AT507781B1 - Stufenlosgetriebe mit verstellung durch seilzüge und montageadaption zum tretlagerrohr - Google Patents

Abstract

Stufenlosgetriebe für Fahrräder, welches mindestens zwei um eine Pendelarmachse (1) schwenkbar gelagerte Pendelarme (2) aufweist, die durch Drehen einer Eingangswelle (3) und einer Kurvenscheibe (4) in Hubbewegungen (5) versetzt werden. Die Pendelarme (2) sind in der Pendelarmachse (1) verschiebbar und verkanten sich unter Arbeitslast vorübergehend zur Pendelarmachse (1). Die Bewegungen der Pendelarme (2) werden über Übertragungselemente (7) an drehrichtungsabhängige Kupplungen (8) übertragen, wo sie in eine Drehung einer Ausgangswelle (9) gewandelt werden. Die Pendelarme (2) sind mittels je eines flexiblen Seilzuges (10) verstellbar.

Description

österreichisches Patentamt AT507 781 B1 2010-08-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe für Fahrräder, das mindestens zwei um eine Achse schwenkbar gelagerte Pendelarme aufweist, wobei die Pendelarme durch Drehen einer Eingangswelle und einer mit dieser formschlüssig verbundenen Kurvenscheibe in wechselweise und sich gegenseitig in den Arbeitszyklen überlappende Schwenkbewegungen versetzbar sind, wobei die Pendelarme in Richtung ihrer Achse in einer Pendelarmachse unter Verändern ihrer wirksamen Länge verschiebbar sind und sich unter Arbeitslasten der Pendelarmachse durch Verkanten festlegen, wobei die Schwenkbewegungen der Pendelarme durch Übertragungselemente in mit einem als Freilauf ausgebildeten drehrichtungsabhängigen Kupplungen mit einer Ausgangswelle verbunden sind, sodass diese in eine kontinuierliche und gleichförmige Drehbewegung versetzt wird.

[0002] Derartige Schrittschaltgetriebe sind in verschiedenen Ausführungsformen auch für Fahrräder bekannt.

[0003] Aus der US 4,112,778 A ist ein Getriebe bekannt, welches eine stufenlos veränderbare Übersetzung zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle erlaubt. Das Problem der ruckartigen Drehung an der Ausgangswelle wird bei diesem Getriebe dadurch gemindert, dass sich eine Vielzahl von Pendelhebeln in ihren sinusförmigen Kraftübertragungsphasen an die Ausgangswelle überlappen. Es wird also jeweils nur ein Teil der Sinuskurve einer Kraftübertragung an die Ausgangswelle weiter geleitet um dann sofort die Kraft des nächsten Pendelarmes in selber Weise an die Ausgangswelle zu übertragen. Dadurch ist zwar die ruckartige Drehung der Ausgangswelle nicht mehr so stark ausgeprägt und schwere Fahrzeuge können von einem solchen Getriebe angetrieben werden. Für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Fahrrades mit geringer Eigenmasse, ist es aber ungeeignet.

[0004] Die WO 1994/001698 A offenbart ein Schrittschaltgetriebe, in welchem ein Ring um die Eingangswelle mittels eines Stell-Hydraulikzylinders in eine exzentrische Position geschoben wird. Je stärker der Ring in eine exzentrische Position verschoben wird, desto stärker lenken die um den Ring radial angeordneten Pendelarme nacheinander drehwinkelversetzt aus. Diese Teildrehungen werden über Überholgetriebe auf die einzelne Ausgangswelle übertragen. Auch bei dieser Konstruktion tritt die Schwierigkeit auf, dass die Drehung der Ausgangswelle nicht gleichförmig ist, sondern ruckartig erfolgt.

[0005] Daher ist dieses Getriebe für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Fahrrades mit seiner geringen Eigenmasse, nicht geeignet.

[0006] In der US 2,080,665 A wird das Problem der ruckartigen Drehung der Ausgangswelle mit einem gleichförmigen Anstieg der vielfachen Nockenflanken gelöst. Eine ruckartige Drehung der Ausgangswelle soll weitestgehend vermieden werden. Dies gelingt aber nur zum Teil, da sich mit dem Verstellen des Achspunktes des Pendelarmes die Anstellwinkel der Abtasthebel zu diesen Nocken verändern. Dadurch verändert sich die Geometrie von Nockenflanke zum Abtasthebel und die ursprüngliche Gleichförmigkeit einer Drehung geht mit dem Verändern des Übersetzungsverhältnisses wieder in eine ruckartige Drehung der Ausgangswelle über. Für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Fahrrades mit seiner geringen Eigenmasse, ist auch dieses Schrittschaltgetriebe ungeeignet.

