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Fachgebiet
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Die angemeldete technische Lösung bezieht sich auf den Bereich der Radfahrzeuge, die durch menschliche Muskelkraft angetrieben und zusätzlich mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sind. Der Triebstrang hat zwei Funktionen:
- - Drehmomentübertragung vom Motor auf das ebenfalls von Pedalen angetriebene Pedalscheibenelement, von dem aus die Kraft auf das Rad übertragen wird,
- - Drehmomentübertragung in umgekehrter Richtung (von dem Pedalscheibenelement oder der Kurbelwelle zum Motor) zum Starten des Motors.
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Stand der Technik
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Es ist beispielsweise ein Triebstrang für ein motorisiertes Fahrrad bekannt (Europäisches Patent, Veröffentlichung
EP0378397B1 , IPK B62M 23/02, B62M 7/02, 1995), der die Riemenübertragung vom Verbrennungsmotor zum Getriebe vorsieht. Das Getriebe hat ein konstantes Übersetzungsverhältnis von 3:1 - 43:1 (optimal 15:1) und umfasst vier Wellen mit den fest gelagerten Zahnrädern und Kettenrädern. Eine Fliehkraftkupplung ist auf der Eingangswelle (erster Welle) installiert. Die Drehung wird von der ersten auf die zweite Welle durch eine Kette übertragt, das Übersetzungsverhältnis beträgt 1,5:1-3,5:1. Die Drehung wird von der zweiten zur dritten Welle und von der dritten zur vierten Welle durch die Zahnräder übertragt, das Übersetzungsverhältnis beträgt 1,5:1-3,5:1. Auf die Überholkupplung, die auf die (vierte) Abtriebswelle aufgesetzt ist und die Drehung nur vom Getriebe überträgt, ist ein Kettenrad aufgesetzt, das mit einem rahmennahen Kettenrad von der auf der Kurbelwelle der Pedale montierten Kettenradanordnung mittels des Kettentriebes mit dem Übersetzungsverhältnis 2:1-4:1 verbunden ist. Diese Kettenradanordnung ist auf der obengenannten Welle an der Überholkupplung montiert, die die Drehung von der Welle auf den Kettenradblock überträgt. Die Kettenradanordnung ist mit dem Rad über eine Kettenübersetzung verbunden, die eine Überholkupplung an der Radachse und eine Getriebeschaltung im Bereich der Radwelle umfasst. Der Motor befindet sich unter dem Rahmen zwischen den Rädern und ist mit einem Starterseil ausgestattet.
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Der Nachteil dieses ähnlichen Getriebes ist, dass das Drehmoment vom Motor nur auf eine Seite, d.h. auf die Räder, übertragbar ist, was ein Starten des Motors über die Pedale verhindert.
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Ebenfalls bekannt ist der Triebstrang für ein motorisiertes Fahrrad (US-Patent NQ
US5941332 , IPK B62K 11/00, 1999), der die Drehmomentübertragung vom Verbrennungsmotor (Trimmer) auf das Getriebe mittels einer flexiblen Welle ermöglicht. Das Getriebe mit dem konstanten Übersetzungsverhältnis von 80:1 ist unter dem Rahmen befestigt und umfasst mehrere Wellen mit daran befestigten Zahnrädern, Kettenrädern und Schneckentrieben. Auf die Überholkupplung, die auf die Abtriebswelle aufgesetzt ist und die Drehung nur vom Getriebe überträgt, ist ein Kettenrad aufgesetzt, das mit einem rahmennahen Kettenrad von der auf der Kurbelwelle der Pedale montierten Kettenradanordnung mittels des Kettentriebes verbunden ist. Diese Kettenradanordnung ist auf der obengenannten Welle an der Überholkupplung montiert, die die Drehung von der Welle auf die Kettenradanordnung überträgt. Die Kettenradanordnung ist mit dem Rad über eine Kettenübersetzung verbunden, die eine Überholkupplung an der Radachse und eine Getriebeschaltung im Bereich der Radwelle umfasst. Der Motor befindet sich oberhalb des Hinterrades.
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Der Nachteil dieses ähnlichen Getriebes ist, dass das Drehmoment vom Motor nur auf eine Seite, d.h. auf die Räder, übertragbar ist, was ein Starten des Motors über die Pedale verhindert.
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Ebenfalls bekannt ist der Triebstrang für ein motorisiertes Fahrrad (US-Anmeldung, Veröffentlichung NQ
US2010030307851 , IPK 862M 23/02, 2010), der die Übertragung des Drehmoments vom Motor (Verbrennungsmotor oder Elektromotor) auf das Getriebe über eine Welle ermöglicht. Das Getriebe mit dem konstanten Übersetzungsverhältnis von 30:1-200:1 ist an dem Rahmen befestigt und umfasst mehrere Wellen mit den Exzentern und befestigten Zahnrädern und Kettenrädern. Auf die Abtriebswelle ist ein Kettenrad aufgesetzt, das über ein Kettentrieb mit einem Kettenrad verbunden ist, das auf der die Drehung zur Hohlwelle übertragenden Überholkupplung der Hohlwelle montiert ist. Anstelle des Kettenrades kann auf die Abtriebswelle ein Zahnrad aufgesetzt werden, das in ein Zahnrad eingreift, das auf der die Drehung zur Hohlwelle übertragenden Überholkupplung der Hohlwelle montiert ist. Auf der anderen Seite des Rahmens ist eine Kettenradanordnung auf der Hohlwelle montiert. Die Kurbelwelle der Pedale ist innerhalb der Hohlwelle auf die Überholkupplung aufgesetzt, die die Drehung von der Kurbelwelle auf die Hohlwelle überträgt. Die Kettenradanordnung ist mit dem Rad über einen Kettentrieb verbunden, der eine Überholkupplung an der Radachse und eine Getriebeschaltung im Bereich der Radwelle und dem Kettenradblock auf der Hohlwelle umfasst. Der Motor befindet sich oberhalb des Hinterrades oder an dem Rahmen zwischen den Rädern. Der Motor kann mit einer Fliehkraftkupplung ausgestattet werden. Der Motor kann so ausgelegt sein, dass er die Nennleistung bei 1000 bis 12000 U/min liefert.
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Der Nachteil dieses ähnlichen Getriebes ist, dass das Drehmoment vom Motor nur auf eine Seite, d.h. auf die Räder, übertragbar ist, was ein Starten des Motors über die Pedale verhindert.
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Ebenfalls bekannt ist der Triebstrang für ein motorisiertes Fahrrad mit Anlassen (japanische Patentschrift, Veröffentlichung NQ
JP7309282 , IPK B62M 23/02, 1995), der die Übertragung des Drehmoments vom Verbrennungsmotor auf das Getriebe durch einen Zahntrieb ermöglicht. Das Getriebe, der Motor und die Kurbelwelle der Pedale sind im gleichen Gehäuse untergebracht. Das Getriebe überträgt das Drehmoment vom Motor auf die Tretkurbel mit einem konstanten Übersetzungsverhältnis von ca. 34:1. Darüber hinaus ermöglicht das Getriebe die manuelle Verbindung der Drehmomentübertragung von der Tretkurbel auf den Motor mit dem Übersetzungsverhältnis von ca. 1:7. Das Getriebe enthält mehrere Wellen mit darauf aufgesetzten Zahnrädern. Das Getriebe umfasst eine hohle Abtriebswelle, auf der ein Kettenrad des Kettentriebs fest gelagert ist, der das Drehmoment auf das Rad überträgt. Die Kurbelwelle der Pedale ist innerhalb der Hohlwelle auf die Überholkupplung aufgesetzt, die die Drehung von der Kurbelwelle auf die Hohlwelle überträgt. Der Motor ist mit einer Fliehkraftkupplung im Bereich der Drehmomentübertragung von der Motorwelle auf das mit dem Getriebezahnrad in Eingriff stehende Zahnrad ausgestattet. Darüber hinaus ist das vorgenannte Zahnrad der Motorwelle auf der Überholkupplung montiert, die die Drehung vom Zahnrad auf die Motorwelle überträgt. Diese Überholkupplung dient zur Umgehung der Fliehkraftkupplung beim Starten des Motors.
