DE19631279A1

DE19631279A1 - Fahrzeug mit Zugmittelgetriebe

Info

Publication number: DE19631279A1
Application number: DE1996131279
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Sauer
Original assignee: Peter Dipl Ing Sauer
Current assignee: SAUER, PETER, DIPL.-ING., 38162 CREMLINGEN, DE
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-02-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, vorzugsweise muskelkraftbetrieben, insbesondere Fahrrad oder dergl., mit wenigstens einer Antriebseinrichtung enthaltend wenigstens ein Zugmittelgetriebe mit zumindest einem Antrieb, einem Abtrieb und einem Zugmittel, und mit wenigstens einem Antriebsrad für das Fahrzeug, wobei das Antriebsrad innerhalb eines Fahrzeugrahmens angeordnet ist.

Solche Fahrzeuge sind in z. B. Form von Motor- und Fahrrädern, auch als Dreiräder und dergl., allgemein bekannt. Bei dem größten Teil dieser bekannten Fahrzeuge erfolgt der Antrieb des Fahrzeugs mit Hilfe einer Rollenkette als Zugmittel zur Übertragung der Antriebsleistung eines Motors oder eines Menschen auf das Antriebsrad oder die Antriebsräder.

Dabei erfolgt die Führung des Antriebsrades und die Aufnahme der Kräfte über Teile eines Fahrzeugrahmens, meist in Form eines starren gabelförmigen Hinterbaus oder einer gefederten gabelförmigen Schwinge. Das Antriebsrad ist mit einem Kettenrad oder dergl. versehen und gegenüber einer rahmenfesten Achse gelagert.

Da der Antrieb des Zugmittelgetriebes, also Tretkurbel und Kettenrad beim Fahrrad, Getriebeausgang beim Motorrad, außerhalb des Rahmens bzw. der Schwinge angeordnet sind, muß zum Montieren oder Auswechseln des Zugmittels entweder das Zugmittel getrennt oder zumindest die Schwinge ausgebaut werden.

Bei Fahrrädern erfolgt dementsprechend die Montage üblicherweise durch Trennen der Antriebskette. Bei Motorrädern wird das Ausbauen der Schwinge bevorzugt, da wegen der hohen Zugkräfte, denen die Kette z. B. bei einem Motor mit über 100 kW Leistung ausgesetzt ist, der Einsatz von Kettenschlössern aus Sicherheitsgründen zu vermeiden ist.

Es ist auch bekannt, bei Motorrädern als Zugmittel einen Zahnriemen einzusetzen, wobei der Zahnriemen in gleicher Weise montiert wird, wie eine endlose Rollenkette. Ferner ist bekannt, bei Motorrollern einen Riemen als Zugmittel einzusetzen. Bei diesen Fahrzeugen wird allerdings eine sogenannte Triebsatzschwinge verwendet, bei der Motor, Getriebe und Radantrieb zugleich die Radführung bzw. die Schwinge bilden. Der Riemen ist dabei in den Triebsatz integriert.

Bei Fahrrädern, Mofas und dergl. wurde bisher der Einsatz eines endlosen Zugmittels, wie einem Zahnriemen, lediglich in experimentellem Umfang betrieben. Bei solchen Fahrzeugen stellt sich das besondere Problem, daß zur Montage des Zahnriemens der Rahmenhinterbau aufgetrennt werden muß. Insbesondere bei Fahrrädern führt dies aber zu Stabilitätsproblemen und einer erheblichen Gewichtserhöhung. Zudem würden durch eine solche Konstruktion die Fertigungskosten für ein solches Fahrrad so hoch, daß diese zu nicht mehr marktgerechten Preisen angeboten werden müßten.

