DE20007553U1

DE20007553U1 - Friction roller drive as additional drive for bicycles

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Publication number: DE20007553U1
Application number: DE20007553U
Authority: DE
Original assignee: FREIMUND WOLFGANG
Current assignee: FREIMUND WOLFGANG
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2000-07-20
Anticipated expiration: 2010-04-27

Description

BeschreibungDescription

Der Reibrollenantrieb aus der Antriebseinheit in Verbindung mit einer mechanischen Hebelkraftvorrichtung/ die am Fahradlenker sitzt.The friction roller drive from the drive unit in conjunction with a mechanical lever device/ which is located on the bicycle handlebars.

Der Antriebskomplex/ das sind eine/ zwei oder drei konisch gebildete/ längliche Gummirollen/ die antriebstechnisch mittels Flachzahnriemen mit einem Elektromotor verbunden sind. Der Reibrollenantriebsteil befindet sich am unteren Ende einer Stangenvorrichtung/ der über einen Handgriff mit Hilfe der Hebelkraft das Gestänge mit Antriebsteil auf den vorderen Luftgummireifen drückt. Der Anpressdruck für den Radantrieb kann durch stufenlose Verstärkung des Hebeldrucks so reguliert werden/ das der Haftdruck zwischen Antriebsrolle und Reifen groß genug ist/ um ein ruckfreies Anfahren zu gewährleisten. The drive complex consists of one, two or three conical, elongated rubber rollers that are connected to an electric motor by means of a flat toothed belt. The friction roller drive part is located at the lower end of a rod device that uses a handle to press the rod with the drive part onto the front pneumatic rubber tire using the lever force. The contact pressure for the wheel drive can be regulated by continuously increasing the lever pressure so that the adhesion pressure between the drive roller and the tire is large enough to ensure smooth starting.

Zwischen den beiden Halterungen der Stangenkonstruktion sitzt eine Schraubenfeder/ die den Antriebskomplex bei nachlassendem Hebeldruck wieder in die ursprüngliche Stellung zurückdrückt. Zusätzlich ist parallel zur Spiralfeder ein elektrischer Schieberegler installiert/ der durch Auf- und Abbewegungen die Stromzufuhr zum &Egr;-Motor für den Antrieb steuert.A coil spring is located between the two brackets of the rod construction, which pushes the drive complex back into its original position when the lever pressure is released. In addition, an electric slider is installed parallel to the coil spring, which controls the power supply to the Egr; motor for the drive by moving up and down.

Ein Kippschalter am Lenkergriff bewirkt eine Umpolung des Antriebsmotors zu einem Generator. So kann bei Bremsvorgängen die Antriebsenergie in Bremsenergie umgewandelt werden. Die Rückgewinnung der Energie beträgt ungefähr 70% und wird in hochkapazitive Kondensatorenbatterien geladen. Die zurückgewonnene Energie wird in Hpchleistungscaps kurzzeitzwischengespeichert und dient als potentielle Kraftreserve bei zusätzlichem Leistungsbedarf an Antriebsenergie.A toggle switch on the handlebars reverses the polarity of the drive motor to create a generator. This means that the drive energy can be converted into braking energy during braking. The energy is recovered at around 70% and is charged into high-capacity capacitor batteries. The recovered energy is temporarily stored in high-performance capacitors and serves as a potential power reserve when additional drive energy is required.

Die Hauptenergiequelle für den &Egr;-Motor sind modulartige Akkus/ die an der Querstange des Fahrradrahmens sitzen und je nach Fahrreichweite von einem bis vier Akkus erweiterbar sind.The main energy source for the E-motor is modular batteries/ which are located on the crossbar of the bicycle frame and can be expanded from one to four batteries depending on the range.