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Der Nachteil dieses Analogon ist, dass Motor, Getriebe und Tretkurbelblock in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind. Dies kompliziert die konstruktive Ausbildung und macht es auch schwierig, ein herkömmliches Fahrrad zu einem motorisierten Fahrrad umzubauen. Diese Zunahme der Komplexität ist in erster Linie auf die Notwendigkeit zurückzuführen, wesentliche Änderungen an Bauweise des Fahrradrahmens vorzunehmen, da das Triebstranggehäuse anstelle des Teils des Rahmens anzuordnen ist, in dem sich die Nabe der Kurbelwelle der Pedale befindet.
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Das spezifizierte Analogon
JP7309282 kommt durch die Gesamtheit der wesentlichen Merkmale den angemeldeten technischen Lösungen am nächsten. Deshalb ist es als Prototyp anzusehen.
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Offenbarung der angemeldeten technischen Lösung
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Das technische Ziel dieser Lösung ist es, einen Triebstrang bereitzustellen, der den Motor mit Pedaldrehung starten lässt und leicht auf einem vorhandenen Fahrrad zur dessen Motorisierung montierbar ist.
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Das technische Ergebnis der technischen Lösung ist die vereinfachte Installation des Triebstranges während der Motorisierung von Fahrrad.
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Die erfinderische Lehre besteht darin, dass der Triebstrang für ein motorisiertes Fahrrad eine mechanische Kraftübertragung enthält, die ein Getriebe und das erste Scheibenelement beinhaltet, das auf die Achse der Tretkurbel aufsetzbar ist. Die mechanische Kraftübertragung umfasst einen ersten Abschnitt, der konfiguriert ist, um ein Drehmoment mit einem ersten Übersetzungsverhältnis nur von der Eingangswelle des Getriebes auf das erste Scheibenelement zu übertragen. Erfindungsgemäß weist die mechanische Kraftübertragung einen zweiten Abschnitt auf, der parallel zum ersten Abschnitt angeordnet ist und das Drehmoment mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis nur vom ersten Scheibenelement auf die Eingangswelle des Getriebes übertragen kann. Dabei unterscheidet sich das zweite Übersetzungsverhältnis vom ersten Übersetzungsverhältnis.
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Das obige Wesen der Erfindung ist eine Kombination von wesentlichen Merkmalen der angemeldeten technischen Lösung, die es ermöglichen, das beanspruchte technische Ergebnis zu erzielen.
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In einigen Fällen ist die technische Lösung folgendermaßen umsetzbar.
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Das erste Scheibenelement kann drehfest oder drehbar mit dem fluchtigen Pedalscheibenelement verbunden sein, das als Zahnrad, Kettenrad, Riemenscheibe oder Block dieser Elemente ausgebildet ist. Dabei ist das Pedalscheibenelement vorzugsweise an der Überholkupplung der Kurbelwelle der Pedale angebracht, welche die Drehung nur von dieser Kurbelwelle auf das Pedalscheibenelement überträgt.
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Es ist bevorzugt, die mechanische Kraftübertragung wie folgt auszubilden. Die Eingangswelle des Getriebes ist durch das Untersetzungsgetriebe mit der Zwischenwelle verbunden. Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein zweites und drittes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Zwischenwelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind. Das zweite oder dritte Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Zwischenwelle auf die Abtriebswelle überträgt. Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein viertes und fünftes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Zwischenwelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind. Das vierte oder fünfte Scheibenelement ist an der zweiten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle auf die Zwischenwelle überträgt. Die Abtriebswelle umfasst ein sechstes Scheibenelement, das mechanisch mit dem ersten Scheibenelement gekoppelt ist.
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Die Eingangswelle kann durch einen Zahntrieb mit der Zwischenwelle gekoppelt sein. Das zweite und vierte Scheibenelement ist zweckmäßig als Zahnrad auszubilden, das drehfest auf die Zwischenwelle aufgesetzt ist. Das sechste und das erste Scheibenelement sind durch einen Kettentrieb gekoppelt.
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Folgende Ausbildungen sind möglich:
- - Die zweite Überholkupplung kann als Schaltkupplung ausgeführt werden. Dabei sind das erste und das Pedalscheibenelement fest gekoppelt;
- - Das sechste Scheibenelement kann an der Abtriebswelle über eine verriegelbare Überholkupplung befestigt werden, die im verriegelten Zustand fest verbindbar ist und im entriegelten Zustand die Drehung nur von der Abtriebswelle auf das sechste Scheibenelement übertragen kann. Dabei sind das erste und das Pedalscheibenelement fest gekoppelt;
- - Das erste Scheibenelement kann an dem Pedalscheibenelement über eine verriegelbare Überholkupplung befestigt werden, die im verriegelten Zustand fest verbindbar ist und im entriegelten Zustand die Drehung nur vom ersten Scheibenelement auf das Pedalscheibenelement übertragen kann.
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Zusätzlich zu dieser bevorzugten Ausführungsform ist das folgende Ausbildung der mechanischen Kraftübertragung möglich:
- 1) Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein zweites und drittes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Eingangswelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind. Das zweite oder dritte Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Eingangswelle auf die Abtriebswelle überträgt. Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein viertes und fünftes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Eingangswelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind. Das vierte oder fünfte Scheibenelement ist an der zweiten Überholkupplung 5 seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle auf die Eingangswelle überträgt. Die Abtriebswelle umfasst ein sechstes Scheibenelement, das mechanisch mit dem ersten Scheibenelement gekoppelt ist;
- 2) Die Eingangswelle des Getriebes ist durch das Untersetzungsgetriebe mit der Zwischenwelle verbunden. Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein zweites und drittes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Zwischenwelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind, wobei zwischen diesen Scheibenelementen das siebte und achte Scheibenelement auf einer zusätzlichen Welle gelagert sind. Das zweite, dritte, siebte oder achte Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der
Zwischenwelle L5 auf die Abtriebswelle überträgt. Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein viertes und fünftes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Zwischenwelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind. Das vierte oder fünfte Scheibenelement ist an der zweiten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle auf die Zwischenwelle überträgt. Die Abtriebswelle umfasst ein sechstes Scheibenelement, das mechanisch mit dem ersten Scheibenelement gekoppelt ist;
- 3) Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein zweites und drittes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Eingangswelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind, wobei zwischen diesen Scheibenelementen das siebte und achte Scheibenelement auf einer zusätzlichen Welle gelagert sind. Das zweite, dritte, siebte oder achte Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Eingangswelle auf die Abtriebswelle überträgt. Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein viertes und fünftes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Eingangswelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind. Das vierte oder fünfte Scheibenelement ist an der zweiten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle auf die Eingangswelle überträgt. Die Abtriebswelle umfasst ein sechstes Scheibenelement, das mechanisch mit dem ersten Scheibenelement gekoppelt ist;
- 4) Die Eingangswelle des Getriebes ist durch das Untersetzungsgetriebe mit der Zwischenwelle verbunden. Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein zweites und drittes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Zwischenwelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind, sowie ein fünftes auf die Abtriebswelle aufgesetztes Scheibenelement. Das zweite, dritte oder fünfte Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Zwischenwelle auf das fünfte Scheibenelement überträgt. Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung ist ein auf die Zwischenwelle des Getriebes aufgesetztes viertes Scheibenelement, das an der zweiten Überholkupplung dieser Welle angebracht ist, die das Drehmoment nur vom vierten Scheibenelement auf die Zwischenwelle überträgt. Das erste, vierte und fünfte Scheibenelement gehören zum einen Trieb.
