DE19753047C2 - Fahrrad mit Einrichtung zur Energieversorgung eines Elektromotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad, im wesentlichen be­ stehend aus einem aus Oberrohr und aus tragendem Unter­ rohr gebildeten Fahrradrahmen, einem mit dem Unterrohr verbundenen Tretlagergehäuse, einem mit dem Unterrohr verbundenen Hinterradausleger und einem das Hinterrad an­ treibenden Elektromotor, wobei der Elektromotor durch Batterien gespeist wird, die im Rohrinneren des Fahr­ radrahmens angeordnet sind.

Seit einiger Zeit sind Fahrräder bekannt, die sich da­ durch auszeichnen, daß sie neben dem normalen Antrieb über das Tretlager und dem damit verbundenen mechanischen Kettenantrieb auch noch über einen Elektromotor verfügen. Dieser Elektromotor greift im allgemeinen ebenfalls am Hinterrad des Fahrrades an. Daneben sind natürlich soge­ nannte Mofas bekannt, die ihren Motor (Elektro- oder Ben­ zinmotor) teilweise auch am Vorderrad haben.

Derartige halbmechanische Fahrräder sind üblicherweise in Diamant-Bauweise aufgebaut und dienen dazu, die Beförde­ rung zum einen schneller und komfortabler zu machen und zum anderen den Fahrradfahrer zu entlasten. Die Zielgrup­ pe der halbmechanischen bzw. motorisierten Fahrräder sind Stadtkuriere (Fahrradkuriere) aber auch "normale" Perso­ nen, die sich nicht auf dem Fahrrad verausgaben können oder wollen. Ein herkömmlicher Diamant rahmen besteht aus einem unteren und einem oberen Rohr, sowie einer Sitz­ strebe und Kettenstrebe die über das Sattelrohr in einer einem Diamanten angenäherten geometrischen Struktur mit­ einander verbunden sind; das Tretlager ist im Schnitt­ punkt von unterem Rohr, Sattelrohr und Kettenstrebe ange­ ordnet.

Derartige bekannte Fahrräder haben den Nachteil, daß die Energieversorgungseinrichtung für den Elektromotor, der üblicherweise dem Fahrrad zuschaltbar ist und nicht per­ manent angeschlossen ist, an Positionen des Fahrrades an­ geordnet sind, die ungeeignet sind, da sie zum einen den verfügbaren, äußeren Platz am Fahrradrahmen (z. B. Sattel­ tasche, Gepäckträger, Rahmengestell) unnötig ausfüllen und zum anderen auch gewichtsmäßig belasten, so daß das Fahrrad gegebenenfalls leicht aus dem Gleichgewicht ge­ rät, da die Energieversorgungseinrichtungen sehr hoch über dem Boden angebracht sind und den Schwerpunkt des Fahrrades somit erhöhen. Als Energieversorgungseinrich­ tung dienen üblicherweise Batterien bzw. Akkus auf Nic­ kel/Cadmium-Basis, die über ein hohes spezifisches Ge­ wicht verfügen. Nachteilig an einer äußeren Anbringung der Batterien ist zudem, daß diese leicht durch Dritte entwendet werden können.

Die DE 42 19 579 C2 beispielsweise offenbart ein Fahrrad mit einem am Tretlager unten offenen Rahmen, in den ein Fahrradständer oder Ersatzteile einbringbar sind; dieses Fahrrad ist jedoch rein mechanisch ausgebildet, daß heißt ohne Motorantrieb und ohne Akkumulatoren. Die EP 0 268 338 A2 hingegen offenbart ein Fahrrad mit einem Lichtsy­ stem, welches durch in den Rahmen integrierte Batterien gespeist wird. Letztlich sind aus dem Stand der Technik (RadMarkt 6/96 S. 16-20) Mountainbikes bekannt, die mit einer Federung versehen sind, jedoch ohne Motor und Akku­ mulatoren.

Die EP 0 396 073 A1 wiederum beschreibt ein Fahrrad mit einem batteriebetriebenen Motor, welcher im Hinterrad des Fahrrads montiert ist. Dabei ist es grundsätzlich vorge­ sehen, die Batterien innerhalb des Rahmens anzuordnen, wobei jedoch nicht ersichtlich ist, wie dies vonstatten gehen soll, insbesondere ohne daß die Fahreigenschaften beeinträchtigt werden.