[0007] Die US 4,182,202 A zeigt die Problematik der ruckartigen Drehung der Ausgangswelle und ein Verstellen der Aufhängelager der Schubstangen an den Pendelarmes mittels Seilzügen. Dabei wirkt die Arbeitslast über die Schräge der Pendelarme auf die Seilzüge. Wenn nunmehr ein solches Schrittschaltgetriebe beispielsweise eine Arbeitslast von 6000 N zu bewegen hat (= reale Arbeitslast/Fahrrad), würden auf die Seilzüge bis zu 3000 N wirken. Diese Verstelllast ist nur in Stationärmaschinen zu beherrschen, an Leichtfahrzeugen, wie einem Fahrrad, ist die dermaßen am Stellglied zu bewältigende Verstelllast zu hoch. Auch die in der US 4,182,202 A vorgeschlagene Verstellung des Aufhängepunkt der Schubstangen mittels Zahnstangen und Rollengleitteilen ist für ein Leichfahrzeug nicht praktikabel. Bei solchen Fahrzeugen, wie beispielsweise Mountainbikes, spielen das Gewicht und der mechanische Aufwand eine sehr 1/10 österreichisches Patentamt AT507 781 B1 2010-08-15 wesentliche Rolle. Gewicht und technischer Aufwand sind auf ein absolutes Mindestmaß zu reduzieren. Für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Fahrrades, mit 1.) dessen geringen Eigengewicht, 2.) den erforderlich filigranen Seil- oder Bowdenzügen, 3.) dem erforderlich geringen Gewicht des Getriebes und 4.) dem erforderlich geringen technischen Aufwand, ist der Einsatz dieses Getriebes ausgeschlossen.

[0008] Das in der DE 34 11 130 A gezeigte Schrittschaltgetriebe beseitigt das Problem der ruckartigen Drehung der Ausgangswelle. Die Kurvenbahn einer Kurvenscheibe, auf welcher die Pendelarme laufen ist so angelegt, dass ein linearer Drehwinkelverlauf gegeben ist. Dadurch wird die gleichförmige Drehung einer Eingangswelle in eine gleichförmige Drehung der Ausgangswelle gewandelt. In der DE 34 11 130 A fehlt allerdings eine praktikable Lösung um das Getriebe auf ein Leichtfahrzeug zu übertragen. Außerdem ist es nicht möglich den Aufwand an Bestandteilen sinnvoll auf einem Leichtfahrzeug unterzubringen. Die Konstruktion ist ob ihrer relativ komplizierten Bauweise und großen Anzahl der Bestandteile, sowie wegen des Fehlens eines praktikabel umsetzbaren Schaltmechanismus für den Anbau am Fahrrad ungeeignet.

[0009] Das in der DE 29 38 013 A gezeigte Schrittschaltgetriebe für Fahrräder weist ebenfalls das Kernproblem bekannter Stufenlosgetriebe auf: Es wandelt die gleichförmige Drehung einer Eingangswelle nicht in eine gleichförmige Drehung einer Ausgangswelle, sondern in eine ruckförmige Drehung. Um die Eingangswelle wird eine Exzenterscheibe in eine mehr oder weniger ausgeprägte exzentrische Position geschoben. Je stärker die Exzenterscheibe verschoben wird, desto stärker lenken die radial angeordneten Pendelarme nacheinander drehwinkelversetzt aus. Diese Teildrehungen werden über ein Ratschengetriebe auf die Ausgangswelle übertragen. Auch bei dieser Konstruktion tritt die Schwierigkeit auf, dass die Drehung der Ausgangswelle nicht gleichförmig ist, sondern ruckartig erfolgt. Daher ist dieses Getriebe für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie eines Fahrrades mit seiner geringen Eigenmasse, ungeeignet.

[0010] Die DE 696 02 840 T2 zeigt ein Getriebe für Fahrräder, welches das Kernproblem bekannter Schrittschalt-Stufenlosgetriebe aufweist. Es wandelt die gleichförmige Drehung einer Eingangswelle nicht in eine gleichförmige Drehung einer Ausgangswelle, sondern in eine ruckförmige Drehung. Um die Eingangswelle wird ein Exzenterring in eine exzentrische Position geschoben. Je mehr der Exzenterring verschoben wird, desto stärker lenken die radial darum angeordneten drei Pendelarme nacheinander drehwinkelversetzt aus. Diese Teildrehungen werden über ein Ratschengetriebe mit Innenverzahnung auf eine Ausgangswelle übertragen. Auch bei dieser Konstruktion tritt die Schwierigkeit auf, dass die Drehung der Ausgangswelle nicht gleichförmig ist, sondern ruckartig erfolgt. Daher ist dieses Getriebes für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie eines Fahrrades mit seiner geringen Eigenmasse, ungeeignet.

