DE19612519A1 - Hydraulisches Getriebe für Fahrräder - Google Patents

Hydraulisches Getriebe für Fahrräder

Info

Publication number
DE19612519A1
DE19612519A1 DE1996112519 DE19612519A DE19612519A1 DE 19612519 A1 DE19612519 A1 DE 19612519A1 DE 1996112519 DE1996112519 DE 1996112519 DE 19612519 A DE19612519 A DE 19612519A DE 19612519 A1 DE19612519 A1 DE 19612519A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pump
hydraulic
displacement flap
transmission according
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1996112519
Other languages
English (en)
Other versions
DE19612519C2 (de
Inventor
Helmut Goeb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE1996112519 priority Critical patent/DE19612519C2/de
Publication of DE19612519A1 publication Critical patent/DE19612519A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19612519C2 publication Critical patent/DE19612519C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/20Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the form of the inner or outer contour of the working chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M19/00Transmissions characterised by use of non-mechanical gearing, e.g. fluid gearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/001Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle
    • F04C11/003Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle having complementary function
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C2/3441Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein hydraulisches Getriebe für Fahrräder mit einer an der Tretkurbelwelle angeordneten Hydropumpe, deren Vorlaufleitung zu min­ destens einem, mit der Nabe eines Rades gekoppelten Hydromotor und von dort in Form eines Kreislaufs zur Rücklaufleitung der Hydropumpe zurückgeführt ist; sofern an der Nabe jedes Rades ein eigener Hydromotor vorhanden ist, so sollten dieselben innerhalb des Hydraulikkreislaufs bevorzugt parallel geschalten sein.
Ein gattungsgemäßes Hydraulik-Fahrradgetriebe ist bspw. in der DE-PS 41 39 422 offenbart. Dort ist auf der Tretlagerachse eine vorwiegend als Pumpe betrie­ bene Hydraulikmaschine angeordnet, die über Hydraulikleitungen mit überwie­ gend motorisch betriebenen Hydraulikmaschinen gekoppelt ist, deren Drehteil mit der Nabe je eines Rades drehfest gekoppelt sind, während die betreffenden Ge­ häuse an der betreffenden Fahrradgabel festgelegt sind. Die Förderleistung der Hydraulikpumpe ist verstellbar, wobei im einzelnen jedoch nicht angegeben ist, wie diese Verstellmöglichkeit erreicht werden soll.
Zur drehfesten Kopplung einer Radnabe eines Fahrrads an die Bewegung von dessen Tretkurbelwelle werden von anderen Erfindern, bspw. in der DE-OS 30 35 630, vorwiegend hydraulische Zellenradmaschinen mit umlaufenden Flügelrädern verwendet. Jedoch ist bei diesen Hydraulik-Fahrrädern eine Verstellmöglichkeit der Fördermenge bisher nicht realisiert worden.
Zur Verstellung der Fördermenge einer Flügelzellenpumpe wird im Maschinenbau üblicherweise die Exzentrizität des Flügelrades innerhalb des Gehäuses verän­ dert, so daß das Volumen einer Förderzelle an den jeweiligen Einsatzfall ange­ paßt werden kann. Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei einer mittleren Exzen­ trizität die rücklaufenden Förderzellen ein nicht vernachlässigbares Volumen ha­ ben, so daß ständig ein Wirbel und damit Strömungsverluste verursachendes Umwälzen eines Teils der Hydraulikflüssigkeit innerhalb der Flügelzellenpumpe stattfindet. Bei der Anwendung in Fahrrädern ist dies jedoch höchst unerwünscht, da hierdurch bei der Fahrt im Gebirge gerade an Steigungen der Wirkungsgrad der Flügelzellenpumpe absinkt und der Fahrradfahrer übermäßig belastet wird. Außerdem ist eine derartige Verstellung des Flügelzellenrades mechanisch sehr aufwendig und bringt einerseits Dichtungsprobleme und andererseits ein erhöhtes Gewicht mit sich, was die Eignung für die Anwendung in Fahrrädern weiter herab­ setzt.
Das von der DE-PS 41 39 422 angesprochene Problem der Verstellbarkeit eines hydraulischen Getriebes für Fahrräder ist daher in der Praxis noch nicht zufrie­ denstellend gelöst worden.
Darüber hinaus eröffnet die hydraulische Kraftübertragung von der Tretkurbelwelle auf die Radnaben zwar gegenüber der Verwendung von mechanischen Ketten die Möglichkeit, auch das Vorderrad anzutreiben, wie dies bspw. bei der DE-PS 41 39 422 dadurch realisiert wird, daß an beiden Gabeln je ein Hydraulikmotor angeord­ net ist. Hierbei ist strömungsmäßig eine Serien- wie auch eine Parallelschaltung der Hydromotoren möglich. Die Serienschaltung hat den Nachteil, daß beide Rä­ der zu derselben Drehzahl gezwungen werden und daher insbesondere bei der Kurvenfahrt, wo beide Räder unterschiedliche Kreisradien beschreiben, ein be­ trächtliches Maß an eingesetzter Energie nicht in Traktionskraft umgesetzt werden kann, sondern zu einer erhöhten Reibung zwischen mindestens einem Reifen und der Straßenoberfläche führt. Hierbei geht ein beträchtliches Maß an Energie verlo­ ren, so daß bspw. gerade in serpentinenartigen Strecken zusätzlich Energie ver­ braucht wird, welche von dem Radfahrer im Schweiße seines Angesichts aufge­ bracht werden muß. Andererseits hat eine Parallelschaltung den Nachteil, daß beim Abheben eines Rades von der Fahrbahn dasselbe durchdreht und auf dem anderen keine Antriebsenergie mehr zur Verfügung steht, was wiederum den Wir­ kungsgrad beeinträchtigt.
Aus diesen Nachteilen des vorbekannten Stands der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, ein hydraulisches System zur Übertragung der an einer Tretkurbel eines Fahrrads verrichteten Arbeit auf ein oder beide Räder des­ selben derart zu verbessern, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen den ange­ triebenen Rädern und der Tretkurbelwelle optimal an die konkreten Straßenbedin­ gungen angepaßt werden kann, wobei gleichzeitig ein möglichst günstiger Wir­ kungsgrad erreicht werden soll.
Der Erfinder hat erkannt, daß der im Stand der Technik noch ungünstige Wir­ kungsgrad eines gattungsgemäßen, hydraulischen Antriebssystems auf die oben beschriebenen Ursachen zurückzuführen ist und sieht daher mehrere Maßnah­ men vor, um den Wirkungsgrad eines derartigen Antriebssystems zu verbessern. Eine erste Möglichkeit hierzu besteht darin, daß die Hydropumpe als Flügelzellen­ pumpe mit einer oder mehreren Förderzellen ausgeführt ist, wobei die periphere Berandungsfläche wenigstens einer Förderzelle durch eine innerhalb des Pum­ pengehäuses angeordnete Verdrängungsklappe gebildet ist, welche bezüglich der Pumpenantriebswelle radial verstellbar ist. Indem solchermaßen erfindungsgemäß nicht die Exzentrizität des Flügelrades verändert wird, sondern die periphere Berandungsfläche des Pumpengehäuses im Bereich wenigstens einer Förderzel­ le, gelingt es dem Erfinder, die Anordnung so zu treffen, daß das Volumen der zurücklaufenden Förderzellen im Idealfall auf Null reduziert werden kann, so daß keinerlei Verwirbelungen und daraus resultierende Strömungsverluste innerhalb der Flügelzellenpumpe auftreten. Da außerdem die das Pumpengehäuse durch­ setzende Flügelradwelle nicht verschiebbar sein muß, kann hier auf einfachem Weg eine zuverlässige Abdichtung erreicht werden. Die erfindungsgemäße An­ ordnung ist darüber hinaus konstruktiv einfach und daher mit geringem Gewicht realisierbar, was für den Einsatz bei Fahrrädern ebenfalls besonders wichtig ist. Schließlich ist es mit der beschriebenen Anordnung möglich, viel stärkere Über­ setzungsverhältnisse einzustellen als bei mechanischen Getrieben, wo hierzu ex­ trem große Zahnräder notwendig wären, da dort eine minimale Zähnezahl nicht überschritten werden darf.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verdrängungs­ klappe die Pumpenantriebswelle etwa auf einem Winkel umgibt, der größer ist als der Zentriwinkel einer Förderzelle. Hierdurch ist unabhängig von der Position der Verdrängungsklappe immer mindestens eine Förderzelle durch das Flügelrad, zwei Flügel desselben und die erfindungsgemäße Verdrängungsklappe vollstän­ dig abgeschlossen, so daß die an der Tretkurbelwelle verrichtete Leistung ohne Verluste und/oder Drehmomentschwankungen in die Förderleistung der Pumpe umgesetzt werden kann.
