 321 angeordnet und mit dem ersten Kegelrad 311 in Eingriff. Am Verbindungsgehäuse 32 ist ein Positionierungsgehäuse 34 mit einem Flansch 341 befestigt. Zwischen dem Flansch 341 und dem zweiten Kegelrad 33 ist ein Lager 35 angeordnet. Ein

Übertragungskranz 36 besitzt eine Innenzahnung 361 und erstreckt sich mit einer an seinem vorderen Ende ausgebildeten Buchse 362 mit kleinem Durchmesser in das Positionierungsgehäuse 34. An einem Ende einer Spindel 41 ist mittels eines Gewindes eine Zahnungsbuchse 37 angeschraubt. Diese Zahnungsbuchse 37 besitzt eine Außenzahnung 371, die mit der Innenzahnung des Übertragungskranzes 36 in Eingriff gelangen kann, sowie ein Innengewinde 372, mit dem es wie erwähnt mit der Spindel 41 und genauer mit deren Außengewinde 411 verschraubt ist.

Am hinteren Dreieckträger 14 ist ein Antriebsmechanismus 4 für das Hinterrad 15 angeordnet. Der Antriebsmechanismus 4 enthält die erwähnte Spindel 41, die an beiden Enden Gewindebuchsen 411 bzw. 412 aufweist. Die linke Gewindebuchse 411 ist wie erwähnt mit der Zahnungsbuchse 37 in Eingriff, während die rechte Gewindebuchse 412 mit einem Schwungrad 42 verbunden ist. Durch die Spindel 41, den Ubertragungskranz 36, das zweite Kegelrad 33 und das Verbindungsgehäuse 32 läuft ein Wellenelement 43. Diese Wellenelement 43 ist am hinteren Dreieckträger 14 befestigt.

Durch Kombination der obenbeschriebenen Elemente kann die Spindel 41 durch den Gleichstrommotor 31 oder wie bisher durch die Pedale bewegt werden. Das bedeutet, daß das elektrische Fahrrad sowohl wie ein herkömmliches Fahrrad als auch wie ein elektrisches Fahrrad verwendet werden kann.

Die Funktion des erfindungsgemäßen elektrischen Fahrrades wird am besten mit Bezug auf Fig. 4 verständlich. Wenn das elektrische Fahrrad wie ein herkömmliches Fahrrad verwendet wird, kann die Kette 17, die die Pedale 16 mit dem Schwungrad 42 verbindet, durch die Pedale 16 betätigt werden. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist das Schwungrad 42 an

der rechten Gewindebuchse 412 der Spindel 41 befestigt. Die Spindel 41 kann sich über die Lager 413, 414, die in den Gewindebuchsen 411 bzw. 412 angeordnet sind, frei drehen. Durch diese Anordnung kann sich die Spindel 41 auf dem Wellenelement 43 frei drehen. Wenn sich das Schwungrad 42 im Uhrzeigersinn dreht, wird folglich die Spindel 41 im Uhrzeigersinn gedreht. Folglich dreht sich auch das Hinterrad 15, so daß das Fahrrad fährt.

Wenn sich der Fahrer des Fahrrades ausruhen und das Fahrrad mit dem batteriegetriebenen Motor bewegen möchte, kann er über den Handgriff 13 in die Rotationssteuereinrichtung ein Signal eingeben. Dies hat zur Folge, daß von der Batterie 2 zum Gleichstrommotor 31 Strom geliefert wird, so daß das erste Kegelrad 311 und das zweite Kegelrad 33 gedreht werden. Dann nimmt bei abnehmender Drehzahl das Drehmoment zu. Wenn sich das zweite Kegelrad 33 dreht, werden die Drehrichtungsbegrenzungseinrichtung 331 und die Buchse 2 62 des Übertragungskranzes 3 6 wie in Fig. 3 gezeigt miteinander verkoppelt. Anschließend dreht sich der Übertragungskranz 36 im Uhrzeigersinn. Da der Übertragungskranz 3 6 mit der auf der linken Seite der Welle 41 befindlichen Zahnungsbuchse 37 über den Eingriff der Zahnungen 361, 371 befestigt ist, dreht sich auch die Spindel 41.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, enthält die für die Steuerung der Drehzahl des Gleichstrommotors 31 verwendete Rotationssteuereinrichtung 5 eine Sensorschaltung 51, einen Verstärker 52, eine Pulsbreitenmodulation-Einstelleinrichtung 53, einen Treiber 54, eine Transformatorschaltung 55 sowie eine Verzögerungsschaltung 56. Die Rotationssteuereinrichtung 5 ist dem Fachmann bereits bekannt und gehört nicht zum Umfang der vorliegenden Erfindung, weshalb auch keine genaue Beschreibung hiervon gegeben wird. Das Steuersignal 6 wird über den am Rahmen 1 be-

findlichen Hebel 13 in die Pulsbreitenmodulation-Einstelleinrichtung 53 eingegeben, woraufhin diese Einstelleinrichtung 53 die Drehzahl des Gleichstrommotors 31 ändert.

