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Reibrollenantrieb für Leichtfahrzeuge, insbesondere für Fahrräder
Die Erfindung betrifft einen Reibrollenantrieb für Leichtfahrzeuge, insbesondere
für Fahrräder mit einem vorzugsweise an der Vordergabel befestigten Hilfsmotor,
bei dem zwischen Motor und Reibrolle ein Keilriemenantrieb vorgesehen ist, dessen
Übersetzung veränderlich ist.
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Zweck der Erfindung ist es, derartige Fahrzeuge so auszubilden, daß
das Untersetzungsverhältnis zwischen dem Motor und dem Treibrad selbsttätig allen
Betriebsverhältnissen angepaßt wird.
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Hierfür wird bei einem Reibrollenantrieb für Leichtfahrzeuge mit einem
zwischen Motor und Reibrolle angeordneten Keilriementrieb gemäß der Erfindung dieser
Riementrieb als an sich bekanntes. die Übersetzung veränderndes Keilriemengetriebe
mit entgegen Federkraft spreizbaren Riemenscheiben ausgebildet, bei dem die auf
der Reibrollenwelle sitzende Riemenscheibe gegenüber der anderen abstandsveränderlich
ist und in bezug auf die Laufrichtung des anzutreibenden Laufrades so angeordnet
ist, daß das Ansteigen der Zugkraft an der Reibrolle eine Vergrößerung des Achsenabstandes
der beiden Riemenscheiben und damit die Spreizung der einen Scheibe durch den Riemen
selbsttätig bewirkt.
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Mach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Reibrolle
einen kleineren Durchmesser als die zugehörige Antriebsscheibe auf. Dabei wird zweckmäßig
eine an sich bekannte Einrichtung, z. B. eine Feder, so angeordnet, daß der Kraftschluß
zwischen Reibrolle und Luftreifen gefördert wird. Diese Einrichtung greift dabei
vorzugsweise am System der Reibradaufhängung an, so daß durch dieses System zusätzlich
noch eine Vergrößerung des Achsabstandes der beiden Scheiben des Keilriementriebs
bewirkt wird.
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Die Antriebsscheibe sitzt zweckmäßig mit der Reibrolle auf einer Welle,
die in einem Arm gelagert ist, der an einem ortsfesten Lenker schwenkbar angeordnet
ist. Ein Teller der auf der Motorwelle sitzenden Keilriemenscheibe ist zweckmäßigerweise
fest mit dieser Welle verbunden, während der andere Teller entgegen der Kraft einer
Feder gegen den ersten Teller verschiebbar ist.
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Die Achse, um die der die Reibrolle mit der Antriebsscheibe tragende
Arm schwenkbar gelagert ist, liegt vorzugsweise in einer parallel zur Berührungsebene
-zwischen Reibrolle und Luftreifen angeordneten Ebene sowie in einer schräg zur
Achse der Rolle angeordneten Ebene, so daß bei einer Änderung des Achsenabstandes
zwischen den beiden Riemenscheiben die Abtriebsscheibe seitlich auf die jeweilige
Riemenmittellage nach der geteilten Scheibe einstellbar ist.
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Eine beispielsweise Ausführungsform wird an Hand der Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch in Seitenansicht den vorderer. Teil eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Fahrrades mit Hilfsmotor; Fig. 2 und 3 zeigen in größerem Maßstab
in Seitenansicht bzw. im Grundriß das Geschwindigkeitswechselgetriebe der Fig. 1,
wobei Teile weggelassen sind.
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Das vordere Triebrad eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen
Fahrrades mit Hilfsmotor wird durch eine Rolle 1 angetrieben, die mit dem Luftreifen
2 des Rades in Berührung steht und durch einen an der Vorderradgabel 4 befestigten
Motor 3 angetrieben wird.
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Die Übertragung des Drehmoments zwischen dem 1dotor 3 und der Rolle
1 erfolgt durch einen Riemen 5 (Fig.1 ), der eine Antriebsscheibe 6 mit veränderlichem
Durchmesser mit einer Abtriebsscheibe 7 verbindet, wobei die Abtriebsscheibe 7 und
die Rolle 1 an einem Hebelaren 9 befestigt sind. Dieser Hebelarm sowie die Abtriebsscheibe
und die Rolle sind nun so ausgebildet, daß die Resultierende der Reaktion zwischen
der Rolle 1 und dem Luftreifen 2 und des Zuges des gespannten Trums des Riemens
5 den Achsabstand der beiden Teller 6 und 7 durch Verstellung des Hebelarmes entgegen
der Einwirkung einer Rückholvorrichtung zu vergrößern sucht, die wenigstens teilweise
durch eine Einrichtung, z. B. eine Feder 26, gebildet wird, durch die der Kraftschluß
zwischen Reibrolle und Luftreifen gefördert wird.
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Die so ausgebildete dynamometrische Vorrichtung kann selbsttätig und
fortlaufend das Untersetzungsverhältnis
zwischen dem Motor und
dem Triebrad des Fahrrades dem widerstehenden Moment anpassen, so daß der Benutzer
sein Fahrrad unter allen Betriebsbedingungen, insbesondere bei starken Steigungen,
ohne Muskelanstrengung benutzen kann.
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Hierfür wird zweckmäßig die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform
benutzt.