Um es den innerhalb des Flügelrads radial beweglichen Flügeln zu ermöglichen, an der Verdrängungsklappe bei jeder Stellung derselben dichtend anzuliegen, hat sich eine Konstruktion bewährt, wobei die Verdrängungsklappe um eine zu der Pumpenantriebswelle parallele Achse verschwenkbar an den Stirnseiten des Pumpengehäuses angelenkt ist. Somit findet ein Flügel bei jeder Klappen- Winkelstellung jederzeit eine zu seiner Außenkante parallele Anlagefläche der Verdrängungsklappe vor und kann sich an diese vollständig und daher dichtend anschmiegen.
Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist die Schwenkachse der Verdrän­ gungsklappe an deren stromaufwärtiger oder stromabwärtiger Kante angeordnet. Sofern die Schwenkachse der Verdrängungsklappe an einer dieser beiden Kanten angeordnet ist, ergibt sich bei einer nur geringfügigen Kippung der Verdrän­ gungsklappe um die Schwenkachse eine maximale Veränderung des darunter befindlichen Zellenvolumens und demzufolge auch der Förderleistung der Flügel­ zellenpumpe.
Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, daß die Verdrängungsklappe die Pumpenantriebswelle auf einem Winkel umgibt, der nur geringfügig größer ist als der Zentriwinkel einer Förderzelle. Infolge des Verstellmechanismus für die Ver­ drängungsklappe ist der zwischen der Mantelfläche des Flügelrades und der Ver­ drängungsklappe verbleibende, lichte Querschnitt abhängig von dem Drehwinkel des Flügelrades, so daß eine Förderzelle unterhalb der Verdrängungsklappe nur kurzzeitig vollständig abgeschlossen sein sollte. Wäre dies nicht der Fall, so müßte die innerhalb einer Förderzelle eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit beim Durchwandern des Verdrängungsklappenbereichs komprimiert werden, was je­ doch zu einer Erhitzung der Hydraulikflüssigkeit und damit ebenfalls zu einem verschlechterten Wirkungsgrad führt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß im Bereich derjenigen Kante der Verdrän­ gungsklappe, welche der Schwenkachse gegenüberliegt, mindestens eine die Zellenflügel radial führende Schiene angelenkt ist, welche die Pumpenantriebswel­ le auf einem Bogen teilweise umgibt. Die freie Kante der Verdrängungsklappe verschwenkt bei einer Radialverstellung von dem Pumpengehäuse nach innen, so daß die Flügel beim Übertritt über diese Kante bezüglich ihrer radialen Stellung entsprechend geführt werden müssen. Hierzu dienen die Führungsschienen, die im Bereich ihrer gelenkigen Verbindung mit der Verdrängungsklappe immer den­ selben radialen Abstand zum Flügelrad aufweisen wie die freie Kante der erfin­ dungsgemäßen Verdrängungsklappe. Somit wird ein sanfter Übergang für die Flügel gewährleistet, wodurch einerseits der Gleichlauf der Tretkurbel und ande­ rerseits die Vibrationsfreiheit des gesamten Pumpengehäuses verbessert wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Führungsschiene(n) mit ihren gegenüberlie­ genden Enden an der Verdrängungsklappe einerseits, an dem Pumpengehäuse andererseits angelenkt ist (sind). Indem jede Führungsschiene nicht nur an der Verdrängungsklappe, sondern auch am Pumpengehäuse angelenkt ist, ergibt sich eine Funktion ähnlich einer Weichenzunge, welche die an der Führungsschiene an laufenden Flügel unabhängig von der Stellung der Verdrängungsklappe immer geradenwegs zu deren Vorderkante hin bzw. von deren rückwärtiger Kante weg zum Pumpengehäuse hin lenkt. Dabei ist insbesondere auch ein stufenloser und damit vibrationsfreier Übergang der Flügel von dem gehäusefesten Bereich der Führungsbahn auf die bewegliche Führungsschiene möglich.
Diese bewegliche Anlenkung wird bspw. dadurch ermöglicht, daß die Führungs­ schiene(n) im Bereich eines Endes mit einem etwa bogenförmigen Langloch ver­ sehen ist (sind), in welches ein von einer Stirnseite des Pumpengehäuses achsparallel nach innen vorspringender Zapfen formschlüssig eingreift. Der Ab­ stand eines derartigen, gehäusefesten Lagerzapfens gegenüber der Schwen­ kachse der Verdrängungsklappe ändert sich bei der Verstellung der Pumpenför­ dermenge nicht; jedoch wird der Anlenkpunkt zwischen Führungsschiene und Verdrängungsklappe bei einer Verringerung der Förderleistung an das Flügelrad etwa tangential herangeschwenkt, während er bei maximaler Fördermenge voll­ ständig nach außen zum Pumpengehäuse bewegt ist, so daß nun auch der Ab­ stand zwischen den beiden Gelenkpunkten einer Führungsschiene vergrößert ist. Um diese Abstandsveränderung ausgleichen zu können, ist daher ein Langloch notwendig, das - der gebogenen Form der Führungsschiene folgend - ebenfalls bevorzugt bogenförmig ausgestaltet sein kann.
Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, daß die Verdrängungsklappe durch eine Feder im unbelasteten Zustand radial nach innen gedrückt wird. Auf die Ver­ drängungsklappe wirken eine Vielzahl von Kräften ein: Einerseits werden die ein­ zelnen Flügel bei ihrem Durchtritt unterhalb der Verdrängungsklappe durch einge­ baute, radiale Druckfedern nach außen gegen die Verdrängungsklappe gepreßt. Andererseits ist die Verdrängungsklappe ständig dem inneren Druck der in der abgeschlossenen Förderzelle enthaltenen Hydraulikflüssigkeit ausgesetzt. Dieser Druck ist um so höher, je stärker der Fahrradfahrer in die Pedale tritt, und kann daher bei der Fahrt entlang einer steil ansteigenden Straße ein beträchtliches Ausmaß annehmen. Diese radial nach außen wirkenden Kräfte können allenfalls durch die innere Reibung eines die Verdrängungsklappe verstellenden Getriebe­ schaltmechanismus kompensiert werden. Damit jedoch beim Schalten des Ge­ triebes in Richtung niedrigerer Förderleistung der Hydraulikpumpe dem Fahrrad­ fahrer keine übermäßig großen Betätigungskräfte abverlangt werden und die Schaltung möglichst leichtgängig ausgeführt sein kann, sieht die Erfindung eine zusätzliche Kompensation der Radialkräfte durch eine die Verdrängungsklappe radial nach innen drückende Feder vor.
Bei den in der Praxis weitaus häufigsten Fällen, wo die Flügel durch in dem Flü­ gelrad angeordnete Federn radial nach außen gedrückt werden, sollte die Feder­ konstante der Verdrängungsklappenfeder derart dimensioniert werden, daß das von dieser auf die Verdrängungsklappe ausgeübte Drehmoment kleiner ist als das von den Flügelfedern herrührende Drehmoment. Solchenfalls herrschen immer eindeutige Verhältnisse: Die radial nach außen wirkenden Drehmomente sind un­ abhängig von dem Druck innerhalb der Hydraulikflüssigkeit immer größer als das von der Verdrängungsklappenfeder verursachte, radial nach innen wirkende Drehmoment. Dies ermöglicht die Ansteuerung der Verdrängungsklappe mittels einer einseitig radial nach innen wirkenden Druckbeaufschlagung, während das Zurückfahren der Verdrängungsklappe nach außen gegebenenfalls durch die Fe­ der des unterhalb der Verdrängungsklappe befindlichen Flügels vorgenommen wird.
