DE3532993A1

DE3532993A1 - Radfahrzeug

Info

Publication number: DE3532993A1
Application number: DE19853532993
Authority: DE
Inventors: Armin Bichwil Geiger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-09-18
Filing date: 1985-09-16
Publication date: 1986-03-27

Description

RADFAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Radfahrzeug mit einem wenigstens einen Sitz tragenden Rahmen aus miteinander verbundenen Rahmenteilen und mit am Rahmen drehbar an Achsen gelagerten und mit Reifen versehenen Rädern, von denen wenigstens eines mit einem Antriebsmechanismus verbunden ist, wobei eine Antriebskraft wenigstens hilfsweise durch zumindest einen batteriegespeisten Elektromotor, erzeugbar ist. Dabei soll unter "hilfsweise" eine Anordnung verstanden werden, bei der zusätzlich ein durch Muskelkraft betätigbarer Antrieb vorhanden ist, wie dies etwa die DE-A-31 36 126 zeigt.
Für den Antrieb von Fahrrädern, Mopeds oder Motorrädern über einen Motor sind bereits zahlreiche verschiedene Vorschläge gemacht worden. Gerade bei Mopeds und Motorrädern ist der, meist als Explosionsmotor ausgebildete Motor im allgemeinen am Rahmen ortsfest verankert. Dies ist auch bei einem Fahrrad mit elektrischem Hilfsmotor gemäss der DE-OS 3 136 126 -der Fall. Bei solchen Konstruktionen muss daher am Rahmen im weitesten Sinne, d.h. unter Einschluss der lenkbaren Radgabel, eine entsprechende Vorkehrung zur Verankerung des Motors vorgesehen sein. Ein nachträglicher Einbau ist bei solchen Konstruktionen daher im allgemeinen nicht möglich.
Zwar sind schon verschiedene nachträglich anbringbare Hilfsmotoren vorgeschlagen worden, beispielsweise in der DE-OS 3 213 043. Die bisherigen Lösungen befriedigen aber deshalb nicht, weil sie entweder relativ aufwendig sind oder die Kraftübertragung vom Motor auf das anzutreibende Rad nicht ohne grössere Vorkehrungen gesichert ist. So zeigt die DE-OS 3 213 043 einen Kettentrieb als Hilfsantrieb für ein Fahrrad, der allerdings den zusätzlichen Einbau eines Kettenrades bedingt, das so weit über das Spritzschutzblech vorragt, dass die Kette an diesem Blech vorbeilaufen kann.
Unter solchen Bedingungen ist jedoch die Sicherheit des Fahrers beeinträchtigt, da Kleidungsstücke leicht in den Kettentrieb gelangen können. Auch die Uebertragung der Kraft mittels eines Motorritzels ist nicht ohne weiteres zielführend, da einerseits dann das anzutreibende Rad mit einer riesigen Zahnscheibe zu versehen wäre, anderseits auch diese Zahnscheibe so weit seitlich angeordnet sein müsste, dass das Ritzel des am Gepäckträger montierten Motors mit ihr in Eingriff kommen könnte. Auch hier ist die Sicherheit des Fahrers nicht ohne weiteres gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, durch die ein Radfahrzeug gegebenenfalls auch nachträglich mit einem Motor ausrüstbar ist, ohne dass hierzu grosse Aufwendungen erforderlich sind und wobei dennoch die Sicherheit und Wirksamkeit gewährleistet ist.
Erfindungsgemäss gelingt dies dadurch, dass der Elektromotor mit einem Antriebsrad verbunden ist, das mit einer Reibfläche am Reifen eines Rades anliegt, und dass das Antriebsrad an einem aus einer Arbeitslage - in der die Reibfläche am Reifen anliegt - in eine Ruhelage mit vom Reifen abgehobener Reibfläche bewegbaren Träger verbunden ist. Ein derartiger Antrieb liefert im allgemeinen durch die natürliche Verhältnisse bereits die erforderliche Untersetzung, so dass ein besonders niedertourigey und teurer Elektromotor nicht nötig ist. Ferner kann die antreibende Reibfläche, etwa beim Reifenwechsel, leicht abgehoben werden, ohne dass hierzu komplizierte Montagearbeiten ausgeführt werden müssen. Zwar hat man einen Reibantrieb mit einem Benzinmotor bereits auf den Markt gebracht, doch führte der ungleichmässige Antrieb auf Grund des Wechsels von Arbeits- und Kompressionstakten eines solchen Motors zu einem erhöhten Reifenverschleiss, weshalb man - ohne die Ursachen dieses Mangels näher zu untersuchen - von einem Reibantrieb überhaupt abkam, wie ja auch die obigen Literaturstellen zeigen. Erst die erfindungsgemässe Kombination mit einem Elektromotor, d.h. in aller Regel mit einem Gleichstrommotor, macht einen Reibantrieb praktisch möglich, weil Dauerversuche überraschend gezeigt haben, dass damit die Hauptursache des bisher bekannten grossen Verschleisses beseitigt werden konnte. Darüber hinaus ergibt sich damit noch eine geringere Lärmentwicklung und eine erhöhte Umweltfreundlichkeit.
Vorzugsweise besitzt der Elektromotor einen mit Permanentmagneten versehenen Rotor, weil dieser besonders günstige Eigenschaften besitzt, wie später noch besprochen wird.
Die Ausbildung des Trägers und seine Montage ist besonders einfach, wenn wenigstens ein Teil des Antriebsmechanismus an einer Schwinge mit im wesentlichen parallel zur Radachse verlaufender Schwenkachse gelagert ist, die am Rahmen mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung schwenkbar ist, wobei das Antriebsrad in einem Abstand von der Schwenkachse gelagert ist.
Gleichzeitig wird der Vorteil eines günstigen Fahrverhaltens erzielt, da die Lagerung des Antriebes auf der Schwinge dazu beiträgt, dass der Andruck der Reibflächen bei Auftreten eines grösseren Widerstandes verstärkt wird, d.h., dass die Anpresskraft in Abhängigkeit vom Drehmoment verändert wird.
Das Ausmass der automatischen Anpassung der Anpresskraft in Abhängigkeit vom Drehmoment hängt allerdings weitgehend von der Geometrie der Schwingenanordnung ab. Deshalb ist es günstig, wenn die Schwinge zur Tangente durch den, gegebenenfalls mittleren, Berührungspunkt der Reibfläche am Reifen einen Winkel von mehr als 150,. jedoch unter 90°; insbesondere 300 bis 750, bevorzugt um 450,, einschliesst.
Zwar ist es von Reibantrieben für Fahrraddynamos bekannt, das Reibrad um eine etwa vertikale Achse drehbar anzuordnen und an der Seitenwand des Radreifens angreifen zu lassen.
Eine solche Anordnung wäre prinzipiell auch im vorliegenden Falle möglich, doch ist es bevorzugt, wenn das Antriebsrad um eine etwa parallel zur Radachse verlaufende Drehachse drehbar ist. Der Abrieb des Radreifens kann weiter vermindert und dennoch ein günstiger Reibungskoeffizient erhalten werden, wenn die am Reifen des Rades anliegende Reibfläche für den Antrieb des Rades eine Umfangsfläche aufweist, bei der ein körniges Material mit einer Mohs'-schen Härte von wenigstens. 9, z.B. Diamant, in eine Hartmetallmatrix, wie Nickel, eingebettet ist. Alternativ mag in einfaöhen-Fälien'ein weiches Palyurethanmaterial mit einer shore-A-Härte von höchstens, 85 genügen.
