DE102004039874B4

DE102004039874B4 - Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE102004039874B4
Application number: DE200410039874
Authority: DE
Inventors: Hubert Haeusler
Original assignee: Individual
Current assignee: HAEUSLER, HUBERT, 83708 KREUTH, DE
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2024-08-18
Also published as: DE102004039874A1

Abstract

Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit einem treibenden Rad (11) und einem angetriebenen Rad (12), wobei das treibende Rad (11) und das angetriebene Rad (12) über eine Hakenkette (13) miteinander gekoppelt sind, die mehrere miteinander verbundene Hakenelemente (14) aufweist, und das treibende Rad (11) und/oder angetriebene Rad (12) Stifte (15) auf wenigstens einem im Wesentlichen kreisförmigen Ring (19) aufweist, die derart von dem jeweiligen Rad (11, 12) abstehen, dass sie mit den Hakenelementen (14) der Hakenkette (13) in Wirkverbindung stehen und das angetriebene Rad (12) und/oder das treibende Rad (11) eine Außenscheibe (16) und eine Innenscheibe (17) umfassen, die jeweils Bohrungen (18) auf mehreren konzentrisch angeordneten Ringen (19) aufweisen, wobei den Bohrungen (18) verschiebbare Stifte (15) zugeordnet sind und die Stifte (15) eines vorbestimmbaren Rings (19) aus der Außenscheibe (16) mittels einer Schaltvorrichtung (21) in die Bohrungen (18) eines gegenüberliegenden Rings (19) der Innenscheibe (17) einführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass den...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit einem treibenden Rad und einem angetriebenen Rad, wobei das treibende Rad und das angetriebene Rad über eine Kette miteinander gekoppelt sind.
Antriebsvorrichtungen für Fahrräder sind bekannt. Ein herkömmlicher Kettenantrieb umfasst einen vorderen und einen hinteren Zahnkranz, wobei die Zahnkränze über eine Fahrradkette miteinander gekoppelt sind. Die vorderen Zahnkränze bilden das treibende Rad und werden über die Pedale vom Fahrer angetrieben. Die hinteren Zahnkränze sind mit dem angetriebenen Rad gekoppelt. Die Kettenglieder der Fahrradkette werden von den Zähnen des vorderen Zahnkranzes erfasst und angetrieben. Die Kraft wird über die Kette zu dem hinteren Zahnkranz übertragen, wo sie auf die Zähne des hinteren Zahnkranzes übertragen und somit die Drehbewegung bspw. auf das Hinterrad des Fahrrads überträgt wird.
Eine häufig verwendete Schaltung für Fahrräder ist die Kettenschaltung. Um das Übersetzungsverhältnis zu verändern, wird über eine Schaltvorrichtung, beispielsweise über Bowdenzüge, der jeweils aktive Zahnkranz gewechselt, sodass die Kette von einem Zahnkranz auf einen benachbarten Zahnkranz wechselt und sich somit das Übersetzungsverhältnis verändert. Die Kette wird von einer Schaltvorrichtung seitlich verschoben, so dass sie auf einen Zahnkranz mit einer anderen Zahnzahl springt.
Ein bekanntes Problem einer Zahnradkettenschaltung besteht darin, dass ein Schalten unter Last, insbesondere das Herunterschalten, nicht ruckfrei abläuft und Schaltgeräusche entstehen. Zu große Abstufungen zwischen den einzelne Zahnkränzen sind ein Grund für das ruckartige Schalten und auch für die Geräusche sind. Aufgrund dieser großen Abstufungen kann ein Durchrutschen der Kette auftreten, was zu einer Unterbrechung der Kraftübertragung führt. Außerdem hat eine Erweiterung des Schaltbereichs die Vergrößerung der Schaltstufen zur Folge. Eine Verringerung der Übersetzungsabstufungen ist nicht möglich, da ein Hinzufügen von weiteren Zahnkränzen einen größeren seitlichen Versatz der Kette nach sich ziehen würde. Die Kette kann jedoch nur in einem bestimmten Bereich seitlich versetzt laufen. Um die Abstufungen zwischen den einzelnen Zahnkränzen zu verringern, müsste der Schaltbereich eingeschränkt werden. Ein Schalten im Stillstand ist nicht möglich.
Eine andere bekannte Fahrradschaltung ist die Nabenschaltung. Bei einer Nabenschaltung ist in der Nabe des hinteren Rads ein Getriebe angeordnet, das mit mehreren Planetenzahnrädern arbeitet. Mit einer Nabenschaltung ist das Schalten im Stillstand hingegen möglich. Die Nabenschaltung ist allerdings für ihre großen Reibungsverluste aufgrund des eingesetzten Planetenzahnradgetriebes bekannt. Aufgrund dieser hohen Verluste eignet sich eine Nabenschaltung nicht für den Einsatz im sportlichen Bereich.

