DE19512648A1

DE19512648A1 - Radnabe mit Antriebsmittelspanner

Info

Publication number: DE19512648A1
Application number: DE1995112648
Authority: DE
Inventors: Dietrich Gerhard Ellsaeser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2015-04-06
Also published as: DE19512648C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Radnabe mit einem Antriebsmittelspanner, insbesondere für Fahrräder.

Es sind Radnaben für Fahrräder bekannt, die eine Nabenhülse aufweisen, an der die Speichen des Laufrades befestigt sind. Diese Nabenhülse ist über Kugellager auf einer feststehenden Radachse drehbar gelagert. Die Radachse ist über eine Schraubverbindung mit Streben eines Fahrradrahmens bzw. mit Gabelholmen verbunden. Es sind auch Freilaufnaben für ein Hinterrad eines Fahrrads mit Rücktrittbremse und innenliegender Gangschaltung bekannt. Die innenliegende Gangschaltung ist dabei als Planetengetriebe ausgeführt.

An einer Seite der Radnabe ist ein Antriebsritzel mit einem innerhalb der Nabenhülse angeordneten Konus verbunden. Eine um das Antriebsritzel angeordnete Fahrradkette überträgt die Antriebskraft von den Pedalen des Fahrrads auf die Radnabe und damit auf das Laufrad. Die einzelnen Kettenglieder längen sich während des Einsatzes, was zu ungünstiger Kraftübertragung oder Herabfallen der Kette vom Antriebsritzel führt.

Um den Nachteil der ungespannten Kette zu vermeiden, wird bei Fahrrädern mit außenliegender Gangschaltung ein Kettenspanner eingesetzt, der am Fahrradrahmen montiert ist. Der Kettenspanner weist zwei Kettenritzel auf, die an einem Haltearm befestigt sind. Die Kette läuft vom Antriebsritzel der Radnabe S-förmig über die Kettenritzel des Kettenspanners, dessen Haltearm durch Federkraft derart nach hinten gedrückt wird, daß die Kette gespannt ist. Jedoch besteht dabei der Nachteil, daß der von Rahmenteilen abstehende Kettenspanner bei einem Sturz weggerissen wird. Zusätzlich muß bei einem Reifenwechsel die Kette umständlich vom Kettenspanner entfernt werden, und anschließend muß das Antriebsritzel mit Radnabe und Laufrad wieder in der Kette eingehängt werden. Dies ist umständlich und kompliziert. Außerdem ist der Kettenspanner bei innenliegenden Gangschaltungen nicht einsetzbar.

Es sind auch Antriebsmittelspanner für Motorräder bekannt, wobei das Antriebsmittel, wie zum Beispiel eine Kette oder ein Zahnriemen, dadurch gespannt wird, daß die Radnabe mit dem daran befestigten Hinterrad in einem Langloch am Rahmen gegen die Fahrtrichtung nach hinten bewegt wird. Das Spannen des Antriebsmittels ist ein aufwendiger Vorgang und erfordert unter Umständen Spezialwerkzeug.

Demgemäß ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radnabe mit Antriebsritzel derart weiterzubilden, daß ein auf dem Antriebsritzel geführtes Antriebsmittel, wie zum Beispiel eine Kette oder ein Zahnriemen, ohne Verlagerung einer Radachse oder einer Tretlagerachse gespannt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antriebsmittelspanner ein mit der Radnabe verbundenes Antriebsritzel zur Aufnahme eines Antriebsmittels aufweist und daß die Achse des Antriebsritzels zum Spannen des Antriebsmittels bezüglich einer Radachse verlagerbar ist.