Um die Grösse des Motors, bzw. der Motoren herabzusetzen und die Kosten weiter zu verringern, kann die Anordnung so getroffen sein, dass, insbesondere auf der Schwinge, ein relativ hochtouriger Motor über ein Untersetzungsgetriebe mit dem Antriebsrad verbunden ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Fig. 1 ein Fahrrad mit einem elektrischen Hilfsantrieb, wozu Fig. 2 eine Variante dargestellt; Fig. 3 eine weitere AusfühPungsform der Anbringung eines Hilfsantriebes im Detail in Seitenansicht, wozu die Fig. 4 - 7 Varianten in Vorderansicht, teilweise im Schnitt veranschaulichen; die Fig. 8 + 9 weitere Ausführungsbeispiele in Seitenansicht in grösserem Massstab, wogegen die Fig. 10 eine den Fig. 4 bis 7 ähnliche Vorderansicht, teilweise im Schnitt einer weiteren Ausführungsform dargestellt; Fig. 11 eine Ausführungsform eines Getriebes zur automatischen Anpassung an das benötigte Drehmoment und gleichzeitiger Möglichkeit des Schaltens in Draufsicht, teilweise im Schnitt, wobei der Schnitt durch den Radreifen um 900 aus seiner Ebene gedreht ist (Vertikalschnitt), wozu die Fig. 12 eine Ausführungsvariante veranschaulicht; Fig. 13 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform; Fig. 14 eine verstellbare Schwingenanodrnung, wozu Fig. 14 A ene Abwandlung des Betätigungsmechanismus veranschaulicht; Fig. 15 ein ausrückbares Getriebe wählbarer Uebersetzung, von dem die Fig. 15 A eine Vorderansicht der wesentlichen Teile dargestellt; Fig. 16 eine Geradführung für einen abhebbaren Antrieb in einer weiteren Seitenansicht; Fig. 17 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführung; und Fig. 18 eine Automatik zur Anpassung von Geschwindigkeit und Drehmoment.
Ein Fahrrad 1 sollte auf einfache Weise mit einem Hilfsmotor ausgerüstet werden. Hierfür ist ein Elektromotor aus mehreren Gründen vorteilhaft: - er arbeitet gleichmässig und ruckfrei und passt sich innerhalb weiter Bereiche an die Leistungsfordernisse an, wobei ein Permanentmagnetmotor besonders günstige Eigenschaften zeigt; - moderne Elektromotoren können bei relativ grosser und jedenfallls ausreichender Leistung verhältnismässig klein ausgebildet sein; - sie arbeiten umweltfreundlich und verursachen weder die Abgabe von Schadstoffen an die Atmosphäre noch eine erhebliche Geräuschentwicklung; und - sie sind gegebenenfalls mittels baulich kompakter Schaltungen leicht elektronisch regelbar.
Um nun den gewünschten Hilfsantrieb an einem handelsüblichen Fahrrad ohne besondere bauliche Veränderungen anbauen zu können, ist gemäss Fig. 1 an eine Lenksäule 2 mit Hilfe einer diese Säule umschliessenden, an sich bekannten und in Draufsicht aus Fig. 11 ersichtlichen Schelle 3 ein an die Schelle 3 angeschweisstes Achslager 4 angeschlossen. In diesem Achslager 4 ist die Schwenkachse 5 einer, vorzugsweise zwei Arme 6 aufweisenden Schwinge 7 im wesentlichen parallel zur Achse 8 des Vorderrades 9 gelagert. An ihrem freien Ende trägt die Schwinge 7 ein glockenförmig einen Motor 10 umgebendes Reibrad, wobei die Konstruktion analog zu Fig. 6 ausgebildet sein kann. Der Motor 10 ist über eine nur teilweise sichtbare Verkabelung 12 mit einer Batterie 13 im unteren Bereiche des Fahrradrahmens 14 verbunden.
Sein Antriebsrad 11 mag unter dem gegebenen Eigengewicht an der Oberfläche des Radreifens 15 anliegen, doch sind in der dargestellten Ausführung Zugfedern 16 zwischen der Radachse 8 und der Schwinge 7 gespannt, um auch bei unebenem Gelände das Anlegen des Antriebsrades 11 an der Reifenoberfläche 15 zu sichern. Gewünschtenfalls ist das Antriebsrad 11 zur Vergrösserung des Reibungskoeffizienten mit einem besonderen Reibbelag versehen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Anbringung der Schelle 3 an der Lenksäule 2 den Vorteil besitzt, dass die Schwinge 7 jede Lenkbewegung mitmacht und daher stets auf die Ebene des Vorderrades 9 ausgerichtet ist. Alternativ wäre es selbstverständlich möglich, die Schelle an dem mit dem Rahmen 14 verbundenen Lagerteil für die Lenksäule 2 unterzubringen und dementsprechend eine seitliche Bewegungsmöglichkeit (Drehlager od.dgl.) zu schaffen, damit die Schwinge 7 die Lenkbewegung mitmachen kann.
Zwei andere Möglichkeiten seien anhand der Fig. 2 veranschaulicht, wobei drei Schwingen 7a, 7b, 7b1 vorgesehen sind, die kumultativ oder alternativ verwirklicht sein können. Falls tatsächlich mehrere Schwingen 7a, 7b, 7b' mit entsprechenden Motorantrieben vorgesehen sind, ist es ebenso möglich, die Motoren mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit gleichzeitig antreiben zu lassen (gegebenenfalls ist ein entsprechender elektronischer Regelkreis zur Angleichung der Drehmomente der Motoren vorgesehen), oder die Motoren besitzen unterschiedliche Antriebsgeschwindigkeiten und können nach Art einer Gangschaltung wahlweise in Betrieb gesetzt werden. Für die Stromversorgung können dann innerhalb des Rahmen 14 mehrere Batterien 13 angeordnet sein. Jedenfalls veranschaulicht Fig. 2, dass die aus Fig. 1 ersichtliche Anordnung nicht zwingend - obwohl bevorzugt - ist, und dass der so geschaffene Antrieb beispielsweise auch am Hinterrad 17 anzugreifen vermag bzw. die Schwinge 7a auch an der Radgabel 18 des Vorderrades 9 gelagert sein kann.
Eine andere Möglichkeit ist aus Fig. 3 ersichtlich, wobei die Schwinge 7c an einem an der Radachse 8 gelagerten Schwenkarm 19 angelenkt ist. Gewünschtenfalls können zwei Schwenkarme 19 das Vorderrad 9 gabelförmig umfassen. Je nach Betrachtungsweise lässt sich somit sagen, dass die Schwinge nicht unbedingt am Rahmen (inklusive der Lenksäule) gelagert zu sein braucht bzw. kann der Schwenkarm 19 als Teil der Schwinge 7c verstanden werden, in welchen Falle dann allerdings diese an einem Rahmenteil, nämlich der Radgabel 18 gelagert ist.
Um den Schwenkarm 19 bezüglich des Rades 9 in einer relativ stabilen Lage zu halten, durchsetzt ein Führungsarm 20 eine am Schwenkarm 19 vorgesehene Buchse 21. Der Führungsarm 20 ist an der Lenksäule 2 unterhalb deren Rahmenlagers 22, z.B.
mit Hilfe einer Schelle 23s befestigt. An sich kann es sich bei der Verbindung der Teile 18 bis 20 um eine feste Verbindung handeln, doch ist es gerade dann, wenn eine Schaltung zur Erzielung eines sanften Anfangsdrehmomentes beim Einschalten des Motors vermieden werden soll, von Vorteil, in der dargestellten Weise eine bewegliche Verbindung in der Form vorzusehen, dass der Arm 19 eben schwenkbar um die Achse 8 ist, der Führungsarm 20 ebenfalls an seiner Schelle 23 befestigt ist und der Schwenkarm 19 entlang des Führungsarmes 20 entgegen dem Druck einer Feder 24 leicht hin-und herbeweglich ist. Beim plötzlichen Einschalten des Motors lla wird auf diese Weise ein heftiger Anfahrruck vermieden. Dieser Motor 10a kann in der dargestellten Weise am Schwenkarm 19 gelagert sein und eine relativ hohe Drehzahl besitzen, so dass über Riemenscheiben 25 bis 28 eine Untersetzung auf die Reibrolle 11 erfolgt. Bei geringerer Drehzahl des Antriebsmotors mag dieser gewünschtenfalls auch anstelle der Riemenscheibe 26 angeordnet sein. Die Antriebsrolle 11 kann dabei - wie dargestçllt - einen Polyurethanbelag 29 aufweisen, dessen Härte maximal shore-A 85 entspricht. Für höhere Abriebfestigkeit und bessere Reibungsübetragung mag die Schicht 29 aus einem Hartbelaq, wie Nikkel, mit eingebettetem Kornmaterial einer Mohs'schen Härte von wenigstens 9, wie Diamant,bestehen.
Eine derartige Ausbildung ist besonders leicht bei einer im wesentlichen zylindrischen Rolle, etwa bei der Reibrolle llc gemäss Fig. 4 möglich, wobei diese und die folgenden Figuren verschiedene Ausbildungen des Antriebes sowie der Schwinge veranschaulichen, die unabhängig davon vorgesehen sein können , wie die Schwinge gemäss einer der Fig. 1 bis 3 (oder auch anders) gelagert ist, bzw. ob der Antrieb auf das Vorder- oder das Hinterrad erfolgt.
