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Fahrradhilfsmotor mit Kraftübertragung auf das Hinterrad des Fahrrades
durch ein Reibrad Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrradhilfsmotor mit Kraftübertragung
auf das Hinterrad des Fahrrades durch ein Reibrad.
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Es sind bereits Fahrradhilfsmotoren der genannten Art in verschiedenen
Ausführungsformen vorgeschlagen und auf den Markt gebracht worden. Das notwendige
Abheben des Reibrades vom Rad -gleichgültig ob es sich um das Vorderrad oder um
das Hinterrad handelt-, das es gestattet, das Fahrrad durch Treten anzutreiben,
ohne den Motor mitzunehmen, ist bei diesen bekannten Ausführungsformen dadurch erreicht
worden, daß entweder die aus dem Motor und dem Reibrad bestehende Gesamtanordnung
geschwenkt wurde, um das Reibrad vom Luftreifen abzuheben, oder, wenn ein Zwischenuntersetzungsgetriebe
den Motor mit dem Reibrad verband, die Reibrolle allein vom Luftreifen abgehoben
wurde.
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Im einen wie im anderen Falle erfordert .die Betätigung des Reibrades
zur Herstellung seines Eingriffes mit dem Rad und manchmal auch zu seinem Abheben
eine beträchtliche Kraftanstrengung, denn gleichgültig welche Mittel angewendet
werden (z. B. Ausnutzung des Motorgewichtes oder Ausgleichsfedern, um das Reibrad
zum Eingriff zu bringen), ist es letzten Endes doch die Muskelkraftanwendung des
Fahrers, die die Elastizität des Luftreifens überwinden muß, um die Reibrolle in
diesen hineinzupressen. Im ersten Falle muß außerdem die Gesamtheit des Motors um
eine oder mehrere Achsen geschwenkt werden, wobei die Masse des Motors und demgemäß
die zu überwindenden Trägheitsmomente bedeutend sind.
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Im einen wie im anderen Falle besteht zwischen der vollständigen Freigabe
und dem vollständigen Eingriff der Rolle am Luftreifen eine Zwischenperiode auftretender
und zunehmender Reibungskräfte, die sowohl für die Rolle als auch für den Luftreifen
schädlich ist, wenn dieses Manöver während des Fahrens durchgeführt wird.
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Wenn schließlich Spiel in der Kraftübertragung der Rolle entsteht,
dann wird die Größe, mit der die Rolle sich in .den Luftreifen eindrückt, um eine
genügende Reibung sicherzustellen, entsprechend verringert, und zwar zum Schaden
eines guten Antriebs. Daher ist es oft notwendig, Regeleinrichtungen und/ oder Andrückfedern
für die Rolle auf dem Luftreifen vorzusehen, wodurch die Bauweise komplizierter
wird. Außerdem und nicht zuletzt entstehen dadurch leichte Schwingungen im System,
wodurch der Achsabstand zwischen der Rolle und dem Luftreifen sich ändert und eine
ungleichmäßige, wellige Abnutzung des Luftreifens eintritt. Außerdem wurde auch
schon eine Fliehkraftkupplung bekannt, bei welcher die einzige Kupplung mit einem
Paar von Fliehgewichten ausgerüstet ist, die eine doppelte Funktion zu erfüllen
haben insofern, als sie zusätzlich mit Reibbelägen an ihrem Drehpunkt ausgerüstet
sind. Ein solcher Mechanismus erfordert eine genaue Einstellung der Rückholfedern,
was außergewöhnlich schwierig und in der Praxis kaum zu verwirklichen ist, so daß
die Funktion nicht unbedingt sichergestellt ist.
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Demgegenüber ist der Erfindungsgegenstand zur Lösung der gestellten
Aufgabe, ausgehend von dem eingangs erwähnten Fahrradhilfsmotor mit Kraftübertragung
auf das Hinterrad des Fahrrades durch ein Reibrad, dessen Achse in ihrer Lage festliegt
und das Reibrad auf diese Weise in ständigem Eingriff mit dem Luftreifen steht,
in den es sich in einem ständig gleichen Betrag hineindrückt, wobei zum Auskuppeln
des Reibrades eine Kupplungsvorrichtung zwischen diesem Rad und einer koaxialen
Antriebsscheibe vorgesehen ist, erfindungsgemäß dergestalt ausgebildet, daß die
Kupplungsvorrichtung aus einer Kombination zweier Kupplungen besteht, deren erste
als auf die Geschwindigkeit des Motors ansprechende Fliehkraftkupplung, deren zweite
als auf die Geschwindigkeit des angetriebenen Rades bzw. eine manuelle Betätigung
durch den Fahrer ansprechende Kupplung ausgebildet ist.