Dadurch kann das Antriebsmittel vorteilhaft gespannt werden, ohne daß die Radachse der Radnabe oder die Tretlagerachse in ihrer Lage verändert werden müssen. Da die Achse des Antriebsritzels bezüglich der Radachse verlagert wird, ändert sich die Distanz zwischen Antriebsritzel und Tretlagerachse. Dadurch läßt sich das über dem Antriebsritzel der Radnabe und einem Kettenrad des Tretlagers geführte Antriebsmittel in hervorragender Weise spannen. Da die Radachse nicht verändert wird, bleibt die Spur des Laufrades erhalten. Dadurch wird das Fahrverhalten des Fahrrads oder Motorrads nicht durch eine Veränderung der Radachslage beim Spannen des Antriebsmittels beeinflußt.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verlagert sich der Umfang des Antriebsritzels gegen Fahrtrichtung des Fahrrads nach hinten, wenn auf das Antriebsritzel beispielsweise durch eine Kette eine Antriebskraft eingeleitet wird. Wenn die Radnabe im Bereich des Hinterrads eines Fahrrades angeordnet ist, spannt sich deswegen die Fahrradkette, die um den Umfang des Antriebsritzels am Hinterrad und den Umfang eines Kettenrads am Tretlager geführt ist. Der Antriebsmittelspanner der Radnabe ist dabei so ausgeführt, daß die Verlagerung des Antriebsritzels von der Krafteinwirkung entlang des Antriebsmittels abhängt. Dadurch reduziert sich das Spiel des Antriebsritzels und die Antriebskraft setzt wesentlich weicher ein.

Durch die Eigenschaft des Antriebsmittelspanners, daß die Verlagerung des Antriebsritzels von der eingeleiteten Antriebskraft abhängt, eignet sich die Radnabe besonders auch für Zahnriemen. Durch die von der Antriebskraft abhängige Vorspannung des Zahnriemens wird die Kraftübertragung sehr effektiv.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Antriebsmittelspanner ein Antriebsritzel auf, um dessen Umfang das Antriebsmittel, zum Beispiel ein Zahnriemen oder eine Kette liegt, und eine Mitnehmerscheibe, die mit der Radnabe über einen Konus verbunden ist. Der Konus kann mit Teilen einer innliegenden Gangschaltung bzw. eine Trommelbremse verbunden sein. Das Antriebsritzel weist eine zentrale Bohrung und im Abstand zur Achse des Antriebsritzels angeordnete Öffnungen auf. Die Öffnungen können oval oder kreisförmig ausgebildet sein.

