DE20013449U1 - Electrically driven scooter - Google Patents
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Description
Die Neuerung bezieht sich auf einen elektrisch antreibbaren Tretroller gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 und insbesondere auf einen Tretroller mit Muskel-Elektro-Hybridantrieb. The innovation relates to an electrically driven scooter according to the generic term of claim 1 and in particular to a scooter with a muscle-electric hybrid drive.
Die DE 44 14 612 C2 beschreibt einen zusammenklappbaren Motorroller mit elektrisch angetriebenem Vorderrad, wobei ein Elektromotor über ein Getriebe mit dem Vorderrad verbunden ist. Batterien zum Antrieb des Elektromotors sind an einem abnehmbaren Oberteil angeordnet, das als Trittbrett ausgeführt ist, auf dem der Fahrer, wenn er auf einem Sattel sitzt, seine Füße abstellen kann. Wesentliches Ziel dieses Motorrollers ist, daß er zusammenklappbar ist und geringes Gewicht hat.DE 44 14 612 C2 describes a collapsible motor scooter with an electrically driven front wheel, in which an electric motor is connected to the front wheel via a gear box. Batteries for driving the electric motor are arranged on a removable upper part, which is designed as a footboard on which the driver can rest his feet when sitting on a saddle. The main aim of this motor scooter is that it is collapsible and lightweight.
Die DE 197 32 430 Al und DE 197 32 468 beschreiben ein Muskel-Elektro-Hybridfahrzeug, das über einen oder mehrere Elektro-Radnabenmotoren zusätzlich oder alternativ zu dem von Fahrrädern bekannten Tretkurbelantrieb antreibbar ist.
5DE 197 32 430 A1 and DE 197 32 468 describe a muscle-electric hybrid vehicle that can be driven by one or more electric wheel hub motors in addition to or as an alternative to the pedal crank drive known from bicycles.
5
Aus der EP 0 444 975 Bl und EP 0 608 841 Bl ist ein elektrisch angetriebener Motorroller mit Vorderrad- bzw. Hinterradantrieb bekannt.An electrically powered scooter with front-wheel or rear-wheel drive is known from EP 0 444 975 Bl and EP 0 608 841 Bl.
Die EP 0 686 521 Bl und EP 0 683 093 Bl und DE 196 40 248 Al beschreiben jeweils Fahrräder mit Elektro-Hilfsantrieb.EP 0 686 521 Bl and EP 0 683 093 Bl and DE 196 40 248 Al each describe bicycles with electric auxiliary drive.
Schließlich sind muskelbetriebene Tretroller seit langem allgemein bekannt. Tretroller haben im Vergleich zu Fahrrädern deutlich kleinere Raddurchmesser, was die Fahrstabilität und eine relativ glatte Fahrbahnoberfläche erfordert. Andererseits sind Tretroller wegen des niedrigeren Körperschwerpunktes des Fahrers wiederum stabiler und ihre Handhabung ist leichter zu lernen. Andererseits ist die Fortbewegung mit einem Tretroller auf längeren Strecken mühsamer als mit einem Fahrrad, so daß sich Tretroller als Nahverkehrsmittel, insbesondere im innerstädtischen Bereich nicht durchsetzen konnten.After all, human-powered scooters have long been well known. Compared to bicycles, scooters have significantly smaller wheel diameters, which requires driving stability and a relatively smooth road surface. On the other hand, scooters are more stable due to the rider's lower center of gravity and are easier to learn to handle. On the other hand, moving on a scooter over longer distances is more laborious than on a bicycle, so that scooters have not been able to establish themselves as a means of local transport, especially in inner-city areas.
Aufgabe der Neuerung ist es, einen Tretroller zu schaffen, der die Vorteile herkömmlicher Tretroller aufweist und trotzdem bequem als Nahverkehrsmittel einsetzbar ist. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Schutzanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. VorteilhafteThe aim of the innovation is to create a scooter that has the advantages of conventional scooters and can still be used comfortably as a means of local transport. This task is solved by the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous
0 Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Neuerung sind den0 Further developments and refinements of the innovation are
Unteransprüchen zu entnehmen.Subclaims can be found here.