Als nächstliegender Stand der Technik für die vorliegende Erfindung wird die DE 30 18 333 A1 angesehen, die ein Fahrrad mit einem im wesentlichen üblichen Fahrradrahmen, einem Elektromotor und Akkumulatoren beschreibt. In die­ ser Druckschrift ist jedoch nicht beschrieben, wie die Akkumulatoren in dem Fahrradrahmen angeordnet sind, resp. wie sie ausgewechselt werden. Ferner sind die Akkumulato­ ren nicht im Schwerpunkt des Fahrrads angeordnet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, durch entsprechende Motor- und Batterieanordnungen einen nied­ rigen Schwerpunkt der Energieversorgungseinrichtung am Fahrrad zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Tretlagerge­ häuse unterhalb oder oberhalb des Unterrohres angeordnet ist, daß die Batterien innerhalb des Unterrohres nahe am Schwerpunkt des Fahrrads angeordnet sind, und daß der Elektromotor am Hinterrad angeordnet ist.

Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Tretla­ gergehäuse unterhalb des Unterrohres angeordnet ist, und daß der Hinterradausleger oberhalb des Unterrohres über ein Gelenk mit dem Unterrohr gelenkig verbunden ist und zumindest soweit abwinkelbar ist, daß das untere Ende des Unterrohres frei zugänglich ist.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß die Energieversorgungseinrichtung nicht sichtbar am Fahr­ rad angeordnet ist. Der Vorteil besteht also unter ande­ rem darin, daß die Energieversorgungseinrichtung durch Dritte auch nicht entwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Energieversorgungseinrich­ tung im tragenden Unterrohr angeordnet ist, wodurch die Gewichtsverteilung einen möglichst tiefen Schwerpunkt er­ gibt. Dies erhöht eine bessere Straßenlage und auch Si­ cherheit des Fahrrades. Weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß das gesamte Unterrohr mit Batterien als Ener­ gieversorgungseinheiten versorgt werden kann. Hierzu wer­ den üblicherweise nicht einzelne Batterien verwendet, sondern Batteriepacks/-kartuschen, die in Serie geschal­ tet (wie bei einer normalen Stabtaschenlampe) in das Un­ terrohr eingeschoben werden können. Erfindungsgemäß sind hierzu innerhalb des Unterrohres Kontakte angeordnet, die für einen Stromfluß sorgen. Die Zugangsmöglichkeit zum Unterrohr ist durch einen Verschluß gegeben, der an dem unteren Ende des Unterrohres angeordnet ist. Durch einfa­ ches mechanisches Abschrauben bzw. Entriegeln des Ver­ schlusses lassen sich von unten einzelne oder mehrere Batteriepacks in das Unterrohr einschieben. Falls das Un­ terrohr nicht vollständig mit Batteriepacks ausgefüllt werden kann oder soll, ist hierzu vorgesehen, daß im In­ nern des Unterrohres ein federnder Kontakt vorgesehen ist, der zum einen für einen permanenten Kontakt mit den Batterien sorgt, zum anderen aber auch die Batterien fe­ dernd hält.

Erfindungsgemäß ist ferner zum Bestücken des Unterrohres mit den Batterien vorgesehen, daß das Hinterrad über sei­ nen Hinterradausleger aus der Normalposition verschwenk­ bar ist und auf diese Weise durch einfache manuelle Be­ dienung das Unterrohr mit den Batterien bestückt werden kann. Hierzu ist ferner erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Hinterradausleger mit dem Unterrohr, der ein Teil des Fahrradrahmens darstellt, über einen Stoßdämpfer federnd verbunden ist, der gegebenenfalls zum Wechseln des Batte­ riepacks von dem Hinterrad und/oder von dem Unterrohr entriegelt werden kann.

Eine andere Ausführungsform sieht erfindungsgemäß vor, daß ein nicht-federnder Fahrradrahmen verwendet wird. In diesem Fall ist der Hinterradausleger mit einem weiteren Rahmenelement, nämlich dem Sattelrohr zwischen Ober- und Unterrohr versehen. Maßgeblich für die Erfindung ist je­ doch, daß das Tretlager entweder oberhalb oder unterhalb des Unterrohres angeordnet ist und nicht im Inneren, da das Unterrohr selbst zur Aufnahme der Batterien dient. Das Tretlagerrohr wird im gegenüber der normalen Diamat­ geometrie aus dem Schnittpunkt von Sattel- und Unterrohr verlegt und ermöglicht somit die Bestückung mit Batterien bzw. Batteriekartuschen.