Bei kreisförmigen Öffnungen bestimmt der Durchmesser D die maximale Auslenkung des Antriebsritzels gegenüber der Mitnehmerscheibe. Auf der mit der Radnabe verbundenen Mitnehmerscheibe sind entsprechend den Öffnungen in dem Antriebsritzel Mitnehmer m, zum Beispiel in Form von Bolzen oder Rollen, ausgebildet. Wenn nun die Mitnehmer der Mitnehmerscheibe in kreisförmige Öffnungen des Antriebsritzels eingeführt sind, ergibt sich die maximale Achsverlagerung A_max der Achse des Antriebsritzels gegenüber der Achse der Mitnehmerscheibe durch A_max = 0,5 _* (D-m). Dies ist der Fall, da durch den nach vorne gerichteten Zug des Antriebsmittels ein Mitnehmer der Mitnehmerscheibe in einer oben liegenden Öffnung im Antriebsritzel an den in Fahrtrichtung hinten liegenden Umfangsrand der Öffnung gedrückt wird. Der Mitnehmer einer gegenüberliegenden unteren Öffnung im Antriebsritzel kann sich dann über den gesamten Durchmesser D der unteren Öffnung verlagern. Da der oben liegende Angriffspunkt des Antriebsmittels am Antriebsritzel nicht mit dem Angriffspunkt des Mitnehmers in der oben liegenden Öffnung übereinstimmt, entsteht ein Drehmoment, daß das Antriebsritzel an seiner unteren Seite entgegen der Fahrtrichtung nach hinten auslenkt. Durch diese besondere Ausführung ist gewährleistet, daß das Antriebsmittel entsprechend der Antriebskraft gespannt wird. Dadurch können Lagerspiel, Herstellungstoleranzen und eine Längung des Antriebsmittels auf einfache Weise ausgeglichen werden. Auch wird das Antriebsmittel nur bei Einleiten der Antriebskraft maximal gespannt, was sich positiv auf die unvermeidbare Längung, beispielsweise von Kettengliedern, auswirkt.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung umgreift das Antriebsritzel die Mitnehmerscheibe an beiden Seiten. Die Mitnehmer und die dazu passenden Öffnungen im Antriebsritzel sind jeweils abwechselnd an den gegenüberliegenden Seiten der Mitnehmerscheibe angeordnet. Dadurch können die Öffnungen im Verhältnis zum Antriebsritzel größer ausgeführt werden als bei der einseitigen Version des Antriebsmittelspanners und auch ein Verkanten durch einseitige Krafteinleitung ist ausgeschlossen. Die Mitnehmer sind vorteilhafter Weise als Rollen ausgebildet, so daß ein Abrollen der Innenumfangsränder der Öffnungen auf den Rollen bei der Drehbewegung des Antriebsritzels möglich ist. In einem zentralen Bereich des Antriebsritzels ist eine große Bohrung vorgesehen, die zuläßt, daß das Antriebsritzel um die Mitnehmer der Mitnehmerscheibe abrollen kann. Durch diese große Bohrung kann die Radachse durchgeführt sein, und der freie Raum kann durch ein elastisches Mittel ausgefüllt sein, so daß ruckartige Bewegungen beim Abrollen des Antriebsritzels auf den Mitnehmern der Mitnehmerscheibe gedämpft werden. Die Radnabe mit dem Antriebsmittelspanner kann vorteilhaft gegen Verschmutzung abgedichtet sein, und an einer Seite eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremsanlage aufweisen, so daß ein Bremsmomentabstützhebel überflüssig wird. Dadurch ist die erfindungsgemäße Radnabe mit Antriebsmittelspanner so ausgelegt, daß sie bei einem Reifenwechsel einfach mit dem Hinterrad vom Fahrradrahmen abmontiert werden kann, ohne einen Kettenspanner oder ein Bremsmomentabstützhebel abbauen zu müssen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert. Zwei Ausführungsbeispiele werden im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung der erfindungsgemäßen Radnabe mit Antriebsmittelspanner entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Antriebsmittelspanners aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Mitnehmerscheibe mit beidseitigen Mitnehmern entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine seitliche Ansicht der Radnabe aus Fig. 3; und

Fig. 5 ein prinzipielles Schaubild, das die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Antriebsmittelspanners verdeutlicht.

Fig. 1 zeigt eine Radnabe 1 eines Fahrrads, die eine Nabenhülse 2 und eine Radachse 3 aufweist. Die Nabenhülse 2 hat an ihrem Umfang ringförmige Träger 4 und 5 zur Befestigung von Speichen eines Hinterrads. Die Nabenhülse 2 mit dem daran befestigten Hinterrad ist über zwei Kugellager 6 und 7 auf je einem Konus 8 bzw. 9 gelagert. Der Konus 8 ist Bestandteil einer innenliegenden Gangschaltung 10, die ein Planetengetriebe aufweist. Ein anderer Bereich der Gangschaltung 10 ist mit der Nabenhülse 2 verbunden, so daß eine durch einen Zahnriemen 11 übertragene Antriebskraft über ein Antriebsritzel 12 und eine Mitnehmerscheibe 13 auf den Konus 8 und schließlich auf die Nabenhülse 2 übertragbar ist. Zusätzlich ist zwischen dem Konus 8 und der Radachse 3 ein Freilauf 14 vorgesehen. Das Antriebsritzel 12 und die Mitnehmerscheibe 13 sind Bestandteil eines erfindungsgemäßen Antriebsmittelspanners 15. Die Mitnehmerscheibe 13 ist fest mit dem Konus 8 verbunden, der die Antriebskraft auf die Nabenhülse 2 mit dem Hinterrad des Fahrrades überträgt. Die Antriebskraft wird durch Pedale und ein am Tretlager befestigtes Kettenrad über den Zahnriemen 11 auf einen Umfang des Antriebsritzels 12 eingeleitet.

