DE102011050211A1

DE102011050211A1 - Bicycle with saddle and motor drive

Info

Publication number: DE102011050211A1
Application number: DE201110050211
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: F Zwei De GmbH
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-01-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrrad mit einem Rahmen, der aus vier gelenkig miteinander verbundenen Schenkeln (A, B, C, D) besteht, wobei der obere Schenkel (A) einen Sattel (1) trägt, der vordere Schenkel (D) die Führung für die Gabel des Vorderrades (3) und der Lenkstange (2) trägt, der untere Schenkel (C) das Hinterrad (4) und einen Kettenantrieb mit einem treibenden Kettenrad (8) trägt, und im Bereich des Sattels ein Pleuel (E) mit einem ersten Ende gelenkig gelagert ist, dessen anderes Ende an einer mit dem Kettenrad (8) drehfest verbundenen Kurbel (F) angelenkt ist, und darüber ein Antrieb des Fahrrades über eine Auf- und Abbewegung des Sattels, verbunden mit einer Vor- und Zurückbewegung der Lenkstange, erfolgt, wobei ein zusätzlicher Antrieb des Fahrrades über einen zuschaltbaren Hilfsmotor (5) erfolgt, der beim Anfahren automatisch zugeschaltet wird.The invention relates to a bicycle with a frame which consists of four articulated legs (A, B, C, D), the upper leg (A) carrying a saddle (1), the front leg (D) the Guide for the fork of the front wheel (3) and the handlebar (2) carries, the lower leg (C) carries the rear wheel (4) and a chain drive with a driving sprocket (8), and in the area of the saddle a connecting rod (E) is articulated with a first end, the other end of which is articulated to a crank (F) connected to the sprocket (8) in a rotationally fixed manner, and a drive of the bicycle via an up and down movement of the saddle, connected with a back and forth movement the handlebar, with an additional drive of the bicycle via a switchable auxiliary motor (5) that is switched on automatically when starting.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Fahrrad mit einem Rahmen, der aus vier gelenkig miteinander verbundenen Schenkeln besteht, wobei der obere Schenkel einen Sattel trägt, der vordere Schenkel die Führung für die Gabel des Vorderrades und der Lenkstange trägt, der untere Schenkel das Hinterrad und einen Kettenantrieb mit einem treibenden Kettenrad trägt, und im Bereich des Sattels ein Pleuel mit einem ersten Ende gelenkig gelagert ist, dessen anderes Ende an einer mit dem Kettenrad drehfest verbundenen Kurbel angelenkt ist, und darüber ein Antrieb des Fahrrades über eine Auf- und Ab-Bewegung des Sattels erfolgt.The invention describes a bicycle with a frame consisting of four articulated legs, the upper leg carrying a saddle, the front leg carrying the guide for the fork of the front wheel and the handlebar, the lower leg the rear wheel and a chain drive carries a driving sprocket, and in the region of the saddle a connecting rod is articulated with a first end, the other end is hinged to a non-rotatably connected to the sprocket crank, and about a drive of the bicycle via an up and down movement of the saddle he follows.