Im Falle der Fig. 4 ist eine nur einarmige Schwinge 7d aus einem Metallrohr gefertig und sitzt mit einem angeformten Flansch 30 und einer einen weiteren Flansch 31 bildenden Schraube in ihrem Schwenklager 4. Das freie Ende der Schwinge 7d ist abgeplattet und trägt einen Motor 10b, der an ihr mittels nur'angedeuteter Schrauben 32 befestigt ist. Die Motorwelle 33 durchsetzt eine Oefffnung 34 im freien Ende der Schwinge 7d und trägt das zylindrische Reibrad llc, das - wie erläutert - mit einem besonderen Reibbelag versehen sein kann. Da die Oberfläche des Radreifens 15 gekrümmt ist, wird sich bei einem zylindrischen Antriebrades llc selbstverständlich nur eine geringe Berührungsfläche ergeben, weshalb eine leichte Konkavwölbung der Antriebsrolle bzw. ihrer Lauf fläche 35 erwünscht ist. Dabei ist die einseitige Lagerung der Rolle llc bzw. lid über die Schwinge 7d bzw. 7e insofern vorteilhaft, als die jeweilige Rolle bei Abnützung ihrer Lauffläche 35 leicht abnehmbar ist.
Zweckmässig ist deshalb eine (nicht dargestellte) lösbare Sicherung (Schraube, Splint) vorgesehen.
Wie schon erwähnt, kann die Antriebsrolle den Motor glockenförmig umgeben, wie dies anhand der Fig. 5 dargestellt ist, bei der der Motor 10c teilweise im Inneren der glockenförmigen Antriebsrolle lld untergebracht ist. Auf diese Weise werden weit über die Symmetrieebene 36 hinausstehende Teile leichter vermieden und es ergibt sich eine bessere Gewichtsverteilung. Die dargestellte glockenförmige Ausbildung der Antriebsrolle lld und die Unterbringung des Motors 10c innerhalb der Rolle lld ist umso leichter möglich, als moderne Elektromotoren bei relativ grosser und jedenfalls ausreichender Leistung bereits sehr klein ausgebildet sein können. Es ist an Hand der Fig. 5 aber auch leicht vorstellbar, dass ein Elektromotor mit einem als Antriebsrolle lld ausgebildeten Aussenläufer verwendet wird, wogegen der Stator als Teil 10c im Inneren dieses Aussenläufers untergebracht ist, dann aber zweckmässig voll von letzterem umschlossen wird. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung allerdings keineswegs auf eine bestimmte Art und Ausbildung des Antriebsmotors beschränkt ist, und es kann zur Vermeidung von seitlich der Symmetrieebene 36 (Fig. 4, 5) abstehenden Teilen vorteilhaft sein, als Elektromotor einen Scheibenankermotor zu verwenden. Derartige Scheibenankermotoren haben bei geringerer axialer Erstreckung einen grösseren Durchmesser und sind meist so ausgebildet, dass sie eine geringe Drehzahl besitzen, so dass ein Untersetzungsgetriebe entfallen mag.
Bei der Ausbildung nach Fig. 5 ist als Schwenklager für die Schwinge 7e eine zwischen Lagerwangen 37 verlaufende Schwenkachse 4a vorgesehen, so dass die Schwinge 7e an ihrem Schwenkende etwa in der Symmetrieebene 36 verläuft, an ihrem freien Ende jedoch in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise abgekröpft ist. Eine derartige Ausbildung ist für die Schwenkbewegung günstiger als die einseitige Lagerung gemäss Fig. 4, bei der entsprechende Kipp-Kräfte auftreten können und zu einer frühzeitigen Abnützung des Schwenklagers 4 führen.
Noch günstiger hinsichtlich der Lagerkräfte ist eine zweiseitiqe Laqerunq qemäss Fig. 6, die etwa einer Ausbildung der Schwinge 7 gemäss Fig. 1 entspricht. Unterschiedlich ist lediglich, dass die Antriebsrolle lle nicht durchlaufend gekrümmt ist, sondern neben einen zylindrischen Teil eine konkave Lauffläche 35a an einem leicht abstehenden Flansch 38 aufweist.
Diese Antriebsrolle lle ist an einer Motorwelle 33a befestigt, die in Wälzlagern 39 an den freien Enden der die Schwinge 7 (Fig. 1) bildenden Arme 6 vorgesehen sind. In diesem Falle braucht der Motor 10 nicht an einem der Arme 6 befestigt zu sein, und es ist lediglich erforderlich ,den Stator des Motors 10 gegenüber der Schwinqe zu fixieren. Zu diesem Zwecke mag ein Hebel 40 am Motor 10 bzw. an dessen Stator mit Hilfe von nur angedeuteten Schrauben 32a befestigt sein und sich mittels eines abgewinkelten Anschlages 41 an dem ihm zugekehrten Schwingenarm 6 abstützen. Diese Anordnung gestattet eine gewisse Schwenkbewegung des Stators gegenüber dem Rotor, was zur Vermeidung von Anfahrrucken vorteilhaft sein kann. Für diesen Zweck mag auch an der Auf lage stelle für den Anschlag 41 am Arm 6 eine elastische Polsterung, eine Feder (vgl. die Federung 24 für den Schwenkarm 19 in Fig. 3) od.dgl. vorgesehen sein. In jedem Falle ist auf diese Weise der Stator des Motors 10 von Auflaqekräften entlastet, die sich bei der Auflage der Lauffläche 35a am Radreifen 15 ergeben.
Eine gleichmässige Gewichtsverteirung selbst bei Uebertragung höherer Antriebsleistungen ergibt sich bei einer Ausbildung nach Fig. 7, wobei die Schwinge 7f in. der Sy"irnaetrieebene, z.B. in der Art der Fig. 5, gelagert sein kann.
An ihrem freien Ende weist die Schwinge 7f zwei Gabelarme 6a auf, an denen zu beiden Seiten der Symmetrieebene 36 je ein Motor 10d, l0e gelagert ist, die eine gemeinsame Motorwelle 33b besitzen bzw. deren Motorwellen durch Befestigung in einer gemeinsamen Bohrung der Reibrolle 11 zueinander in fluchtende Lagen gebracht sind. Durch die symmetrische Anordnung ergibt sich dabei eine gute Gewichtsverteilung, und durch den Antrieb mit Hilfe zweier Motoren 10d, 10e erreicht man eine höhere Leistung.
Gerade bei grösseren zú übertragenden Leistungen mag auch eine Verbesserung der Reibungsübertragung von Interesse sein, obwohl sich in Versuchen Anordnungen gemäss den bisher beschriebenen Figuren als durchaus zufriedenstellen erwiesen haben. Zur Verbesserung der Reibungsübertragung kann eine Anordnung gemäss Fig. 8 gewählt werden, bei der an einer Hauptschwinge 7g zumindest eine Hilfsschwinge 7h angeordnet ist. Die Hilfsschwinge 7h ist mittig an der Hauptschwinge 7g angelenkt und trägt an einer Seite den Motor 10f samt einem ersten Reibrad llf, das über ein Zugmittelgetriebe, z.B. über einen Zahnriemen 42, mit mindestens einer weiteren Rolle llg in Antriebsverbindung steht, wobei in der dargestellten Ausführung noch eine dritte Reibrolle llh vorgesehen ist. Das obere Trum 42 läuft daher über gleichachsig mit den Rollen llf bis llh angeordnete Zahnräder 43, wogegen das untere Trum zwischen den beiden äusseren Zahnrädern 43 der Rollen llf und llh gespannt ist. Obwohl die Rolle llh auf einer entsprechend verlängerten Hilfsschwinge 7h angeordnet sein könnte, ist am Ende derselben eine weitere Hilfsschwinge 7i vorgesehen, wobei das untere Riementrum des Zahnriemens 42 durch seine Spannung eine sichere Anlage der Reibrolle llh an, der Oberfläche des Radreifens 15 gewährleistet. Gewünschtenfalls können aber sämtliche Hilfsschwingen 7h, 7i und/oder die Hauptschwinge 7g durch Federn an den Rahmen gefesselt sein, beispielsweise in der Art, wie dies anhand der Federn 16 in Fig. 1 gezeigt ist.
Eine ähnliche Ausbildung zeigt Fig. 9, wobei jedoch die Vergrösserung der Reibfläche an der Hilfsschwinge 7h dadurch erzielt wird, dass zwischen den Reibrollen llf und llg ein am Radreifen 15 aufliegender Riemen 44 gespannt ist.