Fig. 2 zeigt die am Konus 8 durch Preßpassung befestigte Mitnehmerscheibe 13. Die Mitnehmerscheibe 13 ist sternförmig, wobei an jedem Arm ein Mitnehmer 18 angeordnet ist. Das Antriebsritzel 12 hat die Form einer Kreisscheibe und ihr Umfang ist zur Aufnahme eines Zahnriemens 11 vorgesehen. Das Antriebsritzel 12 weist zur Radachse 3 im Abstand angeordnete Öffnungen 17 auf, in die Mitnehmer 18 der Mitnehmerscheibe 13 eingreifen. Der Durchmesser der Mitnehmer 18 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser der kreisförmigen Öffnungen 17 im Antriebsritzel 12. Neben den Öffnungen 17 besitzt das Antriebsritzel 12 eine zentrale Bohrung 21, so daß das Antriebsritzel 12 in begrenztem Umfang gegenüber der Radachse bewegbar ist.

Fig. 3 zeigt eine Mitnehmerscheibe 31 eines Antriebsmittelspanners 32 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radnabe 30. Dabei weist die Mitnehmerscheibe 31 zwei sternförmige Träger 33 und 34 auf, die mit ihrer Rückseite aneinander befestigt und derart zueinander angeordnet sind, daß sich jeweils ein Arm 35 des ersten Trägers 33 und dann wieder ein Arm 36 des zweiten Trägers 34 sich am Umfang der Mitnehmerscheibe 31 abwechseln. Die Träger 33 und 34 weisen an ihren Armen 35 und 36 jeweils Mitnehmer 37 und 38 auf. Die Mitnehmer sind als Rollen ausgebildet, so daß ihr Umfangsbereich drehbar ist. Die derart ausgeführten Mitnehmer 37 und 38 können am inneren Umfangsrand der Öffnungen des Antriebsritzels (nicht dargestellt) leicht abrollen. Das Antriebsritzel des zweiten Ausführungsbeispiels besteht ebenfalls aus zwei Teilen, die die Mitnehmerscheibe 31 umgreifen.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Radnabe 30 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Radnabe 30 weist an ihrer Seite eine Bremsscheibe 41 eines Scheibenbremssystems und einen Schaltzug 42 mit Schaltzughülle 43 auf. Eine Schaltzughüllenabstützung 44 hat an ihrem Umfang angeordnete Schlitze 45 zur einfachen Entnahme des Schaltzugs 42. Die Schaltzughüllenabstützung 44 ist an einer Seite der Radachse 46 durch eine Schraube 47 befestigt. Dadurch ist die Auslenkung des Schaltzugs 42 unabhängig von der Antriebsmittelspannung.

In Fig. 5 wird die Funktion des erfindungsgemäßen Antriebsmittelspanners aus Fig. 2 beschrieben. Durch die Antriebskraft A wird der Zahnriemen 11 an der oberen Seite des Antriebsritzels 12 in Fahrtrichtung vorwärtsgezogen. Dadurch wird der Mitnehmer 18 an den hinteren Umfangsrand der Öffnung 17 gezogen. Auf das in gewissem Umfang gegenüber der Mitnehmerscheibe 13 bewegbare Antriebsritzel 12 wirkt ein Drehmoment mit dem Hebelarm H, wodurch das Antriebsritzel 12 um den Mitnehmer 18 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Dabei verdreht sich die untere Seite des Antriebsritzels 12 gegen die Fahrtrichtung nach hinten und ein Mitnehmer 19 verschiebt sich in Richtung zum vorderen Rand einer Öffnung 16. Wird nun das Antriebsritzel 12 durch die Antriebskraft A des Zahnriemens 11 im Uhrzeigersinn gedreht, so rollen die Mitnehmer 18, 19 am inneren Umfangsrand der Öffnungen 16, 17 ab und spannen dabei den Zahnriemen dadurch, daß die Achse des Antriebsritzels 12 gegenüber der Radachse bzw. der Achse der Mitnehmerscheibe 13 nach hinten bewegt wird. Auf diese Weise ist die Spannung des Zahnriemens 11 von der Antriebskraft A abhängig. Die in Fig. 5 dargestellte Position des Antriebsritzels 12 ist die der maximalen Spannung des Zahnriemens 11 entsprechende Position. Dabei entspricht die Achse der Mitnehmerscheibe 13 in ihrer Lage der Achse des Antriebsritzels 12. Bei geringerer Spannung des Zahnriemens 11 liegt die Achse des Antriebsritzels 12 in Fahrtrichtung vor der Achse der Mitnehmerscheibe 13, die gewöhnlich der Radachse 3 entspricht. Dies ist der Fall, da bei kleinstmöglicher Spannung der Mitnehmer 19 an den hinteren Rand der Öffnung 16 gelangt. Bei optimaler Einstellung der Spannung berührt der Mitnehmer 19 den Rand der Öffnung 16 im Ruhestand nicht.