Ein derartiges Verstellelement kann bevorzugt als zwischen Pumpengehäuse und Verdrängungsklappe angeordnete Welle mit zur Verdrängungsklappe paralleler Längsachse ausgebildet sein, welche ein radiales Nocken- oder Exzenterelement trägt. Hierbei drückt dieses Nocken- oder Exzenterelement die Verdrängungs­ klappe radial nach innen bis in eine Position, welche durch den Drehwinkel der Welle und die Länge oder Exzentrizität des Nockens vorgegeben ist. Da die Ver­ drängungsklappe ständig von mindestens einer Flügelfeder zum formschlüssigen Anliegen an dem Nocken- oder Exzenterelement veranlaßt wird, ist eine stärkere mechanische Kopplung zwischen diesen Elementen nicht notwendig.
Eine weitere Vereinfachung der Konstruktion läßt sich dadurch erreichen, daß die Flügelzellenpumpe konzentrisch zur Tretkurbelwelle angeordnet ist, so daß das Pumpengehäuse einstückig mit dem Tretlagergehäuse und die Pumpenantriebs­ welle einstückig mit der Tretkurbelwelle ausgebildet ist. Insbesondere durch Ver­ wendung des Tretlagergehäuses als Pumpengehäuse ergibt sich eine besonders stabile Konstruktion, da hierbei ohne zusätzliches Gewicht verursachende Maß­ nahmen ein äußerst stabiles Gehäuse für die Hydraulikpumpe geschaffen ist. Da bei einer stabilen Lagerung der Tretkurbelwelle/Pumpenantriebswelle auch das Flügelrad und damit die Flügel selbst exakt innerhalb des Gehäuses geführt sind, schließen die einzelnen Förderzellen dicht ab, so daß ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann. Die Tretkurbelwelle muß jedoch ohnehin stabil gelagert sein, da an deren Pedale die periodisch schwankende Muskelkraft des Fahrradfahrers eingesetzt wird. Schließlich hat die Integration der Flügelzellenpumpe in das Tretlagergehäuse den nicht zu unterschätzenden Vorteil einer geringen Breite, die im Idealfall nur wenig größer sein muß als der übrige Fahrradrahmen, so daß im Hinblick auf ein vollständig fehlendes Kettenantriebsrad eine besonders ange­ nehme Beinhaltung möglich ist.
Wie eingangs bereits ausgeführt, ist für die unerwünschte Herabsetzung des Wir­ kungsgrads bei hydraulischem Allradantrieb eines Zweirads vor allem auch der von der Inkompressibilität der Hydraulikflüssigkeit verursachte starre Gleichlauf zwischen Vorder- und Hinterrad und/oder die Gefahr eines durchdrehenden Ra­ des verantwortlich. Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß hier erst da­ durch Abhilfe geschaffen werden kann, daß zwischen Vorder- und Hinterrad eine flexible Kopplung nach Art eines Differentials vorgesehen wird. Um eine derartige Differentialfunktion zu realisieren, werden die beiden Hydromotoren eines Zwei­ rads strömungsmäßig parallel geschalten, so daß sich stromabwärts der Hydro­ pumpe eine Strömungsverzweigung und stromaufwärts derselben eine Strö­ mungsvereinigung befindet; diese Struktur wird ergänzt durch ein steuerbares und/oder selbststeuerndes Ventil, welches im Bereich der Strömungsverzweigung und/oder -vereinigung angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Ventil ist in der La­ ge, die Aufteilung des Hydraulikstroms auf die Hydromotoren des Vorder- und des Hinterrades den momentanen Erfordernissen anzupassen. So kann bspw. bei der Geradeausfahrt der Hydraulikstrom je zur Hälfte auf die beiden Hydromotoren aufgeteilt werden, so daß beide Räder mit derselben Geschwindigkeit angetrieben werden. Bei der Fahrt durch eine enge Kurve oder beim Abbiegen an einer Kreu­ zung wird dagegen ein Teil des Hydraulikstroms von dem hinteren Hydromotor auf den vorderen Hydromotor umgeleitet, damit sich das Vorderrad, welches hierbei einen größeren Bogen zu fahren hat, auch antriebsmäßig schneller dreht als das Hinterrad.
Als Differentialventil eignet sich insbesondere ein stromabwärts der Hydropumpe angeordnetes Stromteilerventil mit einem Zufluß und zwei Abflüssen, wobei der Zufluß mit der Vorlaufleitung der Hydropumpe und die Abflüsse mit der Drucklei­ tung je eines Hydromotors verbunden sind. Dieses Stromteilerventil sorgt dafür, daß der bei einer unterschiedlichen Drehzahl von Vorder- und Hinterrad infolge einer Kurvenfahrt langsamer drehende Hydromotor des Hinterrads einen Rück­ stau verursacht, der über das Stromteilerventil dem schnell laufenden Hydromotor vermittelt wird, so daß der bremsende Einfluß des langsamer laufenden Hinter­ rads als zusätzlicher Antrieb für das Vorderrad zur Verfügung steht und der Wir­ kungsgrad daher nicht beeinträchtigt wird.
Die somit realisierte Differentialfunktion sorgt zwar für eine optimale Kurvenfahrt; damit andererseits ein Durchdrehen eines Rades im abgehobenen Zustand ver­ mieden wird, sieht die Erfindung weiterhin vor, daß in dem Stromteilerventil zu­ sätzlich eine die variable Strömungsaufteilung begrenzende Strömungsregelung vorgesehen ist. Da hierbei nicht die absolute Strömung begrenzt werden soll, sondern der Differenzwert zwischen der Strömung zum vorderen und zum hinte­ ren Motor, so sind für diese Begrenzung herkömmliche Stromregelventile unge­ eignet. Die Erfindung bevorzugt daher eine Anordnung, wobei das Stromteiler­ ventil ein Gehäuse mit einem konstanten Innenquerschnitt aufweist, und der Zu­ fluß bezüglich der Längsachse des Gehäuses zwischen den beiden Abflüssen angeordnet ist, während ein achsparalleler Steuerkolben mit zwei stirnseitig ange­ ordnete Durchflußblenden versehen ist, welche sich etwa zwischen dem Zufluß und je einem der beiden Abflüsse befinden. Hierbei fällt an jeder der beiden Durchflußblenden ein Druckgefälle ab, welches näherungsweise proportional zu der betreffenden Durchflußmenge ist. Dieser Differenzdruck wirkt auf die betref­ fende Blende und verschiebt den Steuerkolben in Richtung auf denjenigen Abfluß, durch welchen infolge einer größeren Drehzahl des angeschlossenen Hydromo­ tors eine größere Hydraulikströmung angefordert wird.
Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, daß die Durchflußblenden als Verschlußschieber ausgebildet sind, die bei einer bestimmten Verschiebestellung den betreffenden Abfluß zumindest teilweise verschließen. Hierdurch wird beim Durchdrehen eines Rades infolge der besonders hohen Strömung durch den be­ treffenden Hydromotor der Steuerkolben in Richtung auf diesen Abfluß verscho­ ben, wobei der vordere Verschlußschieber diesen Abfluß weitgehend blockiert, so daß die Drehzahl des abgehobenen Rades begrenzt und statt dessen die Antrieb­ senergie zu dem anderen Rad geleitet wird.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrrads mit einem erfindungsgemäßen Hy­ draulik-Allradantrieb,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Fig. 1 entlang der Linie II-II,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Fig. 2 entlang der Linie III-III bei einer Po­ sition der Hydropumpe, welche einer Getriebestellung für "schnelle Fahrt" entspricht,
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, wobei das Hydraulik­ getriebe auf "langsame Fahrt" gestellt ist,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Details V aus Fig. 1, teilweise im Schnitt,
Fig. 6 einen Schnitt durch den Hydromotor des Vorderrades, sowie
Fig. 7 einen Schnitt durch den Hydromotor des Hinterrades gemäß der Linie VII-VII aus Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Fahrrad 1 wiedergegeben, das ähnlich einem Mountainbike nur die funktionsnotwendigen Bestandteile aufweist. Der Rahmen 2 des Fahrrads 1 besteht aus zusammengeschweißten Rohren, nämlich aus einem etwa horizonta­ len, oberen Rahmenrohr 3, an dessen vorderem Ende sich ein gegenüber der Vertikalen leicht rückwärts geneigtes Gabelführungsrohr 4 befindet, während an seinem rückwärtigen Ende ein Sattelstützrohr 5 angeordnet ist, welches an sei­ nem unteren Ende in ein Tretlagergehäuse 6 mündet. Ein unteres Rahmenrohr 7 verbindet das Gabelführungsrohr 4 mit dem Tretlagergehäuse 6. Der Halterung des Hinterrades 8 dient die Hinterradgabel 9, die aus zwei von dem Tretlagerge­ häuse 6 etwa horizontal nach rückwärts verlaufenden und dabei leicht divergie­ renden, unteren Hinterradstreben 10, 11 gebildet ist. Die beiden Hinterradstreben 10, 11 gehen an ihren freien Enden in zueinander parallele Montagelaschen 13, 14 über, die mit je einer Bohrung oder einem Schlitz zur Aufnahme der Achse 12 des Hinterrads 8 versehen sind. Um die Hinterradgabel 9 kräftemäßig zu entla­ sten, sind die Montagelaschen 13, 14 durch je eine obere Hinterradstrebe 14 mit dem oberen Bereich des Sattelstützrohrs 5 verbunden.
Das Vorderrad 16 ist in einer Vorderradgabel 17 gehaltert, deren Gabelschaft durch das Gabelführungsrohr 4 hindurchgeführt ist, dort um seine Längsachse verdrehbar gelagert und mit dem Lenkstangenschaft 18 drehfest verbunden ist. Unterhalb des Gabelschafts teilt sich die Vorderradgabel 17 in die beiden Gabel­ scheiden 19, an deren unteren, freien Enden je eine flache Montagelasche 20 angeformt ist, die zwecks Lagerung der Achse 21 des Vorderrads 16 mit je einer Bohrung oder einem Schlitz versehen ist.
Weiterhin ist in an sich bekannter Form in dem Sattelstützrohr 5 eine Sattelstütze 22 eingeschoben und durch Klemmung arretiert, welche an ihrem oberen Ende einen Fahrradsattel 23 trägt. Zur bequemen Steuerung des Fahrrads 1 dient eine Lenkstange 24, die am oberen Ende des Lenkstangenschafts 18 befestigt ist und parallel zur Drehachse 21 des Vorderrads 16 verläuft. Das Tretlagergehäuse 6 hat eine etwa zylindrische Form, zu deren Längsachse die Tretkurbelwelle 25 konzen­ trisch verläuft, welche wiederum parallel zur Drehachse 12 des Hinterrads 8 orien­ tiert ist. An den über die Stirnseiten 26, 27 des Tretlagergehäuses 6 austretenden Enden der Tretkurbelwelle 25 sind in an sich bekannter Form radiale Tretkurbeln 28, 29 befestigt, die in antiparallele Richtungen auseinanderlaufen und an ihren freien Enden mit je einem Pedal 30, 31 zum Antrieb des Fahrrads 1 versehen sind.
Bei der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsform eines Fahrrads 1 sind Vorder- und Hinterrad 16, 8 völlig identisch aufgebaut, so daß der in Fig. 2 wiedergegebene Schnitt durch das Hinterrad 8 gleichzeitig Aufschluß über den Aufbau des Vorderrads 16 gibt. Die Drehachse 12 setzt sich in an sich bekannter Form aus einer Innenachse, welche über Befestigungselemente 32, 33 an den Montagelaschen 13, 14 unverdrehbar befestigt ist, und einem die Innenachse konzentrisch umgebenden Rohr 34 zusammen. Auf dem Rohr 34 ist neben einem Antriebselement 35 die Nabe 36 des Hinterrads 8 drehfest angeordnet. Diese weist zwei axial zueinander beabstandete Lochkränze 37, 38 auf, an denen die Speichen 39 eingehängt sind, welche etwa radial von der Nabe 36 weg streben und mit der Felge 40 verspannt sind. In dieser Felge 40 ist schließlich die luftge­ füllte Bereifung 41 eingelegt.
Zum Antrieb des Fahrrads 1 werden die Pedale 30, 31 in der üblichen Art betätigt. Um die dabei geleistete Arbeit auf Vorder- und Hinterrad 16, 8 zu übertragen, ist in dem Tretlagergehäuse 6 eine Hydropumpe 42 angeordnet, während sich auf jeder Drehachse 21, 12 je ein als Hydromotor ausgebildetes Antriebselement 43, 35 befindet. Die Hydraulikanschlüsse dieser Hydroelemente 42, 43, 35 sind durch Schläuche derart miteinander verbunden, daß die Hydraulikflüssigkeit ständig im Kreis gefördert wird. Zu diesem Zweck ist der Druckanschluß 44 der Hydropumpe 42 über eine erste Vorlaufleitung 45 zu einem Verzweigungselement 46 geführt, wo der Hydraulikstrom aufgeteilt wird. Über getrennte Vorlaufleitungen 47, 48 strömt die Hydraulikflüssigkeit zu den beiden Hydraulikmotoren 43, 35. Nachdem sie dort die Antriebsleistung abgegeben hat, verläßt sie die Hydromotoren 43, 35 durch deren Auslaßanschlüsse 51, 52 und wird durch Rücklaufleitungen 53, 54 einem Vereinigungspunkt 55 zugeleitet, der über eine gemeinsame Rücklauflei­ tung 56 mit dem Sauganschluß 57 der Hydropumpe 42 strömungsmäßig verbun­ den ist. Somit ergibt sich eine Anordnung, wo die beiden Hydromotoren 43, 35 hydraulisch parallel geschalten sind und von der Hydropumpe 42 gemeinsam an­ getrieben werden.
Sowohl die Hydropumpe 42 als auch die Hydromotoren 43, 35 sind nach dem Flügelzellenprinzip aufgebaut. Hierbei rotiert innerhalb eines zylindrischen Gehäu­ ses - Tretlagergehäuse 6, Gehäuse 58, 59 der beiden Hydromotoren 43, 35 - ein mit der betreffenden An- oder Abtriebswelle-Tretkurbelwelle 25, Vorderradachse 21, Achsrohr 34 der Hinterradachse 12 - drehfest verbundenes Flügelrad 60-62. Diese Flügelräder 60-62 sind mit äquidistant über ihren Umfang verteilt angeord­ neten, achsparallelen Längsschlitzen 63-65 zur radial verschiebbaren Aufnahme je eines Flügels 66-68 versehen. Diese Flügel werden durch je eine radiale Druckfeder 69-71 nach außen gedrückt, bis sie mit ihrer Außenkante 72-74 an der Innenseite des Gehäuses 58, 59 oder an einem innerhalb desselben ange­ ordneten Führungselement 75-77 bündig anliegen. Diese innerhalb des Gehäu­ ses 6, 58, 59 ortsfesten Führungselemente 75-77 erstrecken sich in Drehrichtung 78-80 des jeweiligen Hydroelements 42, 43, 35 gesehen etwa von dem betref­ fenden Auslaß 44, 51, 52 bis etwa zu dem betreffenden Einlaß 57, 49, 50 und füllen den Raum zwischen dem betreffenden Flügelrad 60-62 und der Innen­ wandung des Gehäuses 6, 58, 59 vollständig aus, so daß auf diesem Weg keine Hydraulikflüssigkeit von dem Auslaß zum Einlaß zurückströmen kann, was den Wirkungsgrad herabsetzen würde.