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Durch die zwei miteinander kombinierten Kupplungen sind die notwendigen
Funktionen in jedem
Falle gesichert, da die Kupplungen getrennt
arbeiten und damit eine gegenseitige, die Funktion in unerwünschter Weise beeinflussende
Einwirkung ausgeschlossen ist.
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Der Handkupplung für die vorstehend dargestellte Kraftübertragung
ist eine Fliehkraftkupplung zugeordnet, deren Fliehgewichte in der Drehung mit einer
frei umlaufenden auf der Welle der Reibrolle angebrachten Scheibe fest verbunden
sind. Weiterhin kann in Kombination einerseits eine erste Fliehkraftkupplung vorgesehen
sein, deren Fliehgewichte in der Drehung mit der Reibrolle fest verbunden sind und
andererseits eine zweite Fliehkraftkupplung, die auf die Geschwindigkeit des Motors
anspricht.
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Die angetriebene Scheibe kann die Drehachsen der Fliehgewichte mit
Reibbelägen tragen, die mit dem inneren Umfang einer Trommel in Eingriff kommen
können, die ihrerseits mit der Welle der Reibrolle fest verbunden ist, wobei die
genannte Scheibe auf dieser Welle frei umläuft und zugleich den Innenkonus einer
handbetätigten Kupplung bildet, dem ein am äußeren Umfang der Trommel befindlicher
Konus zugeordnet ist.
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Dabei können weiterhin Handbetätigungsorgane vorgesehen sein, die
die Fliehgewichte der ersten Kupplung in rückgezogener Stellung blockieren.
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Schließlich können die Fliehgewichte der mit der Reibrolle fest verbundenen
Fliehkraftkupplung von einer Trommel getragen werden, die an der Welle befestigt
ist, auf der die Reibrolle aufgekeilt ist und Bolzen aufweisen, die durch öffnungen
in der Wandung der Trommel hindurchragen, wobei diese Bolzen außerhalb der genannten
Trommel in Profilbleche eingreifen, die zu einem Handbetätigungskranz gehören, der
an der Außenseite der Trommel angeordnet ist und der zwei Winkelstellungen gegenüber
der Trommel einnehmen kann, so daß die Bolzen und mit diesen die Fliehgewichte sich
in radialer Richtung unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft in der einen Stellung
(Antriebsstellung des Motors) verschieben und die Bolzen mit den Fliehgewichten
umgekehrt in ihrer Rückholstellung oder Auskupplungsstellung durch die Profilbleche
des Handbetätigungskranzes blockiert werden.
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Schließlich und endlich kann die angetriebene Scheibe eine zweite
Trommel kleineren Durchmessers als derjenige der ersten Trommel tragen, wobei an
der Innenfläche dieser Trommel die Fliehgewichte der Fliehkraftkupplung angreifen
und die Trommel der angetriebenen Scheibe selbst an ihrer Außenfläche Fliehgewichte
trägt, die auf die Innenfläche des Umfanges der ersten Trommel von einer gewissen
Mindestgeschwindigkeit des Motors ab einwirken.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich besonders durch einfache
Bauweise und damit entsprechende Wirtschaftlichkeit aus. Da die Trägheit des Reibrades
sehr gering ist, wird der Widerstand gegen das Fahren auf diese Weise, soweit als
möglich, während des Tretens mit den Pedalen verringert. Da weiterhin die Kraft,
die notwendig ist, um das Reibrad einzukuppeln, sehr gering ist, kann dieses Kuppeln
sehr leicht von der Lenkstange aus über einen elastischen Bowdenzug erfolgen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung mehrerer in den schematischen Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes.
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F i g. 1 zeigt in Teilseitenansicht einen Fahrradhilfsmotor mit einer
Kraftübertragung nach der Erfindung; F i g. 2 ist eine Draufsicht auf den Gegenstand
nach F i g. 1; F i g. 3 zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung mit zwei kombinierten
Kupplungen für das Reibrad; F i g. 4 ist eine der F i g. 3 entsprechende Profilansicht
der Kupplungsvorrichtung teilweise im Schnitt.