Fahrräder, die über eine Bewegung des Sattels angetrieben werden, und so die Muskulatur des gesamten Körpers beanspruchen sollen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Unter anderem beschreibt die Patentschrift CH 248369 ein solches Fahrrad, dessen Rahmen als ein Viergelenk ausgeführt ist. Die fahrende Person sitzt auf dem Sattel und steht mit ihren Füßen auf den Pedalen. Durch Gewichtsverlagerung und Ruderbewegungen mit den Armen, die die Lenkstange halten, wird das Fahrrad angetrieben. Die neueren Schriften DE 2927896 C2 und DE 2734560 beschäftigen sich mit einer Verbesserung der Kraftübertragung in einem solchen Fahrzeug. Sie beschreiben unter anderem eine zur Überwindung des Totpunktes eingebaute Feder und eine veränderte Anordnung der Gelenke. Verschiedene weitere Schriften haben eine Verbesserung des Fahrverhaltens zum Gegenstand, da insbesondere das Anfahren bei der Viergelenk-Konstruktion ein Problem ist. In der EP 1 012 031 B1 wird eine Lösung in Form einer Kombination des Sattelantriebs mit einem Antrieb über Tretkurbeln wie bei einem konventionellen Fahrrad vorgeschlagen.Bicycles, which are driven by a movement of the saddle, and thus claim the muscles of the entire body, are known in various designs. Among other things, the patent describes CH 248369 Such a bicycle whose frame is designed as a four-bar linkage. The person sitting on the saddle stands with their feet on the pedals. By weight shifting and rudder movements with the arms that hold the handlebar, the bike is powered. The newer writings DE 2927896 C2 and DE 2734560 deal with an improvement of power transmission in such a vehicle. Among other things, they describe a spring installed to overcome the dead center and a modified arrangement of the joints. Various other writings have an improvement in driving behavior to the object, since in particular the start in the four-bar construction is a problem. In the EP 1 012 031 B1 a solution is proposed in the form of a combination of the saddle drive with a drive via cranks as in a conventional bicycle.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei idealer Kraftübertragung über den Rahmen einen zusätzlichen Antrieb vorzustellen, der es erlaubt ohne großen Kraftaufwand anzufahren und Steigungen zu überwinden.It is an object of the invention to provide for ideal power transmission through the frame an additional drive, which allows to approach without much effort and to overcome gradients.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Hilfsmotor ein Elektromotor, der über ein Ritzel in die Antriebskette eingreift Darüber wird das Hinterrad kontinuierlich angetrieben. Auch bei einem Hilfsmotor in der Hinterradnabe ist dies der Fall. In einer anderen Ausführung Erfindung ist der Hilfsmotor wie bei gängigen Elektrofahrrädern in Form eines Nabenmotors im Vorderrad integriert. Hier kann er sehr einfach eingebaut sein. Durch die Veränderung der Winkel im Viergelenk variiert auch der Abstand der Räder und damit die relative Geschwindigkeit des Vorderrades. Wird der Motor mit dem Hinterrad gekoppelt, muss auf diese Besonderheit bei der Motorsteuerung keine Rücksicht genommen werden.In an advantageous embodiment of the invention, the auxiliary motor is an electric motor which engages via a pinion in the drive chain over which the rear wheel is driven continuously. This is also the case with an auxiliary engine in the rear hub. In another embodiment of the invention, the auxiliary engine is integrated in the front wheel as in conventional electric bicycles in the form of a hub motor. Here it can be very easily installed. By changing the angle in the four-bar, the distance between the wheels and thus the relative speed of the front wheel varies. If the engine is coupled to the rear wheel, this special feature in the engine control system need not be taken into account.

Das Anfahren wird erleichtert, wenn sich zwischen dem Kettenantrieb und dem Hinterrad eine Kupplung befindet. Diese wird beim Anfahren vorteilhaft automatisch ausgekuppelt und der Hilfsmotor automatisch zugeschaltet. Dies kann über die Bewegung des Sattels oder eine Drehung eines Rades/Ritzels detektiert werden. Dadurch muss der Hilfsmotor beim Anfahren nicht gegen das Gewicht des Fahrers auf dem Sattel anarbeiten, wenn sich die Rahmengelenke in einer ungünstigen Position befinden. Wenn das Fahrrad in Schwung gekommen ist, kann wieder automatisch eingekuppelt werden. Damit wird das bei einem solchen Fahrrad zunächst auftretende Problem des Anfahrens gelöst.The start is made easier when there is a clutch between the chain drive and the rear wheel. This is advantageous automatically disengaged when starting and the auxiliary motor automatically switched on. This can be detected by the movement of the saddle or a rotation of a wheel / pinion. As a result, the auxiliary engine does not have to work against the weight of the driver on the saddle when starting when the frame joints are in an unfavorable position. When the bike has got going, it can be automatically engaged again. This solves the problem of starting up which initially occurs in such a bicycle.

Das manuelle Schalten von Hilfsmotor und Kupplung sowie deren weitere Steuerung werden vorteilhaft von der Lenkstange aus vorgenommen. Die fahrende Person kann den Motor ein und ausschalten und je nach Fahrbedingungen zwischen verschiedenen Leistungsstufen wählen.The manual switching of the auxiliary engine and clutch and their further control are advantageously carried out from the handlebar. The person driving can switch the engine on and off and choose between different power levels depending on the driving conditions.