Dabei ist es zulässig, die Eingangs- und Zwischenwelle mit einem Zahntrieb zu koppeln. Das zweite und dritte Scheibenelement kann als drehfest auf die Welle aufgesetztes Zahnrad ausgebildet werden. Das erste, vierte und fünfte Scheibenelement gehören zum einen Kettentrieb. Dabei:
- 4.1) die zweite Überholkupplung ist als Schaltkupplung ausgebildet, bzw. das erste Scheibenelement und das Pedalscheibenelement sind drehfest miteinander gekoppelt;
- 4.2) oder das erste Scheibenelement ist an dem Pedalscheibenelement über eine verriegelbare Überholkupplung befestigt, die im verriegelten Zustand fest verbindbar ist und im entriegelten Zustand die Drehung nur vom ersten Scheibenelement auf das Pedalscheibenelement übertragen kann;
- 5) der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein zweites und drittes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Eingangswelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind, sowie ein fünftes auf die Abtriebswelle aufgesetztes Scheibenelement. Das zweite, dritte oder fünfte Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Eingangswelle auf das fünfte Scheibenelement überträgt. Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung ist ein auf die Eingangswelle des Getriebes aufgesetztes viertes Scheibenelement, das an der zweiten schaltbaren Überholkupplung dieser Welle angebracht ist, die im verriegelten Zustand das Drehmoment nur vom vierten Scheibenelement auf die Eingangswelle überträgt, und im entriegelten Zustand als ein Lager wirkt. Das erste, vierte und fünfte Scheibenelement gehören zum einen Trieb;
- 6) Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein zweites und drittes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Eingangswelle und die Abtriebswelle des Getriebes aufgesetzt sind, sowie ein fünftes auf die Abtriebswelle aufgesetztes Scheibenelement. Das zweite, dritte oder fünfte Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Eingangswelle auf das fünfte Scheibenelement überträgt. Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist ein siebtes und achtes Scheibenelement auf, die jeweils auf die Eingangswelle und die Zwischenwelle des Getriebes aufgesetzt sind, sowie ein viertes auf die Zwischenwelle aufgesetztes Scheibenelement. Das vierte, siebte oder achte Scheibenelement ist an der zweiten schaltbaren Überholkupplung seiner Welle angebracht, die im verriegelten Zustand das Drehmoment nur vom vierten Scheibenelement auf die Eingangswelle überträgt, und im entriegelten Zustand als ein Lager wirkt. Das erste, vierte und fünfte Scheibenelement gehören zum einen Trieb.
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Der Autor der technischen Lösung hat die Prüfungsmodelle dieser Lösung angefertigt, deren Testergebnisse das Erreichen des technischen Ergebnisses bestätigten.
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Figurenliste
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1 zeigt Getriebeschema des Triebstranges nach Beispiel 1, 2 - Getriebeschema einer Kurbelwelle der Pedale nach Beispiel 3, 3 - Getriebeschema des Triebstranges nach Beispiel 4, 4 - Getriebeschema des Triebstranges nach Beispiel 5, 5 - Getriebeschema des Triebstranges nach Beispiel 6, 6 - Getriebeschema des Triebstranges nach Beispiel 7, 7 - Schema des Kettentriebes von einem Getriebe zum Pedalscheibenelement nach Beispiel 7, 8 - Getriebeschema des Triebstranges nach Beispiel 8, 9, 10 - Getriebeschema des Triebstranges nach Beispiel 9, 11 - Getriebeschema des Triebstranges nach Beispiel 10.
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Ausführungsformen der technischen Lösung
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Triebstrang für ein motorisiertes Fahrrad (1) umfasst: 1) Getriebe (1), dessen Eingangswelle (2) mit dem Motor (3) vorzugsweise durch eine starre oder flexible Welle (4) gekoppelt ist. Die Abtriebswelle (5) des Getriebes (1) ist über einen Ketten-, Riemen- oder Zahnradtrieb mit dem ersten Scheibenelement (6) gekoppelt, das auf die Kurbelwelle (10) der Pedale aufgesetzt ist. Dementsprechend kann das erste Scheibenelement (6) als Kettenrad, Riemenscheibe oder Zahnrad ausgebildet werden.
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Die mechanische Kraftübertragung, die das Getriebe (1) und das erste Scheibenelement (6) beinhaltet, ist ein Strukturelement, das die beanspruchte erfinderische Lehre vermittelt.
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Das erste Scheibenelement (6) ist mit seinem fluchtigen Pedalscheibenelement (15) gekoppelt. Diese Verbindung kann drehfest oder drehbar ausgebildet werden. Das erste Scheibenelement (6) und das Pedalscheibenelement (15), die miteinander verbunden sind, sind auf der Überholkupplung (17) der Kurbelwelle (10) angebracht, die das Drehmoment von der Welle (10) auf das genannte Element (15) überträgt. Das Pedalscheibenelement (15) ist durch ein beliebiges bekanntes Verfahren, beispielsweise Ketten-, Kardan- oder Riementrieb, mit der Achse des Rades (16) gekoppelt.
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Die mechanische Kraftübertragung mit dem Getriebe (1) und dem ersten Scheibenelement (6) enthält einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die parallel zueinander angeordnet sind.
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Der erste Abschnitt ist so ausgestaltet, dass ein Drehmoment mit einem ersten Übersetzungsverhältnis nur von der Eingangswelle (2) des Getriebes (1) auf das erste Scheibenelement (6) übertragen werden kann. Das erste Übersetzungsverhältnis definiert die Übertragung der Drehbewegung vom Motor (3) auf die Achse des Rades (16). In der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform des Triebstranges eines motorisierten Fahrrads, die später in Beispiel 1 beschrieben wird, der erste Abschnitt besteht aus Scheibenelementen (7, 8) und einer Kupplung (11).
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Der zweite Abschnitt ist so ausgestaltet, dass das Drehmoment mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis nur vom ersten Scheibenelement (6) auf die Eingangswelle (2) des Getriebes (1) übertragen werden kann. Das zweite Übersetzungsverhältnis definiert die Übertragung der Drehbewegung von der Kurbelwelle (10) der Pedale auf den Motor (3). In dem in 1 gezeigten Triebstrang der zweite Abschnitt umfasst die Kupplung (14) und die Scheibenelemente (12, 13).