Die Kapazität der Batterien ist üblicherweise beschränkt, so daß für diesen Fall vorgesehen ist, daß leistungsstär­ kere Batterien in das Unterrohr eingeschoben werden kön­ nen bzw. durch eine In-Serie-Schaltung von mehreren Bat­ terie-Packs die Kapazität des Elektromotors erhöht werden kann. Dies macht insbesondere dann Sinn, wenn größere Strecken zurückgelegt werden müssen. Hierzu ist fernerhin vorgesehen, daß eine Aufbewahrungsmöglichkeit in Form ei­ ner Halterung an dem Unterrohr angeordnet ist. In diese Halterung können gegebenenfalls Batteriepacks verbracht werden, die im Bedarfsfalle in das Unterrohr zusätzlich eingeschoben werden können oder gegen leere Akkus im Un­ terrohr ausgetauscht werden können. Sollte diese Halte­ rung nicht für Energiepacks verwendet werden, könnte sie beisp. für die Aufbewahrung von einem Schalenkoffer die­ nen, was für Stadtkuriere von erheblichem Vorteil ist. Die Ersatzakkus können sowohl ausgetauscht als auch zuge­ schaltet werden, was die Reichweite ohne Austausch des Innenakkus vergrößert.

Da die Kapazität der Batterien beschränkt ist, müssen diese regelmäßig aufgeladen werden. Hierzu bieten sich entweder übliche Verfahren an, daß heißt, die externe Aufladung der Batterien oder aber eine interne Batterie­ aufladung durch eine Spannungsanlegung an die sich in dem Unterrohr befindlichen Batterien bzw. Batteriepacks.

Die Erfindung weist daher zusammenfassend folgende Vor­ teile auf:

• - die Energieversorgungseinrichtung, nämlich die Energie­ packs, sind nahe des Schwerpunkts des Fahrrades ange­ ordnet,
• - die Energiepacks sind nicht frei zugänglich für jeder­ mann, da hierzu erst in einer bevorzugten - gefederten - Ausführungsform das Hinterrad abgewinkelt werden muß,
• - die Energieversorgungseinrichtung ist für Dritte nicht sichtbar, wodurch das Fahrrad optisch nicht durch den Energiepack verändert wird,
• - die Schwerpunktverteilung am Fahrrad wird durch die Ge­ wichtszunahme nahe am optimalen Schwerpunkt des Fahr­ rades (dem Tretlager) durch den Energiepack begün­ stigt,
• - dem Fahrrad stehen nach wie vor durch die nicht sicht­ bare Unterbringung der Energiepacks sämtliche Zusatz­ verstaumöglichkeiten zur Verfügung, daß heißt, weder die Schutzbleche, noch die Fahrradtaschen, noch ir­ gendwelche anderen äußerlich sichtbaren Teile des Fahrrades werden durch den Energiepack beeinträchtigt, so daß diese Flächen bzw. Örtlichkeiten des Fahrrades anderen Möglichkeiten zur Verfügung stehen, wie z. B. einem Gepäckträger,
• - das Fahrrad kann, wenn Batteriepack und Motor entfernt sind als "normales" Fahrrad verwendet werden, da es sich weder durch Gewicht noch durch eine optische Ver­ änderung von einem herkömmlichen Fahrrad unterschei­ det.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Un­ teransprüchen beschrieben. Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher be­ schrieben; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines aus Unterrohr und Oberrohr be­ stehenden Fahrradrahmens mit einem gelenkig angeordneten Hinterradaus­ leger und einem federnden Stoßdämp­ fer;

Fig. 2 eine Detailzeichnung des unteren Teiles des Unterrohres mit abgewin­ keltem Hinterrad und einschiebbarer Energiekartusche;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines nicht-federnden Hinterradaus­ legers mit einem unterhalb des Un­ terrohres angeordneten Tretlagers;

Fig. 4 eine Ausführungsform gemäß Fig. 3 mit oberhalb des Unterrohres ange­ ordneten Tretlager.

Die Fig. 1 zeigt ein Fahrrad, bestehend aus einem Ober­ rohr 10 und einem Unterrohr 4, welches mit einem Tretla­ gergehäuse 3 unterhalb des Unterrohres 4 versehen ist. An dem Tretlagergehäuse 3 ist ein Kettenblatt 2 angeordnet, welches in bekannter Art und Weise mit dem Hinterrad 11 bzw. dem - nicht dargestellten - Kettenblatt des Hinter­ rades 11 versehen ist. An dem Hinterrad 11 ist ferner ein Elektromotor 1 angeordnet, der im Bedarfsfalle dem Fahr­ rad zuschaltbar ist. Hierzu ist (nicht dargestellt) am Fahrradlenker eine Zuschalteinrichtung bzw. eine Kontrol­ leinrichtung für den Elektromotor vorgesehen, einschließ­ lich Geschwindigkeitsgeber.