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F i g. 5 und 6 sind den F i g. 3 und 4 entsprechende Ansichten, die
sich jedoch auf eine andere Ausführungsform beziehen, bei der die Auskupplung des
Reibrades durch Blockierung der Fliehgewichte der Zentrifugalkupplung sichergestellt
wird, die zwischen dieser und ihrer festen Achse angeordnet sind.
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Bei dem in F i g. 1 teilweise dargestellten Fahrradantrieb ist der
Motor mit 1, die Antriebsscheibe mit 2,
die Motorachse mit 3, die Pedalachse
mit 4, die Achse des Reibrades mit 5, die angetriebene Scheibe mit 6, der
Übertragungskeilriemen mit 7, das Reibrad mit 8, der Luftreifen des Hinterrades
mit 9 und die Achse des Hinterrades mit 10 bezeichnet.
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Der Motor ist um die vom Rahmen 12 getragene Achse 11 schwenkbar
um die Einstellung der Spannung des Riemens 7 zu gestatten. Zu diesem Zwecke
ist eine beliebige Befestigung mit Durchbrechungen, durch die Blockierungsschrauben
verlaufen, eine Teleskopvorrichtung mit zusammengedrückten Federn oder eine nicht
dargestellte Haarnadelfeder zwischen dem unteren Teil des Motors und dem Rahmen
eingeschaltet, beispielsweise in dem mit 13 bezeichneten Teil. Es ist im
vorliegenden Zusammenhang überflüssig, diese Einstellungsvorrichtung zur Spannung
des Riemens im einzelnen zu beschreiben.
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Die Antriebsscheibe 2 greift direkt an der angetriebenen Scheibe
6 an, mit der die Achse des Reibrades 8 fest verbunden ist. Diese Achse
5 liegt demgemäß gegenüber der Antriebsachse 3 jenseits der Achse
4 des Pedalrades.
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Wie vorstehend klargelegt, wird das Auskuppeln des Antriebes durch
eine geeignete Kupplungsvorrichtung beliebiger Art sichergestellt, die vorzugsweise
zwischen der Achse 5 des Reibrades 8 und diesem Reibrad selbst eingeschaltet ist.
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Die F i g. 3 und 4 beziehen sich auf eine Ausführungsform, bei der
eine selbsttätige Zentrifugalkupplung und eine von Hand gesteuerte Konuskupplung
auf der Achse des Reibrades kombiniert sind. Bei einer solchen Ausführungsform ist
die Handkupplung hauptsächlich dazu bestimmt, das Anlassen des Motors zu ermöglichen,
wobei das Moped geschoben oder durch die Pedale angetrieben wird. Wenn der Motor
einmal angeworfen ist, wird diese erste Kupplung freigegeben und die selbsttätige
Zentrifugalkupplung wirkt allein; um den Antrieb durch den Motor sicherzustellen,
und zwar von einer gewissen Umlaufmindestgeschwindigkeit des letzteren ab. Umgekehrt
unterbricht die selbsttätige Kupplung die Übertragung, wenn die Geschwindigkeit
des Motors unter einen gewissen vorherbestimmten Wert fällt, beispielsweise während
der Verzögerung, die dem Stehenbleiben vorangeht, oder beim Hinauffahren einer Steigung,
deren Steilheit die Antriebskräfte des Motors übersteigt. Der Motor kann demgemäß
mit ausgekuppelter Kraftübertragung weiterlaufen: Die selbsttätige Zentrifugalkupplung,
die schematisch dargestellt ist, ist von bekannter Ausführungsform. Die Kupplung
besteht im wesentlichen aus zwei
Fliehgewichten 48, von denen jedes
um eine Achse 49 schwenkbar ist, die von der Wange 33 der angetriebenen Scheibe
6 getragen wird. An diesen Fliehgewichten ist ein Reibbelag 50 befestigt, der gegen
die Innenfläche einer Trommel 52 gedrückt werden kann, die fest mit der Welle
5 verbunden ist. Federn 53 holen die Gewichte 48 wieder in ihre Ausgangslage zurück.