Die Erfindung besitzt die folgenden Vorteile:

1. Der Antriebsmechanismus 3 befindet sich auf einer Seite der Spindel 41. Wenn sich der Gleichstrommotor 31 dreht, drehen sich folglich auch das erste und das zweite Kegelrad 31 bzw. 33. Dann drehen sich der Antriebskranz 3 6 und die Spindel 41 im Uhrzeigersinn. Der Ausgang des Gleichstrommotors 31 wird über das erste und das zweite Kegelrad 31, 33 untersetzt. Andererseits können das erste und das zweite Kegelrad 31, 33 durch eine Schneckenradanordnung ersetzt werden. Da die Spindel direkt durch den Übertragungskranz und ohne Verwendung einer Kette angetrieben wird, kann weder eine Verschmutzung der Kette auftreten, noch werden Geräusche erzeugt. Außerdem kann nicht das Problem auftreten, daß die Kette aus ihrer Führungsposition springt und wieder eingesetzt werden muß.

2. Der Übertragungskranz 36 und das Schwungrad 42 sind auf der einen bzw. der anderen Seite der Spindel 41 angeordnet. Durch diese Anordnung kann das Fahrrad entweder mittels des Antriebsmechanismus oder mittels der Pedale bewegt werden. Außerdem ist die Buchse 362 des Antriebskranzes 3 6 in der Drehrichtungsbegrenzungseinrichtung 331 des zweiten Kegelrades 3 6 eingebaut. Wenn die Spindel 41 durch die Kette 17 bewegt wird, sind der Antriebskranz 36 und die Spindel 41 auf dem Wellenelement 43 im Leerlauf. Die Drehung wird nicht an das erste und das zweite Kegelrad 31, 33 und an den Gleichstrommotor 31 übertragen, wodurch die Last auf die Pedale abgesenkt wird. Dies bedeu-

tet, daß das elektrische Fahrrad wie ein herkömmliches Fahrrad verwendet werden kann, wenn der Antriebsmechanismus nicht betätigt wird.

3. Der Antriebmechanismus 3 und die Batterie 2 sind miteinander im wesentlichen im Gleichgewicht, so daß auf das Fahrrad keine störenden Kräfte wirken.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, kann der Fachmann viele Änderungen und Abwandlungen ausführen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung nicht durch die offenbarte besondere Ausführungsform, sondern lediglich durch den folgenden Anspruch begrenzt ist.

Claims

K 29 400

Schutzanspruch

Elektrisches Fahrrad, mit

einem Rahmen (1);

einer Batterie (2), die auf der rechten Seite des Gepäckträgers (11) oder am vorderen Dreieckträger (12) des Fahrrades angeordnet ist; und

einer Rotationssteuereinrichtung (5) , die an einer zugänglichen Position am Rahmen (1) angeordnet ist,
gekennzeichnet durch

einen Antriebsmechanismus (3) , der auf der linken Seite des Gepäckträgers (11) angeordnet, am hinteren Dreieckrahmen (14) des Fahrrades befestigt ist und versehen ist mit:

einem Gleichstrommotor (31) mit einem Ösenansatz (310) an seiner oberen Position, wobei der Gleichstrommotor (31) am hinteren Dreieckrahmen (14) mittels einer Befestigungseinrichtung (30) befestigt ist und wobei an seiner Abtriebswelle ein erstes Kegelrad (311) befestigt ist;

einem Verbindungsgehäuse (32), das um das Kegelrad (311) angeordnet ist, wobei in diesem Verbindungsgehäuse (32) eine runde Ausnehmung (321) ausgebildet ist;

einem zweites Kegelrad (33) mit einer darin befindlichen Drehbegrenzungseinrichtung (331), wobei das zweite Kegelrad (33) in der runden Ausnehmung (321) angeordnet und mit dem ersten Kegelrad (311) in Eingriff ist;

einem Positionierungsgehäuse (34) mit einem am Verbindungsgehäuse (32) befestigten Flansch (341) , wobei zwischen dem Flansch (341) und dem zweiten Kegelrad (33) ein Lager (35) angeordnet ist;

einem Übertragungskranz (36) mit einer Innenzahnung (361), wobei an der vorderen Position des Übertragungskranzes (36) eine Buchse (362) mit kleinem Durchmesser angeordnet ist; sowie

einer Zahnungsbuchse (37), die an einer Seite einer Welle (41) befestigt ist und eine Zahnung (371) aufweist, die mit dem Übertragungskranz (36) in Eingriff gelangen kann, wobei die Zahnungsbuchse (37) mit einem Innengewinde versehen ist; und

einen Übertragungsmechanismus (4) für das Hinterrad (15), der am hinteren Dreieckträger (14) angeordnet ist und versehen ist mit:

der Spindel (41), die an ihren beiden Enden Gewinde (411, 412) aufweist, wobei das linke Gewinde (411) der Spindel (41) die Zahnungsbuchse (37) aufnimmt und das rechte Gewinde (412) der Buchse (41) ein Schwungrad (42) aufnimmt; sowie

einem Wellenelement (43), das durch die Spindel (41), den Antriebskranz (36), das zweite Kegelrad (33) und das Verbindungsgehäuse (32) verläuft und am hinteren Dreieckträger (14) befestigt ist.