DE 34 22 857 A1 beschreibt ein Getriebe mit vielen Übersetzungsverhältnissen, bei dem das treibende und getriebene Rad über eine Hakenkette miteinander verbunden sind, wobei sowohl das treibende als auch das getriebene Rad als Stifträder ausgebildet sind. Von den Stifträdern ragen Stifte aus kreisförmigen Ringen ab, in die die Hakenkette eingreift. Das Stiftrad besteht aus einer Außenscheibe und einer Innenscheibe, wobei die Stifte im Ruhezustand in einer Scheibe gelagert sind. Die gegenüberliegende andere Scheibe weist Ausnehmungen auf, in die die Stifte im ausgefahrenen Zustand einführbar sind. Die Stifte sind magnetisch ausgebildet und werden von einem Schaltmagneten aus ihrer Ruheposition im Stiftrad herausbewegt.

FR 2 797 670 A1 zeigt ein Stiftrad mit einer Kette, bei dem Kettenglieder mit den vom Stiftrad abragenden Stiften zusammenwirken. Das Stiftrad weist mehrere Ringe mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Die Stifte werden über magnetische Aktoren aus der einzigen Scheibe heraus geschoben, wobei zur Fixierung der Stifte eine Ringnut an den Stiften vorgesehen ist, in die eine Kugel eingreift, die mit einer Feder zusammenwirkt.

Vor diesem Hintergrund ergibt sich die Aufgabe eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad anzugeben, bei dem eine effiziente Kraftübertragung möglich ist und ein Schalten unter Last vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit einem treibenden Rad und einem angetriebenen Rad gelöst, wobei das treibende Rad und das angetriebene Rad über eine Hakenkette miteinander gekoppelt sind, die mehrere miteinander verbundene Hakenelemente aufweist, und das treibende Rad und/oder angetriebene Rad Stifte auf wenigstens einem im Wesentlichen kreisförmigen Ring aufweist, die derart von dem jeweiligen Rad abstehen, dass sie mit den Hakenelementen der Hakenkette in Wirkverbindung stehen und das angetriebene Rad und/oder das treibende Rad eine Außenscheibe und eine Innenscheibe umfassen, die jeweils Bohrungen auf mehreren konzentrisch angeordneten Ringen aufweisen, wobei den Bohrungen verschiebbare Stifte zugeordnet sind und die Stifte eines vorbestimmbaren Rings aus der Außenscheibe mittels einer Schaltvorrichtung in die Bohrungen eines gegenüberliegenden Rings der Innenscheibe einführbar sind, wobei den Stiften eine Verriegelungsvorrichtung zugeordnet ist, die die Stifte nach dem Herausschieben aus der Außenscheibe im ausgeschobenen Zustand fixiert, wobei die Stifte mit einem Federmechanismus gekoppelt sind, der sie aus einem aus der Außenscheibe heraus geschobenen Zustand zurück in einen Ruhezustand versetzt.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, den Durchmesser des angetriebenen Rades so zu verändern, dass kein seitlicher Versatz der Kette auftritt. Bei der herkömmlichen Kettenschaltung lässt der wirksame Durchmesser, sowohl des treibenden, als auch des angetriebenen Rades, durch neben einander angeordnete Zahnräder auswählen. Allerdings tritt dabei der bekannte seitliche Kettenversatz auf.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen das angetriebene Rad als ein Stiftrad auszubilden, Die Stifte des Stiftrads sind dabei auf im Wesentlichen konzentrisch angeordneten Ringen auf dem Stiftrad angeordnet und ragen horizontal von dem Stiftrad ab. Die Kette, die das treibende und das antreibende Rad miteinander koppelt, ist als Hakenkette ausgebildet. Die Hakenkette weist mehrere miteinander verbundene Hakenelemente auf, die mit den Stiften des Stiftrads zusammenwirken. Die Stifte sind auf wenigstens einem Ring auf dem Stiftrad angeordnet. Vorteilhaft können mehrere Ringe mit Stiften vorgesehen sein, wobei die Ringe jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Durch Wahl oder Aktivierung eines Ringes mit den Stiften ergibt sich ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis für die Hakenkette. Die Stifte des aktiven Ringes werden aus dem Stiftrad herausgeschoben, um mit den Hakenelementen der Hakenkette zusammenzuwirken. Inaktive Ringe von Stiften sind im Stiftrad versenkt. Dadurch ist ein Verändern der wirksamen Durchmesser am treibenden und/oder angetriebenen Rad möglich, ohne dass die Kette seitlich versetzt läuft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einer besonderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das treibende Rad am Tretlager ebenfalls als Stiftrad auszubilden, wo bei auch das treibende Rad Stifte aufweist, die derart von dem treibenden Rad abragen, dass sie mit den Hakenelementen der Hakenkette in Wirkverbindung stehen. Die Hakenkette ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hakenelemente vorgesehen sind, die ähnlich wie bei der bekannten Fahrradkette gliederförmig miteinander verbunden sind. Ein Haken, der erforderlich ist, um mit den Stiften der Stifträder zusammenzuwirken, ist in der Mitte von seitlichen Stegen eines Hakenelements angeordnet und erstreckt sich in Richtung der Mittelpunkte der jeweiligen Räder. Der in der Mitte der Hakenelemente angeordnete Haken ermöglicht sowohl ein Schieben der Hakenelemente mittels der Stifte, wie es am treibenden Rad auftritt, als auch ein Ziehen der Stifte durch die Hakenelemente, wie es am angetriebenen Rad erforderlich ist.