Das Grundprinzip der Neuerung liegt darin, daß der Tretroller Räder mit einem Durchmesser hat, der dem von Fahrrädern entspricht, also mindestens 40,64 cm (16 Zoll); weiter ist der Tretroller mit einem Elektromotor antreibbar, wobei der Elektromotor als Radnabenmotor ausgebildet ist und von einer Batterie angetrieben wird, deren SchwerpunktThe basic principle of the innovation is that the scooter has wheels with a diameter that corresponds to that of bicycles, i.e. at least 40.64 cm (16 inches); furthermore, the scooter can be driven by an electric motor, whereby the electric motor is designed as a wheel hub motor and is powered by a battery whose center of gravity
auf oder unterhalb einer die Drehachsen der Räder verbindenden Ebene liegt.on or below a plane connecting the axes of rotation of the wheels.
Aufgrund der großen Raddurchmesser kann der Tretroller auch auf unebener Fahrbahn verwendet werden und hat aufgrund des vergrößerten Trägheitsmomentes der größeren Räder eine bessere Stabilität. Bei Bedarf oder sonstigen weiter unten beschriebenen Umständen wird der Elektromotor zugeschaltet und übernimmt voll oder teilweise den Antrieb. Zur weiteren Erhöhung der Stabilität ist der Schwerpunkt der Batterie (Akkumulator) sehr niedrig gelegt und liegt auf alle Fälle auf oder unterhalb der die Drehachsen der Räder verbindenden Ebene.Due to the large wheel diameter, the scooter can also be used on uneven surfaces and has better stability due to the increased moment of inertia of the larger wheels. If necessary or in other circumstances described below, the electric motor is switched on and takes over full or partial propulsion. To further increase stability, the center of gravity of the battery (accumulator) is placed very low and is always on or below the plane connecting the axes of rotation of the wheels.
Vorzugsweise ist die Batterie unterhalb der Trittfläche angeordnet und hat damit die niedrigst mögliche Schwerpunktlage. Weiter hat sich herausgestellt, daß die Fahrstabilität günstig beeinflußt wird, wenn der Schwerpunkt der Batterie näher dem Vorder- als dem Hinterrad ist, beispielsweise 0 wird sie dann am vorderen Holm des Rahmens befestigt. Allerdings ist es auch möglich, die Batterie am hinteren Holm oder der Schwinge des Hinterrades anzuordnen.Preferably, the battery is positioned below the footrest and thus has the lowest possible center of gravity. It has also been found that driving stability is positively influenced if the center of gravity of the battery is closer to the front wheel than the rear wheel, for example 0 it is then attached to the front bar of the frame. However, it is also possible to position the battery on the rear bar or the swing arm of the rear wheel.
Nach einer Weiterbildung der Neuerung ist ein Sensor vorgesehen, der feststellt, ob der Fahrer den Tretroller per Muskelkraft antreibt, wobei das Ausgangssignal des Sensors einem Steuergerät zugeführt wird, der die elektrische Antriebsleistung regelt. Der Sensor kann nach einer Variante der Erfindung die auf die Trittfläche einwirkenden vertikalen und/oder horizontalen Kräfte messen und hieraus kann das Steuergerät, insbesondere aufgrund rythmischer Schwankungen dieser Kräfte feststellen, ob der Fahrer mittritt.According to a further development of the innovation, a sensor is provided which determines whether the driver is driving the scooter using muscle power, with the output signal of the sensor being fed to a control unit which regulates the electrical drive power. According to a variant of the invention, the sensor can measure the vertical and/or horizontal forces acting on the tread and from this the control unit can determine whether the driver is pedalling, in particular on the basis of rhythmic fluctuations in these forces.
Nach einer anderen Variante der Erfindung ist an einem der Räder ein Geschwindigkeitssensor angebracht. Ein Mittreten des Fahrers wird durch rythmische Beschleunigungen der Raddrehzahl ermittelt. Sofern eines oder beide Räder federnd aufgehängt sind, können auch rythmische EinfederungenAccording to another variant of the invention, a speed sensor is attached to one of the wheels. The rider's pedalling is determined by rhythmic accelerations of the wheel speed. If one or both wheels are suspended, rhythmic compression can also be detected.
• · till• · till
durch einen Sensor erfaßt werden und dadurch ebenfalls ein Mittreten des Fahrers anzeigen.are detected by a sensor and thus also indicate that the driver is pedalling.