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Die zweite Übersetzung unterscheidet sich von der ersten Übersetzung, so dass der Motor mit Pedalen gestartet werden kann.
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Falls ein Kettentrieb zwischen dem Pedalscheibenelement (15) und der Achse des Rades (16) vorgesehen ist, ist das Pedalscheibenelement (15) als Kettenrad oder Kettenradanordnung ausgestaltet. Im Falle des Kardantriebes ist das Pedalscheibenelement (15) als Zahnrad ausgestaltet. Im Falle des Riemenantriebes ist das Pedalscheibenelement (15) als Riemenscheibe ausgestaltet. Das Übersetzungsverhältnis dieses Antriebs wird mit den für Fahrräder bekannten Lösungen eingestellt. Bei Kettentrieb kann das Übersetzungsverhältnis beispielsweise über einen an der Radachse angebrachten Schalter eingestellt werden, der die Kette zu einem der Kettenräder in der Kettenradanordnung (19) des Rades verschiebt. Ein weiterer Schalter ist am Rahmen montiert und verschiebt die Kette zu einem der Kettenräder der Kettenradanordnung (15) in der Pedalbaugruppe.
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Der Motor (3) ist als 2-Takt- oder 4-Takt-Kolben- oder Drehkolben-Verbrennungsmotor oder als Hybridmotor einschließlich eines Verbrennungsmotors ausgestaltet. Der Motor kann mit einer automatischen Fliehkraftkupplung (22) und einer Überholkupplung (18) ausgestattet sein, die das Drehmoment nur von der Welle (4) auf den Motor (3) überträgt. Die Überholkupplung (18) dient zum Umgehen der Kupplung (22) beim Anlassen des Motors.
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Die Welle (4) ist vorzugsweise in einem Schutzrohr (nicht dargestellt) zu platzieren. Das Schutzrohr dient vorzugsweise als Stützrohr für die Motoraufhängung (3). Das Schutzrohr ist fest und lösbar an dem Rahmen (im Bereich der Sattelstütze) und dem Getriebegehäuse befestigt. Die Installation der Welle (4) in einem Hohlrohr ermöglicht es, Abmessungen und Geräusche zu reduzieren, die Schmutzfestigkeit der Baugruppen für die Drehmomentübertragung vom Motor (3) auf das Getriebe (1) und zurück zu erhöhen.
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Zweckmäßigerweise ist der Motor (3) hinter dem Sattel über dem Hinterrad anzuordnen. In diesem Fall kann der ausgewählte Motor eine relativ beliebige Größe und Leistung haben. So ist es beispielsweise möglich, als Motor (3) einen bekannten Motor der tragbaren Motorsense (Trimmer) zu verwenden, der in einem Block Kraftstofftank, Schalldämpfer, Zwangskühleinrichtungen und Motor selbst beinhaltet. In diesem Fall ist der Motor (3) schnell lösbar und wird mit einer oder zwei Schrauben am Schutzrohr befestigt. In diesem Fall kann das Fahrrad ohne Motor benutzt und nur durch Treten des Fahrers in Bewegung gesetzt werden. Befindet sich der Motor über dem Rad, kann man eine tiefere Furt überqueren.
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Es ist auch zulässig, den Motor (3) zwischen den Rädern am Rahmen (über oder unter dem Rahmen) und vor dem Steuerrohr zu platzieren.
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Motorsteuerungssysteme
- - Gasdrehgriff mit dem Seilzug;
- - elektrische Taste zum Stoppen des Motors.
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Diese Bedienelemente sind bei Verwendung des Triebstranges am Lenker des Fahrrads angeordnet.
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Das Übersetzungsverhältnis des Triebstranges vom Motor (3) zum ersten Scheibenelement (6) (erste Übersetzung) ist so gewählt, dass das erste Scheibenelement (6) bei der Motordrehzahl (3), bei der es Nennleistung (üblicherweise 3000 bis 10.000 U/min) liefert, mit 20 bis 60 U/min rotiert, was ungefähr der Anzahl der Drehungen von Kurbelwelle (10) der Pedale beim normalen Fahrbetrieb des Fahrrads entspricht.
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Das Übersetzungsverhältnis vom ersten Scheibenelement (6) zum Motor (3) (zweite Übersetzung) ist so gewählt, dass der Motor (3) 10 bis 30 Umdrehungen pro Umdrehung des Elements (6) ausführt. Ein so hohes zweites Übersetzungsverhältnis (1:30 - 1:10) im Vergleich zum umgekehrten ersten Übersetzungsverhältnis (1:3000-1:1000) ist auf die Bereitstellung von komfortablen Anlaßmöglichkeit und - bedingungen zum Starten des Motors (3) durch das Treten zurückzuführen.
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Ausführungsbeispiele
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Beispiel 1
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Vorzugsweise wird der Triebstrang eines motorisierten Fahrrads wie folgt ausgeführt.
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Die Eingangswelle (2) ist innerhalb des Getriebes (1) durch das Untersetzungsgetriebe mit der Zwischenwelle (9) verbunden.
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Der erste und zweite Abschnitte der mechanischen Kraftübertragung befinden sich zwischen der Zwischenwelle (9) und der Abtriebswelle (5).
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Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das zweite (7) und das dritte (8) Scheibenelement auf, die auf die Zwischenwelle (9) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind. Das zweite (7) oder dritte (8) Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung (11) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Zwischenwelle (9) auf die Abtriebswelle (5) überträgt. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das dritte Scheibenelement (8) an der ersten Überholkupplung (11), und das zweite Scheibenelement (7) drehfest an der Zwischenwelle (9) angebracht.
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Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das vierte (12) und das fünfte (13) Scheibenelement auf, die auf die Zwischenwelle (9) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind. Das vierte (12) oder fünfte (13) Scheibenelement ist an der zweiten Überholkupplung (14) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle (5) auf die Zwischenwelle (9) überträgt. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das fünfte Scheibenelement (13) an der zweiten Überholkupplung (14), und das vierte Scheibenelement (12) drehfest an der Zwischenwelle (9) angebracht.
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Um die Kompaktheit des Getriebes (1) zu erhöhen, werden zweites (7), drittes (8), viertes (12) und fünftes (13) Scheibenelement als Zahnräder ausgestaltet. In anderen Fällen können sie in Form von Kettenrädern oder Riemenscheiben hergestellt werden.
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Die zweite Überholkupplung (14) ist als (steuerbare) Schaltkupplung ausgestaltet, um eine komfortable Nutzung des Fahrrads mit ausgeschaltetem Motor zu gewährleisten. Im entkuppelten Zustand wirkt die Kupplung (14) als Lager und im gekuppelten Zustand - als Überholkupplung. Das entsprechende Bedienelement (14) der Kupplung ist am Lenker des Fahrrads angeordnet und als Rücklaufhebel ausgestaltet. Wird der Hebel gedrückt gehalten, rastet die Kupplung (14) ein, und der Motor kann mit Pedalen gestartet werden. Wird der Hebel losgelassen, so wird die Kupplung (14) gelöst.
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Das Getriebegehäuse ist vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, teilweise mit Öl zur Schmierung der darin befindlichen Bauelemente gefüllt und mit Wellendichtungen an der Eingangswelle (2) und Abtriebswelle (5) versehen. Dies reduziert den Geräuschpegel, verlängert die Betriebsdauer und vermeidet die Wartung des Getriebes.
