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Die Erfindung betrifft einen Getriebekasten für ein Fahrrad. Moderne Fahrräder weisen eine Vielzahl von Komponenten auf, über welche konventionelle Fahrräder in der Vergangenheit nicht verfügt haben. Beispielsweise weisen moderne Fahrräder Lichtanlagen auf, welche elektrisch betrieben werden. Daher sind Fahrräder inzwischen oftmals mit einem elektrischen Generator, beispielsweise einem Nabendynamo, ausgestattet, um die erforderliche elektrische Energie bereitstellen zu können. Komponenten wie ein Nabendynamo und dazugehörige Verkabelung sind allerdings anfällig für Witterungseinflüsse, sodass die Lebensdauer beziehungsweise Wartungsanfälligkeit von Fahrrädern hierdurch leidet.
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DE 848 016 B offenbart ein Fahrrad, wobei verschiedene Komponenten des Fahrrades in einem Gehäuse untergebracht sind. Genauer sind in dem Gehäuse Zahnkränze, die Tretlagerachse und Planetenräder eines Getriebes angeordnet. Diese Druckschrift offenbart weiterhin die Verwendung eines Stromerzeugers, welcher allerdings außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lebensdauer von Fahrrädern zuverbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Getriebekasten gemäß Anspruch 1.
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Zu diesem Zweck wird ein Getriebekasten vorgeschlagen, der in einem Fahrrad verbaut werden kann. Vorzugsweise wird der Getriebekasten angrenzend an die Tretlagerachse verbaut. Der erfindungsgemäße Getriebekasten umfasst ein Tretlager sowie ein mit dem Tretlager in Wirkverbindung stehendes Getriebe. Der Getriebekasten umfasst ferner einen mit dem Getriebe in Wirkverbindung stehenden Generator. Das Tretlager, das Getriebe sowie der Generator sind innerhalb eines Gehäuses des Getriebekastens angeordnet. Ferner ist eine dem Tretlager zugeordnete Tretlagerachse zumindest bereichsweise innerhalb des Gehäuses angeordnet, sodass zumindest das Tretlager, das Getriebe sowie der Generator vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Der Generator, der in dem Gehäuse des Getriebekastens angeordnet ist, verfügt über Ladebuchsen, über welche Beleuchtungselemente des Fahrrads aufgeladen werden können.
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Der erfindungsgemäße Getriebekasten ermöglicht den Schutz wesentlicher Komponenten des Fahrrads, die typischerweise einem hohen Verschleiß unterliegen. Ein Generator, der bei bekannten Fahrrädern oft in der Vordernabe des Fahrrads untergebracht ist, ist im erfindungsgemäßen Getriebekasten untergebracht. Genauso ist das Getriebe im Getriebekasten untergebracht, sodass dieses vor Regen und Nässe geschützt ist. Auch das Tretlager wird durch den Getriebekasten geschützt. Dadurch, dass all diese Komponenten in einem einzelnen Getriebekasten untergebracht sind, wird eine kostengünstige Lösung bereitgestellt, um die Langlebigkeit eines Fahrrads, das mit dem erfindungsgemäßen Getriebekasten ausgerüstet ist, zu verbessern.
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In dem Gehäuse des Getriebekastens kann ferner eine Bremsanlage angeordnet sein, die mit dem Getriebe in Wirkverbindung steht. Bei einer solchen Bremsanlage kann es sich um eine herkömmliche Bremsanlage handeln, zum Beispiel um eine hydraulische Scheibenbremse. Die Bremsanlage kann mit einem Antriebselement in Wirkverbindung stehen, welches das Hinterrad des Fahrrads antreibt. Hierdurch ist die Bremsanlage in der Lage, das Hinterrad des Fahrrads zu verzögern. Durch das Vorsehen der Bremsanlage innerhalb des Gehäuses des Getriebekastens wird auch die Bremsanlage vor Witterungseinflüssen geschützt.
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Bei dem Antriebselement, welches zum Antreiben des Hinterrads eines Fahrrads dient, kann es sich beispielsweise um eine Kardanwelle handeln. Eine solche Kardanwelle ermöglicht eine optimierte Kraftübertragung auf das Hinterrad des Fahrrads. Es sind weiterhin gängige Antriebselemente wie zum Beispiel eine Fahrradkette denkbar zur Kraftübertragung auf das Hinterrad eines Fahrrads.
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Falls im Gehäuse des Getriebekastens eine Bremsanlage angeordnet ist, kann im Gehäuse des Getriebekastens ferner vorteilhafterweise ein Kühlkanal vorgesehen sein, um die Bremsanlage zu kühlen. Das Gehäuse des Getriebekastens kann ferner einen Abluftkanal aufweisen zur Abführung der Kühlluft aus dem Kühlkanal. Somit kann die Bremsanlage innerhalb des Gehäuses des Getriebekastens angeordnet werden, ohne dass eine Erhitzung der Bremsanlage zu einer zu starken Erhitzung des Gehäuses des Getriebekastens beziehungsweise der Komponenten führt, die in dem Gehäuse des Getriebekastens angeordnet sind.