Fig. 10 veranschaulicht einerseits, dass die Anordnung der Achsen der Reibräder parallel zur Radachse nicht zwingend erforderlich ist, und anderseits, dass eine Vergrösserung der Reibfläche auch durch Anordnung zweier seitlich angreifender Antriebsrollen lii, 11k erreichbar ist. Diese Antriebsrollen lli, 11k sind an Armen 6b einer.ähnlich der Darstellung nach Fig. 1 ausgebildeten Schwinge gelagert und können beispielsweise über Riemen 44a mit dem hier nicht dargestellten Motor verbunden sein. Dabei genügt gegebenenfalls ein einziger Motor für beide Antriebsrollen lli, llk, indem diese Antriebsrollen über ein Getriebe 45 miteinander verbunden sind. Dieses Getriebe kann selbstverständlich auch in anderer Weise ausgebildet sein.
Eine besonders zweckmässige Anordnung, die nicht nur für Fahrräder Anwendung finden kann, ist aus Fig. 11 ersichtlich.
Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft des erfindungsgemässen Antriebes liegt darin, dass das Drehmoment des Motors selbst zur Verbesserung der Reibungsübertragung auf den Radreifen beiträgt, indem sich das jeweilige Antriebsrad mit zunehmendem Widerstand stärker an den Radreifen anpresst.
Diese Eigenschaft kann durch ein Getriebe gemäss Fig. 11 besonders ausgenützt werden.
Es ist hier nämlich das Getriebe hit zwei Kegelrädern llm als Variatorgetriebe ausgebildet. Da die Schwinge 7k um ihr Lager 4b schwenkbar ist, jedoch durch aufgeklemmte Ringe 30a, 30b axial unverschiebbar ist, erfolgt die Berührung der Antriebsräder llm an der Oberfläche des Radreifens 15 bei zunehmendem Widerstand desselben (z.B. bei einer Aufwärtsfahrt) bezüglich der Antriebsräder llm radial weiter innen. Die Antriebsräder llm bewegen sich dabei entlang der Antriebswellen 33b, mit denen sie in nicht dargestellter Weise axial verschieblich, jedoch drehfest verbunden sind, gegen den Druck von Federn 45; oder die Antriebsräder llm sind mit Wellenstummeln 33b starr verbunden, wogegen diese Wellenstummel 33b in einer Motorwelle der Motoren 10g bzw.
10h teleskopisch und drehfest geführt sind.
Die Druckfedern 45 können sich dabei an Druckplatten 46 abstützen, die ihrerseits über Wälzlager 47 an Stirnplatten 48 der Motoren 10g, 10h abrollen können.
Die Motoren 10g, 10h sind in rohrförmigen Führungen 49 gehalten, die an den Armen 6c der Schwinge 7k, z.B. über Halteteller 50, beispielsweise durch Schweissen, verbunden sind. In diesen Führungsrohren 49 sind ebenfalls Druckfedern 51 eingesetzt, und es ist daher möglich und denkbar, die Druckfedern 45 wegzulassen, so dass bei axialen Bewegung der Antriebsfedern llm sich der jeweilige gesamte Motor 10g bzw. 10h entgegen der Druck feder 51 bewegt. Bei der dargestellten Konstruktion ist jedoch die Anordnung so getroffen, dass die Druckfedern 45 verhältnismässig schwach relativ zu den Druckfedern 51 bemessen sind.
Das Getriebe gemäss Fig. 11 besitzt nämlich den weiteren Vorteil, dass bei Verringerung der Geschwindigkeit durch Veränderung der Berührung zwischen den Antriebsrädern llm und der Oberfläche des Radreifens 16 gegen eine radial innere Fläche (bezogen auf die Antriebsräder llm),sich gleichzeitig das Drehmoment erhöht. Dies ist bei Aufwärtsfahrten gerade erwünscht, und es ist bemerkenswert, dass dieser Effekt mit Hilfe elektronischer Schaltungen kaum erzielbar ist. Deshalb ist das dargestellte Getriebe nicht nur für Fahrräder (bzw. aufgrund der Motorisierung auf Kleinkrafträder) anwendbar, sondern allgemein überall dort, wo eine derartige Charakteristik erwünscht ist.
Ein weiterer Vorteil des Getriebes gemäss Fig. 11 besteht darin, dass die Veränderung der Geschwindigkeit nicht nur automatisch erfolgen kann, sondern dass an einer strichpunktiert angedeuteten Lenkstange 2a ein bei Motorrädern an sich bekannter, hier nur angedeuteter Drehgriff 52 vorgesehen sein kann, über den je ein Bowdenzug 53 betätigbar ist. Dieser Drehgriff 52 ist als Schnitt in einer gegenüber der restlichen Zeichnung um 90C gedrehten Ebene dargestellt.
Mit Hilfe der Bowdenzüge 53, deren Enden jeweils an den Motoren 10g, 10h befestigt sind, lassen sich diese Motoren entgegen dem Druck der Federn 51 innerhalb ihrer Führungsrohre 49 verschieben, wodurch sich aufgrund willkürlicher Betätigung eine Verschiebung der Berührungsflächen zwischen den Antriebs rädern llm und der Oberfläche des Radreifens 15 gegen die Antriebsachse hin ergibt. Umgekehrt bewirkt ein Nachgeben der Bowdenzüge 53 aufgrund einer Betätigung des Drehgriffes 52 zur Entlastung der Federn 51, dass die Berührungsfläche radial nach aussen wandert. Dabei kann der Drehgriff 52 verhältnismässig rasch betätigt werden, ohne dass sich dadurch Schaltrucke ergeben, weil bei Entlastung der Druckfedern 51 und einer Verschiebung der Motoren 10g, 10h gegen die Symmetrieebene 36 zu, die Druckfedern 45 eine plötzliche Verschiebung auszugleichen vermögen.Auf diese Weise kann eine sonst zweckmässige Einrichtung zur Einschaltstranbegrenzung, wie Drehpotentiometer od.dgl., entbehrlich sein.
Es ist somit ersichtlich, dass bei der dargestellten Ausbildung der Antrieb sowohl automatisch als auch willkürlich steuerbar ist, bzw. dass ein automatisches, Antriebsräder llm mit kegeligen Reibflächen aufweisendes Getriebe zusätzlich mit einer willkürlichen Betättigungseinrichtung verbunden ist. Dabei ist für die Automatik wesentlich, dass die Räder llm aufgrund ihrer Schwenkbarkeit im Schwenklager 4b relativ zu ihrer Achse verstellbar sind und gleichzeitig in Achsrichtung verschiebbar sind. Es ist dabei unwesentlich, dass es sich im vorliegenden Falle um Reibräder handelt, denn es könnte ein derartiger Antrieb für andere Zwecke auch mit Hilfe von Keilriemen verwirklicht sein. Weiters wäre es denkbar, dass eine einzige Antriebswelle 33b für beide Motoren lOg, 10h durchlaufend ausgebildet ist. Eine solche Anordnung sichert die fluchtende Lage der Achsen der beiden Antriebsräder llm, impliziert aber, dass diese Antriebswellen llb teleskopisch gegenüber Motorwellen, insbesondere grösseren Durchmessers, verschiebbar, jedoch drehfest verbunden sind. Um bei der dargestellten Ausführung die durch die Federn 51 auftretenden Kräfte quer zu den Armen 6c besser aufnehmen zu können, kann zwischen diesen Armen 6c ein Quersteg 54 vorgesehen sein.
Die dargestellte Anordnung ist auch dann von Vorteil, wenn die Motore 10h zum Erzielen einer Bremswirkung durch einen nicht dargestellten Schalter als Stromgeneratoren schaltbar sind, wodurch die Batterie 67 (Fig. 1) aufgeladen und so die Reichweite des Fahrrades bis zur nächsten Aufladung aus dem Stromnetz erhöht wird. In einem solchen Falle kann es, besonders bei Auswärtsfahrten, vorkommen, dass der von den Stromgeneratoren 10h erzeugte Ladestrom zu hoch ist, was an sich einen komplizierten Regelkreis oder die Zwischenschaltung einer Zentrifugalkupplung erfordern würde.
Durch das dargestellte Getriebe kann aber ein Ausgleich einfach dadurch erfolgen, dass der Ladestrom direkt oder über einen Schwellwertschalter einer Anzeige, z.B. einem Amperemeter, bevorzugt einer Warnlampe, zugeführt wird, bei deren Aufleuchten das Getriebe nach Fig. 11 mit Hilfe des Drehgriffes 52 auf eine geringere Drehzahl einstellbar ist.