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Außerhalb des Getriebes (1) ist das sechste Scheibenelement (25) auf die Abtriebswelle (5) des Getriebes aufgesetzt, das mit dem ersten Scheibenelement (6) durch den Kettentrieb gekoppelt ist. Riemen-, Getriebe- oder Kardantriebe sind ebenfalls zulässig.
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Das Drehmoment wird in Beispiel 1 der Getriebeausführung wie folgt übertragen
- - von der Eingangswelle (2) des Getriebes (1) zur Zwischenwelle (9) durch den Kegelradtrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von 4,1:1 bis 4,5:1;
- - vom zweiten Scheibenelement (7) zum dritten Scheibenelement (8) durch den Zahntrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von 7:1;
- - vom fünften Scheibenelement (13) zum vierten Scheibenelement (12) durch den Zahntrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1;
- - von der Abtriebswelle (5) zum ersten Scheibenelement (6) durch den Kettentrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von 3,2:1 bis 4,6:1. Dieser Kettentrieb kann einen Spanner beinhalten.
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Das erste Scheibenelement (6) und das Pedalscheibenelement (15) sind drehfest miteinander gekoppelt und als eine Kettenradanordnung ausgestellt. Das erste Scheibenelement (6) wird näher am Fahrradrahmen angeordnet.
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Der Triebstrang kann an den meisten Fahrrädern montiert werden, einschließlich allradgefederter Fahrräder.
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Der in Beispiel 1 gezeigte Triebstrang lässt ein motorisiertes Fahrrad in zehn Modi betrieben:
- 1) Anlauf nur durch die Muskelkraft des Fahrers. In diesem Modus kann der Motor abgestellt werden oder leerlaufen;
- 2) Anlauf durch die Muskelkraft des Fahrers und mit dem gleichzeitigen Anlassen des Motors;
- 3) Anlauf nur durch den Motors;
- 4) Anlauf durch die kombinierten Wirkung des Motors und der Muskelkraft des Fahrers;
- 5) Bewegung nur durch die Muskelkraft des Fahrers. In diesem Modus kann der Motor abgestellt werden oder leerlaufen;
- 6) Bewegung durch die Muskelkraft des Fahrers und mit dem gleichzeitigen Anlassen des Motors;
- 7) Bewegung durch den Motor;
- 8) Anlauf durch die kombinierte Wirkung des Motors und der Muskelkraft des Fahrers;
- 9) Freilauffahren ohne Eingriff des Fahrers oder Motors durch die Straßenneigung oder vorherige Beschleunigung in anderen Modi. In diesem Modus kann der Motor abgestellt werden oder leerlaufen
- 10) Anlassen des Motors eines stehenden Fahrrads von den Pedalen mit angehobenem Antriebsrad (der Fahrer steht auf dem Boden neben dem Fahrrad).
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Beispiel 2
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Ähnlich zum Beispiel 1. Diese Variante unterscheidet sich durch die Ausführung der zweiten Überholkupplung (14) und die Kopplung des sechsten Scheibenelements (25) mit der Abtriebswelle (5).
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Die zweite Überholkupplung (14) ist als nicht schaltbare Kupplung ausgestaltet. Stattdessen ist das sechste Scheibenelement (25) auf die verriegelbare Überholkupplung der Abtriebswelle (5) aufgesetzt, um den bequemen Betrieb des Fahrrades mit
ausgeschaltetem Motor sicherzustellen. Im verriegelten Zustand wirkt diese Kupplung als feste Verbindung und im entriegelten Zustand - als Überholkupplung, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle (5) auf das sechste Scheibenelement (25) überträgt. Das entsprechende Bedienelement der verriegelbaren Überholkupplung ist am Lenker des Fahrrads angeordnet und als Rücklaufhebel ausgestaltet. Wird der Hebel gedrückt gehalten, so wird die Kupplung verriegelt, und der Motor kann mit Pedalen gestartet werden. Wird der Hebel losgelassen, so wird die Kupplung entriegelt.
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Insbesondere kann die verriegelbare Überholkupplung aus einem Paar Überholkupplungen bestehen. Eine dieser Kupplungen ist als Überholkupplung ausgestaltet, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle (5) auf das sechste Scheibenelement (25) überträgt. Die andere ist als (steuerbare) schaltbare Überholkupplung ausgestaltet, die im entriegelten Zustand als Lager und im verriegelten Zustand als Überholkupplung wirkt und das Drehmoment nur vom sechsten Scheibenelement (25) auf die Abtriebswelle (5) überträgt.
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Beispiel 3
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Ähnlich zum Beispiel 1. Diese Variante unterscheidet sich durch die Ausführung der zweiten Überholkupplung (14) und die Kopplung des ersten Scheibenelements (6) mit dem Pedalscheibenelement (15).
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Die zweite Überholkupplung (14) ist als nicht schaltbare Kupplung ausgestaltet. Stattdessen ist das erste Scheibenelement (6) über eine verriegelbare Überholkupplung (20) am Pedalscheibenelement (15) befestigt, um den komfortablen Betrieb des Fahrrads mit ausgeschaltetem Motor sicherzustellen ( 2). Im verriegelten Zustand wirkt die Kupplung (20) als feste Verbindung und im entriegelten Zustand - als Überholkupplung, die das Drehmoment nur vom ersten Scheibenelement (6) auf das Pedalscheibenelement (15) überträgt. Das entsprechende Bedienelement (20) der Kupplung ist am Lenker des Fahrrads angeordnet und als Rücklaufhebel ausgestaltet. Wird der Hebel gedrückt gehalten, so wird die Kupplung (20) verriegelt, und der Motor kann mit Pedalen gestartet werden. Wird der Hebel losgelassen, so wird die Kupplung (20) entriegelt.
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Insbesondere kann die verriegelbare Überholkupplung (20) aus einem Paar Überholkupplungen bestehen. Eine dieser Kupplungen ist als Überholkupplung ausgestaltet, die das Drehmoment nur vom ersten Scheibenelement (6) auf das Pedalscheibenelement (15) überträgt. Die andere ist als (steuerbare) schaltbare Überholkupplung ausgestaltet, die im entriegelten Zustand als Lager und im verriegelten Zustand als Überholkupplung wirkt und das Drehmoment nur vom Pedalscheibenelement (15) auf das erste Scheibenelement (6) überträgt.
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Beispiel 4
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Der erste und zweite Abschnitte der mechanischen Kraftübertragung befinden sich innerhalb des Getriebes (1) zwischen der Eingangswelle (2) und der Abtriebswelle (5) (3).
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Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das zweite (7) und das dritte (8) Scheibenelement auf, die auf die Eingangswelle (2) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind. Das zweite (7) oder dritte (8) Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung (11) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Eingangswelle (2) auf die Abtriebswelle (5) überträgt. In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist das dritte Scheibenelement (8) an der ersten Überholkupplung (11), und das zweite Scheibenelement (7) drehfest an der Eingangswelle (2) angebracht.
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Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das vierte (12) und das fünfte (13) Scheibenelement auf, die auf die Eingangswelle (2) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind. Das vierte (12) oder fünfte (13) Scheibenelement ist an der zweiten Überholkupplung (14) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle (5) auf die Eingangswelle (2) überträgt. In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist das vierte Scheibenelement (12) an der zweiten Überholkupplung (14), und das fünfte Scheibenelement (13) drehfest an der Abtriebswelle (5) angebracht.