Es ist jedoch ein Fahrrad mit einem Keilriemenantrieb der Fa. Alfred Thun & Co. GmbH, Ennepetal, bekannt, bei dem ein sogenannter offener Rahmen zum Einsatz kommt. Dabei ist auf der Antriebsseite des Antriebsrades die Verbindung von Sattelstrebe und Kettenstrebe vorverlegt und die Kettenstrebe im Bereich des Abtriebs des Zugmittelgetriebes ausgekragt. Diese Konstruktion ist jedoch für den sportlichen Einsatz einerseits wegen des verhältnismäßig hohen Gewichtes und andererseits wegen der eingeschränkten Stabilität ungeeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Fahrzeuge der eingangs erwähnten Art insbesondere hinsichtlich der Ausbildung und Anordnung von Antriebselementen weiterzubilden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug der eingangs erwähnten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Abtrieb des wenigstens einen Zugmittelgetriebes außerhalb des Fahrzeugrahmens angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Fahrzeugs ist es nunmehr möglich, Fahrzeuge der eingangs erwähnten Art, insbesondere solche ohne separate Schwinge, mit anderen als den bisher gebräuchlichen Zugmitteln auszubilden ohne die bisher als unvermeidbar angesehenen Nachteile hinsichtlich Gewicht und Stabilität. Weiterhin ist es so nunmehr möglich, das Antriebsrad des Fahrzeugs, z. B. ein Hinterrad eines Rennrades, symmetrisch einzuspeichen oder als Scheibenrad symmetrisch auszubilden. Dadurch kann die Stabilität des Antriebsrades wesentlich erhöht und/oder das Gewicht des Antriebsrades verringert werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug dadurch gekennzeichnet, daß jeweils wenigstens ein Zugmittelgetriebe auf beiden Seiten des wenigstens einen Antriebsrades angeordnet ist, wobei die Abtriebe der Zugmittelgetriebe außerhalb des Fahrzeugrahmens angeordnet sind. Durch diese Ausbildung ist es nunmehr möglich, Riemenantriebe auch für Sport- und Rennräder einzusetzen. Durch die so nunmehr mögliche symmetrische Verteilung der Zugkräfte weist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen sogar Gewichts- und Stabilitätsvorteile, insbesondere geringere Verwindungen des Fahrzeugrahmens auf.

Konstruktiv besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der Abtrieb und das Antriebsrad auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind.

Insbesondere bei der beidseitigen Anordnung eines Zugmittelgetriebes ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kraftübertragung von dem Antrieb auf das Zugmittel kraftschlüssig erfolgt. So können etwaige fertigungstechnisch bedingte Ungleichmäßigkeiten, die zu Schwingungen im Antrieb führen könnten, vermieden werden und sich eine symmetrische Kraftverteilung durch Ausgleichsschlupf einstellen.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Zugmittel ein Keilriemen ist. Für die Übertragung großer Antriebsleistungen kann es aber auch zweckmäßig sein, wenn das Zugmittel ein Mehrrippenkeilriemen ist.

Insbesondere für eine optimale Anpassung der Übersetzung des Zugmittelgetriebes, z. B. für den Bahnrennsport, ist es zweckmäßig, wenn der Abtrieb als mehrteilige Riemenscheibe ausgebildet ist, wobei der Wirkdurchmesser der Riemenscheibe veränderbar ist.

Fertigungstechnisch läßt sich dies besonders einfach realisieren, wenn die Riemenscheibe entlang einer radialen Ebene geteilt ist. In der Handhabung besonders einfach ist es, wenn dabei die Einstellung des Wirkdurchmessers der Riemenscheibe durch wenigstens ein Distanzstück erfolgt.

Für den rennsportlichen Einsatz ist es vorteilhaft, wenn das Zugmittel ohne Entfernen des Antriebsrades aus dem Fahrzeugrahmen auswechselbar ist, insbesondere, wenn der Abtrieb ohne Entfernen des Antriebsrades aus dem Fahrzeugrahmen auswechselbar ist.

Eine konstruktiv besonders günstige Lösung ergibt sich, wenn die Welle in dem Fahrzeugrahmen gelagert ist.

Um den Achsabstand von Antrieb und Abtrieb entsprechend den Erfordernissen eines jeden Zugmittels besonders einfach und sicher einstellen zu können, ist es erfindungsgemäß weiterhin besonders zweckmäßig, wenn das Antriebsrad über eine Exzentereinrichtung mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist, insbesondere wenn der Fahrzeugrahmen ein Ausfallende zur Aufnahme der Exzentereinrichtung aufweist.

Für einen schnellen Radwechsel im Rennsporteinsatz ist es besonders vorteilhaft, wenn das Ausfallende geteilt ist, insbesondere, wenn das Ausfallende aufklappbar ist.