Das Steuergerät kann auf verschiedene Betriebsarten ausgelegt sein, wahlweise auch zwischen den verschiedenen Betriebsarten umgeschaltet werden. Eine Betriebsart sieht vor, daß der Elektroantrieb nur dann wirksam ist, wenn ein Mittreten des Fahrers sensiert wurde. Der Elektromotor kann dann so geregelt werden, daß ein vorgegebenes durchschnittliches Verhältnis zwischen Muskelkraftenergie und elektrischer Energie eingehalten ist, das beispielsweise bei 50:50 liegt.The control unit can be designed for different operating modes and can optionally be switched between the different operating modes. One operating mode provides that the electric drive is only effective when the driver's pedaling is sensed. The electric motor can then be controlled in such a way that a predetermined average ratio between muscle power and electrical energy is maintained, which is, for example, 50:50.
Bei einer anderen Betriebsart kann vorgesehen sein, daß der Elektroantrieb erst bei Überschreiten einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit, beispielsweise von 6 km/h zugeschaltet wird. Auch hier kann vorgesehen sein, daß dies nur dann erfolgt, wenn gleichzeitig ein Mittreten des Fahrers festgestellt wird. Es ist aber auch möglich, dann die gesamte Antriebsenergie aus der Batterie zu 0 beziehen. Selbstverständlich sind auch Betriebsarten möglich, bei denen unabhängig von der Geschwindigkeit und dem Mittreten des Fahrers der Elektroantrieb permanent eingeschaltet ist, wobei die dem Motor zugeführte elektrische Energie vom Fahrer einstellbar ist, beispielsweise mittels eines Drehgriffes am Lenker oder eines sonstigen Betätigungsorganes, wie z.B. eines Hebels, der vorzugsweise von Hand betätigt wird.In another operating mode, it can be provided that the electric drive is only switched on when a predetermined minimum speed, for example 6 km/h, is exceeded. Here, too, it can be provided that this only takes place if the driver is detected pedaling at the same time. However, it is also possible to draw all of the drive energy from the battery at 0. Of course, operating modes are also possible in which the electric drive is permanently switched on, regardless of the speed and pedaling of the driver, whereby the electrical energy supplied to the motor can be adjusted by the driver, for example by means of a twist grip on the handlebars or another actuating device, such as a lever, which is preferably operated by hand.
Im folgenden wird die Neuerung anhand eines Ausführungsbei-Spieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:In the following, the innovation is explained in more detail using an example implementation in connection with the drawing. It shows:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des TretrollersFig. 1 a schematic side view of the scooter
nach der Neuerung.
35after the innovation.
35
In der einzigen Figur ist der Tretroller in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Er hat einen Rahmen bestehend aus einem Vorderholm 2, einem Hinterholm 3 undIn the single figure, the scooter is designated in its entirety with the reference number 1. It has a frame consisting of a front bar 2, a rear bar 3 and
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eine diese beiden Holme 2 und 3 verbindende Trittfläche 4. Am Vorderholm 2 ist eine Vorderradgabel 5 und am Hinterholm 3 eine Hinterradschwinge 6 angebracht, an denen das Vorderrad 7 bzw. das Hinterrad 8 drehbar gelagert ist. Die Vorderradgabel 5 ist in üblicher Weise drehbar am Rahmen befestigt und weist an ihrem oberen Ende einen Lenker 9 auf. Das Hinterrad 8 hat einen elektrisch angetriebenen Radnabenmotor 10, der von einer aufladbaren Batterie 11 gespeist wird. Die Drehachsen des Vorderrades 7 und des Hinterrades 8 sind mit den Bezugszeichen 13 und 14 gekennzeichnet. Sie liegen in einer Ebene 15, die bei Geradeausfahrt parallel zur Fahrebene 16 ist. Schließlich ist am hinteren Holm 3 eine gepolsterte Abstützfläche 17 vorgesehen, an der sich der Fahrer mit seinen Oberschenkeln oder dem Gesäß abstützen kann.a tread 4 connecting these two bars 2 and 3. A front wheel fork 5 is attached to the front bar 2 and a rear wheel swing arm 6 is attached to the rear bar 3, on which the front wheel 7 and the rear wheel 8 are rotatably mounted. The front wheel fork 5 is rotatably attached to the frame in the usual way and has a handlebar 9 at its upper end. The rear wheel 8 has an electrically driven wheel hub motor 10, which is fed by a rechargeable battery 11. The axes of rotation of the front wheel 7 and the rear wheel 8 are marked with the reference numerals 13 and 14. They lie in a plane 15 which is parallel to the driving plane 16 when driving straight ahead. Finally, a padded support surface 17 is provided on the rear bar 3, on which the driver can support himself with his thighs or buttocks.