Claims

1. Radnabe mit Antriebsmittelspanner (15), insbesondere für Fahrräder, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmittelspanner (15) ein mit der Radnabe (3) verbundenes Antriebsritzel (12) zur Aufnahme eines Antriebsmittels (11) aufweist, und daß die Achse des Antriebsritzels (12) zum Spannen des Antriebsmittels (13) bezüglich einer Radachse (3) verlagerbar ist.

2. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radnabe (1) an einem Hinterrad eines Fahrrades oder Motorrades angeordnet ist.

3. Radnabe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Antriebsritzels (12) zum Spannen des Antriebsmittels (13) bezüglich der Radachse (3) der Radnabe (1) gegen die Fahrtrichtung nach hinten verlagerbar ist.

4. Radnabe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel (13) eine Kette oder ein Zahnriemen (11) zur Übertragung der Antriebskraft (A) auf die Radnabe ist und daß ein Umfang des Antriebsritzels (12) ausgebildet ist, um das Antriebsmittel (11) aufzunehmen.

5. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmittelspanner (15) eine mit der Radnabe (1) verbundene Mitnehmerscheibe (13) mit Mitnehmern (18, 19), wie zum Beispiel Bolzen oder Rollen, aufweist, die in mit Abstand zur Achse des Antriebsritzels (12) angeordnete Öffnungen (16, 17) im Antriebsritzel (12) eingreifen.

6. Radnabe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (18, 19) der Mitnehmerscheibe (13) in den Öffnungen (16, 17) des Antriebsritzels (12) bewegbar sind.

7. Radnabe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (18, 19) an inneren Umfangsrändern der Öffnungen (16, 17) des Antriebsritzels (12) abrollen.

8. Radnabe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (12) eine zentrale Bohrung (21) aufweist, die ein Verschieben des Antriebsritzels (12) bezüglich der Mitnehmerscheibe (13) zuläßt.

9. Radnabe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Radachse durch die zentrale Bohrung (21) des Antriebsritzels (12) geführt ist.

10. Radnabe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Medium den Raum zwischen einem Außenumfang der Radachse (3) und einen Innenumfang der Bohrung (21) ausfüllt.

11. Radnabe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (12) aus zwei Teilen besteht, die die Mitnehmerscheibe (31) beidseitig umgreifen.

12. Radnabe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerscheibe (31) auf beiden Seiten mit wechselseitig versetzten Mitnehmern (37, 38) versehen ist, die in an beiden Teilen des Antriebsritzels (12) angeordnete Öffnungen eingreifen.

13. Radnabe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radnabe (30) mit einer Bremsscheibe (41) für eine Scheibenbremsanlage versehen ist.

14. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radachse (3) eine Hohlachse für eine Radschnellspannvorrichtung ist.

15. Radnabe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radnabe (1) ein Planetengetriebe mit Gangschaltung (10) aufweist.

16. Radnabe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangschaltung (10) mit einer Schaltzughüllenabstützung (44) versehen ist, die Schlitze (45) zum Ein- und Aushängen eines Schaltzugs (42) aufweist.

17. Radnabe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerscheibe Öffnungen und das Antriebsritzel Mitnehmer aufweist.