Dabei ist es weiter besonders vorteilhaft, wenn das Ausfallende in seiner geschlossenen Stellung durch einen Schnellverschluß gehalten ist, insbesondere, wenn der Schnellverschluß gegen die Kraft eines elastischen Mittels zu öffnen ist. Dazu ist es besonders zweckmäßig, wenn der Schnellverschluß einen federbelasteten Knebel umfaßt oder der Schnellverschluß einen Bügel aus Federstahldraht umfaßt.

Um ein unbeabsichtigtes Verdrehen des Exzenters bei geschlossenem Ausfallende zu vermeiden, ist es besonders zweckmäßig, wenn das Ausfallende eine radiale Klemmnut zur Aufnahme einer entsprechend ausgebildeten Exzentereinrichtung aufweist.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilseitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrrades in schematischer Darstellung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ausfallendes eines Fahrrades; und

Fig. 4 eine Seitenansicht des Ausfallendes aus Fig. 3.

Das in den Figuren als Beispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug gezeigte Rennrad ist eine Ausführung, die speziell für das Zeit- und Verfolgungsfahren auf Bahnen vorgesehen ist. An solche Fahrräder werden extreme Ansprüche hinsichtlich Gewicht, Stabilität und Qualität der Kraftübertragung gestellt.

Wie in Fig. 1 besonders gut zu erkennen ist, umfaßt die Antriebseinrichtung des Bahnrades ein Zugmittelgetriebe, das als Antrieb eine vordere Riemenscheibe 1 aufweist, die mit den Tretkurbeln 2 und damit mit den Pedalen 3 in herkömmlicher Weise verbunden ist. Über die Pedale 3 und die Tretkurbeln 2 bringt der Radfahrer seine Körperkraft auf die Riemenscheibe 1 auf.

Die vordere Riemenscheibe 1 ist von einem Keilriemen 4 als Zugmittel umschlungen. Der Keilriemen 4 umschlingt ferner eine hintere Riemenscheibe 5 als Abtrieb des Zugmittelgetriebes. Durch die unterschiedlichen Wirkdurchmesser der vorderen Riemenscheibe 1 und der hinteren Riemenscheibe 5 wird das Übersetzungsverhältnis bestimmt. Die Übertragung erfolgt kraftschlüssig. Um die Übertragungsverluste möglichst gering zu halten, ist wegen des verhältnismäßig kleinen Wirkdurchmessers der hinteren Riemenscheibe 5 vorzugsweise ein gezahnter Keilriemen 4 einzusetzen.

Die außerhalb des Fahrzeugrahmens 6 angeordnete hintere Riemenscheibe 5 ist mit einem Antriebsrad des Fahrrades, nämlich dem Hinterrad 7, in bekannter Wiese gekoppelt, z. B. über einen Freilauf, oder, wie im Bahnsport üblich, starr verbunden. Das Hinterrad 7 ist in einem üblichen Hinterbau des Rahmens 6 angeordnet.

Eine weitere Besonderheit des dargestellten Bahnrades liegt, wie in Fig. 2 zu erkennen, darin, daß auf beiden Seiten des Fahrrades jeweils ein Zugmittelgetriebe mit den zuvor beschriebenen Bestandteilen angeordnet ist. Durch diese Anordnung können die Zugkräfte, die beim Sprint sehr hoch werden können, symmetrisch in den Rahmen 6 eingeleitet werden, und nicht wie bei herkömmlichen Fahrrädern, einseitig. Das berüchtigte Schiefziehen des Hinterrades 7 beim Spurt kann daher nicht vorkommen. Eine beim Kettenantrieb aufgrund der Fertigungstoleranzen in der Praxis unvermeidlich auftretende Verspannung oder Schwingungsbelastung der Antriebseinrichtungen wird durch den einen Ausgleichsschlupf zwischen dem rechten und linken Zugmittelgetriebe vermieden.