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Die Handkupplung besteht aus einem Innenkonus 54, der von der Riemenscheibe
6 gebildet wird, und aus einer konisch ausgebildeten Reibkupplung 45, 55, die von
dem äußeren Umfang der Trommel 52 getragen wird. Die Scheiben 6, 33 und die
Zentrifugalkupplung 48, 49, 50 drehen sich frei umlaufend auf einer Wälzlagerhülse
56, die auf die Welle 5 geschoben ist. Zwischen der Nabe 57 der Scheibe 6 und einem
Steuerungszylinder 58 ist ein Kugellager 59 angeordnet. Im Teil 58 sind schraubenförmige
Ausschnitte 60 angeordnet, wobei in einen jeden dieser Ausschnitte ein fester Zapfen
61 eingreift, der von einer Hülse 62 getragen wird, die zum Träger des Reibrades
gehört, der ein Teil des Rahmens des Mopeds ist, wobei in dieser Hülse die Kugellager
montiert sind, die den Arm 5 tragen. In dem Zylinder 58 ist ein Anschlagring 63
befestigt, der in axialer Richtung auf den äußeren Ring des Kugellagers 59 drückt.
Der Zylinder 58 trägt einen Hebel 38, in dem das Ende des elastischen Kabels 39
befestigt ist.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt: Wenn angenommen
wird, daß das Moped durch die Pedale angetrieben wird, wird, um den Motor anzulassen,
die Handkupplung, die vorzugsweise an der Lenkstange befestigt ist, betätigt, um
den Zylinder 58 auf der festen Hülle 62 zu drehen, und zwar in der Richtung, in
der der Zylinder 58, wenn er sich auf den festen Zapfen 61 abstützt, sich auf der
Zeichnung nach links verschiebt, gleichzeitig mit dem Ring 63, wobei auf diese Art
und Weise der Eingriff der Konuskupplung 54, 55 hervorgerufen wird (s. untere Hälfte
der F i g. 3). In dieser Stellung nimmt der Luftreifen 9 die Reibrolle 8, die Welle
5, die fest damit verbundene Trommel 52 und über die Konuskupplung 54, 55
die Scheibe 6 mit, die über den Keilriemen 7 das Anlassen des Motors herbeiführt.
Wenn dieser eine genügende Geschwindigkeit erreicht hat, schwingen die Fliehgewichte
48 gegen die Wirkung der Federn 53 nach außen und ermöglichen so das Eingreifen
der Reibbeläge 50 an den Innenflächen der Trommel 52. Die Handkonuskupplung
54, 55 kann dann freigegeben werden, und die Verbindung der Scheibe 6, 33 mit der
Trommel 52 wird durch die Fliehgewichte 48 allein sichergestellt. Der obere Teil
der F i g. 3 stellt die Stellung der Organe in dem Zeitpunkt dar, in welchem, nachdem
die Handkupplung freigegeben worden ist, die Umlaufgeschwindigkeit der angetriebenen
Scheibe 6, 33 noch ungenügend ist; um das Eingreifen der Zentrifugalkupplung sicherzustellen.
Das ist demgemäß die Auskupplungsstellung bei langsam laufendem Motor.
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Die F i g. 5 und 6 stellen eine andere Ausführungsform dar, bei der
in bekannter Art und Weise zwei kombinierte selbsttätige Zentrifugalkupplungen verwendet
sind, von denen die eine auf die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und die andere auf
die Geschwindigkeit des Motors anspricht.
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Auf der mit der Welle 5 fest verbundenen Trommel 52 ist ein Handbetätigungskranz
64 mit geriffelter Umfangsfläche drehbar angeordnet, wobei der Drehwinkel dieses
Kranzes gegenüber der Trommel 52 durch zwei diametral gegenüberliegende öffnungen
65 begrenzt wird,' die in der Innenfläche dieses Kranzes ausgebildet sind und in
die zwei Bolzen 66 eingreifen, die aus der Trommel 52 herausragen. Auf den Bolzen
66 sind Fliehgewichte 67 schwenkbar angeordnet, die sich gegen die Innenfläche einer
Trommel 68 legen können, die einen Teil der Wange 33 der Scheibe 6 bildet, wobei
diese Fliehgewichte demgemäß zu der Zentrifugalkupplung gehören, die auf die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges anspricht. Jedes Fliehgewicht trägt einen Bolzen 69, der eine Öffnung
70 der Trommel 52 und dann ein Profilblech 71 im Handbetätigungskranz 64 durchsetzt.