Durch die Verwendung von Stifträdern mit Ringen von Stiften wird es ermöglicht, den aktiven Durchmesser des Rings, aus dem die Stifte herausragen, so zu verändern, dass das Übersetzungsverhältnis verändert wird, ohne die Kette einem seitlichen Versatz auszusetzen. Durch die konstruktive Verhinderung des seitlichen Versatzes wird die Kraftübertragung insbesondere beim Schalten nicht beeinträchtigt und ein Durchrutschen der Kette verhindert. Außerdem können die Abstufungen zwischen den wählbaren Übersetzungsverhältnissen feiner ausgebildet werden, ohne den Schaltbereich zu begrenzen.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind das angetriebene Stiftrad und/oder das treibende Rad mit einer Außenscheibe und einer Innenscheibe versehen. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen Bohrungen auf, die auf mehreren konzentrisch angeordneten Ringen angeordnet sind. Den Bohrungen sind jeweils verschiebbare Stifte zugeordnet. Die Stifte werden mittels einer Schaltvorrichtung aus einem vorbestimmbaren Ring der Außenscheibe in die Bohrungen eines Ringes der Innenscheibe geschoben. Dadurch sind die Stifte beidseitig fixiert und können die Kraft optimal übertra gen, wobei eine gute Lagerung der Stifte in den Bohrungen von Innen- und Außenscheibe gewährleistet ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das treibende Rad am Tretlager als herkömmliches Zahnrad ausgebildet, wobei die Hakenelemente der Hakenkette mit den Zähnen des antreibenden Zahnrads zusammenwirken. Ein Hakenelement weist, wie bei einer bekannten Fahrradkette, zwei Achsen auf, die seitlich über zwei Stege miteinander verbunden sind. An den Achsen der Hakenelemente sind jeweils die seitlichen Stege der benachbarten Hakenelemente befestigt. An den seitlichen Stegen ist jeweils ein Haken ausgebildet, der so geformt ist, dass er in die Stifte des angetriebenen Rades eingreift und diese mitziehen kann.

Um einen Ausgleich der Kettenlänge zu schaffen, ist eine Kettenspannvorrichtung vorgesehen.