Der Drehgriff 52 braucht dabei nur so lange gedreht werden, bis die Warnlampe verlöscht ist. An sich könnte das auch durch einen in der Lenkstange untergebrachten Stellmotor geschehen, doch ergäbe dies einen zusätzlichen Aufwand.
Selbstverständlich könnte es sich gewünschtenfalls auch um eine akustische Anzeige handeln.
Bei einer Ausbildung gemäss Fig. 12 kann die Belastung der den Armen 6c entsprechenden Armen 6d der Schwinge geringer gehalten werden, indem Druckfedern 51a im Bereiche eines Lagerrohres 4c angeordnet sind, das an der im einzelnen nicht dargestellten Schelle 3 mit Hilfe einer Schraube 55 befestigt ist. Die Federn 51a stützen sich daher mit einem Ende an der Schelle 3 ab, wogegen sie mit ihrem anderen Ende gegen Hülsen 56 drücken, an denen die Arme 6d angeschweisst sind und am Rohrlager 4c verschwenkbar und verschiebbar gelagert sind. Ein Gegendruck wird dabei durch einander gegenüberliegenden Hülsen 57 ausgeübt, die ebenfalls am Rohrlager 4c sitzen. Zwischen beiden Hülsen 57 ist der Mantel 58 und die Seele 59 eines einzigen Bowdenzuges 53a gespannt, dessen anderes Ende entsprechend Fig. 11 mit einem Drehgriff, einem Hebel od.dgl. verbunden sein mag.
Durch diese Anordnung werden die Arme 6d bei willkürlicher Betätigung vom Drucke entlastet, doch ergibt sich an ihren freien Enden ein gewisses Moment aufgrund der Automatik.
Schliesslich sei ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei Motoren 10i, 10k anhand der Fig. 13 erläutert, wobei diese Motoren über Riemenscheiben 25 bzw. 28a, 28b mit einer Antriebsrolle lln an sich beliebiger Ausbildung verbunden sind. Die Uebertragung des Antriebes von den Motoren 10i auf die Riemenscheiben 28a, 28b kann zweckmässig über Zahnriemen 42a, 42b erfolgen. Selbstverständlich kann auch jede andere getriebliche Uebertragung verwendet werden. Gerade aber im Falle der Anwendung eines Zugmittels, das gegebenenfalls der Dehnung ausgesetzt ist, mag es zweckmässig sein, die Motoren 10i, 10k auf Schlitten 60 anzuordnen, die unter dem Zug von lediglich angedeuteten Federn 61 an der Schwinge 7m verschiebbar geführt sind. Zu diesem Zwecke können an der Schwinge 7m Querplatten 62 (nur eine ist strichliert angedeutet) mit Langlöchern angeordnet sein, in denen strichpunktiert angedeutete Führungsstifte 63 der Schlitten 60 sitzen.
Die Antriebswelle 33c des Antriebsrades lln kann in einer Vertiefung 64 am vorderen Ende der Schwinge 7m gelagert und durch einen entfernbaren Riegel 65 gesichert sein. Auf diese Weise ist die Antriebsrolle lln leicht auswechselbar.
Diese Art der Lagerung ist umso leichter anwendbar, als sämtliche an der Rolle lln angreifenden Kräfte, nämlich sowohl die Spannung der Riemen 42a, 42b, als auch der Druck des angetriebenen Rades nach oben wirken. Bei einer derartigen zweimotorigen Ausbildung ist es ebenfalls leicht möglich, die Schaltung so zu wählen, dass wahlweise der eine oder andere Motor unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit eingeschaltet wird, um den Effekt einer Gangschaltung zu erhalten, und es kann zusätzlich oder alternativ die Ausbildung so getroffen sein, dass beiden Motore 10i, 10k die Antriebsrolle 11 gemeinsam antreiben. Darüberhinaus ist es möglich, die Durchmesser der Scheiben 28a, 28b gleich oder verschieden zu wählen, wobei die beiden Scheiben auf einer einzigen Seite der Antriebsrolle Iln, zweckmässig aber zu beiden Seiten je eine angeordnet ist.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Varianten denkbar; so kann es beispielsweise zweckmässig sein, den Zugfedern 16 (Fig. 1) eine entsprechende Dämpfungseinrichtung zuzuordnen, um Schwingungen der Schwinge 7 bei unebenem Gelände zu vermeiden. Ferner wäre es möglich, zur Vergrösserung der Andruckkraft der jeweiligen Antriebsrolle am angetriebenen Reifen 15, auch die Batterie (13 in Fig. 1 und 2) an der jeweiligen Schwinge anzuordnen, doch ist es aus Gründen der besseren Gewichtsverteilung bevorzugt, wenn die Batterien 13 in der aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Weise im wesentlichen unterhalb des Sitzes 66 angeordnet sind. Die dafür verwendete Halterung kann als schachtelförmige Halterung 67 gemäss Fig. 1 oder als rahmenförmige Halterung 67a gemäss Fig. 2 ausgebildet sein.
Aus den obigen Erläuterungen ist ersichtlich, dass der vorliegende Antrieb nicht nur Vorteile hinsichtlich seiner Antriebseigenschaften ausweist, sondern zusätzlich auch leicht an bestehenden Fahrrädern angebracht werden kann, wobei die jeweilige Schwinge mit Hilfe der Schelle 3 bzw.
durch Lösen der Flanschschraube 31 (Fig. 4) oder eines die Achse 4a (Fig. 5) festhaltenden Splintes leicht lösbar ist.
Bei Krafträdern, bei denen ein derartiger Antrieb von vorne herein vorgesehen ist, mag die Möglichkeit einer leichten Lösbarkeit gegebenenfalls entfallen.
Obwohl durch die Ausbildung des Getriebes eine relativ teure elektronische Schaltung vermieden werden kann, ist es durchaus möglich, zusätzlich eine Regelung auf Konstanthaltung des Motorstromes vorzusehen,, doch kann diese dann aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften des oben besprochenen Antriebes einfacher ausgebildet sein. Als Motor eignet sich für die Zwecke des erfindungsgemässen Antriebes, wie erwähnt, besonders ein Motor, dessen Stator mit Permanentmaqneten bestückt ist.
Ferner kann in Abänderung der Fig. 8 eine einzige Schwinge (oder Hilfsschwinge) mit mehreren Antriebsrollen entsprechend der Krümmung des angetriebenen Rades gebogen sein.
Bei der Ausführung nach Fig. 14 ist eine Schwinge 7n an der mit der Lenksäule 2 fest verbundenen Lenkstange 68 angelenkt, indem sie an di.ese eingehängt und mit Hilfe eines angeschraubten Einsatzstückes 69 gelenkig befestigt ist. An dieser Schwinge 7n ist eine als Winkelhebel ausgebildete Hilfsschwinge 7O angelenkt. Während die Schwinge 7n den Motor 10k trägt, der mit zwei Riemenscheiben 25,25a verbunden ist, (nur die Riemenscheibe 25 ist sichtbar), ist an jedem der beiden freien Enden des Winkelhebels 8O ein Antriebsrad llo,llp gelagert. Jedes der beiden Antriebsräder llo, llp ist über eine entsprechende Riemenscheibe 28c, 28d antreibbar.