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Das zweite (7), dritte (8), vierte (12) und fünfte (13) Scheibenelement ist als Zahnrad ausgestaltet.
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Die Abtriebswelle (5) des Getriebes (1) weist das sechste Scheibenelement (25), das mit dem ersten Scheibenelement (6) durch den Kettentrieb gekoppelt ist.
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Die zweite Überholkupplung (14) ist als (steuerbare) Schaltkupplung (s. Beispiel 1) ausgestaltet. Das erste Scheibenelement (6) und das Pedalscheibenelement (15) sind drehfest miteinander gekoppelt und als eine Kettenradanordnung ausgestellt.
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Beispiel 5
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Die Eingangswelle (2) ist innerhalb des Getriebes (1) durch das Untersetzungsgetriebe mit der Zwischenwelle (9) verbunden (4).
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Der erste und zweite Abschnitte der mechanischen Kraftübertragung befinden sich zwischen der Zwischenwelle (9) und der Abtriebswelle (5).
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Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das zweite (7) und das dritte (8) Scheibenelement auf, die auf die Zwischenwelle (9) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind, sowie das siebte (26) und das achte (27) Scheibenelement, die auf die zusätzliche Welle (21) aufgesetzt sind. Alternative: das zweite (7), dritte (8), siebte (26) oder achte (27) Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung (11) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Zwischenwelle (9) auf die Abtriebswelle (5) überträgt. In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist auf die erste Überholkupplung (11) das siebte Scheibenelement (26) aufgesetzt. Das zweite (7), dritte (8) und achte (27) Scheibenelement sind drehfest an deren Wellen befestigt. Das zweite (7), dritte (8), siebte (26) und achte (27) Scheibenelement ist als Zahnrad ausgestaltet.
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Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das vierte (12) und das fünfte (13) Scheibenelement auf, die auf die Zwischenwelle (9) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind. Das vierte (12) oder fünfte (13) Scheibenelement ist an der zweiten Überholkupplung (14) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle (5) auf die Zwischenwelle (9) überträgt. In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist das fünfte Scheibenelement (13) an der zweiten Überholkupplung (14), und das vierte Scheibenelement (12) drehfest an der Zwischenwelle (9) angebracht. Das vierte (12) und fünfte (13) Scheibenelement ist als Kettenrad ausgestaltet.
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Die zweite Überholkupplung (14) ist als (steuerbare) Schaltkupplung (s. Beispiel 1) ausgestaltet.
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Die Abtriebswelle (5) des Getriebes (1) weist das sechste Scheibenelement (25), das mit dem ersten Scheibenelement (6) durch den Kettentrieb gekoppelt ist. Das erste Scheibenelement (6) und das Pedalscheibenelement (15) sind drehfest miteinander gekoppelt und als eine Kettenradanordnung ausgestellt.
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Beispiel 6
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Der erste und zweite Abschnitte der mechanischen Kraftübertragung befinden sich innerhalb des Getriebes (1) zwischen der Eingangswelle (2) und der Abtriebswelle (5) (5).
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Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das zweite (7) und das dritte (8) Scheibenelement auf, die auf die Eingangswelle (2) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind, sowie das siebte (26) und das achte (27) Scheibenelement, die auf die zusätzliche Welle (21) aufgesetzt sind. Alternative: das zweite (7), dritte (8), siebte (26) oder achte (27) Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung (11) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Eingangswelle (2) auf die Abtriebswelle (5) überträgt. In der in 5 dargestellten Ausführungsform ist auf die erste Überholkupplung (11) das dritte Scheibenelement (8) aufgesetzt. Das zweite (7), siebte (26) und achte (27) Scheibenelement ist jeweils drehfest an dessen Welle befestigt. Das zweite (7) und siebte (26) Scheibenelement ist als Kegelzahnrad ausgestaltet. Das dritte (8) und achte (27) Scheibenelement ist als Stirnrad ausgestaltet.
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Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das vierte (12) und das fünfte (13) Scheibenelement auf, die auf die Eingangswelle (2) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind. Das vierte (12) oder fünfte (13) Scheibenelement ist an der zweiten Überholkupplung (14) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Abtriebswelle (5) auf die Eingangswelle (2) überträgt. In der in 5 dargestellten Ausführungsform ist das vierte Scheibenelement (12) an der zweiten Überholkupplung (14), und das fünfte Scheibenelement (13) drehfest an der Abtriebswelle (5) angebracht. Das vierte (12) und fünfte (13) Scheibenelement ist als Kegelzahnrad ausgestaltet.
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Die Abtriebswelle (5) des Getriebes (1) weist das sechste Scheibenelement (25), das mit dem ersten Scheibenelement (6) durch den Kettentrieb gekoppelt ist.
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Die zweite Überholkupplung (14) ist als (steuerbare) Schaltkupplung (s. Beispiel 1) ausgestaltet. Das erste Scheibenelement (6) und das Pedalscheibenelement (15) sind drehfest miteinander gekoppelt und als eine Kettenradanordnung ausgestellt.
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Beispiel 7
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Die Eingangswelle (2) ist innerhalb des Getriebes (1) durch das Untersetzungsgetriebe mit der Zwischenwelle (9) verbunden (6).
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Der erste und zweite Abschnitte der mechanischen Kraftübertragung befinden sich zwischen der Zwischenwelle (9) und dem ersten Scheibenelement (6).
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Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das zweite (7) und das dritte (3) Scheibenelement auf, die innerhalb des Getriebes (1) auf die Zwischenwelle (9) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind. Außerhalb des Getriebes (1) ist auf die Abtriebswelle (5) das fünfte Scheibenelement (13) aufgesetzt, das ebenfalls Teil des ersten Abschnitts ist. Das fünfte Scheibenelement (13) mit dem ersten Scheibenelement (6) bildet den Kettentrieb.
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Alternative: das zweite (7), dritte (8) oder fünfte (13) Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung (11) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Zwischenwelle (9) auf das fünfte Scheibenelement (13) überträgt. In der in 6 dargestellten Ausführungsform ist das fünfte Scheibenelement (13) an der ersten Überholkupplung (11) angebracht, und das zweite (7) und dritte (8) Scheibenelement sind drehfest an deren Wellen befestigt.
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Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung ist als viertes Scheibenelement (12) ausgestaltet, das außerhalb des Getriebes (1) auf die zweite Überholkupplung (14) der Zwischenwelle (9) aufgesetzt ist und mit dem ersten (6) und fünften (13) Scheibenelement einen Kettentrieb bildet. Die zweite Überholkupplung (14) überträgt das Drehmoment nur vom vierten Scheibenelement (12) auf die Zwischenwelle (9).
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Das zweite (7) und dritte (8) Scheibenelement ist als Zahnrad ausgestaltet. In anderen Fällen können sie in Form von Kettenrädern oder Riemenscheiben hergestellt werden.
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Die Einheitsübertragung zwischen dem ersten (6), vierten (12) und fünften (13) Scheibenelement kann auch als Riementrieb oder Zahnradtrieb ausgestaltet werden.