Motoren für Fahrräder haben üblicherweise eine Leistung von ca. 250 Watt und werden über eine aufladbare Batterie (beispielsweise ein Li-Ionen-Akku mit 36 V/10 Ah) versorgt. Wenn das Rad nicht in Benutzung ist, wird die Batterie an einer Steckdose aufgeladen. Entsprechend der Rahmenkonstruktion des Fahrrades mit Sattelantrieb bietet es sich an, den Akku am vorderen Rahmenteil anzubringen.Motors for bicycles usually have a power of about 250 watts and are powered by a rechargeable battery (for example, a Li-ion battery with 36 V / 10 Ah). When the wheel is not in use, the battery is charged from a power outlet. According to the frame construction of the bicycle with saddle drive, it is advisable to attach the battery to the front frame part.

Für die Konstruktion eines solchen Fahrrades mit Sattel- und Elektroantrieb ist es günstig, den hinteren und unteren Rahmenschenkel sowie das Pleuel und die Kurbel doppelt auszuführen. Es befindet sich je ein Teil auf beiden Seiten des Fahrzeuges, so dass das Gewicht des Rahmens gleichmäßig verteilt bleibt, und das Hinterrad und der Kettenantrieb sich zwischen den beweglichen Teilen frei drehen können.For the construction of such a bicycle with saddle and electric drive, it is convenient to perform the rear and lower frame legs and the connecting rod and the crank double. There is a part on each side of the vehicle, so that the weight of the frame remains evenly distributed, and the rear wheel and the chain drive can rotate freely between the moving parts.

Für eine ideale Kraftübertragung ist das Pleuel vorteilhaft im Drehpunkt zwischen dem oberen und dem hinteren Rahmenschenkel angelenkt, und die Kurbel mit dem Kettenrad am unteren Rahmenschenkel in der Nähe des Drehpunktes zwischen dem vorderen und dem unteren Rahmenschenkel angebracht. Die Fußstützen sind am unteren Rahmenschenkel in der Nähe der Kurbel montiert.For an ideal power transmission, the connecting rod is advantageously articulated at the fulcrum between the upper and the rear frame legs, and the crank with the sprocket attached to the lower frame leg near the fulcrum between the front and the lower frame legs. The footrests are mounted on the lower frame leg near the crank.

Der Sattel ist vorteilhafterweise relativ lang, und so geformt, dass er von der fahrenden Person zwischen den Oberschenkeln geklemmt werden kann, um in allen Positionen guten Halt zu bieten.The saddle is advantageously relatively long, and shaped so that it can be clamped between the thighs by the person riding to provide good grip in all positions.

Durch eine Beleuchtung, die der Straßenverkehrsordnung entspricht, geeignete Bremsen etc. ist das Rad nicht nur als Sportgerät, sondern auch im Alltag im Straßenverkehr einsetzbar. By a lighting that complies with the Highway Code, suitable brakes, etc., the wheel is not only used as a sports equipment, but also in everyday driving.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist beispielhaft in den Figuren dargestellt.An embodiment of the invention is shown by way of example in the figures.

1 zeigt das Fahrrad mit dem Sattel in einer oberen Stellung 1 shows the bike with the saddle in an upper position

2 zeigt das Fahrrad mit dem Sattel in einer unteren Stellung 2 shows the bike with the saddle in a lower position