Das Hinterrad 11 ist mit dem Unterrohr 4 über einen Hin­ terradausleger 8 verbunden, der mit dem Unterrohr 4 ge­ lenkig über ein Gelenk 12, welches oberhalb des Unterroh­ res 4 angeordnet ist, verbunden ist. Ferner ist der Hin­ terradausleger 8 über einen Stoßdämpfer 7 mit dem Unter­ rohr 4 verbunden, sodaß der Hinterradausleger 8 bzw. das Hinterrad 11 federnd gelagert ist. Der Stoßdämpfer 7 ist lösbar mit dem Hinterradausleger 8 versehen, so daß er gegebenenfalls aus der Verbindung geklappt werden kann und das Hinterrad 11 über den Hinterradausleger 8 bzw. dessen Gelenk 12 frei beweglich ist.

Das Unterrohr 4 ist - vergleiche Fig. 2 - hohl, und be­ herbergt in seinem Inneren mindestens einen Batteriepack, der der Energieversorgung des Elektromotors 1 dient. Zum Einführen des Batteriepacks 5 in das Unterrohr 4 wird an dem unteren Ende des Unterrohres 4 eine Veschlußkappe 6 manuell durch Drehen bzw. Endarretierung entfernt und der Batteriepack eingeführt. Der Verschluß 6 dient gleichzei­ tig als Kontaktmittel für den Batteriepack 5. Durch Weg­ klappen des Hinterrades 11 aus der gemeinsamen Achse " Unterrohres-Hinterrades", ist die Einführöffnung in das Unterrohr 4 frei zugänglich.

Um zu verhindern, daß Dritte sich an dem Unterrohr mit seinem darin befindlichen Energiepack zu schaffen machen, kann vorgesehen sein, daß der Verschluß 6 mit einem Si­ cherheitsschloß gesichert ist. Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, daß der Stoßdämpfer 7 über eine Ver­ schließeinrichtung mit dem Hinterradausleger 8 kontrol­ lierbar, lösbar verbindbar ist. Hierzu läßt sich ein ein­ facher Schließmechanismus mit Sicherheitsschlüssel in dem Verbindungsmittel zwischen Stoßdämpfer 7 und Hinterra­ dausleger 8 bzw. Unterrohr 4 anbringen (nicht darge­ stellt).

Die Fig. 3 zeigt ein Tretlagergehäuse 3, welches unter­ halb des Unterrohres 4 angeordnet ist. Der Fahrradrahmen ist in diesem Fall nicht-gelenkig ausgebildet, da der Hinterradausleger 8 als aus Sitzstrebe und einem weiteren Rahmenelement 9, nämlich dem Sattelrohr, sowie einer Ket­ tenstrebe 8a bestehend, ausgebildet ist. Das Sattelrohr 9 verbindet Unterrohr 4 und Oberrohr 10 zu einem gemeinsa­ men Hinterbau.

Eine andere Ausführungsform ist in der, Fig. 4 darge­ stellt, in der das Tretlagergehäuse 3 oberhalb des Un­ terrohres 4 angeordnet ist und im übrigen der Hinterra­ dausleger 8 ebenso wie in der Fig. 3 nichtgelenkig aus­ gebildet ist. Auch durch die Ausführungsform wie in der Fig. 3 und 4 beschrieben, besteht die Möglichkeit, von unten das Unterrohr 4 mit dem Batteriepack zu bestücken.

Ferner ist vorgesehen, daß das Unterrohr 4 mit einer - nicht dargestellten - Halterung zur Aufnahme von weiteren Batteriepacks bzw. Batteriekartuschen vorgesehen sind. Diese Halterung kann alternativ auch dazu verwendet wer­ den, Schalenkoffer zur Aufbewahrung von Gegenständen, quasi als Gepäckständer, aufzunehmen.