Abweichend von den üblichen Tretrollern haben die Räder 7 und 8 einen deutlich größeren Durchmesser und vorzugsweise einen Durchmesser von Fahrrädern, die bei 40,64 (16"), 50,8 (20"), 60,96 (24"), 66,04 (26") bzw. 71,12 (28") liegen. Die Trittfläche 4 liegt im Bereich zwischen der Ebene 15 und der Fahrbahn 16 und dort vorzugsweise näher der Fahrbahn 16 als der Ebene 15.In contrast to conventional scooters, the wheels 7 and 8 have a significantly larger diameter and preferably a diameter of bicycles which are 40.64 (16"), 50.8 (20"), 60.96 (24"), 66.04 (26") and 71.12 (28") respectively. The tread 4 is located in the area between the level 15 and the roadway 16 and there preferably closer to the roadway 16 than to the level 15.
Die Batterie 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel unter der Trittfläche 4 angebracht und liegt damit an der tiefst möglichen Stelle deutlich unterhalb der Ebene 15.In the embodiment shown, the battery 11 is mounted under the tread 4 and is thus located at the lowest possible point, well below level 15.
Bei einer nicht dargestellten Variante der Erfindung ist die Batterie am vorderen Holm 2 angebracht und zwar so, daß ihr Schwerpunkt höchstens in der Ebene 15, vorzugsweise aber tiefer in Richtung zur Fahrbahn 16 hin, liegt.In a variant of the invention not shown, the battery is attached to the front beam 2 in such a way that its center of gravity lies at most in the plane 15, but preferably lower in the direction of the roadway 16.
Bei einer anderen, ebenfalls nicht dargestellten Variante ist die Batterie am hinteren Holm 3 oder der Hinterradschwinge 6 angebracht und zwar eben so, daß ihr Schwerpunkt höchstens in der Ebene 15, vorzugsweise aber zwischen der Ebene 15 und der Fahrbahn 16, liegt.In another variant, also not shown, the battery is attached to the rear bar 3 or the rear swing arm 6 in such a way that its center of gravity lies at most in the plane 15, but preferably between the plane 15 and the roadway 16.
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Im elektrischen Kreis zwischen der Batterie 11 und dem Radnabenmotor 10 ist ein Steuergerät 12 geschaltet, das die Stromzufuhr zum Radnabenmotor 10 regelt. Weiter ist im Bereich der Trittfläche 4 ein Sensor 18 angebracht, der vertikal und/oder horizontal auf die Trittfläche 4 wirkende Kräfte sensiert und an das Steuergerät 12 meldet. Weiter kann ein Geschwindigkeitssensor 19 vorgesehen sein, der die Radumdrehungsgeschwindigkeit eines der Räder ebenfalls an das Steuergerät 12 meldet. Dieser Sensor kann auch in den Radnabenmotor 10 integriert sein.A control unit 12 is connected in the electrical circuit between the battery 11 and the wheel hub motor 10, which controls the power supply to the wheel hub motor 10. Furthermore, a sensor 18 is attached in the area of the tread 4, which senses vertical and/or horizontal forces acting on the tread 4 and reports them to the control unit 12. Furthermore, a speed sensor 19 can be provided, which also reports the wheel rotation speed of one of the wheels to the control unit 12. This sensor can also be integrated into the wheel hub motor 10.
Das Steuergerät kann verschiedene Betriebsarten, ggf. auch umschaltbar, festlegen, wovon einige durch die Ausgangssignale der Sensoren 18 und 19 beeinflußt werden.The control unit can define different operating modes, which can also be switched if necessary, some of which are influenced by the output signals of the sensors 18 and 19.