In 1 und 2 ist der Aufbau des Fahrradrahmens als Viergelenk mit den Schenkeln A, B, C, D zu erkennen. Der obere Schenkel A trägt den Sattel 1, das Gelenk zwischen dem oberen Schenkel A und dem hinteren Schenkel B mit dem Drehpunkt b befindet sich innerhalb des Sattels. Der vordere Schenkel D ist im Bereich der Führung für die Gabel des Vorderrades 3 und die Lenkstange 2 mit dem oberen Schenkel A im Drehpunkt a gelenkig verbunden. Dieser vordere Schenkel D trägt ebenfalls den Akku 6 für den Hilfsmotor 5, welcher über die Steuerung 7 von der Lenkstange 2 aus bedient werden kann. In den Abbildungen ist eine Ausführung des Fahrrades gezeigt, in der der Hilfsmotor 5 ein Nabenmotor in der Nabe des Vorderrades 3 ist. Der untere Schenkel C, der das Hinterrad 4 und einen Kettenantrieb mit einem treibenden Kettenrad 8 trägt, ist im Drehpunkt d mit dem vorderen Schenkel D verbunden, und er trägt in der Nähe des Gelenks die Fußstützen 9. Mit dem hinteren Schenkel B ist der untere Schenkel C hinten außerhalb des Hinterrades 4 im Drehpunkt c verbunden. Damit bei kompakter Bauweise während des Fahrens die Schenkel des Viergelenks ausreichend Bewegungsfreiheit im Bereich der Kurbel und des Hinterrades haben und die Symmetrie des Fahrrades gewährleistet ist, sind neben der Kurbel und dem unteren Schenkel C auch der hintere Schenkel B und das Pleuel E doppelt ausgeführt. Dieses Pleuel E ist im Bereich des Sattels, in diesem Fall auch im Drehpunkt b, mit seinem oberen Ende gelenkig gelagert. Das andere Ende des Pleuels E ist an einer mit dem Kettenrad drehfest verbundenen Kurbel angelenkt. Der Antrieb des Fahrrades erfolgt über eine Auf- und Ab-Bewegung des Sattels, verbunden mit einer Vor- und Zurückbewegung der Lenkstange, wobei sich die fahrende Person mit den Füßen auf den Fußstützen 9 abstützt. Die Übertragung des Antriebs auf die Sattelbewegung kann durch Auskuppeln der Kupplung 10 unterbunden werden. Ein Anfahren oder auch sonstiges Fahren ist dann allein mit dem Hilfsmotor möglich.In 1 and 2 the structure of the bicycle frame can be seen as a four-bar linkage with the legs A, B, C, D. The upper leg A carries the saddle 1 , the joint between the upper leg A and the rear leg B with the pivot point b is located inside the saddle. The front leg D is in the area of the guide for the fork of the front wheel 3 and the handlebar 2 with the upper leg A pivotally connected at the pivot point a. This front leg D also carries the battery 6 for the auxiliary engine 5 which is about the controller 7 from the handlebar 2 can be served from. In the figures, an embodiment of the bicycle is shown, in which the auxiliary engine 5 a hub motor in the hub of the front wheel 3 is. The lower leg C, which is the rear wheel 4 and a chain drive with a driving sprocket 8th is connected at pivot point d with the front leg D, and he wears the footrests near the joint 9 , With the rear leg B of the lower leg C is back outside the rear wheel 4 connected in the fulcrum c. Thus, in a compact design while driving the legs of the four-joint sufficient freedom of movement in the range of the crank and the rear wheel and the symmetry of the bike is guaranteed, in addition to the crank and the lower leg C and the rear leg B and the connecting rod E are made double. This connecting rod E is articulated in the region of the saddle, in this case also in the fulcrum b, with its upper end. The other end of the connecting rod E is articulated on a non-rotatably connected to the sprocket crank. The drive of the bicycle via an up and down movement of the saddle, associated with a back and forth movement of the handlebar, with the person driving with his feet on the footrests 9 supported. The transmission of the drive to the saddle movement can be achieved by disengaging the clutch 10 be prevented. A start or other driving is then possible only with the auxiliary engine.