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Das Drehmoment wird in Beispiel 7 der Getriebeausführung wie folgt übertragen:
- - von der Eingangswelle (2) des Getriebes (1) zur Zwischenwelle (9) durch den Kegelradtrieb mit einem Übersetzungsverhältnis ca. 6:1;
- - von der Zwischenwelle (9) zur Abtriebswelle (5) durch den Zahnradtrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von 7:1;
- - von der Abtriebswelle (5) zum ersten Scheibenelement (6) durch den Kettentrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von ca. 3:1. Dieser Kettentrieb kann einen Spanner beinhalten.
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Das vierte (12) und fünfte (13) Scheibenelement ist als das gleiche Kettenrad ausgestaltet.
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Die zweite Überholkupplung (14) ist als (steuerbare) Schaltkupplung (s. Beispiel 1) ausgestaltet.
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Das Getriebe (1) ist so auf dem Rahmen angeordnet, dass bei laufendem Motor (3) die Zugkraft vom fünften Scheibenelement (13) durch den Kettenabschnitt direkt auf das erste Scheibenelement (6) übertragen wird (7). Die Zugkraft vom ersten Scheibenelement (6) wird beim Anlassen des Motors (3) direkt auf das vierte Scheibenelement (12) übertragen. Diese konstruktion ist optimal für die Abnahme der Belastung von Zwischenelementen des Kettentriebs, der das erste (6), vierte (12) und fünfte (13) Scheibenelement (Kettenrad) umfasst.
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Die Länge der Zwischenwelle (9) und der Abtriebswelle (5) des Getriebes ist so erweitert, dass diese Wellen so nah wie möglich am Fahrradrahmen befestigt werden. Die Kettenräder (12, 13) sind auf einer Seite des Rahmens und die Zahnräder (7, 8) auf anderer Seite des Rahmens angeordnet. Diese Lösung reduziert das Kraftmoment, mit dem das Getriebegehäuse (1) auf den Fahrradrahmen wirkt.
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Das erste Scheibenelement (6) und das Pedalscheibenelement (15) sind drehfest miteinander gekoppelt und als eine Kettenradanordnung ausgestellt. Das erste Scheibenelement (6) wird näher am Fahrradrahmen angeordnet.
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Um das Getriebe mit einem Motor, der die Nennleistung bei 4000 U/min liefert, zu verwenden, weist der Triebstrang ein Übersetzungsverhältnis von Drehzahl (4) der Welle zur Drehzahl des ersten Scheibenelements (6) von etwa 126:1 auf. Gleichzeitig weist der Triebstrang ein Übersetzungsverhältnis von Drehzahl des ersten Scheibenelements (6) zur Drehzahl (4) der Welle von etwa 1:18 zum Anlassen des Motors auf.
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Der Triebstrang kann an den meisten Fahrrädern montiert werden, einschließlich allradgefederter Fahrräder.
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In der anderen Ausführung können die zweite Überholkupplung (14) und das erste Scheibenelement (6) wie in Beispiel 2 ausgeführt werden.
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Beispiel 8
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Ähnlich zum Beispiel 7. Diese Variante unterscheidet sich durch die Innenausführung des Getriebes (1) (8).
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Das Drehmoment wird im Getriebe wie folgt übertragen:
- - von der Eingangswelle (2) des Getriebes (1) zur Zusatzwelle (21) durch den Kegelradtrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von 4,1:1 bis 4,5:1;
- - von der Zusatzwelle (21) zur Zwischenwelle (9) durch den Zahnradtrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von 2,2:1;
- - von der Zwischenwelle (9) zur Abtriebswelle (5) durch den Zahnradtrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von 6:1;
- - von der Abtriebswelle (5) zum ersten Scheibenelement (6) durch den Kettentrieb mit einem Übersetzungsverhältnis von 2,3:1. Dieser Kettentrieb kann einen Spanner beinhalten.
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Beispiel 9
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Der erste und zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung befinden sich zwischen der Eingangswelle (2) und dem ersten Scheibenelement (6) (9, 10).
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Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das zweite (7) und das dritte (8) Scheibenelement auf, die innerhalb des Getriebes (1) auf die Eingangswelle (2) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind. Außerhalb des Getriebes (1) ist auf die Abtriebswelle (5) das fünfte Scheibenelement (13) aufgesetzt, das ebenfalls Teil des ersten Abschnitts ist. Das fünfte Scheibenelement (13) mit dem ersten Scheibenelement (6) bildet den Kettentrieb.
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Alternative: das zweite (7), dritte (8) oder fünfte (13) Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung (11) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Eingangswelle (2) auf das fünfte Scheibenelement (13) überträgt. In der in 9 dargestellten Ausführungsform ist das dritte Scheibenelement (8) an der ersten Überholkupplung (11) angebracht, und das zweite (7) und fünfte (13) Scheibenelement sind drehfest an deren Wellen befestigt.
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Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung ist als viertes Scheibenelement (12) ausgestaltet, das außerhalb des Getriebes (1) auf die zweite Überholkupplung (14) der Eingangswelle (2) aufgesetzt ist und mit dem ersten (6) und fünften (13) Scheibenelement einen Kettentrieb bildet. Die zweite Überholkupplung (14) überträgt das Drehmoment nur vom vierten Scheibenelement (12) auf die Eingangswelle (2).
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Das zweite (7) und dritte (8) Scheibenelement ist als Zahnrad ausgestaltet. In anderen Fällen können sie in Form von Kettenrädern oder Riemenscheiben hergestellt werden.
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Die Einheitsübertragung zwischen dem ersten (6), vierten (12) und fünften (13) Scheibenelement kann auch als Riementrieb oder Zahnradtrieb ausgestaltet werden.
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Das vierte (12) und fünfte (13) Scheibenelement ist als das gleiche Kettenrad ausgestaltet.
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Die zweite Überholkupplung (14) ist als (steuerbare) Schaltkupplung (s. Beispiel 1) ausgestaltet. Das erste Scheibenelement (6) und das Pedalscheibenelement (15) sind drehfest miteinander gekoppelt und als eine Kettenradanordnung ausgestellt.
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Beispiel 10
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Der erste und zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung befinden sich zwischen der Eingangswelle (2) und dem ersten Scheibenelement (6) (11).
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Der erste Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das zweite (7) und das dritte (8) Scheibenelement auf, die innerhalb des Getriebes (1) auf die Eingangswelle (2) bzw. die Abtriebswelle (5) aufgesetzt sind. Das zweite (7) und dritte (8) Scheibenelement ist als Kegelzahnrad ausgestaltet. Außerhalb des Getriebes (1) ist auf die Abtriebswelle (5) das fünfte Scheibenelement (13) aufgesetzt, das ebenfalls Teil des ersten Abschnitts ist. Das fünfte Scheibenelement (13) mit dem ersten Scheibenelement (6) bildet den Kettentrieb.
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Alternative: das zweite (7), dritte (8) oder fünfte (13) Scheibenelement ist an der ersten Überholkupplung (11) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von der Eingangswelle (2) auf das fünfte Scheibenelement (13) überträgt. In der in 11 dargestellten Ausführungsform ist das dritte Scheibenelement (8) an der ersten Überholkupplung (11) angebracht, und das zweite (7) und fünfte (13) Scheibenelement sind drehfest an deren Wellen befestigt.