Damit insbesondere bei den Hydromotoren 43, 35 die Flügel 67, 68 beim Über­ gang von der Innenwand des Gehäuses 58, 59 auf das Führungselement 76, 77 und zurück eine möglichst ruckfreie, radiale Übergangsbewegung ausführen, sind in diesen Bereichen überleitende Führungskanten 81-84 vorgesehen, welche bevorzugt an den inneren Stirnseiten der beiden Halbschalen 85, 86 eines Hy­ dromotors 43, 35 angeordnet, bspw. angeformt sind. Um bei der Radialverschie­ bung der Flügel 66-68 im Bereich ihrer Fußpunkte einen Druckausgleich zu er­ möglichen, sind die Schlitze 63-65 durch je einen im Bereich der betreffenden Drehachse 25, 21, 34 angeordneten Ringraum 87-89 miteinander verbunden, welcher mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist und durch Überströmen von einem Flü­ gelschlitz zu den anderen einen Druckausgleich zuläßt.
Im Gegensatz zu den Hydromotoren 43, 35, deren Schluckvolumen nicht verän­ derbar ist, kann erfindungsgemäß das Fördervolumen der Hydropumpe 42 ver­ stellt werden. Hierzu dient eine Verdrängungsklappe 90, welche innerhalb des Hohlraums 91 zwischen dem Tretlagergehäuse 6 und dem Flügelrad 60 angeord­ net ist. Diese Verdrängungsklappe 90 befindet sich in Drehrichtung 78 des Flügel­ rads 60 gesehen direkt vor dem Führungselement 75. Die Verdrängungsklappe 90 hat eine etwa flächige Gestalt, deren Flachseiten derart gewölbt sind, daß der Krümmungsradius der innenliegenden Fläche 92 etwa dem Radius der Mantelflä­ che 93 des Flügelrads 60 entspricht, während die Wölbung der außenliegenden Flachseite 94 etwa der Krümmung des Gehäuses 6 folgt. Darüber hinaus ist der Querschnitt der Verdrängungsklappe 90 etwa dem Querschnitt einer Flugzeug­ tragfläche nachempfunden und weist einen verdickten Kantenbereich 95 auf, des­ sen Durchmesser etwa der Breite des Ringraums 91 entspricht. Jener schließt sich unmittelbar an das Führungselement 75 an, während die in Drehrichtung 78 des Flügelrads 60 davor befindliche Kante 96 demgegenüber verjüngt ausgebildet ist, so daß hiervon nur ein Bruchteil der Breite des Hohlraums 91 beansprucht wird.
Diese Verdrängungsklappe 90 ist an einer Drehachse 97 verdrehbar angelenkt, welche parallel zur Tretkurbelwelle 25 verläuft und den verdickten Kantenbereich 95 etwa in dessen Krümmungsmittelpunkt durchsetzt. Diese Drehachse 97 ist in zwei Seitenschilden 98 aufgenommen, welche wiederum an dem Führungsele­ ment 75 angelenkt 99 sind. Um Bewegungsraum für die Seitenschilde 98 zu schaffen, ist sowohl das Führungselement 75 wie auch die Verdrängungsklappe 90 im Bereich der betreffenden Anlenkachsen 97, 99 mit stirnseitigen Aussparun­ gen versehen. Die Verdrängungsklappe 90 ist in der Lage, um die Drehachse 97 von der in Fig. 3 wiedergegebenen Position, wo ihre Vorderkante 96 an der Innenseite 100 des Gehäuses 6 anliegt, in eine Position gem. Fig. 4 zu verschwen­ ken, an der sie sich mit ihrer gesamten Innenfläche 92 bis zur Vorderkante 96 weitgehend an die Mantelfläche 93 des Flügelrads 60 anschmiegt.
Bei ihrer Drehbewegung 78 laufen die Flügel 66 mit ihrer Außenkante 72 direkt an der Innenfläche 92 der Verdrängungsklappe 90 entlang und schließen dabei vor sich eine Förderzelle 101 ab, so daß die darin enthaltene Hydraulikflüssigkeit nicht in den einlaßseitigen Bereich des Hohlraums 91 zurückströmen kann. Die in der Förderzelle 101 abgeschlossene Hydraulikflüssigkeit wird bei der weiteren Bewe­ gung 78 des Förderrads 60 sodann durch eine Öffnung 102 in der Verdrängungs­ klappe 90 hindurch zu dem damit fluchtenden Auslaß 44 geschoben. Da der Auslaßanschluß 44 an der Außenfläche 94 der Verdrängungsklappe 90 angeord­ net ist, verschwenkt er bei jeder Verstellung der Verdrängungsklappe 90. Diese Bewegungsfreiheit erhält der Auslaßanschluß 44 durch eine längliche Öffnung 103 im Gehäuse 6 der Hydropumpe 42.
Je nach dem Schwenkwinkel der Verdrängungsklappe 90 nimmt die Förderzelle 101 ein unterschiedliches Volumen ein. Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Posi­ tion ist das Volumen der Förderzelle 101 maximal, so daß die Hydropumpe 42 ihre maximale Förderleistung erreicht. Die Strömungsgeschwindigkeit der Hydrau­ likflüssigkeit ist bei einer Umdrehung der Tretkurbelwelle 25 daher relativ groß, so daß die Hydromotoren 43, 35 ebenfalls mit einer hohen Geschwindigkeit rotieren, das Hydraulikgetriebe befindet sich im "Schnellgang". Wird die Verdrängungs­ klappe 90 dagegen in die Position gem. Fig. 4 verfahren, so wird nahezu keine Hydraulikflüssigkeit gefördert, und trotz einer Umdrehung an der Tretkurbelwelle 25 fließt kaum Hydraulikflüssigkeit 104 durch die Hydromotoren 43, 35, das hy­ draulische Getriebe befindet sich in der Schaltposition "Langsamfahrt" bzw. nied­ rige Übersetzung.
Damit die Flügel 66 in dieser Position der Verdrängungsklappe 90 sanft von ihrer peripheren Umlaufbahn 105 zu der weiter innen liegenden Vorderkante 96 der Verdrängungsklappe 90 herangeführt werden, sind im Bereich dieser Vorderkante 96 zwei Führungsschienen 106 angelenkt 107. Die Führungsschienen 106 befin­ den sich nahe je einer Stirnwand 26, 27 der Hydropumpe 42; im Bereich der Ge­ lenkachse 107 ist durch entsprechende Aussparungen der Verdrängungsklappe 90 ein Bewegungsfreiraum für diese Führungsschienen 106 gebildet. Jede Füh­ rungsschiene 106 hat einen bogenförmigen Verlauf mit einem Krümmungsradius, der etwa dem mittleren Radius des Hohlraums 91 entspricht. In dem vorderen Be­ reich 109 ist jede Führungsschiene 106 mit einem Langloch 110 versehen, in wel­ ches ein gehäusefester Bolzen 111 eingreift. Der Bolzen 111 befindet sich etwa an der in Drehrichtung 78 gesehen rückwärtigen Kante der peripheren Umlauf­ bahn 105. Dadurch ist gewährleistet, daß jeder Flügel 66 nach Verlassen des ge­ häusefesten Teils 112 der peripheren Umlaufkante 105 sanft auf die bewegliche Führungsschiene 106 gleitet und von dort ebenfalls ohne radialen Stoß zur Ver­ drängungsklappe 90 gelangt.