Der Unterschied zwischen den 1 und 2 verdeutlicht die beschriebene Bewegung. Während sich die Kurbel F in 1 in einer oberen Stellung befindet, ist sie in 2 in einer unteren Stellung gezeigt. Durch die Abwärtsbewegung des Sattels 1 und damit der Kurbel F hat sich der Winkel des Viergelenks in den Drehpunkten b und d vergrößert, und in den Drehpunkten a und c verkleinert. Der Abstand der Räder 3, 4 zueinander ist in 2 größer als in 1, der Sattel 1 befindet sich näher an den Fußstützen 9 und weiter von der Lenkstange 2 entfernt, da deren Stütze durch die Lageveränderung des vorderen Schenkels D steiler steht. Während des Fahrens beschreibt also der Sattel 1 eine Kreisbewegung von einer oberen über eine vordere, untere und hintere Stellung. Die Lenkstange 2 bewegt sich gleichzeitig relativ zum Sattel vor und zurück.The difference between the 1 and 2 illustrates the described movement. While the crank F in 1 is in an upper position, she is in 2 shown in a lower position. By the downward movement of the saddle 1 and thus the crank F has increased the angle of the four-bar link in the pivot points b and d, and reduced in the pivot points a and c. The distance of the wheels 3 . 4 each other is in 2 bigger than in 1 , the saddle 1 is closer to the footrests 9 and further from the handlebar 2 removed because their support is steeper by the change in position of the front leg D. While driving, so describes the saddle 1 a circular movement from an upper to a front, lower and rear position. The handlebar 2 simultaneously moves back and forth relative to the saddle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

AA: Rahmen, oberer SchenkelFrame, upper thigh
BB: Rahmen, hinterer SchenkelFrame, back thigh
CC: Rahmen, unterer SchenkelFrame, lower thigh
DD: Rahmen, vorderer SchenkelFrame, front thigh
Ee: Pleuelpleuel
FF: Kurbelcrank
aa: Drehpunkt oberer/vorderer SchenkelFulcrum upper / front leg
bb: Drehpunkte oberer/hinterer Schenkel/PleuelTurning points upper / rear leg / connecting rod
cc: Drehpunkt hinterer/unterer SchenkelFulcrum rear / lower thigh
dd: Drehpunkt unterer/vorderer SchenkelFulcrum lower / front thigh
ee: Drehpunkt Pleuel/KurbelFulcrum connecting rod / crank
ff: Drehpunkt KurbelPivot point crank
11: Sattelsaddle
22: Lenkstangehandlebars
33: Vorderradfront
44: Hinterradrear wheel
55: Hilfsmotorauxiliary engine
66: Akkubattery pack
77: Schaltung HilfsmotorCircuit auxiliary engine
88th: KettenradSprocket
99: Fußstützefootrest
1010: Kupplungclutch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

CH 248369 [0002]
DE 2927896 C2 [0002]
DE 2734560 [0002]
EP 1012031 B1 [0002]

Claims

Bicycle comprising a frame consisting of four articulated legs (A, B, C, D), the upper leg (A) comprising a saddle ( 1 ), the front leg (D) the guide for the fork of the front wheel ( 3 ) and the handlebar ( 2 ), the lower leg (C) the rear wheel ( 4 ) and a chain drive with a driving sprocket ( 8th ), and in the region of the saddle a connecting rod (E) is articulated with a first end, the other end to one with the sprocket ( 8th rotatably connected crank (F) is articulated, and about a drive of the bicycle via an up and down movement of the saddle, connected to a forward and backward movement of the handlebar, takes place, wherein an additional drive of the bicycle via a switchable auxiliary motor ( 5 ), characterized in that the auxiliary engine ( 5 ) is an electric motor in the front hub, which is automatically switched on when starting.

Bicycle according to one of the preceding claims, characterized in that there is a coupling between the chain drive and the rear wheel.

Bicycle according to claim 5, characterized in that the clutch is automatically disengaged when starting.

Bicycle according to claim 1, characterized in that the auxiliary engine ( 5 ) and the clutch from the handlebar ( 2 ) are switchable and controllable.

Bicycle according to claim 1, characterized in that a battery ( 6 ) for the auxiliary engine ( 5 ) is attached to the front frame part (D).

Bicycle according to claim 1, characterized in that the rear and lower frame legs (B, C) and the connecting rod (E) and the crank (F) are made double.

Bicycle according to claim 1, characterized in that the first end of the connecting rod is articulated in the pivot point (b) between the upper and the rear frame legs (A, B).

Bicycle according to claim 1, characterized in that the crank (F) with the sprocket ( 8th ) is mounted on the lower frame leg (C) near the fulcrum point (d) between the front and lower frame legs (D, C).

Bicycle according to claim 1, characterized in that footrests ( 9 ) are attached to the lower frame leg (C) near the crank (F).