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Der Getriebekasten kann darüber hinaus derart ausgebildet sein, dass ein Zugang zur Bremsanlage geschaffen werden kann. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Bremsanlage einfach gewartet werden kann, beispielsweise Bremsbeläge gewechselt werden können oder Bremsbelagabrieb aus der Bremsanlage beziehungsweise aus dem Gehäuse des Getriebekastens entfernt werden kann.
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Um die Bremsanlage in dem Gehäuse des Getriebekastens anzuordnen, kann das Gehäuse des Getriebekastens zweigeteilt ausgebildet sein. In dem ersten Teil des zweiteiligen Gehäuses sind das Tretlager, das Getriebe sowie der Generator angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Bremsanlage in dem zweiten Teil des Gehäuses angeordnet. Vorteilhafterweise sind die beiden Gehäuseteile hermetisch voneinander getrennt. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Bremsanlage die übrigen Teile innerhalb des Gehäuses des Getriebekastens nicht verschmutzen kann. Insbesondere der bei dem Betrieb der Bremsanlage entstehender Abrieb kann nicht in den Teil des Gehäuses gelangen, in dem das Tretlager, das Getriebe sowie der Generator angeordnet sind. Auch kann vorteilhafterweise der Zugang zur Bremsanlage so geschaffen werden, dass der Zugang lediglich zu dem Teil des Gehäuses geschaffen wird, in dem die Bremsanlage angeordnet ist. Der Teil des Gehäuses, in dem das Tretlager, das Getriebe sowie der Generator untergebracht sind wird nicht von dem Zugang erfasst, sodass eine Verschmutzung dieser Komponenten verhindert wird. Auch ist denkbar, dass zwei Zugänge zu dem Gehäuse des Getriebekastens geschaffen werden, wobei ein Zugang zur Wartung der Bremsanlage vorgesehen ist und ein weiterer Zugang einen Zugang zu dem Tretlager, dem Getriebe sowie dem Generator ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform kann innerhalb des Gehäuses des Getriebekastens ferner ein sperrbarer Freilauf angeordnet sein, der in Wirkverbindung mit dem Getriebe steht. Ein derartiger Freilauf kann somit durch das Gehäuse des Getriebekastens ebenfalls vor Witterungseinflüssen und Feuchtigkeit geschützt werden.
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Der Generator, der in dem Gehäuse des Getriebekastens angeordnet ist, verfügt über Ladebuchsen, über welche Beleuchtungselemente des Fahrrads aufgeladen werden können. Hierdurch wird eine Verkabelung zwischen dem Generator und den Beleuchtungselementen verhindert, welche störanfällig sind. Bei den Beleuchtungselementen kann es sich beispielsweise um akkubetriebene Front- beziehungsweise Heckleuchten handeln, die in den Ladebuchsen des Generators platziert werden können, solange keine Beleuchtung benötigt wird. Vorzugsweise können die Beleuchtungselemente also tagsüber in den Ladebuchsen des Generators platziert werden und dort geladen werden. Wenn die Beleuchtungselemente benötigt werden, können diese aus den Ladebuchsen des Generators entfernt werden und an den entsprechenden Stellen am Fahrrad platziert werden. Die Ladebuchsen im Generator sind vorzugsweise derart vorgesehen, dass durch die Ladebuchsen kein Zugang in das Gehäuse des Getriebekastens geschaffen wird. Somit sind weiterhin alle Komponenten im Gehäuse des Getriebekastens vor Witterungseinflüssen geschützt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Generator von dem Getriebe entkoppelbar ausgebildet. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Generator nur dann zur Erzeugung von elektrischer Energie mit dem Getriebe gekoppelt ist, wenn elektrische Energie benötigt wird. Beispielsweise kann der Generator mit dem Getriebe gekoppelt werden, wenn Beleuchtungselemente mit den Ladebuchsen des Generators verbunden werden und geladen werden sollen. Wenn die Beleuchtungselemente aus den Ladebuchsen des Generators entfernt werden, kann der Generator vom Getriebe entkoppelt werden. Hierdurch kann der Wirkungsgrad des Getriebekastens gesteigert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
- 1: eine schematische Übersicht über den erfindungsgemäßen Getriebekasten,
- 2: einen sperrbaren Freilauf.
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1 zeigt den erfindungsgemäßen Getriebekasten 10. Der Getriebekasten 10 ist angrenzend an eine Tretlagerachse 12 angeordnet. Innerhalb des Getriebekastens 10 sind ein Tretlager 14, ein Getriebe 16 sowie ein Generator 18 angeordnet.