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Hierbei werden die Abtriebsscheibe7 und die Treibrolle 1, welche einen
kleineren Durchmesser hat als die Abtriebsscheibe, von ein und derselben Welle 8
(Fig. 2 und 3) getragen, welche in einem Hebelarm 9 gelagert ist, welcher eine um
eine Querachse 10 schwenkbare Hülse aufweist. Diese Querachse 10 wird von
einem Ende eines Lenkers 11 getragen, dessen anderes Ende um eine von der Gabel
4 des Fahrrades getragene feste Achse 12 schwenkbar ist. Das entsprechende Ende
des Lenkers 11 liegt z. B. zwischen zwei Ansätzen 13 des Hebelarmes 9, wobei die
Achse 10 durch diese Ansätze und den Lenker 11 führt.
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Der Riemen 5 ist als Keilriemen ausgebildet, und die Antriebsscheibe
6 mit veränderlichem Durchmesser wird durch zwei Teller gebildet, die axial gegeneinander
verstellbar sind. Ein Teller 14 kann auf der Antriebswelle 15 festliegen, während
der andere Teller 16 axial auf dieser Welle so verstellbar ist, daß er sich von
dem anderen Flansch zur Verringerung des wirksamen Durchmessers der Antriebsscheibe
6 entgegen der Einwirkung einer Feder 17 entfernen kann, die sich auf einer Schulter
18 der Antriebswelle 15 abstützt. Die gegenseitige Drehung der Teller 14 und 16
wird z. B. durch Führungsfinger 19 verhindert.
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Die Rolle 1 wird durch eine Feder 20 auf den Luftreifen
2 gedrückt, die an dem Lenker 11 und an einem Punkt 21 der Vorderradgabel angreift.
Diese Feder sucht den Achsabstand zwischen den beiden Tellern 6 und 7 zu vergrößern
und hält den Riemen 5 gespannt.
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Die Abtriebsscheibe 7 kann einen veränderlichen Durchmesser haben,
wodurch die Ausrichtung des Riemens 5 mit der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe
ohne besondere Maßnahmen aufrechterhalten werden kann, sie kann jedoch auch einen
unveränderlichen Durchmesser haben, wobei dann die Anordnung zweckmäßig so ausgebildet
wird, daß die Ausrichtung des Riemens 5 auf die Antriebsscheibe und die Abtriebsscheibe
unabhängig von den Verstellungen des beweglichen Tellers der Antriebsscheibe aufrechterhalten
bleibt.
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Hierfür liegt zweckmäßig die Achse 10, um welche der die der
Rolle 1 und der Abtriebsscheibe 7 gemeinsame Achse 8 tragende Arm 9 schwenkbar ist,
windschief zur Achse 8 (und zwar in einer Ebene, die schräg zu der Ebene liegt,
welche die Rolle längs der in der Mitte ihrer Berührungszone mit dem Luftreifen
liegenden Erzeugenden derselben berührt). Bei dieser Ausbildung erfolgt bei einer
Vergrößerung des Achsabstandes der beiden Scheiben eine schräg abdrehende Verschwenkung
der Reibradwelle.
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Die obige Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn das widerstehende
Moment klein ist (ebenes Gelände oder Abwärtsfahrt), sind die von dem Riemen übertragenen
Kräfte klein, so daß die Wirkung der Feder 7 vorherrschend ist und die Teller 14
und 16 5egeneinanderdrückt. DieUmschlingung desRiemens5 :?at ihren größten Wert,
welcher dem größten Übersetzungswert und somit der größten Geschwindigkeit des Fahrzeuges
entspricht (voll ausgezogen und punktiert dargestellte Stellung in Fig.2).
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Bei einer Zunahme des widerstehenden Moments (Aufwärtsfahrt
) rollt die Rolle auf dem Luftreifen und sucht sieh so zu verstellen, daß
der Achsabstand zwischen der 'Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe vergrößert
wird, während sich die Abtriebsscheibe 7 um so mehr in entgegengesetzter Richtung
zu verstellen sucht, je größer das widerstehende Moment ist. Da jedoch- die Tangentialkraft
an der Rolle größer als die von dem Riemen auf die Abtriebsscheibe übertragene Tangentialkraft
ist (wobei diese Kräfte in umgekehrtem Verhältnis der Durchmesser stehen), wird
schließlich die durch die Rolle 1, die Welle 8, die Abtriebsscheibe 7 und den Arm
9 gebildete Anordnung unter Vergrößerung der Riemenspannung so geschwenkt, daß der
Achsabstand der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe vergrößert wird. Bei geeigneter
Wahl der Scheiben- und Rollenabmessungen sowie des Anpreßdruckes, insbesondere der
Feder 17, wird erreicht, daß dieseVergrößerung derRiemenspannung dieSpreizung der
Teller 14 und 16 bewirkt, wodurch die Umschlingung des Riemens auf der Scheibe 6
verkleinert wird, was eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses in dem günstigen
Sinn zur Folge hat (strichpunktierte Stellung auf Fig.2).
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Wenn umgekehrt das widerstehende Moment abnimmt, nimmt die Umschlingung
des Riemens entsprechend zu.
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In allen Fällen wird das Übersetzungsverhältnis ohne Zutun des Benutzers
auf seinen günstigsten Wert eingestellt, und zwar mit Hilfe einer einfachen und
leichten Vorrichtung.