Nachteile bei dieser Bauart entstehen, wenn die Antriebseinheit entweder im Naben/Speichen- oder Tretlagerbereich installiert wurde. Diese Antriebskonstruktionen sind in ihrer Konfiguration an Kupplungen und Getrieben so aufwendig, daß überflüssige Kraftübertragungsverluste entstehen und der Antrieb nicht optimal umgesetzt und genutzt werden kann.Disadvantages of this design arise when the drive unit is installed either in the hub/spoke or bottom bracket area. These drive designs are so complex in their configuration of clutches and gears that unnecessary power transmission losses occur and the drive cannot be implemented and used optimally.

Die Aufgabe der Erfindung wird.darin gesehen, eine Anordnung der anfangs genannten Bauart zu konstruieren, der den dargestellten Nachteil beseitigen soll.The object of the invention is to construct an arrangement of the type mentioned at the beginning, which should eliminate the disadvantage described.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, das durch direkten Rollenantrieb des Reifens auf vorgeschaltete Technik wie Kupplungen oder Getriebe verzichtet werden kann/ da jedes weitere mechanische Antriebsteil zusätzlich Energie benötigt und damit Leistungsgradverluste verursacht.The solution to the problem according to the invention is that by directly driving the rollers of the tire, upstream technology such as clutches or gears can be dispensed with, since each additional mechanical drive component requires additional energy and thus causes losses in performance.

Aus der nachfolgenden Beschreibung und der schematischen Darstellungdes hybriden Antriebssystems mit kombinierter Hebelkraftvorrichtung als Fahrradzusatzantrieb soll die Erfindung ausführlich erläutert wereden.The invention will be explained in detail from the following description and the schematic representation of the hybrid drive system with combined lever force device as an additional bicycle drive.

Fig.l: Schematische Seitenansicht der Hebelkraftvorrichtung
des Reibrollenantriebes eines Fahrrades;Fig.l: Schematic side view of the lever force device
the friction roller drive of a bicycle;

Fig.2: Schematische Vorderansicht der Hebelkraftvorrichtung
des Reibrollenantriebes eines Fahrrades;Fig.2: Schematic front view of the lever force device
the friction roller drive of a bicycle;

Fig.3: Schematische Draufsicht des Reibrollenantriebes mit
drei Reibrollen eines Fahrrades;Fig.3: Schematic top view of the friction roller drive with
three friction rollers of a bicycle;

Fig.4: Schematische Darstellung des Antriebssystems mit senkrecht sitzendem Antriebsmotor;Fig.4: Schematic representation of the drive system with vertically mounted drive motor;

Fig.5: Schematische Darstellung des Antriebsaufbaus mit waagerecht liegendem Antriebsmotor;Fig.5: Schematic representation of the drive structure with horizontally positioned drive motor;

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Wie aus den Darstellungen der Figuren 1-5 zu ersehen ist/ handelt es sich erfindungsgemäß um ein hybrides Antriebssystem in Form eines Reibrollenantriebs, der sich konstruktiv als Zusatzantrieb für Fahrräder eignet.As can be seen from the illustrations in Figures 1-5, the invention relates to a hybrid drive system in the form of a friction roller drive, which is structurally suitable as an additional drive for bicycles.

Die Antriebskonstruktion besteht aus zwei technischen Komponenten: Der erste Teil stellt die Hebelkraftvorrichtung 8 dar. Mit Hilfe des Hebelgestänges 8 wird der Anpressdruck des Antriebsteils auf den Vorderreifen 12 eines Fahrrades stufen los reguliert. Ein elektrischer Schieberegler 7 ,' der zwischen den beiden Halterungen 5a,b der Hebelkraftvorrichtung 8 sitzt, regelt bei größerwerdenden Haftdruck proportional die Stromstärke des Antriebsmotors 4 .The drive construction consists of two technical components: The first part is the lever force device 8. With the help of the lever linkage 8, the contact pressure of the drive part on the front tire 12 of a bicycle is continuously regulated. An electric slider 7,' which sits between the two brackets 5a,b of the lever force device 8, regulates the current strength of the drive motor 4 proportionally as the adhesion pressure increases.