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Der zweite Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung weist das siebte (26) und das achte (27) Scheibenelement auf, die innerhalb des Getriebes (1) auf die Eingangswelle (2) bzw. die Zwischenwelle (9) aufgesetzt sind. Das siebte (26) und achte (27) Scheibenelement ist als Kegelzahnrad ausgestaltet. Außerhalb des Getriebes (1) ist auf die Zwischenwelle (9) das vierte Scheibenelement (12) aufgesetzt, das ebenfalls Teil des zweiten Abschnitts ist. Das vierte Scheibenelement (12) mit dem ersten (6) und fünften (13) Scheibenelement bildet einen Einheitskettentrieb.
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Alternative: das vierte (12), siebte (26) oder achte (27) Scheibenelement ist an der zweiten Überholkupplung (14) seiner Welle angebracht, die das Drehmoment nur von dem vierten Scheibenelement (12) auf die Eingangswelle (2) überträgt. In der in 11 dargestellten Ausführungsform ist das siebte Scheibenelement (26) an der zweiten Überholkupplung (14), und das achte (27) und vierte (12) Scheibenelement drehfest an der Zwischenwelle (9) angebracht.
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Das vierte (12) und fünfte (13) Scheibenelement ist als das gleiche Kettenrad ausgestaltet.
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Die Einheitsübertragung zwischen dem ersten (6), vierten (12) und fünften (13) Scheibenelement kann auch als Riementrieb oder Zahnradtrieb ausgestaltet werden.
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Die zweite Überholkupplung (14) ist als (steuerbare) Schaltkupplung (s. Beispiel 1) ausgestaltet.
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Das erste Scheibenelement (6) und das Pedalscheibenelement (15) sind drehfest miteinander gekoppelt und als eine Kettenradanordnung ausgestellt. Das erste Scheibenelement (6) wird näher am Fahrradrahmen angeordnet.
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Die Umsetzung der beanspruchten technischen Lösung ist nicht auf die oben genannten Beispiele beschränkt. Insbesondere:
- - die Welle (4) kann zusammengesetzt werden, deren Teile können schräg aufeinander angeordnet sein, um den Raum optimal auszufüllen;
- - die Welle (4) kann mit der Eingangswelle (2) des Getriebes (1) in beliebiger bekannter Weise, z.B. durch eine Kupplung, gekoppelt werden;
- - andere bekannte Verfahren zur Übertragung des Drehmoments vom Motor auf das Getriebe, wie z. B. Ketten- oder Riementrieb, sind zulässig;
- - zwischen dem Motor (3) und dem Getriebe (1) kann ein Zwischengetriebe installiert werden,
- - der Motor (3) kann mit einem elektrischen oder manuellen Anlasser, Variator oder Schaltgetriebe ausgestattet werden;
- - wenn der Motor nicht mit einer automatischen, sondern mit einer steuerbaren Kupplung ausgestattet ist, ist ein zusätzlicher Kupplungshebel am Lenker des Fahrrads angebracht;
- - die Überholkupplungen können von jeder bekannten Konstruktion sein, z.B. Konstruktion mit Ratsche, Kugel, Rolle, Feder, Schraube oder Keil;
- - zwischen jedem der genannten Scheibenelemente können zusätzliche Triebe angebracht werden, insbesondere in Form von Wellen und darauf aufgesetzten Zahnrädern, mit oder ohne Kupplungen.
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Beschreibung des Betriebs von Triebstrang
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Im Ausgangszustand wird der Motor abgestellt, die Getriebeteile bewegen sich nicht.
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Beim Anlauf tretet der Fahrer in die Pedale, die die Kurbelwelle (10) drehen. Die Welle (10) treibt über die Überholkupplung (17) das Pedalscheibenelement (15) an, das ein Rad über den Ketten- oder Kardanantrieb antreibt.
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Wenn das Pedalscheibenelement (15) drehfest mit dem ersten Scheibenelement (6) gekoppelt ist, wird auch dieses angetrieben. Ist das erste Scheibenelement (6) über eine verriegelbare Überholkupplung (20) mit dem Pedalscheibenelement (1b) gekoppelt (s. Beispiel 3), so wird das erste Scheibenelement (6) nur dann angetrieben, wenn diese Kupplung vom Fahrer mit einem geeigneten Hebel verriegelt wird. Andernfalls wird die Drehung des Pedalscheibenelements (15) nicht auf das erste Scheibenelement (6) übertragen werden.
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Die Drehung des ersten Scheibenelements (6) wird über den zweiten Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung auf die Eingangswelle (2) des Getriebes übertragen. Wenn sich auf diesem Weg der mechanischen Kraftübertragung eine steuerbare Kupplung befindet, muss der Fahrer diese mit einem geeigneten Hebel ordnungsgemäß einkuppeln. Andernfalls wird die Drehung des Pedalscheibenelements (15) nicht auf die Eingangswelle (2) übertragen werden. Insbesondere ist eine solche gesteuerte Kupplung in Beispiel 1 (zweite (steuerbare) schaltbare Überholkupplung (14) (1)), Beispiel 2 (verriegelbare Überholkupplung, auf der das sechste Scheibenelement (25) angebracht ist), Beispiel 7 (zweite (steuerbare) schaltbare Überholkupplung (14) (6)) vorgesehen.
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Aufgrund der Konstruktion des ersten Abschnitts der mechanischen Kraftübertragung wird die Drehung des ersten Scheibenelements (6) über diesen ersten Abschnitt nicht auf die Eingangswelle (2) übertragen.
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Das Drehmoment wird von der Eingangswelle (2) über die Welle (4) auf den Motor (3) übertragen. Ist der Motor mit einer Fliehkraftkupplung ausgestattet, so wird die Drehung von der Welle (4) auf den Motor über die Überholkupplung (18) übertragen. Die Drehung der Motorwelle (3) startet den Motor unter der Bedingung, sofern Kraftstoff zugeführt wird und Zündung vorliegt.
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Nach dem Anlassen des Motors (3) wird das Motordrehmoment über die Welle (4) auf die Eingangswelle (2) des Getriebes (1) übertragen. Falls der Motor (3) mit einer automatischen Fliehkraftkupplung (22) ausgestattet ist, wird die Drehung auf der Welle (4) nur dann übertragen, wenn die vorgegebene Drehzahl der Kurbelwelle des Motors erreicht wird.
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Die Eingangswellenkraft (2) des Getriebes (1) wird über den ersten Abschnitt der mechanischen Kraftübertragung auf das erste Scheibenelement (6) übertragen. Aufgrund der Konstruktion des zweiten Abschnitts der mechanischen Kraftübertragung wird die Drehung der Eingangswelle (2) über diesen zweiten Abschnitt nicht auf das erste Scheibenelement (6) übertragen.
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Das Drehmoment des ersten Scheibenelements (6) wird auf das Pedalscheibenelement (15) und weiter auf das Rad übertragen.
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Durch die Montage des Pedalscheibenelements (15) auf der Überholkupplung (17) wird dessen Drehung nicht auf die Kurbelwelle (10) der Pedale und Pedale selbst übertragen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die beanspruchte technische Lösung wird unter Verwendung industriell hergestellter Geräte und Materialien umgesetzt, kann in jedem Industrieunternehmen hergestellt werden, ermöglicht die Montage auf den meisten bekannten Fahrradkonstruktionen und wird eine breite Anwendung bei der Modernisierung von mit Muskelkraft angetriebenen Radfahrzeugen finden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0378397 B1 [0002]
- US 5941332 [0004]
- US 2010030307851 [0006]
- JP 7309282 [0008, 0010]