[0011] Auch aus der US 5,603,240 A ist ein Schrittschaltgetriebe bekannt, das eine Kurvenscheibe aufweist, die eine ruckartige Drehung der Ausgangswelle durch eine Profilierung der Kurvenbahnen verhindert. Mittels der drei, sich in ihrer Wirkung des Arbeitszyklus überlappenden Pendelarme wird eine gleichförmige und ununterbrochene Drehung der Antriebswelle erzielt. In der gezeigten Darstellung fehlt allerdings eine praktikable Lösung, wie das Getriebe auf ein Leichtfahrzeug übertragen werden könnte. Zudem sind in diesem Getriebe mehrere Zahnschlüsse vorhanden, die den Wirkungsgrad soweit mindern, dass ein Einsatz am Fahrrad ausgeschlossen ist. Auch hier ist es nicht möglich den Aufwand an Bestandteilen sinnvoll auf einem Leichtfahrzeug unterzubringen. Die Konstruktion ist ob ihrer relativ komplizierten Bauweise und großen Anzahl der Bestandteile sowie wegen des Fehlens praktikabel umsetzbarer Schaltmechanismen und des verminderten mechanischen Wirkungsgrades für Fahrräder ungeeignet.

[0012] Aus der EP 0 615 587 B1 und der EP 0 527 864 B1 sind sogenannte „automatische Getriebe", bzw. „elektronische Steuersysteme für Fahrradgetriebe" bekannt. Bei diesen Getrieben wirkt eine elektrisch betriebene Schaltmechanik auf ein konventionelles Fahrradkettengetriebe. Dieses kann ohne das Zutun des Fahrers nicht automatisch schalten, da ein nicht vom Fahrer willentliches, „elektronisch" gesteuertes Umschalten unerwünschte Folgen hätte. Würde 2/10 österreichisches Patentamt AT507 781 B1 2010-08-15 nämlich der vordere Werfer an den großen Kettenblätter unter Volllast betätigt, würde der Werfer sich in der Fahrradkette verkanten und zerstört werden bzw. die Kette herausspringen. Würde dagegen die hintere Gangschaltung ein nicht vom Fahrer willentlich betätigtes Umschalten unter Volllast stattfinden, würde der Fahrer am Tretpedal urplötzlich „ins Leere" treten. Dies hätte wahrscheinlich einen Sturz des Fahrers zur Folge.

[0013] Aus der DE 27 58 795 B ist ein Schrittschaltgetriebe für Fahrräder bekannt, das die klassischen Elemente eines Schrittschaltgetriebes und die Unzulänglichkeit der bekannten Schrittschaltgetriebe aufweist. Die Hin- und Herbewegung der Pendel ist in Summe so kurz, dass am Hinterrad eine Art Flaschenzug angebaut werden muss, um die Solldrehzahl des Laufrades zu erreichen. Weiters ist eine Stufenlos-Verstellung mit dem Zahnstangenpendel nicht möglich. Ein solches Getriebe führte insgesamt zu einer nicht unwesentlichen Gewichtszunahme des Fahrrades und einer Verkomplizierung der Antriebsmechanik.

[0014] Aufgabe der Erfindung ist es ein stufenloses Getriebe der eingangs erwähnten Art für die Nutzung speziell an Fahrrädern zu schaffen. Das Getriebe soll über einfache Seilzüge -ohne das Erfordernis der störenden Seilzughüllen an den bewegten Pendelarmachsen - verstellbar sein. Weiters sollen alle Teile des Getriebes so beschaffen sein, dass sie keinen Umbau des Rahmens von konventionellen Fahrrädern erfordert. Zum anderen soll das Getriebe aber auch sehr leicht und platzsparend sein. Das Ändern der Übersetzung soll Seilzügen möglich sein und im Gegensatz zur herkömmlichen Kettengangschaltung der Fahrräder soll auch unter Last jederzeit jede beliebige Änderung der Übersetzung möglich sein.

[0015] Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt mit einem Getriebe mit den Merkmalen von Anspruch 1.

[0016] Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0017] Die hier verwendete Bezeichnung „unteres Ende" ergibt sich aus der baulichen Anordnung des Pendelarmes, könnte aber selbstverständlich auch verkehrt herum angeordnet sein. Dann würde dieser Begriff eben „oberes Ende" heißen, womit der Erfindungsgegenstand aber nicht verlassen wird.

[0018] Vom Befestigungspunkt am unteren Ende führt der Seilzug in einer möglichen Ausführungsform parallel zur Längsachse des Pendelarmes weiter über eine radiale Bohrung in der Pendelarmachse von dieser Bohrung führt er unmittelbar - oder aber entlang einer weiteren achs-parallelen Bohrung - mit Ausrichtung auf die nächstgelegene Seilführung am Fahrzeugrahmen aus einer sich trichterförmig erweiternden Öffnung aus der Pendelarmachse hinaus. Dieser Trichter ist so geformt, dass er sein Profil, an den sich der Seilzug anlegt, in keiner der sich veränderten Drehwinkelstellungen gegenüber des Seilzuges verändert.

[0019] Somit verändert sich in einer Ausführungsform die Länge des Zugseiles beim Durchgang durch die Pendelarmachse durch die Hin- und Herdrehung der Pendelarmachse nicht. Die Seilführung am Fahrradrahmen liegt im Regelfall schräg oberhalb des Austrittspunktes des Seilzuges aus der Pendelarmachse.