Der Vorteil des nah am Tretlagergehäuse liegenden Batte­ riepacks besteht darin, daß durch die Anordnung am tief­ sten Punkt des Rahmens ein sehr tiefer Schwerpunkt ge­ schaffen wird, der das Handling des Fahrrades deutlich verbessert. Durch die erfindungsgemäße Lösung der Anord­ nung der Batterien im Innern des Unterrohres 4 wird eine einfache Möglichkeit zum Wechseln der Akkus geschaffen, so daß innerhalb weniger Minuten ohne zusätzliches Werk­ zeug die Batteriekartuschen ausgetauscht werden können.

Es ist ebenso möglich, die Kartuschen nicht von unten in das Unterrohr einzuschieben, sondern durch Einschieben der Kartuschen von oben in das Unterrohr für eine Bestüc­ kung mit Batterien zu sorgen. Hierzu ist - nicht darge­ stellt - vorgesehen, daß das Oberrohr 10 am Steuerrohr mit einem mechanischem Verschluß ausgestattet ist. Durch einfaches Entriegeln des Verschlusses läßt sich ein Be­ stücken des Unterrohres 4 mit Batteriekartuschen ermögli­ chen.

Bezugszeichen

1

Elektromotor

2

Kettenblatt

3

Tretlagergehäuse

4

tragendes Unterrohr

5

Batterien (Batteriekartusche)

6

Verschluß

7

Stoßdämpfer

8

Hinterradausleger

8

a Kettenstrebe

9

weiteres Rahmenelement/Sattelrohr

10

Oberrohr

11

Hinterrad

12

Gelenk

13

Fahrrad

Claims (11)

1. Fahrrad, im wesentlichen bestehend aus einem aus Ober­ rohr (10) und aus tragendem Unterrohr (4) gebildeten Fahrradrahmen, einem mit dem Unterrohr (4) verbundenen Tretlagergehäuse (3), einem mit dem Unterrohr (4) ver­ bundenen Hinterradausleger (8) und einem das Hinterrad (11) antreibenden Elektromotor (1), wobei der Elektro­ motor (1) durch Batterien (5) gespeist wird, die im Rohrinneren des Fahrradrahmens angeordnet sind, da­ durch gekennzeichnet, daß das Tretlagergehäuse (3) un­ terhalb oder oberhalb des Unterrohres (4) angeordnet ist, daß die Batterien (5) innerhalb des Unterrohres (4) nahe am Schwerpunkt des Fahrrads angeordnet sind, und daß der Elektromotor (1) am Hinterrad (11) ange­ ordnet ist.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tretlagergehäuse (3) unterhalb des Unterrohres (4) angeordnet ist, und daß der Hinterradausleger (8) oberhalb des Unterrohres (4) über ein Gelenk (12) mit dem Unterrohr (4) gelenkig verbunden ist und zumindest soweit abwinkelbar ist, daß das untere Ende des Unter­ rohres (4) frei zugänglich ist.

3. Fahrrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterradausleger (8) mittels eines zwischen Hin­ terradausleger (8) und Unterrohr (4) zuschaltbaren Stoßdämpfers (7) federnd gelagert ist.

4. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterradausleger (8) als ungefederter Hinterbau (8a, 9) unter freier Zugänglichkeit des unteren Endes des Unterrohres (4) ausgebildet ist.

5. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterrohr (4) an seinem unteren Ende eine Öffnung zum Einführen der Batterien (5) aufweist, die durch einen gleichzeitig als Kontaktmittel zum Schließen des Stromkreises dienenden Verschluß (6) verschließbar ist, wobei das korrespondierende Kontaktmittel inner­ halb des Rohres (4) angeordnet ist.

6. Fahrrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blockbatterie als Energieversorgung dient.

7. Fahrrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterien (5) als Batteriekartuschen vorliegen, wobei eine oder mehrere Batteriekartuschen in Serie in das Unterrohr (4) einführbar sind, wobei vorzugsweise das Kontaktmittel innerhalb des Unterrohres (4) als federndes Kontaktmittel ausgebildet ist und auf diese Weise die Batteriekartuschen (5) unter Spannung hält.

8. Fahrrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Rahmenelement (9) des Hinterbaus (8a, 9) als Verbindung zwischen Unterrohr (4) und Oberrohr (10) dient.

9. Fahrrad nach wenigstens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Unterrohr (4) eine Aufbewahrungshalterung verbunden ist.

10. Fahrrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer (7) zusätzlich mit einem Sicherheits­ schloß mit dem Hinterradausleger (8) oder Unterrohr (4) verbunden ist.

11. Fahrrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (6) zusätzlich mit einem Sicherheits­ schloß gesichert ist.