Da ausschließlich die jeweils unterhalb der Verdrängungsklappe 90 befindliche Förderzelle 101 vollständig abgeschlossen ist, kann ausschließlich in diesem Be­ reich ein Druck aufgebaut werden. Die anderen Förderzellen im Bereich der Füh­ rungsschienen 106 sowie der ortsfesten Umlaufkante 105 sind dagegen an ihrer Außenkante nicht vollständig abgeschlossen, so daß hier kein Druck aufgebaut wird. Demzufolge herrscht zwischen der Innenfläche 92 und der Außenfläche 94 der Verdrängungsklappe 90 ein Differenzdruck. Außerdem drücken auch die Flü­ gelfedern 69 die unterhalb der Verdrängungsklappe 90 befindlichen Flügel in ra­ dialer Richtung gegen deren Innenfläche 92. Um das aus diesen Druckkräften resultierende, die Verdrängungsklappe 90 nach außen schwenkende Drehmo­ ment zumindest teilweise zu kompensieren, ist im Bereich der Schwenkachse 97 eine etwa tangentiale Druckfeder 113 angeordnet, die auf den außerhalb der Drehachse 97 befindlichen Bereich der Verdrängungsklappe 90 eine etwa entge­ gen der Drehrichtung 78 wirkende Druckkraft ausübt. Hierdurch wird ein die Ver­ drängungsklappe 90 nach innen drückendes Drehmoment erzeugt, welches ge­ ringfügig kleiner ist als dasjenige Drehmoment, welches von den Flügelfedern 69 der unter der Verdrängungsklappe 90 befindlichen Flügel 66 hervorgerufen wird. Mit einer zweiten Schraubenfeder 114, welche über eine von außen zugängliche Schraube 115 einstellbar ist, kann das Kompensations-Drehmoment derart ein­ gestellt werden, daß die Verdrängungsklappe 90 im drucklosen Zustand der Hy­ draulikflüssigkeit 104 durch die Flügelfeder 79 gerade eben nach außen in die Position gem. Fig. 3 gedrückt wird.
Infolge dieser Radialkraft kann der Verstellmechanismus 116 relativ einfach ge­ staltet werden. Hierzu ist zwischen der Außenfläche 94 der Verdrängungsklappe 90 und dem Gehäuse 6 eine zu der Tretkurbelwelle 25 parallele Drehachse 117 angeordnet. Diese ist in den beiden Stirnwänden 26, 27 des Tretlagergehäuses 6 gelagert und an einem Ende herausgeführt. Auf dieser Drehachse 117 befindet sich ein Nockenelement 119, welches den Hohlraum 91 vollständig durchsetzt und einen abgeflachten Querschnitt mit abgerundeten Kanten aufweist. Der nach außen geführte Teil der Drehachse 117 ist über einen nicht dargestellten Bow­ denzug mit einem an der Lenkstange 24 befestigten Schalthebel 120 gekoppelt. Durch Betätigung des Schalthebels 120 wird die Drehachse 117 von der Position gem. Fig. 3, in der das Nockenelement 119 bündig an der Innenwand 100 des Tretlagergehäuses 6 an liegt, bis maximal in die Position gem. Fig. 4 verdreht, wo das Nockenelement 119 nach innen geschwenkt ist und dadurch die Verdrän­ gungsklappe 90 an die Mantelfläche 93 des Flügelrads 60 anpreßt. Indem die Fe­ dern 113, 114 das Drehmoment der Flügelfedern 69 weitgehend kompensieren, ist für die Verschwenkung der Verdrängungsklappe 90 nach innen nur eine gerin­ ge Betätigungskraft an dem Schalthebel 120 notwendig. Wird die Zugkraft des Bowdenzugs dagegen nachgelassen, drücken die Flügelfedern 69 die Verdrän­ gungsklappe 90 nach außen und dabei das Nockenelement 119 wieder zurück in die Position gem. Fig. 3.
Das Nockenelement 119 ist bevorzugt so ausgebildet, daß es an der Innenwand 100 des Tretlagergehäuses 6 einerseits sowie an der Außenfläche 94 der Ver­ drängungsklappe 90 andererseits dichtend an liegt. Deshalb kann keine Hydraulik­ flüssigkeit 104 durch den Schlitz 103 aus dem Gehäuse 6 nach außen treten. Sollten hierbei dennoch geringe Leckageprobleme auftreten, kann der Schlitz 103 durch eine Gummimanschette od. dgl. abgeschlossen werden, so daß sich zu­ sätzlich oberhalb des Tretlagers ein Vorratsbehälter für die Hydraulikflüssigkeit 104 realisieren läßt.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Fördervolumen der Hydropumpe 42 durch den beschriebenen Mechanismus verstellbar, das Schluckvolumen der Hy­ dromotoren 43, 35 ist dagegen nicht variabel. Diese Anordnung resultiert aus dem Wunsch eines Allradantriebs. Da hierbei die beiden Räder 8, 16 über den gemein­ samen Teil 56, 42, 45 des Hydraulikkreislaufs miteinander verkoppelt sind, gilt es, für besondere Betriebszustände definierte Verhältnisse zu schaffen. Einerseits muß eine geringfügige Relativdrehzahl zwischen Vorder- und Hinterrad 16, 8 zu­ lässig, das Durchdrehen eines Rades 16, 8 jedoch unmöglich sein. Um diese Funktion zu realisieren, ist an dem Verzweigungspunkt 46 zwischen der gemein­ samen Vorlaufleitung 45 und den beiden getrennten Zuleitungen 47, 48 der bei­ den Hydromotoren 43, 35 ein Stromteilerventil 121 vorgesehen. Dieses besteht aus einem länglichen Gehäuse 122 mit einem konstanten, bspw. runden oder quadratischen Querschnitt. Im Bereich je einer Stirnfläche 123, 124 des Gehäuses 122 ist je ein Anschlußstutzen 125, 126 für eine der getrennten Vorlaufleitungen 47, 48 vorgesehen, während der Anschluß 127 für die gemeinsame Vorlaufleitung 45 sich etwa mittig zwischen diesen beiden Stirnflächen 123, 124 befindet. Um von dem gemeinsamen Zulaufanschluß 127 zu einem der beiden Ablaufanschlüs­ se 125, 126 zu gelangen, muß die Hydraulikflüssigkeit 104 eine von zwei Durch­ flußblenden 128, 129 durchströmen. Diese sind als den Innenquerschnitt des Ge­ häuses 122 ausfüllende Lochblenden ausgebildet und durch einen zur Längsach­ se des Gehäuses 122 parallelen Distanzbolzen 130 aneinander festgelegt, so daß sich eine starre Baugruppe ergibt, die innerhalb des Gehäuses 122 verschiebbar ist. Der Verschiebungsbereich ist dabei durch über die Lochplatten 128, 129 hin­ ausragende Anschlagelemente 131, 132 derart begrenzt, daß die Lochblenden 128, 129 bei einer entsprechenden Verschiebestellung einen Abflußanschluß 125, 126 teilweise, aber nicht vollständig verschließen können.
Die Wirkung des Stromteilerventils 121 ist wie folgt: Sofern nur eine geringe Rela­ tivdrehzahl zwischen den beiden Rädern 8, 16 auftritt, bspw. bei der Kurvenfahrt, bewegt sich die Kolbeneinheit 128-130 nicht aus ihrer etwa mittigen Position, und der Hydraulikstrom kann sich in geringfügig unsymmetrische Anteile aufteilen, wodurch eine geringe Drehzahlabweichung zwischen beiden Antriebsrädern 8, 16 möglich ist. Wird jedoch ein Rad 8, 16 von der Fahrbahnoberfläche abgehoben, setzt es der strömenden Hydraulikflüssigkeit 104 keinen Widerstand mehr entge­ gen, so daß dieselbe zunächst vermehrt durch den betreffenden Hydromotor 43, 35 strömt und der Antrieb des jeweils anderen Rades 16, 8 dadurch nachläßt. Infolge der unsymmetrischen Strömung nimmt jedoch der Widerstand an der stärker durchströmten Durchflußblende 128, 129 erheblich zu, so daß dieselbe und damit die gesamte Kolbeneinheit 128-130 infolge des verstärkten Differenzdrucks in Richtung desjenigen Abflußanschlusses 125, 126 bewegt wird, der strömungs­ mäßig mit dem Hydromotor 43, 35 des durchdrehenden Rades 8, 16 gekoppelt ist. Dabei verschließt die Durchflußblende 128, 129 den betreffenden Ablaufanschluß 125, 126 so weit, bis das vordere Anschlagelement 131, 132 an der betreffenden Stirnwand 123, 124 anliegt. Hierdurch wird das Strömungsvolumen und damit die Drehzahl des durchdrehenden Rades 8, 16 begrenzt.