[0020] Die Rückstellung des jeweiligen Pendelarmes erfolgt in einer Ausführungsform mittels je eines Seilzuges und einer Rückstellfeder. Der Seilzug ist am oberen Ende des Pendelarmes befestigt. Es gilt wiederum, dass die Bezeichnung „oberes Ende" sich aus der gewählten baulichen Anordnung des Pendelarmes ergibt, könnte aber selbstverständlich auch verkehrt herum angeordnet sein. Dann würde dieser Begriff eben „unteres Ende" heißen, womit der Erfindungsgegenstand aber nicht verlassen wird. Von diesem Befestigungspunkt führt der Seilzug parallel zur Längsachse des Pendelarmes weiter über eine sich an der Pendelarmachse abstützende Umlenkung zur Rückstellfeder und über diese zum Übertragungselement.

[0021] Der Punkt, in dem der Seilzug in die Richtung zur Längsachse des Übertragungselementes umgelenkt wird, liegt in einer Ausführungsform in der Nähe der Bohrung der Pendelarmachse um zu vermeiden, dass die Spannung der Rückstellfeder durch die Drehbewegungen der Pendelarmachse unnötig verändert wird. Ab dieser Umlenkung führt der Seilzug zu dem einen 3/10 österreichisches Patentamt AT507 781 B1 2010-08-15

Ende der Rückstellfeder. Das andere Ende der Rückstellfeder führt zu einem Aufhängepunkt an einem Übertragungselement. Das Übertragungselement soll aus nicht druckelastischem Material bestehen, da durch die Rückstellfeder auf das Übertragungselement ein stauchender Rückstelldruck ausgeübt wird.

[0022] Alle erforderlichen Umlenkungen der Seilzüge im oder am Pendelarm erfolgen bevorzugt mittels gekrümmter Führungsnuten bzw. gekrümmter sich trichterförmig erweiternder Bohrungen. Die Umlenkungen weisen Radien auf, die ein leichtes, das Zugseil nicht schädigendes Bewegen des Zugseils ermöglichen.

[0023] Auf ein Verstellhubglied eines Elektromotors wirkt in einer Ausführungsform eine zweite, der ersten entgegen gerichtete Federkraft als Federzug. Wenn nun die beiden Federn in einer Ausführungsform der Erfindung in etwa die gleiche Federkraft aufbringen, muss der Verstellmotor beim Verstellen nur noch gegen Reibungsverluste der Seilzüge arbeiten. Der Energiebedarf des Verstellmotors ist daher so klein, dass eine handelübliche Batterie mit einer Gesamt-Ladekapazität von ca. 20 W/h für ein Jahr eines durchschnittlichen Fährbetriebes des Fahrrades ausreicht.

[0024] Die in einer Ausführungsform quer zum Fahrrad ausgerichteten Drehlager für die beiden Pendelarmachsen sind formschlüssig am oberen Ende einer senkrechten Trägerplatte angebracht, verschweißt. Das untere Ende dieser ausreichend formstabilen Trägerplatte ist mit einer rohrförmigen Tretlagerhülse formschlüssig verbunden, z. B. verschweißt. An dieser Stelle weist die Trägerplatte ein Loch auf, welches sich mit der lichten Öffnung der Tretlagerhülse deckt.

[0025] Die rohrförmige Tretlagerhülse weist bevorzugt einen solchen Durchmesser auf, sodass sie gerade in das Fahrradrahmen-Tretlagerrohr passt. In ihrer Länge ragt die Tretlagerhülse an ihren freien Ende über das Fahrradrahmen-Tretlagerrohr hinaus, wo sie ein Gewinde aufweist, auf das eine Mutter geschraubt ist, um sie am Tretlagerrohr des Rahmens kraftschlüssig zu befestigen.

[0026] In der rohrförmigen Tretlagerhülse sind in einer Ausführungsform zentriert Lager angebracht, in welchen die Treterachse gelagert ist. Grundsätzlich könnten nebst diesen beiden äußern Lagern für die Treterachse auch noch weitere Lager in der Tretlagerhülse vorhanden sein.

[0027] Die gelenksfreien, weitestgehend starren und kettenlosen Übertragungselemente sind in einer Ausführungsform mit einem ihrer Enden beweglich in einer Einpunktaufhängung über einen Achsstummel kraftschlüssig mit dem jeweiligen Freilaufring gekuppelt.

[0028] Die Einpunktaufhängung verursacht in einer Ausführungsform eine vom Ausschlagwinkel abhänge Ungleichförmigkeit des Umsetzens vom Arbeitshub des Übertragungselement in eine Drehung der Freilaufringe. Daher werden die Arbeitskurven der Kurvenscheibe in einem ungefähren Mittelwert zwischen kleinstmöglichen und größtmöglichen Arbeitshub angelegt. Die somit minimierte Ungleichförmigkeit des Umsetzens vom Arbeitshub des Übertragungselementes in eine Drehung der Freilaufringe wird vom Fahrer nicht mehr wahrgenommen.