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Zwischen der Tretlagerachse 12 und dem Getriebe 16 ist zur Kraftübertragung eine Achse 20 mit zwei Zahnrädern vorgesehen. An der Tretlagerachse 12 ist ein weiteres Zahnrad 22 abgebildet, welches zum Anschließen einer Einheit bestehend aus einem elektrischen Motor sowie einem elektrischen Akkumulator dient. Somit kann der erfindungsgemäße Getriebekasten 10 bei einem elektrisch angetriebenen Fahrrad, einem sogenannten „Pedelec“ verwendet werden.
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Das Getriebe 16 ist als Tellerradgetriebe ausgebildet, welches ein Tellerrad mit beispielsweise fünf Übersetzungsstufen aufweist. Zwei Zahnräder sind eingreifend in die Übersetzungsstufen des Tellerrades ausgebildet, wobei das eine Zahnrad an der Achse 20 gelagert ist. Das weitere Zahnrad ist Teil der Achse 23, welches zur Kraftübertragung zu einem Hinterrad eines Fahrrads dient. Die Achse 23 kann hierzu mit einem Abtriebselement 24 verbunden sein, was beispielsweise einen Abtrieb zu einer Kardanwelle realisiert.
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Der in 1 dargestellte Generator 18 dient zur Spannungserzeugung für die Fahrradbeleuchtung. Der Generator 18 weist Ladebuchsen auf, die als Ladestationen für die Fahrradbeleuchtung dienen. In diesem Fall ist die Fahrradbeleuchtung vorzugsweise als „Akkulichter“ ausgebildet. Bei Nichtgebrauch der Fahrradbeleuchtung finden diese ihren Platz in den Ladebuchsen und werden dort vollständig geladen. Nachdem die Ladung der Fahrradbeleuchtung vollzogen wurde, wird der Generator 18 vom Abtrieb entkoppelt. Dies kann manuell durch den Nutzer des Fahrrads vorgenommen werden. Alternativ kann die Abkopplung automatisch durch eine Steuerungseinrichtung vollzogen werden. Die Abkopplung des Generators 18 resultiert in einem geringeren Kraftaufwand für den Fahrer, da der Generator 18 nicht mitbetrieben werden muss. Auch wird der Verschleiß des Generators 18 reduziert. Auf eine Verkabelung des Generators 18 mit der Fahrradbeleuchtung kann darüber hinaus verzichtet werden.
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In 1 ist weiterhin an der Achse 23 ein sperrbarer Freilauf 26 dargestellt. Der sperrbare Freilauf übernimmt die Funktion einer Motorbremse. Hierbei kann durch einen Drucktaster, der hydraulisch vom Nutzer angesteuert wird, die Sperrfunktion des Freilaufs aktiviert werden, wodurch das Fahrrad verschleißfrei durch Muskelkraft verzögert werden kann. Der gesperrte Freilauf kann dadurch gelöst werden, dass der Fahrer am Pedal zwischen Schub und Zug wechselt. Im Zugbetrieb, das heißt wenn der Fahrradfahrer das Fahrrad antreibt, sind die Sperrklinken nicht mit Kraft beaufschlagt und lassen sich lösen. Eine genauere Darstellung des sperrbaren Freilaufs ist in 2 gezeigt.
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2 zeigt hierbei eine konische Schubhülse 28, die außenliegende, federbelastete Sperrklinken in Richtung Sperrklinke 30 drückt. Im Schubbetrieb und bei betätigter Freilaufsperre laufen die zusätzlichen Sperrklinken auf die Rückseite der Sperrklinke 30 auf. Dadurch wird diese mitgenommen und das Fahrrad kann im Schubbetrieb durch Muskelkraft heruntergebremst werden.
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Wieder verweisend auf 1 ist weiterhin innerhalb des Betriebskastens eine hydraulische Bremsanlage 32 vorgesehen, wobei die hydraulische Bremsanlage zur Verzögerung der Hinterachse des Fahrrads dient. Die hydraulische Bremsanlage verzögert nicht das Hinterrad selbst, sondern ist in Wirkverbindung zum Abtriebselement 24 vorgesehen.
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Wie in 1 abgebildet verfügt der Getriebekasten 10 über ein Gehäuse 34, das die oben beschriebenen Komponenten bezüglich Witterungseinflüssen abkapselt. Somit kann ein durch Nässe und Schmutz bedingter Verschleiß verhindert werden.
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In 1 nicht dargestellt kann der Getriebekasten 10 über einen Kühlkanal zur Kühlung der Bremsanlage 32 aufweisen. Entsprechend, und auch in 1 nicht dargestellt, kann ein Abluftkanal zur Abführung der Kühlluft vorgesehen sein.