Claims (18)

1. Hydraulisches Getriebe für Fahrräder (1), mit einer bewegungsmäßig an die Tretkurbelwelle (25) gekoppelten Hydropumpe (42), deren Vorlaufleitung (45, 47, 48) zu mindestens einem mit der Nabe (36) eines Rades (8, 16) gekoppelten Hydromotor (35, 43) und von dort in Form eines Kreislaufs zur Rücklaufleitung (53, 54, 56) der Hydropumpe (42) zurückgeführt ist, wobei das Fördervolumen der Hydropumpe (42) verstellbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hydropumpe (42) als Flügelzellenpumpe mit einer oder mehreren Förderzellen (101) ausgeführt ist, wobei die periphere Berandungsfläche wenigstens einer Förderzelle (101) durch eine innerhalb des Pumpengehäuses (6) angeordnete Verdrängungsklappe (90) gebildet ist, welche bezüglich der Pumpenantriebswelle (25) radial verstellbar ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsklappe (90) die Pumpenantriebswelle (25) etwa auf einem Winkel umgibt, der größer ist als der Zentriwinkel einer Förderzelle (101).
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsklappe (90) um eine zu der Pumpenantriebswelle (25) parallele Achse (97) verschwenkbar an den Stirnseiten (26, 27) des Pumpengehäuses (6) angelenkt ist.
4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (97) der Verdrängungsklappe (90) an deren stromaufwärtiger oder stromabwärtiger Kante (95, 96) angeordnet ist.
5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsklappe (90) die Pumpenantriebswelle (25) etwa auf einem Winkel umgibt, der nur geringfügig größer ist als der Zentriwinkel einer Förderzelle (101).
6. Getriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich derjenigen Kante (96) der Verdrängungsklappe (90), welche der Schwenkachse (97) gegenüberliegt, mindestens eine die Zellenflügel (66) radial führende Schiene (106) angelenkt ist, welche die Pumpenantriebswelle (25) auf einem Bogen teilweise umgibt.
7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene(n) (106) mit ihren gegenüberliegenden Enden (109) an der Verdrängungsklappe (90) einerseits, an dem Pumpengehäuse (6) andererseits angelenkt ist (sind).
8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene(n) (106) im Bereich eines Endes (109) mit einem etwa bogenförmigen Langloch (110) versehen ist (sind), in welches ein von einer Stirnseite (26, 27) des Pumpengehäuses (6) achsparallel nach innen vorspringender Zapfen (111) formschlüssig eingreift.
9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsklappe (90) durch eine oder mehrere Federn (113, 114) im unbelasteten Zustand radial nach innen gedrückt wird.
10. Getriebe nach Anspruch 9, wobei die Flügel (66) durch in dem Flügelrad (60) angeordnete Federn (69) radial nach außen gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante sowie der Angriffspunkt der Verdrängungsklappenfeder (113) derart bemessen ist, daß das von dieser ausgeübte Drehmoment kleiner ist als das von einer Flügelfeder (69) hervorgerufene Drehmoment.
11. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Element (116) zur radialen Verstellung der Verdrängungsklappe (90).
12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellelement (116) als zwischen Pumpengehäuse (6) und Verdrängungsklappe (90) angeordnete Welle (117) mit zu der Verdrängungsklappe (90) paralleler Längsachse ausgebildet ist, welche ein radiales Nocken- (119) oder Exzenterelement trägt.
13. Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken- oder Exzenterwelle (117) durch das Pumpengehäuse (6) nach außen geführt und über einen Bowdenzug od. dgl. mit einem Stellhebel (120) am Lenker (24) oder Rahmen (3-5, 7) des Fahrrads (1) gekoppelt ist.
14. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelzellenpumpe (42) konzentrisch zur Tretkubelwelle (25) angeordnet ist, so daß das Pumpengehäuse einstückig mit dem Tretlagergehäuse (6) und die Pumpenantriebswelle einstückig mit der Tretkurbelwelle (25) ausgebildet ist.
15. Hydraulisches Getriebe für Fahrräder (1), mit einer bewegungsmäßig an die Tretkurbelwelle (25) gekoppelten Hydropumpe (42) und mit zwei Hydromotoren (35, 43), die mit der Nabe (36) je eines Rades (8, 16) gekoppelt sind, wobei die Vorlaufleitung (45, 47, 48) der Hydropumpe (42) zu beiden, strömungsmäßig parallelgeschalteten Hydromotoren (35, 43) und von dort jeweils in Form eines Kreislaufs zur Rücklaufleitung (53, 54, 56) der Hydropumpe (42) zurückgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich einer Strömungsverzweigung (46, 55) ein steuerbares und/oder selbststeuerndes Ventil angeordnet ist.
16. Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts (46) der Hydropumpe (42) ein Stromteilerventil (121) mit einem Zufluß (127) und zwei Abflüssen (125, 126) angeordnet ist, wobei der Zufluß (127) mit der Vorlaufleitung (45) von der Hydropumpe (42) und die Abflüsse (125, 126) mit je einer Druckleitung (47, 48) eines Hydromotors (35, 43) verbunden sind.
17. Getriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromteilerventil (121) ein Gehäuse (122) mit einem konstanten Innenquerschnitt aufweist, wobei der Zufluß (127) bezüglich der Längsachse des Gehäuses (122) zwischen den beiden Abflüssen (125, 126) angeordnet ist, während ein Steuerkolben (130) mit zwei Durchflußblenden (128, 129) versehen ist, welche sich etwa zwischen dem Zufluß (127) und je einem der beiden Abflüsse (125, 126) befinden.
18. Getriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußblenden (128, 129) als Verschlußschieber ausgebildet sind, die bei einer bestimmten Verschiebestellung den betreffenden Abfluß (125, 126) zumindest teilweise verschließen.
DE1996112519 1996-03-29 1996-03-29 Hydraulisches Getriebe für Fahrräder Expired - Fee Related DE19612519C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996112519 DE19612519C2 (de) 1996-03-29 1996-03-29 Hydraulisches Getriebe für Fahrräder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996112519 DE19612519C2 (de) 1996-03-29 1996-03-29 Hydraulisches Getriebe für Fahrräder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19612519A1 true DE19612519A1 (de) 1997-10-02
DE19612519C2 DE19612519C2 (de) 1999-07-08

Family

ID=7789834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1996112519 Expired - Fee Related DE19612519C2 (de) 1996-03-29 1996-03-29 Hydraulisches Getriebe für Fahrräder

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19612519C2 (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19741941A1 (de) * 1997-09-23 1999-05-06 Helmut Hug Hydraulisch angetriebenes Fahrrad mit zuschaltbaren Allradantrieb und stufenloser Geschwindigkeitsregulierung
FR2831221A1 (fr) 2001-10-18 2003-04-25 Jean Yves Guittard Dispositif de pompe hydraulique basse pression pour l'alimentation d'au moins un moteur hydraulique, notamment destine a equiper une bicyclette a entrainement hydraulique
WO2004020274A1 (en) * 2002-08-07 2004-03-11 Alberto Rizzi Fluid power propulsor for bicycle
FR2897663A1 (fr) * 2006-02-21 2007-08-24 Olivier Gouny Dispositif hydraulique, notamment pompe hydraulique comportant un rotor a palettes, pour vehicules muni de pedales.