Die Schaltvorrichtung ist auf Grund der leichteren Zugänglichkeit vorteilhafter Weise von außen an dem Stiftrad angeordnet. So ist die Schaltvorrichtung am angetriebenen Hinterrad an der Außenseite der Außenscheibe des Stiftrads angeordnet und schiebt somit die Stifte von außen durch die Außenscheibe hindurch in die Bohrungen der Innenscheibe. Zwischen Außenscheibe und Innenscheibe befindet sich der Bereich, indem die Stifte mit den Hakenelementen der Hakenkette zusammenwirken. Die Innenscheibe ist mit der Nabe des Hinterrads verbunden. Die Schaltvorrichtung schiebt die Stifte beim Auslösen eines Schaltvorgangs aus einem Ring der Außenscheibe in die gegenüberliegenden Bohrungen der Innenscheibe. Dabei ist der jeweils gewählte Ring abhängig von dem Schaltvorgang. Bei einem Vergrößern der Übersetzung wird ein Ring ausgewählt, bei dem die Stifte auf einem kleineren Durchmesser des Stiftrads angeordnet sind. Bei einem Verkleinern des Übersetzungsverhältnisses wird ein Ring gewählt, bei dem die Stifte auf dem Stiftrad auf einem größeren Durchmesser angeordnet sind. Um eine Feinabstimmung zu erreichen, ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Stifte auf den unterschiedlichen Ringen des Stiftrads auch unterschiedliche Stiftdurchmesser aufweisen. Hier ist es vorteilhaft, wenn die Stifte auf den inneren Ringen kleinere Durchmesser aufweisen. Hingegen weisen die Stifte auf den äußeren Ringen einen größeren Stiftdurchmesser auf.

Bei einem Schaltvorgang zur Verkleinerung der Übersetzung am angetriebenen Rad verbleiben die Stifte auf den Ringen, die kleiner als der momentane aktive Ring sind, in ihrem ausgeschobenen Zustand. Dies vereinfacht den Schaltaufwand. Dies ist insbesondere dadurch möglich, da bei einem Herunterschalten die Stifte auf den Ringen mit einem kleineren Durchmesser nicht mehr benötigt werden, jedoch bei einem erneuten Hochschalten zur Vergrößerung der Übersetzung wieder benötigt werden, sodass ein Zurückschieben der Stifte in die Außenscheibe nicht effektiv ist.

Bei einem Schaltvorgang zur Vergrößerung der Übersetzung am angetriebenen Rad werden die Stifte des jeweils aktiven Ringes in die Außenscheibe zurück verschoben. Die Stifte auf dem nächst kleineren Ring verbleiben im ausgeschobenen Zustand und wirken mit den Hakenelementen der Hakenkette zusammen. Vorteilhaft ist es, wenn die Stifte auf dem kleinsten Ring sowohl am treibenden als auch am angetriebenen Rad nicht verschiebbar ausgebildet sind.

Die Schaltvorrichtung wirkt mechanisch auf die Stifte ein. Dazu ist ein keilförmig verlaufender, nach außen hin ansteigender Vorsprung vorgesehen, der während eines Schaltvorgangs die Stifte in der Außenscheibe derart betätigt, dass sie in die korrespondierenden Bohrungen auf der gegenüberliegenden Innenscheibe eingreifen. Um Stifte auf unterschiedlichen Ringen schalten zu können, weist die Schaltvorrichtung mehrere Vorsprünge auf, die je nach Schaltvorgang den Stiften zugeführt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Stifte eine Verriegelung auf, die sie nach einem Herausschieben aus der Außenscheibe in die Bohrungen der Innenscheibe in ihrem ausgeschobenen Zustand fixiert. Dadurch wird Reibung zwischen Schaltvorrichtung und den Stiften verhindert.

Um ein Hochschalten am angetriebenen Rad zu ermöglichen, wird die Verriegelung der Stifte auf den momentan aktiven Ring gelöst. Ein Federmechanismus verschiebt die Stifte in die Außenscheibe zurück.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Schaltvorrichtung elektromechanisch ausgebildet, wobei Aktoren vorgesehen sind, die bei einem Schaltvorgang ein Herausschieben der Stifte eines ausgewählten Ringes aus der Außenscheibe in die Bohrungen der Innenscheibe und ein Zurückbewegen der Stifte aus den Bohrungen der Innenscheibe in die Außenscheibe bewirken.

Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn sowohl ein Herausschieben der Stifte in die Bohrungen der Innenscheibe in einem Bereich um 0° eines Ringes vorgenommen wird, als auch ein Zurückbewegen der Stifte von einem nicht mehr benötigten Ring in diesem Bereich von 0° oder 3.00 Uhr vorgenommen wird. In diesem Bereich stehen die Hakenelemente der Hakenkette nicht mit den Stiften in Eingriff, sodass ein geräuscharmes Schalten bzw. Zurückverschieben oder Herausschieben der Stifte ermöglicht wird.