Das in Fig. 2 stark vereinfacht gezeigte Hinterrad 7 umfaßt anstelle einer durch Speichen getragenen Felge eine meist hohle Radscheibe 8, die einen sogenannten Schlauchreifen 9 trägt. Die Radscheibe 8 wird zweckmäßigerweise aus einem Kohlenstoffaser-Verbundwerkstoff (CFK) o. ä. hergestellt. Eine besonders stabile Konstruktion ergibt sich dadurch, daß das Hinterrad 7 und die beiden hinteren Riemenscheiben 5 auf einer gemeinsamen Welle 10 angeordnet sind (Fig. 3). Die Welle 10 ist mit der Radscheibe 8 direkt oder über eine Zwischenhülse durch Anlaminieren verbunden. Einzelheiten einer solchen an sich bekannten Verbindung sind hier nicht dargestellt.

Die hinteren Riemenscheiben 5 sind quer zur Wellenachse 11 in einer radialen Ebene geteilt. Dabei wird ein äußerer Ring 12 auf dem Riemenscheibengrundkörper 13 über Schrauben 14 befestigt. Zwischen Ring 12 und Riemenscheibengrundkörper 13 ist eine Distanzscheibe 15 angeordnet.

Durch eine geeignete Auswahl verschieden dicker Distanzscheiben 15 kann der effektive Wirkdurchmesser der hinteren Riemenscheiben 5 eingestellt werden. Dies dient zur Feinanpassung der Übersetzung an die jeweiligen Bahnbedingungen und zum Ausgleich von Toleranzen, z. B. bei der Riemenbreite, zwischen den beiden Zugmittel getrieben. Bei Bedarf können die vorderen Riemenscheiben 1 in ähnlicher Weise ausgebildet sein. Dies würde allerdings in der Regel zu einer Gewichtserhöhung führen.

Die hinteren Riemenscheiben 5 sind mit der Welle 10 über eine Welle-Nabe-Verbindung verbunden und mit einer Schraube 16 verspannt. Durch diese Anordnung ist nach Entspannen des Keilriemens 4 ein einfaches Entfernen von Keilriemen 4 und hinteren Riemenscheiben 5 ohne Ausbau des Hinterrades 7 möglich. Anstelle der Schraube 16 wäre für weniger extrem stoßbelastete Betriebsbedingungen auch eine Befestigung mittels eines Sicherungsringes oder dergl. denkbar.

Im Unterschied zu herkömmlichen Fahrrädern ist hier der Abtrieb des Zugmittelgetriebes mit dem Hinterrad 7 nicht auf einer Achse gelagert, die wiederum über eine Klemmung im Rahmen 6 festgelegt ist, sondern Abtrieb und Hinterrad 7 sind auf einer gemeinsamen Welle 10 angeordnet, die über Kugellager 17 in Ausfallenden 18 des Rahmens 6 gelagert ist. Über einen Distanzring 19 können die Innenringe 20 der Kugellager 17 ebenfalls mit über die Schrauben 16 auf der Welle 10 festgelegt werden.

Durch den im Vergleich zu herkömmlichen Fahrrädern größeren Lagerabstand werden die Biegemomente in der Welle 10 vermindert und eine insgesamt steifere Führung des Hinterrades 7 in dem Rahmen 6 erhalten.

Die Außenringe 21 der Kugellager 17 sind vorzugsweise durch Kleben oder mit Preßsitz in Exzenter 22 eingesetzt, die in entsprechende Aufnahmen in den Ausfallenden 18 passen. Durch Verdrehen der Exzenter 22 mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges kann der Abstand des Hinterrades 7 von dem nicht dargestellten Tretlager bzw. die Keilriemenspannung eingestellt werden.

Um bei Renneinsätzen einen schnellen Radwechsel zu ermöglichen, ist das Ausfallende 18 geteilt ausgebildet. Der nicht durch die Antriebs- und Gewichtskräfte des Fahrers auf Druck belastete hintere untere Teil des Ausfallendes 18 ist über einen Scharnierbolzen 23 abklappbar. Der abklappbare Teil 24 des Ausfallendes 18 wird in seiner geschlossenen Stellung durch einen Schnellverschluß gehalten.

Der Schnellverschluß umfaßt einen Knebel 25, der durch die Kraft einer Schraubenfeder 26 belastet ist (Fig. 4). Die Schraubenfeder 26 stützt sich an ihrem anderen Ende auf einen Federteller 27 einer Zugstange 28, die wiederum um einen Bolzen 29 schwenkbar im festen Teil des Ausfallendes 18 gelagert ist. Um das Ausfallende zu öffnen, zieht man den Knebel 25 gegen die Kraft der Schraubenfeder 26 aus seinem Sitz und schwenkt ihn nach unten. Nun kann der abklappbare Teil 24 des Ausfallendes 18 abgeklappt werden. Anstelle des Knebels 25 kann bei geeigneter Geometrie auch ein Federdrahtbügel verwendet werden.