[0029] In dem erfindungsgemäßen Stufenlosgetriebe können alle Bauelemente ab den Tastarmrollen bis hin zum Freilaufkern in ihrer Baugröße und ihrem Gewicht reduziert werden und auf früher vorgeschlagene weitere Getriebeglieder zur Drehzahlerhöhung des Laufrades kann verzichtet werden. Dies gelingt indem eine maximale Anzahl der Tastarmhübe durch möglichst viele Kurvenscheibennocken bei größtmöglichen Nockenhöhen und dem größtmöglichen Winkel der Pendelarmausschläge verwirklicht wird.

[0030] Im Einzelnen wird beim Betreiben eines erfindungsgemäßen Stufenlosgetriebes für Fahrräder, das mindestens zwei schwenkbar gelagerte Pendelarme aufweist, die durch Drehen der Eingangswelle und der damit formschlüssig verbundenen Kurvenscheibe in eine gegeglei-che, einander überlappende Hubbewegung versetzt werden, wobei die Pendelarme in der Pendelarmachse entlang des Pendelarm-Verstellweges verschiebbar sind und sich unter Arbeitslast an der Pendelarmachse vorübergehend durch Verkanten festlegen, die wechselweise Bewegung der Pendelarme in längenvariable Hin- und Herbewegungen von Übertragungsele- 4/10 österreichisches Patentamt AT507 781 B1 2010-08-15 menten auf Freilauf-Kupplungen übertragen, wo sie wiederum in eine kontinuierliche und gleichförmige Drehbewegung einer Ausgangswelle gewandelt werden.

[0031] Die durch die Einpunktaufhängung verursachte, vom Ausschlagwinkel abhängige Ungleichförmigkeit des Umsetzens vom Arbeitshub der Übertragungselemente in eine Rotation der Freilaufringe, werden an den Arbeitskurven der Kurvenscheibe in einem ungefähren Mittelwert zwischen kleinstmöglichen und größtmöglichen Arbeitshub egalisiert.

[0032] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert. Es zeigt: [0033] Fig. 1: schematisch im Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 2 einen Pendelarm, eine

Pendelarmachse mit Bohrungen für die Durchführung eines Verstellzuges, einen Rückstell-Seilzug und einen Teil eines Fahrradrahmens, [0034] Fig. 2: in schematischer Seitenansicht in Richtung des Pfeiles „B" von Fig. 1 einen

Pendelarm mit Rückholfeder und dem Rückhol-Seilzug und ein Übertragungselement, [0035] Fig. 3: im Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 3a ein Tretlager eines Fahrrades mit

Tretlagerhülse und Träger für Drehlager der Pendelarmachsen, [0036] Fig. 3a: das Lager von links der Fig. 3 aus gesehen und [0037] Fig. 4: schematisch eine Kurvenscheibe, eine Tastarmrolle eines Pendelarmes, ein Übertragungselement und ein Freilaufgetriebe.

[0038] Eine Pendelarmachse 1 für einen Pendelarm 2 weist eine radiale Bohrung 12 und eine achsiale Bohrung 14 auf, durch die das Seil eines Verstellzuges 10 geführt ist. Das Lager 23 (Fig. 3) für die Pendelarmachse 1 ist an einem Fahrradrahmenrohr 42, z.B. dem Sattelrohr, befestigt. Am Pendelarm 1 greift ein Rückstellseilzug 18 an. Vorteilhaft bei der Erfindung ist die Führung eines hüllenlosen, einfachen Verstellzuges 10 durch die Pendelarmachse 1. Dadurch, dass die Bohrungen 12 und 14 in Trichtern 16 enden, wird das Seil des Verstellzuges 10 auch bei Hin - und Herbewegungen der Pendelarmachse 1 nicht verkürzt oder verlängert - es verstellt sich also die Übersetzung durch unbeabsichtigtes Verändern der Länge des Seils des Verstellzuges 10 nicht ungewollt.

[0039] Das Seil des hüllenlosen Verstellzuges 10 ist am unteren Ende des Pendelarmes 2 befestigt. Die Bezeichnung „unteres Ende" bezieht sich auf die gezeigte baulichen Anordnung des Pendelarmes 2. Dieser kann aber auch anders herum angeordnet sein. Dann würde das Seil des hüllenlosen Verstellzuges 10 eben am „oberen Ende" befestigt sein. Vom Befestigungspunkt am unteren Ende des Pendelarmres 2 führt das Seil des Verstellzuges 10 parallel zur Längsachse 11 des Pendelarmes 2 in die radiale Bohrung 12 in der Pendelarmachse 1. Von der radialen Bohrung 12 verläuft das Seil des Verstellzuges 10 entweder von der Bohrung 12 direkt oder durch die achsiale Bohrung 14 zu einer Seilführung 15, die am Fahrradrahmenrohr 42 befestigt ist.