An einer der äußeren Drehstellungen des Handbetätigungskranzes 64 gegenüber der
Trommel 52, beispielsweise der in F i g. 6 gezeigten, die der Laufrichtung des Motors
gemäß Pfeil M entspricht, gibt das Profilblech 71 die Bolzen 69 frei, so daß sich
die Fliehgewichte 67 unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft in radialer Richtung
verschieben und so das Einkuppeln der Scheibe 6, 33 mit der Trommel 52 sicherstellen,
wenn das Moped durch Treten mit den Pedalen eine Geschwindigkeit von beispielsweise
6 km/Stunde erreicht hat, wobei der Motor auf diese Weise durch das fahrende Fahrzeug
angeworfen werden kann. In der anderen Steuerungsstellung des Handbetätigungskranzes
64, die im Gegensatz dazu durch Drehung desselben in der Richtung erreicht wird,
wie sie durch den Pfeil V dargestellt ist (Fahrt als Fahrrad), blockiert das Profilblech
71 die Bolzen 69, und demgemäß werden auch die Fliehgewichte 67 in ihrer Rückholstellung
nach innen festgehalten und so die Antriebsübertragung von der Trommel 52 zur Welle
5 und Reibrolle 8 gelöst, die dann unter der Einwirkung des Luftreifens 9 allein
umlaufen.
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Es ist offensichtlich, daß eine solche Handäuskupplungsvorrichtung
nur betätigt werden kann, wenn das Moped nicht fährt, aber diese sehr einfache und
sehr wirtschaftliche Lösung genügt in der Praxis in den meisten Fällen. Sie gestattet
es in der Tat dem Fahrer, das Fahrzeug entweder als Fahrrad, wobei die Antriebsübertragung
und der Motor selbst ausgeschaltet sind, oder als Moped zu benutzen, indem einfach
der Kranz 64 betätigt wird. Wenn dieser in der von dem Pfeil M angegebenen Richtung
gedreht worden ist, ermöglicht die Zentrifugälkupplung 67, 68 das selbsttätige Anlassen
des Motors und stellt das Fähren ohne Motor bis zu dem Zeitpunkt sicher, in dem
durch eine genügende Drehgeschwindigkeit des Motors und demgemäß der Scheibe 6,
33 die Fliehgewichte 72 sich elastisch von der Fläche der Trommel 68 lösen, an der
sie befestigt sind; wodurch die Verbindung der Scheibe 6, 33 mit der Trommel 52
verstärkt wird, die mit dem Reibrad 8 verbunden ist. Diese Fliehgewichte 72 ermöglichen
bei angehaltenem Fahrzeug und im Leerlauf laufendem Motor ohne Benutzung der Pedale
durch einfaches Öffnen des Gashebels das Anfahren.
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Die Vorgänge laufen in umgekehrtem Sinne ab, wenn das Moped langsamer
wird; die Zentrifugalkupplung 72, 52 wird zuerst freigegeben und danach die Zentrifugalkupplung
67, 68, wodurch die Antriebsübertragung zum Reibrad unterbrochen wird, das
sich dann frei bis zum vollständigen Anhalten des Fahrzeuges dreht.
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Die Ausführungsformen mit einer Handsteuerung der Kupplung an der
Lenkstange gestatten es, das
ausgekuppelte Moped mit einer verhältnismäßig
hohen Geschwindigkeit durch Treten der Pedale anzutreiben, um den Motor anzulassen.
Wenn dann eingekuppelt wird, steht dank der Trägheit des laufenden Fahrzeuges eine
beträchtliche Energie zum Anlassen des Motors zur Verfügung, so daß der im allgemeinen
an Fahrradhilfsmotoren vorgesehene Kompressionshebel zum Erleichtern des Anlassens
des Motors in Wegfall kommen kann.
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Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen
Ausführungsformen der verschiedenen Organe beschränkt ist. Es können vielmehr zahlreiche
Abwandlungen getroffen werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
So könnte beispielsweise durch eine geeignete Vorrichtung die Drehbetätigung des
Handbetätigungskranzes 64 für die Fliehgewichte 67 von der Lenkstange aus erfolgen.