DE19839886A1 - Automatikgetriebe für Fahrräder (Fahrradautomatik) - Google Patents

Description

Stand der Technik

Heute werden bei den Fahrrädern die Übersetzungen (Gänge) folgendermaßen erzielt:

• - in der Hinterachse (Torpedo) 3-Gang, 5-Gang, neuerdings 7-Gang, oder
• - mit Kettenblättern (vorne) und Zahnkränzen (Ritzeln, hinten), oder
• - eine Kombination der beiden Varianten.

Das Schalten der Gänge erfolgt mit Hebeln, die vorzugsweise am Lenker angebracht sind, oder mit Drehgriffen.

Zweck der Gängevielzahl ist:

• - möglichst mit gleichbleibender Fuß-Tretkraft die verschiedenen Fahrsituationen (bergauf, bergab, in der Ebene) zu bewältigen,
• - eine möglichst konstante, und nicht allzugroße Abstufung der Übergänge von einem zum anderen Gang zu erzielen.

Mit der Kettenschaltung kann man mehrere Gänge als mit der Torpedoschaltung erzielen. Hierfür sind aber viele Zahnräder notwendig (Kettenblätter und Ritzel), und doch sind im Verhältnis zu der Anzahl der Zahnräder nur relativ wenige Gänge verwertbar, da sich die Gängegrößen überschneiden.

Man kann beispielweise erreichen eine

• - größte Übersetzung i max. von ca. 3,86 (Zähnezahlverhältnis 54 : 14), und
• - eine kleinste Übersetzung i min. von ca. 1,33 (32 : 24). Die Gesamtübersetzung (Verstärkung, i max : i min) ist dann 2,89.

Begriffe:
Übersetzung = Durchmesser (bzw. Zähne) vorne dividiert durch Durchmesser (bzw. Zähne) hinten
Verstärkung = größte Übersetzung : kleinste Übersetzung.

Nachteile der Kettenschaltung:

• - Kettenverschleiß, wegen schrägem Anlauf der Kette auf Kettenblätter und Ritzel
• - komplizierter Gangwechselmechanismus
• - Übung mit der Gängeschaltung
• - teuer.

Automatikgetriebe allgemein

Bei einem Automatikgetriebe entfällt die manuelle Schaltung der Gänge. Die Übersetzung paßt sich automatisch der Geländeform an. Bei gleichbleibendem Kraftaufwand (Fuß-Tretkraft) ändert sich entsprechend die Fahrgeschwindigkeit: in der Ebene fährt man schneller, bergauf langsamer.

Das Automatikgetriebe kann entweder vorne, oder hinten, oder vorne und hinten eingebaut werden.

Am sinnvollsten ist es sowohl vorne als auch hinten einzubauen: die Ketten- bzw. Keilriemenlänge bleibt konstant (ein Spanner ist nicht notwendig), und die Verstärkung kann in einer großen Bandbreite gewählt werden.

Beschreibung der Erfindung "Fahrrad-Automatikgetriebe"

Fest auf der gelagerten Hauptwelle sitzen außen die Führungsscheiben, mit 6 (sechs) geraden, schrägen Führungen (Zeichnung Patent 1, Fig. 1), oder als Variante, mit bogenförmigen Führungen (mit einem Radius von ca. 100 mm). Diese Führungen bestimmen die Laufbahnen und die Ausrichtungen der Zahn- bzw. Keilriemensegmente (kurz: Segmente).

Zwischen den Führungsscheiben sitzt, ebenfalls fest auf der Hauptwelle, eine auf Torsion beanspruchte Megifeder (Megi- Buchse, Gummifeder).

Auf dieser Megifeder sitzt die mit geraden, radialen Führungen, versehene Steuerscheibe (Doppelscheibe).

Die Segmente bewegen sich innerhalb der Steuerscheibe.

Die Achsen, auf denen die Zahn- bzw. Keilriemensegmente fest sitzen, gleiten in den geraden oder bogenförmigen Führungen der außenliegenden Führungsscheiben.

Bedingt durch die Steuerscheiben bewegen sich alle Segmente immer auf gleicher Höhe, d. h. auf gleichem Wirkungsdurchmesser.

Die Federkraft die der Fuß-Tretkraft entgegenwirkt, wird von der Megifeder erzeugt, und wächst proportional mit der Drehung der Steuerscheibe, bzw. der Megifeder.

Das Antriebsverhältnis ändert sich automatisch, in Abhängigkeit des durch den Radfahrer über die Pedale eingegebenen Drehmomentes: ist bei Bergauffahrt die notwendige Fuß-Tretkraft groß, werden vorne die Achsen mit ihren darauf befestigten Segmenten nach innen gedrückt (der Durchmesser der Segmente wird kleiner), und hinten nach außen (der Durchmesser wird größer), bis die aus diesem Grunde wachsende und entgegenwirkende Megi- Federkraft das Gleichgewicht zur Fußkraft herstellt.

Es ist möglich und sinnvoll dieses Automatikgetriebe sowohl vorne als auch hinten einzubauen.

Die größte bzw. kleinste Übersetzung kann man mittels der Länge der Führungen in gewissen Grenzen bestimmen.

Die von mir gewählte größte erreichbare Übersetzung der Automatik ist ca. 2, und somit die größte Verstärkung 4.

Vorteile:

• - kein Handschalten von Gängen notwendig
• - automatisches Anpassen der Geschwindigkeit an die vorhandenen Fahrbedingungen, bei gleichbleibendem Kraftaufwand.
• - kein Kettenverschleiß wegen Schräglauf der Kette.

Claims (7)

1. Automatikgetriebe, bestehend aus Außenscheiben als Führungsscheiben (entweder zwei einzelne fest verbundene: Zeichnung Patent 1, Fig. 1, oder einer entsprechenden Doppelscheibe), fest auf der Hauptwelle sitzend, und einer innenliegenden Doppel-Steuerscheibe, fest auf einer Megifeder sitzend.

2. Die Führungsscheiben haben je sechs Führungen (entweder schräge, gerade, wie in der Zeichnung Patent 1, Fig. 1, oder bogenförmige, mit einem Radius von ca. 100 mm), die die Laufbahnen und die Ausrichtungen der Zahnrad- oder Keilriemenscheiben-Segmente bestimmen.
Die Steuerscheibe hat gerade, radiale Führungen.

3. Die Achsen mit ihren Zahnsegmenten bewegen sich in den Führungen nach innen oder außen, je nach Fußtretkraft.

4. Die Steuerscheibe stellt sicher, daß sich alle Segmente immer auf gleichem Wirkungsdurchmesser bewegen.
Die Segmente befinden sich innerhalb der Steuerscheibe.

5. Die zentrale, auf Torsion beanspruchte Megifeder (Gummifeder) übernimmt die Fußtretkraft.

6. Es können Zahnrad- bzw. Keilriemenscheiben-Segmente verwendet werden.

7. Die Automatik kann beim Fahrrad vorne, hinten, oder vorne und hinten eingebaut werden.