Es ist vorteilhaft vorgesehen, die Ringe nicht exakt kreisförmig oder konzentrisch auszubilden. Insbesondere kann eine elliptische Form der Ringe gewählt werden, die der Kraftübertragung durch den Pedalantrieb angepasst ist.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert. Es zeigen:
1a eine Darstellung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung;
1b eine Detaildarstellung eines Hakenelements;
1c eine Detaildarstellung des angetriebenen Stiftrades;
2 eine Ansicht einer Innenscheibe;
3a eine Schnittdarstellung durch ein Stiftrad mit Schaltvorrichtung;
3b eine Detaildarstellung eines Stifts in der Außenscheibe;
4 ein alternatives Hakenelement.
1a zeigt ein treibendes Rad 11, welches am Tretlager eines Fahrrades angeordnet ist. Ein angetriebenes Rad 12 ist mit dem Hinterrad 10 des Fahrrads gekoppelt. Auf dem treibenden Rad 11 und dem angetriebenen Rad 12 sind jeweils Stifte 15 auf konzentrischen Ringen 19 angeordnet. Das treibende Rad 11 und das angetriebene Rad 12 sind über eine Hakenkette 13 miteinander gekoppelt. Die Hakenkette 13 weist mehrere miteinander verbundene Hakenelemente 14 auf. In 1b ist eine Detaildarstellung eines Hakenelements 14 dargestellt. Das Hakenelement 14 ist grundsätzlich wie ein herkömmliches Kettenglied einer normalen Fahrradkette aufgebaut. Es ist jedoch ein Haken 22 zwischen den beiden Achsen 27 an den seitlichen Stegen 28 eines Hakenelements 14 angeordnet, der in Richtung der Mittelpunkte der jeweiligen Räder gerichtet ist und mit den Stiften 15 des treibenden und des angetriebenen Rads 11, 12 zusammenwirkt. Eine detaillierte Darstellung des angetriebenen Stiftrades 12 ist in 1c dargestellt. Die Hakenkette 13 besteht aus Hakenelementen 14 und Verbindungselementen 29. Die seitlichen Stege 28 und die Haken 22 der Hakenelemente 14 liegen jeweils an den Stiften 15 an. Der Übersichtlichkeit halber ist in dieser Darstellung nur ein Ring 19 dargestellt. Weiter ist die Position von 0° gekennzeichnet, an der die Schaltvorrichtung 21 die Stifte 15 betätigt.
2 zeigt eine Ansicht einer Innenscheibe 17 mit mehreren Ringen 19. Auf den mehreren konzentrisch angeordneten Ringen 19 der Innenscheibe sind Bohrungen 18 angeordnet, in die die Stifte 15 hinein geschoben werden.
3a zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Stiftrad 12. Das Stiftrad 12 umfasst eine Außenscheibe 16, eine Innenscheibe 17 und eine Schaltvorrichtung 21. Dabei ist die Innenscheibe 17 mit dem nicht dargestellten Hinterrad 10 des Fahrrades verbunden. Die Innenscheibe 17 weist Bohrungen 18 auf, in die die Stifte 15 hinein geschoben werden. Die Außenscheibe 16 nimmt die Stifte 15 in ihrem Ruhezustand auf. Um einen Ring 19 mit Stiften 15 in einen ausgeschobenen Zustand zu versetzen, wird der Außenscheibe 16 eine Schaltvorrichtung 21 zugeführt, die im Bereich von 0° oder 3.00 Uhr des Stiftrads 12 einen nach außen hin ansteigenden, keilförmig verlaufenden Vorsprung 26 aufweist, der die Stifte 15 in diesem Bereich aus dem Ruhezustand in den ausgeschobenen Zustand verschiebt. Dabei wird der Stift 15 durch die Außenscheibe 16 hindurch in die gegenüberliegende Bohrung 18 der Innenscheibe 17 geschoben. Durch das keilförmige Ansteigen des Vorsprungs 26 werden alle Stifte 15 des jeweiligen Ringes 19, der für diesen Schaltvorgang ausgewählt wurde, in die gegenüberliegende Innenscheibe 17 hinein geschoben, sodass die Stifte bei einem Einlaufen der Hakenkette 13 bereits in der Innenscheibe 17 und der Außenscheibe 16 fixiert sind und somit die Kraft der Hakenkette 13 auf das Hinterrad übertragen können.