Eine erste Betriebsart, der sog. Hybridbetrieb, sieht vor, daß der Elektroantrieb nur dann zugeschaltet wird, wenn auch ein Muskelantrieb festgestellt wird. Letzterer kann von dem Sensor 18 beispielsweise dadurch sensiert werden, daß die horizontal und/oder vertikal auf die Trittfläche einwirkenden Kräfte rythmischen Schwankungen unterliegen oder daß der Radumdrehungsgeschwindigkeitsensor 19 rythmische Beschleunigungen des Rades sensiert. Die Antriebsleistung kann dann so geregelt werden, daß die Energie des elektrischen Teilantriebes in einem vorgegebenen Verhältnis zur Energie des Muskelantriebes steht, wobei dieses Verhältnis beispielsweise 50:50 betragen kann. Selbstverständlich sind beliebige andere Verhältnisse möglich.A first operating mode, the so-called hybrid mode, provides that the electric drive is only switched on when muscle drive is also detected. The latter can be sensed by the sensor 18, for example, by the fact that the horizontal and/or vertical forces acting on the tread are subject to rhythmic fluctuations or by the wheel rotation speed sensor 19 sensing rhythmic accelerations of the wheel. The drive power can then be regulated so that the energy of the electric partial drive is in a predetermined ratio to the energy of the muscle drive, whereby this ratio can be 50:50, for example. Of course, any other ratios are possible.
0 Eine zweite Betriebsart sieht vor, daß der Elektroantrieb erst bei Überschreiten einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeschaltet wird, die beispielsweise bei 6 km/h liegt. Umgekehrt kann vorgesehen sein, daß der Elektroantrieb vollständig abgeschaltet oder sogar auf elektrisches Bremsen 5 umgeschaltet wird, wenn eine vorgegebene Höchstgeschwindigkeit überschritten wird.0 A second operating mode provides that the electric drive is only switched on when a predetermined speed is exceeded, which is, for example, 6 km/h. Conversely, it can be provided that the electric drive is switched off completely or even switched to electric braking 5 when a predetermined maximum speed is exceeded.
Die erste und zweite Betriebsart können auch miteinanderThe first and second operating modes can also be combined
kombiniert sein, d.h. der Elektroantrieb wird nur dann zugeschaltet, wenn die Kriterien "Mindestgeschwindigkeit" und "Mittreten des Fahrers" kummulativ erfüllt sind.combined, i.e. the electric drive is only switched on when the criteria "minimum speed" and "driver pedaling" are cumulatively met.
Eine dritte Betriebsart sieht permanenten Elektroantrieb vor, unabhängig von einem Mittreten des Fahrers und/oder einer Mindestgeschwindigkeit. Eine vierte Betriebsart ist das elektrische Bremsen, das durch einen nicht dargestellten Bremshebel oder Veränderung des Geschwindigkeitstellorganes eingeleitet wird. Dabei ist es auch möglich, elektrische Energie von dem Motor in die Batterie zu speisen und diese damit etwas aufzuladen.A third operating mode provides permanent electric drive, regardless of whether the driver is pedaling and/or a minimum speed. A fourth operating mode is electric braking, which is initiated by a brake lever (not shown) or by changing the speed control device. It is also possible to feed electrical energy from the motor into the battery and thus charge it somewhat.
Claims (12)
der Durchmesser der Räder (7, 8) beträgt mindestens 40,6 cm (16");
der Elektromotor ist als Radnabenmotor (10) ausgebildet und
der Schwerpunkt der Batterie (11) liegt auf oder unterhalb der die Drehachsen (13, 14) der Räder (7, 8) verbindenden Ebene (15). 1. Electrically driven scooter ( 1 ) with a frame ( 2 , 3 ) having a tread ( 4 ), with two wheels ( 7 , 8 ), a battery ( 11 ) and an electric motor ( 10 ) driven by the battery, which is connected to one of the wheels ( 8 ) in a driving manner, wherein the tread ( 4 ) lies below a plane ( 15 ) connecting the axes of rotation ( 13 , 14 ) of the wheels, characterized by the following features:
the diameter of the wheels ( 7 , 8 ) is at least 40,6 cm ( 16 ");
the electric motor is designed as a wheel hub motor ( 10 ) and
the centre of gravity of the battery ( 11 ) is located on or below the plane ( 15 ) connecting the axes of rotation ( 13 , 14 ) of the wheels ( 7 , 8 ).
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