[0040] Wie erwähnt, sind die Trichter 16 an den Enden der Bohrungen 12 und 14 so geformt, dass das Profil ihrer Wand, an die sich das Seil des Verstellzuges 10 anschmiegt, in keiner Drehstellung der Pendelarmachse 1 verändert. Somit verändert sich die wirksame Länge des Seiles des Verstellzuges 10 beim Durchgang durch die Pendelarmachse 1 auch beim Hin- und Herbewegen der Pendelarmachse 1 nicht. Die Seilführung 15 am Fahrradrahmenrohr 42 liegt im Regelfall schräg oberhalb der Mündungen (Trichter 16) der Bohrung 12 und 14 in der Pendelarmachse 1.

[0041] Für das Verstellen des Seils des Verstellzuges 10 (Doppelpfeil 5) ist ein Elektromotor 45 vorgesehen, der eine vergleichsweise geringe Verstellarbeit leisten muss, da er von einer Feder 22 unterstützt wird. Der Elektromotor 45 wirkt auf ein Verstellhubglied 21, auf das eine zweite entgegen gerichtete Federkraft des Rückstellseilzuges 18 der Feder 20 wirkt. Wenn die Federn 20 und 22 gemäß einem Vorschlag der Erfindung etwa die gleiche Federkraft aufbringen, braucht der Verstellmotor 45 beim Verstellen nur gegen die Reibungsverluste des Verstellzuges 5/10 österreichisches Patentamt AT507 781 B1 2010-08-15 10 arbeiten. Der Energiebedarf des Verstellmotors 45 ist so gering, dass eine handelsübliche Batterie mit einer Ladekapazität von etwa 20 W/h für ein Jahr eines durchschnittlichen Betriebes eines Fahrrades ausreicht. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Elektromotor 45 am Fahrradrahmenrohr 42, beispielsweise dem Sattelrohr, montiert.

[0042] In Fig. 2 ist ein Pendelarm 2 zusammen mit der Feder 20 des Rückhol-Seilzuges 18, sowie das Übertragungselement 7 mit einem Befestigungspunkt 44 für die Feder 20 gezeigt. Das Rücksteilen des Pendelarmes 2 wird mit dem Rückhol-Seilzug 18 ausgeführt. Hierzu ist das Seil des Rückhol-Seilzuges 18 am oberen Ende des Pendelarmes 2 befestigt. Es gilt wiederum, dass sich die Bezeichnung „oberes Ende" aus der dargestellten baulichen Anordnung des Pendelarmes 2 ergibt. Es versteht sich, dass der Pendelarm auch anders herum angeordnet sein kann, dann würde die Befestigung eben am „unteren Ende" erfolgen.

[0043] Vom Befestigungspunkt des Seils des Rückhol-Seilzuges 18 führt dieses Seil parallel zur Längsachse 11 des Pendelarmes 2 weiter über eine Umlenkung 19 mit Führungsnut, die an der Pendelarmachse 1 vorgesehen ist, bis zur Feder 20. Die Umlenkung 19 liegt in der Nähe der Achse 13 der Pendelarmachse 1, sodass vermieden ist, dass beim Drehen der Pendelarmachse 1 die Spannung der Rückstellfeder 20 verändert wird. Von der Umlenkung 19 führt das Seil des Rückhol-Seilzuges 18 zu dem einen Ende der Rückstellfeder 20. Das andere Ende der Rückstellfeder 20 ist am Befestigungspunkt 44 des Übertragungselementes 7 befestigt. Das Übertragungselement 7 muss aus nicht druckelastischem Werkstoff bestehen; es soll sich also unter Belastung nicht verkürzen, da durch die Rückstellfeder 20 auf das Übertragungselement 7 eine stauchende Kraft ausgeübt wird und es sonst zu unerwünschten Längenänderungen kommen würde.

[0044] Durch die dargestellte Ausbildung der Rückholeinrichtung mit dem Rückhol-Seilzug 18 wird erreicht, dass einerseits ein vergleichsweise gleichbleibender Rückstellzug auf den Pendelarm 2 ausgeübt wird und anderseits vom Rückstell-Seilzug 18 das Lösen eines Verkantens des Pendelarmes 2 in der Pendelarmachse 1 bewirkt wird. Dieses Verkanten des Pendelarmes 2 in der Pendelarmachse 1 wird durch die Arbeitslast am Übertragungselement 7 eingeleitet. Nach dem Entfall der Arbeitslast muss aber weiterhin ein Zug auf das Übertragungselement 7 wirken, um eine am Pendelarm 2 befestigte Tastrolle 36 an eine Lauffläche 41 einer Kurvenscheibe 4 zu drücken (Fig. 4). Ohne diese Funktion zu stören bewirkt die Rückstellfeder 20 das Lösen des Verkantens, da die Rückstellfeder 20 eine stärkere Federkraft ausübt als jene Kraft, welche die Tastrolle 36 über das Übertragungselement 7 an die Kurvenscheibe 4 drückt. Da sich der Rückstell-Seilzug 18 einerseits an der Pendelarmachse 1 abstützt und anderseits am Übertragungselement 7 befestigt ist, entsteht eine, der oben erwähnten Kraft entgegen gerichtete Kraft, die das Verkanten des Pendelarmes 2 in der Pendelarmachse 1 löst.