Eine solche Anordnung ermöglicht es, durch unterschiedliche Bemessung der Uebersetzungsverhältnisse auf die Antriebsräder llo,llp eine Gangschaltung zu verwirklichen, wobei die Ausbildung der Hilfsschwinge 7O als Winkelhebel insofern günstig ist, als gegenüber einem gestreckten, zweiarmigen Hebel eine geringere Verstellbewegung erforderlich ist. Eine andere Möglichkeit der Ausnützung der gezeigten Anordnung besteht darin, die beiden Antriebsrädern llo,llp - gegebenenfalls bei gleichgrosser Antriebsgeswindigkeit beider Antriebsräder - mit unterschiedlichen Reibbelägen zu versehen, von denen der eine für die Uebertragung bei trockenem Reifen 15, der andere bei nassem Reifen 15 besonders geeignet ist. So kann für trockene Strasse ein weiches Polyurethanmaterial mit einer shore-A-Härte von maximal 85, für nasse Strasse ein Rad Tlo oder t1p mit einer Beschichtung aus einer Nickelmatrix mit eingebetteten Diamantkörnern oder einem analogen Material zweckmässig sein. Gewünschtenfalls kann dabei das mit dem Reibbelag für nasses Wetter ausgestattete An-Antriebsrad mit einer geringeren Antriebsgeschwindigkeit durch entsprechende Bemessung seiner Uebersetzung antreibbar sein, um damit den schwierigeren Verhältnissen bei nasser Strasse von vorneherein Rechnung zu tragen. Zumwahiweisen Anlegen einer der beiden Antriebsrollen llo,llp an den Reifen 15 mag eine Betätigungsstange 70 vorgesehen sein, die mit einer Kippfeder 71 verbunden ist, so dass aufgrund des Druckes der Feder 71 die eine oder andere Lage des Winkelhebels 7O stabil ist. Alternativ kann beispielweise die Anordnung gemäss Fig.14A gewählt werden, bei der an der Schwinge 7n anstelle der Kippfeder 71 zwei.Anschläge 72 vorgesehen sind, an denen sich je ein Ende einer Druckfeder 73 bzw. 74 abzustützen vermag, wogegen deren einander zugekehrte Enden an einem mit der Stange 70a verbundenen Teller 75 bzw. einer Platte od.dgl. anliegen. Die Stange 70a besitzt drei Rastausnehmungen 76, in die wahlweise eine an der Schwinge 7n befestigte Rastnase 77 einsetzbar ist. Während beim Einsetzen dieser Rastnase 77 in eine-der beiden äusseren Rastausnehmungen 76 jeweils ein Antriebsrad llo oder llp am Reifen 15 anliegt, sind in der dargestellten Mittellage der Betätigungsstange 70a beide Druckfedern 73, 74 im wesentlichen enlastet und beide Antriebsräder silo, 11P vom Reifen 15 abgehoben, um so beispielsweise ein natürliches Gefälle durch Abwärtsrollen ausnützen zu können, das Fahrrad 1 in herkömmlicher Weise über die Pedale anzutreiben od.dgl., ohne dabei den Motorantrieb eingeschaltet zu haben. Dieser könnte in Ansicht bekannter Weise auch derart umschaltbar sein, dass er beim Abwärtsfahren als Bremsgenerator zum Aufladen der Batterie 13 (vgl. Fig. 1) wirkt.
Anhand der Fig. 14 soll ein besonderer Effekt erläutert werden, der selbstverständlich bei allen bisher beschriebenen Schwingenantrieben auftritt. Zum Antriebe des Vorderrades 9 in Richtung des Pfeiles 78 ist es beispielsweise im Falle des Antriebsrades llo nötig, dieses im Uhrzeigersinne anzutreiben.
Durch die Schrägstellung des diese Antriebsrolle llo tragenden Schwingenhebels 7O bezüglich einer durch den Berührungspunkt des Antriebsrades llo am Reifen 15 geführten Tangente T um einen Winkel o( ergibt sich gegen eine Kraft P, die im Sinne des Abrollens des Antriebsrades llo am Reifen 15 im Uhrzeigersinn und damit in Gegenrichtung zum Pfeil 78 wirkt, eine Gegenkraft Pl sowie eine gegen die Reifenoberfläche gerichtete Kraft P2. Dies zeigt, dass die Antriebskraft P zu einer Verstärkung der Andruckskraft P2 führt, so dass bei grösserem Drehmoment automatisch auch die Andruckkraft P2 ververgrössert wird und so sich eine entsprechende Anpassung ergibt.
Die Grösse der Andruckkraft P2 bei gleich bleibender Antriebskraft P ist aber auch vom Winde) < abhängig, wie aus Fig. 14 ersichtlich ist. Je kleiner der Winkel i ist, desto grösser wird die Widerstandkraft P1, die einer Relativbewegung des Antriebsrades llo gegenüber dem Reifen 15 gegenübersteht und desto kleiner wird die Andruckkraft P2. Vernünftigerweise wird man daher den Winkel « mit mindestens 150 bemessen, wogegen die Obergrenze dort liegt, wo aufgrund einer (beinahe) Tangentenberührung des Schwenkkreises der die jeweilige Antriebsrolle tragenden Schwinge zum Kreisbogen des Reifens 15 eine Erhöhung der Andruckkraft nicht mehr erzielbar ist. Zwar ist eine derartige Ausbildung auf andere Weise auszunützen, wie später anhand der Fig. 18 noch besprochen wird, wo gerade die Relativbewegung des Antriebsrades relativ zum Rahmen zur Geschwindigkeitsverstellung benützt wird, wobei anzumerken ist, dass es ebenso möglich wäre durch Uebertragung dieser Relativbewegung auf einen Verstellexzenter die Andruckkraft zu erhöhen. Dies ist jedoch ein völlig anderer Wirkungsmechanismus, wogegen für das gezeigte Kräfteparallelogramm mit den Kräften P1, P2 der Winkel « jedenfalls unter 900 liegen soll. Ein Winkelbereich zwischen ,300 und 75" und insbesondere etwa um 450 hat sich ais besonders zweckmässig erwiesen.
Aus den obigen Erläuterungen wird aber auch ersichtlich, dass im Falle, anhand der Fig. 11 bereits erwähnten, Umschaltmöglichkeit zum wahlweisen Betrieb des Motors 10k als Stromgenerator die Rolle llp günstigere Kräfte- und Momentebedingungen aufweist, als die Rolle 110. Daher ist es zweckmässig, den nicht dargestellten Umschalter für den Motor 10k mit der Handhabe 70 zu verbinden, so dass zum Bremsen der Motor 10k zum Stromgenerator wird und gleichzeitig die Rolle llp an den Reifen 15 angelegt wird.
An sich wäre es für diesen Zweck auch möglich, die Rolle llo derart verschwenkbar auszubilden, dass sie wahlweise in die Stellung der Rolle llp gelangt und dafür die Rolle llp wegzulassen. Dies kann dadurch geschehen, dass die Rolle llo nach oben zu im Uhrzeigersinne schwenkbar ist (was entsprechenden Platz voraussetzt), oder dass die Schwinge 7, beispielsweise in einem Langloch entgegen Federkraft, axial nach oben verschwenkbar ist, um der Rolle llo ein Verschwenken im Uhrzeigersinn zu ermöglichen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Stange 70a (Fig. 14A) zumindest eine weitere Rastausnehmung 76 aufweisen, um beim Bremsen die 74 (oder /3) stärker zu spannen und so den Anpressdruck der jeweiligen Rolle llo bzw. llp zu verstärken.
Dies ist besonders im Falle der Rolle 110 von Bedeutung und kann eine Verschwenkbarkeit derselben im obigen Sinne- überflüssig machen. Allerdings kann die Ausbildung auch so getroffen werden, dass beim Bremsen (Motor 10k = Stromgenerator) eine zusätzliche Feder freigegeben wird und dann auf die jeweilige Rolle, besonders die Rolle 110, wirkt.
Anhand der Fig. 15 sei eine andere Ausführung einer Gangschaltung bzw. einer Abhebevorrichtung für die Antriebsrolle llq erläutert. Dabei ist die zwei Arme 6d, 6e aufweisende Schwinge 7p in ähnlicher Weise an der Lenkstange 68 angelenkt, wie dies oben mit Bezug auf die Fig. 14 beschrieben wurde.
Wie jedoch besonders Fig. 15A zeigt, sind auf der Welle der Antriebsrolle llq zwei axial verschiebbare, jedoch mit der Rolle llq drehfest über die Welle (in nicht dargestellter Weise) verbundene Keilriemenscheiben 28d, 28e vorgesehen, die über einen Keilriemen 79 mit dem Antriebsrad 25 des Motors 10i verbunden sind.
Der Motor 10i ist an einem relativ zur Schwinge 7p verschwenkbar an der Lenkstange 68 befestigten Hebel 80 gelagert, so dass sich bei Verschwenkung dieses Hebels 80 der Abstand seiner Achse von der des Antriebsrades llq verändert.
Zum Ausgleich sind die beiden Keilriemenscheiben 28d, 28e in für Variatorgetriebe an sich bekannter Weise durch Druckfedern 81 gegeneinander epresst, so dass eine Verschwenkung des Hebels 80 zu einer Veränderung des Uebersetzungsverhältnisses führt. Selbstverständlich kann gegebenenfalls eine einzige Druckfeder 81 vorgesehen sein, wobei dann die eine Keilriemenscheibe an ihrer Welle befestigt, die andere axial verschiebbar ist; as ist jedoch die Anordnung zweier Federn 81 vorzuziehen.