Die Schaltvorrichtung 21 wird nur für den Schaltvorgang an die Außenscheibe 16 herangeführt. Beim normalen Fahren ohne Schaltvorgang ist die Schaltvorrichtung 21 inaktiv und berührt die Außenscheibe 16 nicht.
Wie in 3b dargestellt, weisen die Stifte 15 jeweils einen Federmechanismus 24 auf, der sie grundsätzlich aus dem heraus geschobenen Zustand zurück in den Ruhezustand versetzt. Um die Reibung gering zu halten, ist vorgesehen, dass nach dem Ausfahren der Stifte 15 aus der Außenscheibe 16 in die Innenscheibe 17 ein Verriegelungsmechanismus 23 den Stift 15 im ausgeschobenen Zustand fixiert. Beim Herunterschalten am angetriebenen Rad 12 ist es nicht notwendig, die Stifte 15 auf Ringen 19 mit kleinerem Durchmesser in ihren Ruhezustand zu verschieben. Sie können in ihrem ausgeschobenen Zustand verbleiben. Beim Hochschalten am angetriebenen Rad 12 zur Vergrößerung der Übersetzung ist es jedoch notwendig, dass Stifte 15 aus ihrem aktiven oder ausgeschobenen Zustand in ihren Ruhezustand zurückverschoben werden. Dazu müssen sie einzeln im Bereich von 3.00 Uhr bzw. 0° des jeweils aktiven Rings 19 entriegelt werden. Dazu wird der Verriegelungsmechanismus 23 im Bereich von 3.00 Uhr von der Schaltvorrichtung 21 entriegelt, sodass sich die Stifte 15 aufgrund des Federmechanismus 24 in ihren Ruhezustand zurückbewegen und somit die Hakenkette 13 beim Einlaufen in das Stiftrad 12 auf den jeweils folgenden Ring 19 mit kleinerem Durchmesser einläuft und somit eine Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses erzielt wird. Beim inneren Ring 19 mit dem kleinsten Durchmesser sind die Stifte 15 fest zwischen Innenscheibe 17 und Außenscheibe 16 fixiert.
Ein Schalten am treibenden Rad 11 funktioniert analog. Dort müssen zum Herunterschalten die Stifte 15 auf größeren Ringen in die Außenscheibe 16 zurückgeschoben werden. Beim Hochschalten zur Vergrößerung der Übersetzung werden die Stifte 15 eines Rings 19 mit größerem Durchmesser heraus geschoben, die Stifte 15 auf den kleineren Ringen 19 können im heraus geschobenen Zustand verbleiben.
In 4 ist ein alternatives Hakenelement 14 dargestellt. Es ist insbesondere bei einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung möglich, das vordere treibende Rad 11 als herkömmlichen Zahnkranz auszubilden. Dann kann das Hakenelement 14 der Hakenkette 13 anders ausgestaltet werden, da es nur noch in eine Richtung mit den Stiften 15 des angetriebenen Rades 12 zusammenwirken muss. Wie in der 4 dargestellt, muss der Haken 22 am hinteren Rad 12 die Kraft auf die Stifte durch mitziehen übertragen. Am vor deren Zahnkranz wird die Kraft auf die Achsen 27 der Hakenelemente 14 von den Zähnen des Zahnkranzes übertragen, so dass der Haken 22 hier nicht zur Kraftübertragung benötigt wird.
Durch gezieltes Schalten und Steuern der Schaltvorgänge am treibenden Rad 11 und am angetriebenen Rad 12 ist es möglich, den Schaltvorgang zu optimieren, ohne dass die Hakenelemente 14 über die Stifte 15 hinwegrutschen und ein Kraftverlust auftritt. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass bei einem Schaltvorgang kein seitlicher Versatz auftritt. Außerdem können die Schaltstufen feiner abgestuft werden, ohne dass der Schaltbereich verringert wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass durch die Stifträder mit Innenscheibe und Außenscheibe die Kopplung der Hakenkette mit den Stiften konstruktiv geschützt ist, so dass ein Einklemmen von bspw. Hosen ebenfalls vermieden wird.