Der zweite Teil der Vorrichtung ist das Antriebssystem. Der Elektromotor 4 als Antriebsmotor 4 kann antriebstechnisch vertikal oder horizontal mittels Flachzahnriemenscheibe 2 bzw. Flachzahnriemen 3 getrieblich mit den konisch geformten Antriebsrollen la-c gekoppelt werden. Dieser mechanische Antriebsaufbau hat den Vorteil/ daß einzelne Antriebsteile weder gefettet noch geölt werden müssen und die entstehenden Geräuschemissionen sich im Toleranzbereich der Zumutbarkeit bewegen.The second part of the device is the drive system. The electric motor 4 as drive motor 4 can be coupled vertically or horizontally to the conical drive rollers 1a-c by means of a flat toothed belt pulley 2 or flat toothed belt 3. This mechanical drive structure has the advantage that individual drive parts do not need to be greased or oiled and the resulting noise emissions are within the acceptable tolerance range.

Der Wegfall von Kupplungen und Übersetzungsgetrieben stellt eine Optimierung der Antriebskraft der Reibrollen auf den Vorderradantrieb dar. Dementsprechendreduziert sich die Stör- und Reparaturanfälligkeit des Antriebssystems. Weiter vorteilhaft ist die Rückgewinnung der Bremsenergie in elektrische Energie und deren kurzzeitige Zwischenspeicherung in einer Hochleistungskondensatorbatterie zwecks Rückspeisung in die Antriebsenergie. Die hochkapazitiven Kondensatoren eignen sich als additive Stromquelle zur Hauptstromversorgung der NCd-Akkus.The elimination of clutches and transmission gears optimizes the drive force of the friction rollers on the front-wheel drive. This reduces the susceptibility of the drive system to failure and repairs. Another advantage is the recovery of braking energy into electrical energy and its short-term intermediate storage in a high-performance capacitor battery for the purpose of feeding it back into the drive energy. The high-capacity capacitors are suitable as an additional power source for the main power supply of the NCd batteries.

Bei Langstreckenfahrten, sowie bei wechselnden topographischen Bedingungen, steht dem Radfahrer ein zusätzlicher Leistungsschub an Antriebsenergie zum Muskelantrieb (Pedalkraft) in hybrider Form zur Verfügung.During long-distance rides, as well as in changing topographical conditions, the cyclist has an additional boost of drive energy in hybrid form in addition to muscle propulsion (pedal power).

Die vergrößerte Verfügbarkeit und Bereitstellung von ausreichenden Kraftreserven bedeutet für den aktiven Radfahrer ein verbessertes und bequemeres Fahrverhalten und somit eine Steigerung der Freizeitqualität.The increased availability and provision of sufficient power reserves means improved and more comfortable riding for the active cyclist and thus an increase in the quality of leisure time.

Claims

1. Friction roller drive, consisting of three parallel, concave rubber rollers, which are connected by means of a flat toothed belt to a horizontally or vertically mounted electric motor and the drive unit is pressed onto the front tire of a standard bicycle with the aid of a lever force device in order to effect the drive, characterized in that

1. the drive unit consists of one, two or three rubber friction rollers ( 1 a, b, c);

2. the friction rollers ( 1 a-c) are connected to the drive motor (here electric motor) via flat toothed belt pulleys ( 2 ) and flat toothed belts ( 3 );

3. the drive part is attached to a lever force device ( 8 );

4. the lever system ( 8 ) is composed of the following parts: a lever handle, a rod holder ( 5c ) for transmitting the mechanical lever force to a movable vertical rod and two rigid holders ( 5a , b) with a spiral return spring ( 6 ) therebetween;

5. Furthermore, above the spiral spring ( 6 ) there is an electric slider ( 7 ) which regulates the current intensity of the electric motor with increasing mechanical pressure;

6. a battery ( 11 ) in modular design represents the main energy source for the drive complex;

7. during braking, the braking energy of the bicycle is converted into a high-capacity capacitor battery ( 10 ) by reversing the polarity of the electric motor ( 4 ) as a generator ( 4 ); the electrical energy generated is charged via a charger ( 9 );