WO2009016270A1 (fr) * 2007-07-27 2009-02-05 Olivier Gouny Dispositif hydraulique, notamment pompe hydraulique comportant un rotor à palettes, pour véhicules munis de pédales
WO2009152692A1 (zh) * 2008-06-18 2009-12-23 Shao Ruixun 液压自行车用低速高压叶片泵
DE102015002338A1 (de) 2015-02-24 2016-08-25 Stefan Matuzic Fahrradantrieb mit Hydrauliksystem
ES2623359A1 (es) * 2017-03-01 2017-07-11 Universidad Politecnica De Madrid Bicicleta con transmisión hidráulica con regulación automática

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010034896B3 (de) 2010-08-16 2011-07-28 Alke, Knut, 37520 Hydraulikpumpe, Getriebe daraus und Fahrzeug mit dem Getriebe
TWI579192B (zh) * 2016-01-22 2017-04-21 陳正德 液壓式自行車
CN105781923A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 济宁市圣泽低温设备制造有限公司 脚踏式叶片泵
CN105736234A (zh) * 2016-04-29 2016-07-06 济宁市圣泽低温设备制造有限公司 双出头轴定子式液压马达

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE401309C (de) * 1922-02-12 1924-08-30 Wilhelm Kuehn Dr Ing Anordnung der Ein- und Auslassoeffnungen bei Drehkolbenmaschinen mit veraenderlicher Leistung durch AEnderung der Exzentrizitaet
DE606178C (de) * 1931-08-23 1934-11-26 Eugenio Merello Fluessigkeitspumpe, insbesondere fuer Fluessigkeitsgetriebe von Kraftfahrzeugen
GB564769A (en) * 1943-04-07 1944-10-12 Manly Corp Improvements in or relating to vane type rotary fluid pressure devices
DE950431C (de) * 1952-11-11 1956-10-11 Wilhelmine Reitz Geb Baumann Stufenloses Fluessigkeitsgetriebe, insbesondere fuer Fahrzeuge, wie Fahrraeder, Motorraeder u. dgl. oder Kraftwagen
FR1168253A (fr) * 1956-12-22 1958-12-05 Appareils à palettes dans lesquels on peut changer la surface de travail des palettes
DE3035630A1 (de) * 1980-09-20 1982-05-06 Kurt 6800 Mannheim Willig Hydraulischer fahrradantrieb
DE4115642A1 (de) * 1991-05-14 1991-10-02 Viktor Jeiter Hydro-motor/turbine mit verlustarmer leistungsabgabe
DE4015962A1 (de) * 1990-05-18 1991-11-21 Eckehart Schulze Fahrrad mit hydraulischer antriebseinrichtung
DE4139422A1 (de) * 1991-11-29 1993-06-03 Vorsteher Tanja Hydraulisches antriebs- und bremssystem
DE4208657A1 (de) * 1992-03-18 1993-09-23 Kurt Kibler Hydraulische kraftuebertragung an einem fahrrad
US5366354A (en) * 1992-03-06 1994-11-22 Jatco Corporation Variable fluid volume vane pump arrangement
DE4335494A1 (de) * 1993-10-19 1995-04-20 Johannes Dipl In Schwerdtfeger Hydrostatischer schaltungsfreier Fahrradantrieb mit Energiespeicherung

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE401309C (de) * 1922-02-12 1924-08-30 Wilhelm Kuehn Dr Ing Anordnung der Ein- und Auslassoeffnungen bei Drehkolbenmaschinen mit veraenderlicher Leistung durch AEnderung der Exzentrizitaet
DE606178C (de) * 1931-08-23 1934-11-26 Eugenio Merello Fluessigkeitspumpe, insbesondere fuer Fluessigkeitsgetriebe von Kraftfahrzeugen
GB564769A (en) * 1943-04-07 1944-10-12 Manly Corp Improvements in or relating to vane type rotary fluid pressure devices
DE950431C (de) * 1952-11-11 1956-10-11 Wilhelmine Reitz Geb Baumann Stufenloses Fluessigkeitsgetriebe, insbesondere fuer Fahrzeuge, wie Fahrraeder, Motorraeder u. dgl. oder Kraftwagen
FR1168253A (fr) * 1956-12-22 1958-12-05 Appareils à palettes dans lesquels on peut changer la surface de travail des palettes
DE3035630A1 (de) * 1980-09-20 1982-05-06 Kurt 6800 Mannheim Willig Hydraulischer fahrradantrieb
DE4015962A1 (de) * 1990-05-18 1991-11-21 Eckehart Schulze Fahrrad mit hydraulischer antriebseinrichtung
DE4115642A1 (de) * 1991-05-14 1991-10-02 Viktor Jeiter Hydro-motor/turbine mit verlustarmer leistungsabgabe
DE4139422A1 (de) * 1991-11-29 1993-06-03 Vorsteher Tanja Hydraulisches antriebs- und bremssystem
US5366354A (en) * 1992-03-06 1994-11-22 Jatco Corporation Variable fluid volume vane pump arrangement
DE4208657A1 (de) * 1992-03-18 1993-09-23 Kurt Kibler Hydraulische kraftuebertragung an einem fahrrad
DE4335494A1 (de) * 1993-10-19 1995-04-20 Johannes Dipl In Schwerdtfeger Hydrostatischer schaltungsfreier Fahrradantrieb mit Energiespeicherung

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19741941A1 (de) * 1997-09-23 1999-05-06 Helmut Hug Hydraulisch angetriebenes Fahrrad mit zuschaltbaren Allradantrieb und stufenloser Geschwindigkeitsregulierung
FR2831221A1 (fr) 2001-10-18 2003-04-25 Jean Yves Guittard Dispositif de pompe hydraulique basse pression pour l'alimentation d'au moins un moteur hydraulique, notamment destine a equiper une bicyclette a entrainement hydraulique
WO2004020274A1 (en) * 2002-08-07 2004-03-11 Alberto Rizzi Fluid power propulsor for bicycle
FR2897663A1 (fr) * 2006-02-21 2007-08-24 Olivier Gouny Dispositif hydraulique, notamment pompe hydraulique comportant un rotor a palettes, pour vehicules muni de pedales.
WO2009016270A1 (fr) * 2007-07-27 2009-02-05 Olivier Gouny Dispositif hydraulique, notamment pompe hydraulique comportant un rotor à palettes, pour véhicules munis de pédales
WO2009152692A1 (zh) * 2008-06-18 2009-12-23 Shao Ruixun 液压自行车用低速高压叶片泵
DE102015002338A1 (de) 2015-02-24 2016-08-25 Stefan Matuzic Fahrradantrieb mit Hydrauliksystem
ES2623359A1 (es) * 2017-03-01 2017-07-11 Universidad Politecnica De Madrid Bicicleta con transmisión hidráulica con regulación automática

Also Published As

Publication number Publication date
DE19612519C2 (de) 1999-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19612519C2 (de) Hydraulisches Getriebe für Fahrräder
DE3705026A1 (de) Propellermodul fuer ein gasturbinentriebwerk
DE3816760C2 (de)
DE2152726C2 (de) Antriebsanlage mit mindestens zwei hydrostatischen Getrieben
DE102007005426B3 (de) Hydrodynamischer Drehmomentwandler
DE2656142A1 (de) Drehmomentenwandler
DE2937502A1 (de) Automatisches getriebe
DE2607002C2 (de)
DE3010661C2 (de) Hydrodynamischer, als Anfahrwandler ausgebildeter Drehmomentwandler
DE2638379C3 (de) Stufenlos einstellbares hydrostatisches Getriebe
DE1550804B1 (de) Hydraulische Kupplung
EP1624184B1 (de) Hydraulische Turbine oder Pumpturbine
DE69835607T2 (de) System mit zwei armen
WO1996026326A1 (de) Drehvorrichtung für baggergreifer
DE929464C (de) Lagerung eines Antriebssystems in Kraftfahrzeugen
DE2639683C3 (de) Hydrodynamische Kupplung
DE2015618B2 (de) Regeleinrichtung fuer ein hydrostatisches getriebe
DE668354C (de) Fluessigkeitsstroemungsgetriebe
DE967306C (de) Stufenloses, selbsttaetig regelndes Getriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge
DE102010034896B3 (de) Hydraulikpumpe, Getriebe daraus und Fahrzeug mit dem Getriebe
AT204342B (de) Stufenloses Getriebe
DE2164067A1 (de) Hydrokinetische Vorrichtung, insbe sondere Dynammeter, Bremse oder Dreh momentswandler
DE102007029803A1 (de) Strömungsgetriebe als Anfahr-, Beschleunigungs-, Brems- und Differentialgetriebe in einem Gehäuse
DE496111C (de) Fluessigkeitswechselgetriebe
DE627598C (de) Hydraulische Steuervorrichtung fuer stufenlos verstellbare Wechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20131001