[0045] Ein in Fig. 3 gezeigtes Tretlager eines Fahrrades weist ein Tretlagerrohr 26 auf, in das eine Tretlagerhülse 25 eingeschraubt ist. An der Tretlagerhülse 25 ist eine Trägerplatte 24 für das Drehlager 23 der Pendelarmachse 1 befestigt. Die in dem Tretlagerrohr 26 vorgesehene Tretlagerhülse 25 hat den Vorteil, dass jedes beliebige Rahrrad mit dem erfindungsgemäßen Getriebe ausgerüstet werden kann, ohne dass ein Umbau des Fahrradrahmens erforderlich ist. Der Durchmesser von Tretlagerrohren 26 ist normiert und bei allen Fahrrädern gleich groß. Die Tretlagerhülse 25 weist einen Durchmesser auf, der so gewählt ist, dass sie in das Tretlagerrohr 26 passt. Die Tretlagerhülse 25 ragt mit ihrem Ende über das Tretlagerrohr 26 hinaus, sodass auf ein dort vorgesehenes Gewinde eine Mutter 27 geschraubt werden kann, um die Tretlagerhülse 25 im Tretlagerrohr 26 festzulegen.

[0046] An der Tretlagerhülse 25 ist die Trägerplatte 24 befestigt, die an ihrem oberen Ende die Drehlager 23 für die Pendelarmachsen 1 trägt. Die quer zum Fahrrad ausgerichteten Drehlager 23 für die Pendelarmachsen 1 sind mit dem oberen Ende der Trägerplatte 24 verbunden, z.B. verschweißt. Die Trägerplatte 24 kann mit der Tretlagehülse 25 beispielsweise durch Verschweißen verbunden sein. An dem mit der Tretlagerhülse 25 verbundenen Ende weist die Trägerplatte 24 eine Öffnung auf, die sich mit der lichten Öffnung der Tretlagerhülse 25 fluchtet. In der Tretlagerhülse 25 sind Lager 28 für die Treterachse 29 angeordnet, sodass die Treter- 6/10

Claims (9)