10: Hinterrad
11: treibendes Rad, Stiftrad
12: angetriebenes Rad, Stiftrad
13: Hakenkette
14: Hakenelement
15: Stift
16: Außenscheibe
17: Innenscheibe
18: Bohrung
19: Ring
21: Schaltvorrichtung
22: Haken
23: Verriegelungsmechanismus
24: Federmechanismus
25: Aktoren
26: Vorsprung
27: Achse
28: seitliche Stege
29: Verbindungselemente

Claims

Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit einem treibenden Rad (11) und einem angetriebenen Rad (12), wobei das treibende Rad (11) und das angetriebene Rad (12) über eine Hakenkette (13) miteinander gekoppelt sind, die mehrere miteinander verbundene Hakenelemente (14) aufweist, und das treibende Rad (11) und/oder angetriebene Rad (12) Stifte (15) auf wenigstens einem im Wesentlichen kreisförmigen Ring (19) aufweist, die derart von dem jeweiligen Rad (11, 12) abstehen, dass sie mit den Hakenelementen (14) der Hakenkette (13) in Wirkverbindung stehen und das angetriebene Rad (12) und/oder das treibende Rad (11) eine Außenscheibe (16) und eine Innenscheibe (17) umfassen, die jeweils Bohrungen (18) auf mehreren konzentrisch angeordneten Ringen (19) aufweisen, wobei den Bohrungen (18) verschiebbare Stifte (15) zugeordnet sind und die Stifte (15) eines vorbestimmbaren Rings (19) aus der Außenscheibe (16) mittels einer Schaltvorrichtung (21) in die Bohrungen (18) eines gegenüberliegenden Rings (19) der Innenscheibe (17) einführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass den Stiften (15) eine Verriegelungsvorrichtung (23) zugeordnet ist, die die Stifte (15) nach dem Herausschieben aus der Außenscheibe (16) im ausgeschobenen Zustand fixiert, wobei die Stifte (15) mit einem Federmechanismus (24) gekoppelt sind, der sie aus einem aus der Außenscheibe (16) heraus geschobenen Zustand zurück in einen Ruhezustand versetzt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (21) vorgesehen ist, um die Stifte (15) eines auswählbaren Ringes (19) in Wirkverbindung mit den Hakenelementen (14) zu bringen.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das treibende Rad (11) als Zahnrad ausgebildet ist und die Hakenelemente (14) Kettenglieder aufweist, die mit Zähnen des antreibenden Zahnrades (11) zusammenwirken.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kettenspannvorrichtung vorgesehen ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (21) bei Auslösen eines Schaltvorgangs die Stifte (15) von einem vom Schaltvorgang abhängigen Ring (19) eines Stiftrades (12, 11) aus der Außenscheibe (16) in die gegenüberliegenden Bohrungen (18) der Innenscheibe (17) bewegt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (15) bei einem Schaltvorgang zur Verkleinerung der Übersetzung auf Ringen (19), die kleiner als ein momentan aktiver Ring (19) sind, in einem ausgeschobenen Zustand verbleiben.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schaltvorgang zur Vergrößerung der Übersetzung die Stifte (15) des aktiven Rings (19) in die Außenscheibe (16) zurück verschiebbar sind und die Stifte (15) auf dem nächst kleineren Ring (19) im ausgeschobenen Zustand mit den Hakenelementen (14) der Hakenkette (13) zusammenwirken.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (21) mechanisch auf die Stifte (15) einwirkt, indem ein keilförmig verlaufender, nach außen hin ansteigenden Vorsprung (26) während eines Schaltvorgangs die Stifte (15) in der Außenscheibe (16) derart betätigt, dass sie in die korrespondierenden Bohrungen (18) auf der gegenüberliegenden Innenscheibe (17) eingreifen.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schaltvorgang zur Vergrößerung der Übersetzung die Stifte (15) auf dem momentan aktiven Ring (19) entriegelbar sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (21) elektromechanisch ausgebildet ist und Aktoren aufweist, die bei einem Schaltvorgang ein Herausschieben der Stifte (15) eines ausgewählten Rings (19) aus der Außenscheibe (16) in die Bohrungen (18) der Innenscheibe (17) bewirken.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (19) eine elliptische Form aufweisen.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (21) die Stifte (15) an einer Position im Bereich um null Grad eines Rings (19) herausschiebt oder zurückbewegt.
Stiftrad (11, 12) zur Verwendung bei einer Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12.
Hakenkette (13) zur Verwendung bei einer Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12.