Zum verschwenken des Hebels 80 ist dieser beispielsweise mit einem in Richtung seiner Schwenkachse leicht federnden Betätigungshebel 70b verbunden, dem ein, lediglich angedeuteter, Sektor 82 mit mehreren Rasten gegenüberliegt.
Darüber hinaus ist eine Abhebeeinrichtung mit einer Stange 70c vorgesehen, deren unteres Ende mit einem Kniehebelgelenk 83 verbunden ist. Während der eine Hebel dieses Kniehebelgelenkes 83 an der Schwinge 7p angelenkt ist, kann der andere Anlenkpunkt an einer gesondert an der Lenksäule 2 anzubringenden Schelle 84 vorgesehen sein. Zwischen beiden Anlenkpunkten mag sich eine Federungs- bzw. Dämpfungseinrichtung 16a erstrecken, die funktionsmässig den Federn 16 der Fig. 1 entspricht. Mit Hilfe der Stange 70c ist das Kniehebelgelenk 83 in zwei vorbestimmte Lagen verbringbar, wobei in der dargestellten Arbeitslage die Antriebsrolle llq an der Oberfläche des Reifens 15 anliegt, wogegen sich in der durch Niederdrücken der Stange 70c erzielbaren Ruhelage - in der die Antriebsrolle llq vom Reifen 15 abgehoben ist - das Kniehebelgelenk 83 an einem an der Schwinge 7b vorgesehenen Anschlag 85 abstützt.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch für die zuletzt besprochenen Figuren zahlreiche Abwandlungen möglich sind. Beispielweise kann im Falle der Stange 70a der Fig. 14A eine Fixierung in den verschiedenen Stellungen auch mit Hilfe einer Nockensteuerung erhalten werden, wobei die zugehörige Nocke so ausgebildet ist, dass in einer ihrer Stellungen die Antriebs rollen abgehoben sind. Diese Nocke kann dann als Drehnocke oder an einem Schieber ausgebildet sein. Ferner kann die Gangschaltung gemäss Fig. 15 auch dadurch abgewandelt werden, dass an Stelle einer Verschwenkung des Motors 10i ein willkürliches Zusammenpressen der beiden Scheiben 28d, 28e (Fig. 15A) mit Hilfe eines entsprechenden Betätigungsmechanismus erzielbar ist.
Alternativ kann eine herkömmliche Zahnradübersetzung mit einem Getriebekasten vorgesehen sein, dessen Getrieberäder in bekannter Weise in Oel laufen. Ebenso ist es möglich, das Getriebe im Inneren einer entsprechend ausgebildeten Antriebsrolle auszubilden und diese über einen Innenzahnkranz anzutreiben. Dabei kann bei Kombination eines solchen Getriebes mit einem Winkelhebel 7O nach Fig. 14 dieser Winkelhebel um die Achse eines Zahnrades verschwenkbar sein, wobei die zugehörigen Ritzel der beiden Antriebsräder llo, llp mit diesem Zahnrad in ständigem Eingriff stehen.
Eine weitere Variante kann darin bestehen, dass die Kraft der jeweiligen Andruckfeder 16a (oder 16 in Fig. 1) mit Hilfe von Einstellmuttern oder -schrauben veränderbar ist. Es wurde auch bereits erwähnt, dass ein Permanentmagnetmotor besonders vorteilhaft ist, doch könnte auch ein Reihenschlussmotor verwendet werden, wobei es zweckmässig sein-mag, mit diesen Motoren ein Anzeigegerät zur Ueberwachung der Stromaufnahme zu verbinden. Gerade aber ein Permanentmagnetmotor mit einem mit Permanentmagneten bestückten Stator ist über eine Impulssteuerunq bezüglich des Motorstromes leicht regelbar.
Anhand der Fig. 16 soll gezeigt werden, dass anstelle einer Schwinge zur Lagerung der jeweiligen Antriebsrolle llr auch eine Geradführung 84, 85 vorgesehen sein kann. Selbstverständlich kommen dann die oben anhand der Fig. 14 und des Kräfteparalellogrammes Pl, P2 besprochene Vorteile nicht zur Wirkung. Hierbei ist ein Träger 7q für die Antriebsrolle lir vorgesehen, der auch, gegebenenfalls in einem Getriebekasten, das Antriebsgetriebe bzw. den Motor 10k tragen kann. Eine leichte Beweglichkeit des Trägers 7q kann durch eine Feder 16b und eine elastische Polsterung 86 der oberen Führung 85 gegeben sein. Diese Führung 85 mag an einem an die Lenkstange 68 aufgeklemmten Haltearm 87 angeordnet sein.
Als Abhebeeinrichtung mag ein Exzepter 88 vorgesehen sein, dessen Drehwelle an der Führung 85 gelagert ist. Dieser Exzenter 88 ist in einem Fensterausschnitt 89 des Trägers 7q angeordnet, so dass beim Drehen des Exzenters 88 der Träger 7q auf und ab bewegt werden kann, wobei das Antriebsrad 11r in und ausser Eingriff mit der Oberfläche des~Reifens 15 bringbar ist. Zur Betätigung des Exzenters 88 mag ein Betätigungshebel 70d vorgesehen sein. Es versteht sich aber, dass die dargestellte, mit dem Exzenter 88 versehene Abhebeeinrichtung in analoger Weise auch an einer Schwinge vorgesehen sein mag, entweder in der Form, dass der Exzenter 88 die Schwenkachse der jeweiligen Schwinge bildet, oder dass die jeweilige Schwinge an der Manteloberfläche des Exzenters aufliegt.
Selbstverständlich mag die Abhebeeinrichtung auch auf mancherlei andere Weise verwirklicht sein, wie diese etwa aus Fig. 17 hervorgeht, wo ein Betätigungshebel 70e mit seinem freien Ende eine Schwinge 7r gabelförmig unterfasst und sie so entgegen dem Drucke ihres Eigengewichtes und/oder einer nicht dargestellten Feder (vgl. die Federn 16 der Fig.1 bzw.
16a in Fig. 15) abzuheben vermag. Dabei kann der Betätigungshebel 70e wiederum mit einem Kippmechanismus (vgl. 71 in Fig. 1.7) oder einer Rasteinrichtung (vlg. 76, 77 in Fig. 14A oder 70b, 82 in Fig. 15) zusammenwirken.
Bei der Ausführung nach Fig. 17 ist eine Befestigungseinrichtung 37a vorgesehen, die an ihrer Rückseite über Schaniere 90 und eine nicht sichtbare Klemmeinrichtung an der Lenkstange 68 befestigbar ist. Bei dieser Ausführung bildet die Welle eines Motors 101 gleichzeitig die Schwenkachse für Schwinge 7r.;Der Stator des Motors 101 ist mit der Schwinge 7r verbunden, so dass sich bei Drehung des Rotors entsprechend dem Pfeil 91 eine Reaktionskraft des Stators gemäss dem Pfeil 92 ergibt, was zu, einer Erhöhung der Andruckkraft der dargestellten Antriebsrolle lis führt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, aufgrund des ungünstigen Hebelverhältnisses zwischen dem Durchmesser des Stators des Motors 101 und der Länge der Schwinge 7r die Auswirkungen im allgemeinen nur gering im Vergleich zu der anhand der Fig.14 besprochenen Wirkung der Schwinge sein werden, ausser es wird eine Konstruktion mit güngstigerem Hebelverhältniss gewählt, etwa im Sinne der in Fig. 3 gezeigten Anordnung. Selbstverständlich ist auch die Reaktionskraft gemäss dem Teil 92 abhängig vom Motor 101 abgegebenen Drehmoment.
Wie vorher bereits kurz erwähnt wurde, zeigt Fig. 18 das Beispiel einer besonderen Automatik, wobei die Schwinge 7s bezüglich der Tangente T beinahe einen rechten Winkel einschliesst bzw. die Längsachse A der Schwinge s zu einer zwischen ihrer Schwenkachse 4e und der Radachse 8 gelegten Linie L beinahe fluchtet. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass der Winkeln( normalerweise geringfügig kleiner als 900 ist, so dass sich die Längsachse A in die strich-punktpunktierte Stellung A' bewegen kann, in der der Winkels geringfügig grösser als 900 ist, ohne dass es dabei zu einer Abhebung der Antriebsrolle llq kommt. Es ist ersichtlich, dass bei der dargestellten Ausführung die getriebliche Anordnung ähnlich der Fig. 15 ist, weshalb hier die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 15 verwendet werden.
Zwischen der auf diese Weise auch in der Arbeitslage beweglichen Schwinge 7s und dem Hebel 80 besteht nun eine Getriebeverbindung zur Uebertragung der Schwenkbewegung zwecks automatischer Angleichung der notwendigen Geschwindigkeit.