1. österreichisches Patentamt AT507 781 B1 2010-08-15 achse 29 im Tretlagerrohr 26 drehbar gelagert ist. [0047] Wie in Fig. 4 gezeigt, umfasst das erfindungsgemäße Getriebe eine Kurvenscheibe 4 mit einer profilierten Lauffläche 41. Wenngleich mehrere Nocken 39 an der Kurvenscheibe 4 vorgesehen sind, ist nur eine einzige Nocke 39 mit einer Höhe 40 dargestellt. An der Außenfläche der Kurvenscheibe 4 laufen die Tastrollen 36 der Pendelarme 2 ab, sodass die Pendelarme 2 eine hin- und hergehende Schwenkbewegung (Pfeil 17 in Fig. 2) ausführen. Diese Schwenkbewegung wird über jedes Übertragungselement 7 auf ein Freilaufgetriebe 8 übertragen. In Fig. 4 sind für das Freilaufgetriebe 8 bzw. dessen Achsstummel 30 an dem das Übertragungselement 7 befestigt ist, minimale Ausschlagwinkel 34, maximale Ausschlagwinkel 35 und ein mittlerer Ausschlagwinkel 33 dargestellt. [0048] In Fig. 4 ist auch gezeigt, dass das weitestgehend starre und kettenlose Übertragungselement 7 (für jeden Pendelarm 2 ist ein Übertragungselement vorgesehen) mit einem Ende in einer Einpunkt-Aufhängung an dem Achsstummel 30 des Freilaufgetriebes 8, genauer an dessen Freilaufring 31, der außerhalb eines Freilaufkernes 37 (mit dem Laufrad 38 gekuppelt) gekuppelt angeordnet ist. [0049] Die durch die Kupplung 30 verursachte, vom Ausschlagwinkel abhänge Ungleichförmigkeit des Umsetzens vom Arbeitshub des Übertragungselement 7 in eine Drehbewegung der Freilaufringe 31 wird an den Laufflächen 41 der Nocken 39 der Kurvenscheibe 4 in einem ungefähren Mittelwert des Ausschlagwinkels 33 zwischen dem kleinstmöglichen Ausschlagwinkel 34 und dem größtmöglichen Ausschlagwinkel 35 egalisiert. Somit wird die minimierte Ungleichförmigkeit des Umsetzens vom Arbeitshub des Übertragungselementes 7 in eine Drehbewegung der Freilaufringe 31 so klein, dass sie vom Benützer des Fahrrades nicht mehr wahrgenommen wird. [0050] Wie oben angedeutet, ist in Fig. 4 die Kurvenscheibe 4 mit nur einer einzigen Nocke 39 mit ihrer profilierten Arbeits-Lauffläche 41 und der Rückstell-Lauffläche 46 dargestellt. In der Praxis sind über den Umfang der Kurvenscheibe 4 mehrere Nocken 39 in möglichst großer Zahl vorgesehen. Patentansprüche 1. Stufenloses Getriebe für Fahrräder, das mindestens zwei um eine Achse (13) schwenkbar gelagerte Pendelarme (2) aufweist, wobei die Pendelarme (2) durch Drehen einer Eingangswelle (3) und einer mit dieser formschlüssig verbundenen Kurvenscheibe (4) in wechselweise und sich gegenseitig in den Arbeitszyklen überlappende Schwenkbewegungen (Doppelfeil 17) versetzbar sind, wobei die Pendelarme (2) in Richtung ihrer Achse (11) in einer Pendelarmachse (1) unter Verändern ihrer wirksamen Länge verschiebbar sind und sich unter Arbeitslasten der Pendelarmachse (1) durch Verkanten festlegen, wobei die Schwenkbewegungen (Doppelpfeil 17) der Pendelarme (2) durch Übertragungselemente (7) in mit einem als Freilauf ausgebildeten drehrichtungsabhängigen Kupplungen (8) mit einer Ausgangswelle (9) verbunden sind, sodass diese in eine kontinuierliche und gleichförmige Drehbewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Pendelarmachse (1) eine radiale Bohrung (12) vorgesehen ist, wobei sich die radiale Bohrung (12) an ihrer Mündung nach Art eines Trichters (16) erweitert, dass die Pendelarme (2) mit einem Verstellzug (10) gekuppelt sind, wobei das Seil des Verstellzuges (10) mit dem einen Ende jedes Pendelarmes (2) verbunden ist, dass das Seil des Verstellzuges (10) parallel zur Längsachse (11) des Pendelarmes (2) in die radiale Bohrung (12) der Pendelachse (1) und von der radialen Bohrung (12) zu einer Seilführung (15), die am Fahrradrahmenrohr (42) vorgesehen ist, geführt ist.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Pendelarmachse (1) zusätzlich eine Bohrung (14), die zur Achse (13) der Pendelarmachse (1) parallel ausgerichtet ist, vorgesehen ist, die sich an ihrer Mündung nach Art eines Trichters (16) erweitert, 7/10 österreichisches Patentamt AT507 781 B1 2010-08-15 und dass das Seil des Verstellzuges (10) von der radialen Bohrung (12) über die achs-parallele Bohrung (14) zu der Seilführung (15), die am Fahrradrahmenrohr (42) vorgesehen ist, geführt ist.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Pendelarm (2) mit einem Rückstell-Seilzug (18) gekuppelt ist, dass das Seil des Rückstell-Seilzuges (18) an dem Ende jedes Pendelarmes (2) befestigt ist, das dem Ende an dem das Seil des Verstellzuges (10) befestigt ist, gegenüberliegt, dass das Seil des Rückstell- Seilzuges (18) parallel zur Längsachse (11) des Pendelarmes (2) zu einer an der Pendelarmachse (1) vorgesehnen Umlenkung (19) zu einer Rückstellfeder (20) geführt ist, und dass die Rückstellfeder (20) an dem Übertragungselement (7), das längenstabil ist, befestigt ist.
4. 4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkungen (15, 19) für die Seile der Verstellzüge (10) und der Rückstell-Seilzüge (18) gekrümmte Führungsnuten (19) aufweisen, und dass die Trichter (16) an den Enden der Bohrungen (12,14) gekrümmte Begrenzungsflächen aufweisen.
5. 5. Getriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betätigen der Verstellzüge (10) ein Elektromotor (45) vorgesehen ist, der mit einem Verstell-Hubglied (21) gekuppelt ist, dass mit dem Verstellglied (21) eine Feder (22) gekuppelt ist, und dass die Feder (22), die mit dem Verstellglied (21) verbunden ist und die Feder (20) des Rückstsell-Seilzuges (18) wenigstens annähernd gleich große Federkräfte aufweisen.
6. 6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlager (23) der Pendelarmachsen (1) an einer Trägerplatte (24) angeordnet sind, und dass die Trägerplatte (24) an einer rohrförmigen Tretlagerhülse (25) befestigt ist.
7. 7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Tretlagerhülse (25) in einem Tretlagerrohr (26) des Fahrrades aufgenommen ist, und dass die Tretlagerhülse (25) mit Hilfe einer Mutter (27) am Tretlagerrohr (26) befestigt ist.
8. 8. Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tretlagerhülse (25) zwei Tretlager (28) für eine Treterachse (29) aufnimmt.
9. 9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente (7) mit einem ihrer Enden mit einem Achsstummel (30) eines Freilaufringes (31) der als Freilauf ausgebildeten drehrichtungsabhängigen Kupplung (8) gekuppelt sind. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 8/10