Die Aufnahme für den Exzenter 22 in dem Ausfallende 18 weist eine radiale Keilnut 30 auf, die mit einer entsprechenden Rippe des Exzenters 22 so zusammenwirkt, daß der Exzenter 22 bei geschlossenem Ausfallende 18 gegen Verdrehen gesichert ist. Dabei übernimmt der Teil der Keilnut 30 im festen Teil des Ausfallendes 18 die Führung des Exzenters 22, während der Keilnutabschnitt in dem abklappbaren Teil 24 des Ausfallendes 18 so ausgebildet ist, daß dieser Keilnutabschnitt mit der Rippe des Exzenters 22 klemmt. Eine Einstellung des Exzenters 22 kann nur bei geöffnetem Ausfallende 18 erfolgen.

Aus der vorstehenden Beschreibung und der Darstellung eines Ausführungs beispiels wird deutlich, daß sich die Erfindung nicht auf die in den An sprüchen oder der Beschreibung genannten Merkmalskombinationen beschränkt, sondern im Rahmen der Erfindung auch andere Kombinationen der aufgeführten Merkmale denkbar sind.

Claims

1. Fahrzeug, vorzugsweise muskelkraftbetrieben, insbesondere Fahrrad oder dergl., mit wenigstens einer Antriebseinrichtung enthaltend wenigstens ein Zugmittelgetriebe mit zumindest einem Antrieb (1), einem Abtrieb (5) und einem Zugmittel (4), und mit wenigstens einem Antriebsrad (7) für das Fahrzeug, wobei das Antriebsrad (7) innerhalb eines Fahrzeugrahmens (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb (5) des wenigstens einen Zugmittelgetriebe außerhalb des Fahrzeugrahmens (6) angeordnet ist.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils wenigstens ein Zugmittelgetriebe auf beiden Seiten des wenigstens einen Antriebsrades (7) angeordnet ist, wobei die Abtriebe (5) der Zugmittelgetriebe außerhalb des Fahrzeugrahmens (6) angeordnet sind.

3. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb (5) und das Antriebsrad (7) auf einer gemeinsamen Welle (10) angeordnet sind.

4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung von dem Antrieb (1) auf das Zugmittel (4) kraftschlüssig erfolgt.

5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (4) ein Keilriemen ist.

6. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (4) ein Mehrrippenkeilriemen ist.

7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb als mehrteilige Riemenscheibe (5) ausgebildet ist, wobei der Wirkdurchmesser der Riemenscheibe (5) veränderbar ist.

8. Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibe (5) entlang einer radialen Ebene geteilt ist.

9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Wirkdurchmessers der Riemenscheibe (5) durch wenigstens ein Distanzstück (19) erfolgt.

10. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (4) ohne Entfernen des Antriebsrades (7) aus dem Fahrzeugrahmen (6) auswechselbar ist.

11. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb (5) ohne Entfernen des Antriebsrades (7) aus dem Fahrzeugrahmen (6) auswechselbar ist.

12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) in dem Fahrzeugrahmen (6) gelagert ist.

13. Fahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (7) über eine Exzentereinrichtung (22) mit dem Fahrzeugrahmen (6) verbunden ist.

14. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugrahmen (6) ein Ausfallende (18) zur Aufnahme der Exzentereinrichtung (22) aufweist.

15. Fahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfallende (18) geteilt ist.

16. Fahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfallende (18) aufklappbar ist.

17. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfallende (18) in seiner geschlossenen Stellung durch einen Schnellverschluß gehalten ist.

18. Fahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellverschluß gegen die Kraft eines elastischen Mittels (26) zu öffnen ist.

19. Fahrzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellverschluß einen federbelasteten Knebel (25) umfaßt.

20. Fahrzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellverschluß einen Bügel aus Federstahldraht umfaßt.

21. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfallende (18) eine radiale Klemmnut (30) zur Aufnahme einer entsprechend ausgebildeten Exzentereinrichtung (22) aufweist.