Erhöht sich nämlich das erforderliche Drehmoment, so wandert die Schwinge 7s aus der Lage A ihrer Längsachse in Richtung gegen die Lage A', wobei zur Begrenzung ihrer Bewegung an einer in einem abgebogenen Lappen 93 der Schwinge 7s lose geführten Stange 94 ein, z.B. von einer Mutter gebildeter, Begrenzungsanschlag 95 vorgesehen ist. Dieser Begrenzungsanschlag 95 wirkt mit einem von einer Schelle 84a abstehenden Lappen 96 zusammen, der mit einer Oeffnung zum Hindurchführen der Stange 94 versehen ist. Die Stange 94 besitzt an ihrem Ende einen Arm 97, der mit einem Bowdenzug 98 verbunden ist, dessen anderes Ende am Betätigungshebel 70c des Hebels 80 befestigt ist. Somit wird also die Bewegung der Schwinge 7s über die Stange 94 und den Bowdenzug 98 auf den Hebel 80 zur Veränderung der Geschwindigkeit übertragen. Gewünschtenfalls kann die Schwinge 7s in der einen oder anderen Richtung durch Federn belastet sein, beispielweise durch zwei einander entgegengesetzte Federn in einer Mittellage entsprechend der Lenksachsenposition A gehalten werden. Es versteht sich, dass diese Uebertragungsautomatik nur ein Beispiel darstellt, wobei es ebenso denkbar ist, über den Bowdenzug 98 eine Druckvorrichtung, z.B. einen gegen die Keilriemenscheibe 28d wirkende Exzenternocke, zur Veränderung der Geschwindigkeit zu treiben und/oder im Bereiche der Schwenkachse 4e einen Exzenter 88 gemäss Fig. 16 vorzusehen, um die Anpresskraft bei Erhöhung des zu übertragenden Drehmomentes zu vergrössern. Ebenso versteht es sich, dass verschiedene Kombinationen von Einzelmerkmalen der gezeigten Figuren untereinander sowie mit Massnahmen nach dem Stande der Technik möglich sind.
Im Falle der Lagerung des Motors an der Schwinge selbst, wobei die Reibrolle direkt an der Motorwelle sitzt, hat es sich zur Erholung der Lebensdauer des Motors als günstig erwiesen, den Motor elastisch zu lagern, insbesondere über eine Gummihalterung, die zweckmässig an der Stirnfläche des Motors die Motorwelle umgibt.

Claims

PATENTANSPRUECHE 1. Radfahrzeug mit einem wenigstens einen Sitz tragenden Rahmen aus miteinander verbundenen Rahmenteilen und mit am Rahmen drehbar an Achsen gelagerten und mit Reifen versehenen Rädern, von denen wenigstens eines mit einem Antriebsmechanismus verbunden ist, wobei eine Antriebskraft wenigstens hilfsweise durch zumindest einen batteriegespeisten Elektromotor erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) mit einem Antriebsrad (11) verbunden ist, das mit einer Reibfläche (35) am Reifen (15) eines Rades (9 bzw. 17) anliegt, und dass das Antriebsrad (11) an einem aus einer Arbeitslage - in der die Reibfläche (35) am Reifen (15) anliegt - in eine Ruhelage mit vom Reifen (15) abgehobener Reibfläche (35) bewegbarer Träger (7) verbunden ist.
2. Radfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) einen mit Permanentmagneten versehenen Stator besitzt.
3. Radfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Antriebsmechanismus (10, 11; 26-28) an einer Schwinge (7) mit im wesentlichen parallel zur Radachse (8) verlaufender Schwenkachse (4) gelagert ist, die am Rahmen (2) mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung (3) schwenkbar befestigt ist, wobei das Antriebsrad (llì in einem Abstand von der Schwenkachse (4) gelagert ist.
4. Radfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinge (7) zur Tangente durch den, gegebenenfalls mittleren, Berührungspunkt der Reibfläche (35) am Reifen (15) einen Winkel von mehr als 15°, jedoch unter 90°, insbesondere 300 bis 750, bevorzugt um 45°, einschliesst.
5. Radfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinge (7; 7f) wenigstens zwei Lager (39) für das Antriebsrad (11; alle, lli, llk) trägt, die vorzugsweise im wesentlichen symmetrisch zu einer durch Achse und Umfang des angetriebenen Rades (9 bzw. 17) gehenden Ebene (36) angeordnet sind (Fig. 1, 6, 7, 10).
6. Radfahrzeug nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Elektromotor (10) gehörige Batterie (13) von der Schwinge (7) gesondert am Rahmen (2), insbesondere zwischen den Rahmenteilen unterhalb des Sitzes (66), mit Hilfe einer Halterung (67; 67a) gelagert ist.
7. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinge (7) lösbar am Rahmen (2) gelagert ist.
8. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) selbst an der Schwinge (7) gelagert ist, vorzugsweise elastisch, insbesondere an einer Gummihalterung.
9. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) mit Hilfe einer Umschalteinrichtung als Generator betreibbar ist, und dass eine Verstelleinrichtung (ihm, 45-53 bzw. silo, llp; 70-77) für seine Generatordrehzahl und/oder die Anpresskraft des Antriebrades (ihm, llo, llp) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise das Ueberschreiten einer Solldrehzahl mittels einer Anzeigevorrichtung anzeigbar ist.
10. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (35) am Reifen (15) im Bereiche oberhalb der Radachse (8) zumindest auch unter dem Eigengewicht anliegt, vorzugsweise zusätzlich unter dem, insbesondere gedämpften, Druck einer Feder (16).
11. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (11) zur Zentrierung des Schwerpunktes über dem von ihm angetriebenen Rad (9) im wesentlichen glockenförmig ausgebildet ist, und dass der Motor (10; 10c) wenigstens teilweise im Inneren der so gebildeten Glocke untergebracht ist, gegebenenfalls das Antriebsrad als Aussenrotor des Motors ausgebildet ist (Fig. 1, 5, 6).
12. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen symmetrisch zu einer durch die Achse und Umfang des angetriebenen Rades verlaufenden Ebene (36) zwei Motoren (10d, 10e, lOg, lOh) angeordnet sind (Fig. 7, 11).
13. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (lief) mit wenigstens einer weiteren Antriebsrolle (llg bzw. llh) verbunden ist, vorzugsweise die Reibfläche als zwischen wenigstens zwei Antriebsrollen verlaufender Riemen (44) ausgebildet ist, gegebenenfalls aber auch wenigstens zwei wahlweise in eine Arbeitslage bringbare Antriebsrollen (silo, llp) mit unter schiedlichen Reibflächen und/oder unterschiedlichen Antriebsmechanismen (25, 25a, 28c, 28d) verbunden sind.
14. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) für die Reibfläche (35) mit einer willkürlich verstellbaren Betätigungseinrichtung (52, 53) am Rahmen (2) verbunden ist, durch die die Reibfläche (35) in verschiedene Relativlagen zum anzutreibenden Reifen (15), insbesondere aus der Arbeits- in die Ruhelage, bringbar ist.
15. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche zumindest teilweise an der Seite des Reifens (15) anliegt, vorzugsweise das Antriebsrad (ihm), zumindest einen an der Seite des Reifens anliegenden Antriebskonus aufweist, und dass insbesondere die Betätigungseinrichtung (52, 53) zum willkürlichen Verstellen der am Reifen (15) anliegenden Umfangslinie der Reibfläche des Antriebskonus vorgesehen ist (Fig. 10, 11).
16. Radfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Keilriemen-Variatorgetriebe (25, 28d, 28e) vorgesehen ist, wobei das Uebersetzungsverhältnis mit Hilfe einer Verstellvorrichtung (70b) veränderbar ist.
17. Radfahrzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das antreibende Rad (25) des Variatorgetriebes (25, 28e, 28d) auf einem relativ zum angetriebenen Rad verstellbare Träger (80), insbesondere einem Hebel, gelagert ist.
18. Radfahrzeug nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (log) auf einer Schwinge (7s) gelagert ist, die relativ zum angetriebenen Rad (9) des Radfahrzeuges in eine radiale Lage bringbar ist, und dass die Bewegung der Schwinge (7s) über eine Uebertragungsvorrichtung (94, 98) auf die Verstellvorrichtung (70b) zur Anpassung der Geschwindigkeit an das aufzubringende Drehmoment übertragbar ist.