-
Hinterrad-Freilauf-Bremsnabe für
-
ein Fahrrad mit Kettenschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine
Hinterrad-Freilauf-Bremsnabe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten
Art.
-
Fahrräder mit Kettenschaltungen, bei denen das tbersetzungsverhältnis
zwischen dem über die Tretpedale angetriebenen vorderen Kettenrad und dem über die
Antriebskette angetriebenen Hinterrad dadurch vom Radfahrer verändert werden kann,
daß die Antriebskette nach Bedarf auf einen von mehreren nebeneinander angeordneten
Zahnkränzen unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Zähnezahl umgelegt
wird, besitzen heute üblicherweise Hinterrad-Freilaufnaben, die einerseits eine
kraftschlüssige Verbindung zwischen von der Antriebskette angetriebenem Zahnkranz
und Hinterrad herstellen, wenn das vordere Kettenrad in Vorwärtsrichtung angetrieben
wird, und andererseits einen Freilauf herstelltenwenn das vordere Kettenrad sich
im Stillstand befindet oder sogar in Rückwärtsrichtung angetrieben wird. Das Hinterrad
derartiger Fahrräder wird in der Regel - wie das Vorderrad auch - durch eine Felgenbremse
abgebremst.
-
Die Bremskraft ist dabei vergleichsweise. schlecht dosierbar und zudem
feuchtigkeitsempfindlich. Vorteilhafter wäre es, wenn man auch bei solchen Fahrrädern
bekannte Freilauf-Bremsnaben einsetzen
könnte, wie sie z. B. bei
Fahrrädern ohne Kettenschaltung gebräuchlich sind, und zwar sowohl bei Fahrrädern
mit einer Nabenschaltung als auch bei Fahrrädern ohne jegliche Gangschaltung.
-
Früher angestellte Versuche, bekannte Kettenschaltungen mit bekannten
Freilauf-Bremsnaben zu kombinieren, haben sich nicht bewährt. Die Bremswirkung der
Freilauf-Bremsnaben wird bekanntlich dadurch erzielt, daß das vordere Kettenrad
des Fahrrades rückwärts angetrieben wird, weshalb diese Bremse im allgemeinen auch
als Rücktrittbremse bezeichnet wird. Beim Betätigen der Rücktrittbremse würde sich
bei einer einfachen Kombination einer Kettenschaltung mit einer Freilauf-Bremsnabe
die durch eine federvorgespannte Spannvorrichtung straff gehaltene Antriebskette
unzulässig stark lockern, mit der Gefahr, daß die Antriebskette von den Zahnkränzen
abspringt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinterrad-Freilauf-Bremsnabe
zu schaffen, die ohne oder ohne wesentlichen Mehraufwand auch bei Fahrrädern mit
Kettenschaltungen eingesetzt werden kann, so daß die Vorteile einer Rücktrittbremse
in vollem Umfange auch bei solchen Fahrrädern ohne Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit
der Kettenschaltung ausgenutzt werden können.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungswesentliche und vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbei spiele
wird die Erfindung näher erläutert.
-
In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung
Fig.
1 die Seitenansicht eines mit der erfindungsgemäßen Freilauf-Bremsnabe ausgestatteten
Hinterrades eines Fahrrades mit Kettenschaltung, Fig. 2 die in Fig. 1 eingesetzte
Freilauf-Bremsnabe im Detail und Fig. 3 die Seitenansicht des Hinterrades mit einer
abgewandelten Form der erfindungsgemäßen Freilauf-Bremsnabe.
-
Dargestellt sind lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen
Teile des mit einer Kettenschaltung ausgerüsteten Fahrrades.
-
Das Hinterrad 1 wird in üblicher Weise über eine Antriebskette 3 von
einem vorderen Kettenrad 4 angetrieben. Dieses ist im im einzelnen nicht dargestellten
Fahrradrahmen 10 gelagert und wird vom Radfahrer über die Tretpedale 5 angetrieben.
-
Das Hinterrad 1 ist mit einer Freilauf-Bremsnabe 2 ausgerüstet, welche
im wesentlichen, insbesondere aber bezüglich ihrer Antriebs-, Freilauf- und Rücktrittfunktion
mit bekannten Freilauf-Bremsnaben übereinstimmt. Sie besitzt in üblicher Weise einen
Stützhebel 6, der das beim Bremsen auftretende Bremsmoment abstützt, sowie mehrere
nebeneinanderliegende Zahnkränze 9 unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher
Zähnezahl, wie in Fig. 2 zu erkennen sind. Diese Zahnkränze wirken mit einer insbesondere
bezüglich ihrer Funktionsweise bekannten Kettenschaltung zusammen.
-
Diese enthält eine durch eine Federvorrichtung vorgespannte Spannvorrichtung,
mit der die Antriebskette 3 straff gehalten wird, sowie ein an dieser Spannvorrichtung
gelagertes Schaltrad oder Schaltradpaar, mit dessen Hilfe die Antriebskette nach
Bedarf durch - mit Hilfe z. 3. eines Bowdenzuges - seitliches Verschieben des Schaltrades
bzw. Schaltradpaares auf einen der Zahnkränze umgelegt
werden kann.
Das Schaltradpaar ist in den Ausführungsbei spielen mit 8 und die die Spannvorrichtung
vorspannende Federvorrichtung mit 7 beziffert. Weitere Einzelheiten der Kettenschaltung
sind - da bekannt und nicht Gegenstand der Anmeldung - nicht weiter dargestellt.
-
Der das beim Bremsen auftretende Bremsmoment abstützende Stützhebel
kann entweder drehfest mit der Nabenachse 11 (Fig. 2) der Freilauf-Bremsnabe 2 verbunden
sein oder aber drehfest mit einer drehbar auf der Nabenachse gelagerten Hohlwelle
o. ä. Bei drehfester Verbindung zwischen Nabenachse und Stützhebel muß die Nabenachse
- wie in Fig. 2 gezeigt - drehbar am Fahrradrahmen 10 befestigt werden, was im gezeigten
Ausführungsbeispiel über als Bundlager ausgebildete Nabenlager 13 erfolgt. Wenn
die Freilauf-Bremsnabe mit einer drehbar auf der Nabenachse gelagerten Hohlwelle
versehen ist, dann kann die Nabenachse wie üblich drehfest am Fahrradrahmen befestigt
werden.
-
Erfindungsgemäß wird das freie Ende des das beim Bremsen auftretende
Bremsmoment abstützenden Stützhebels nicht wie sonst üblich fest mit dem Fahrradrahmen
verbunden, sondern relativ zu diesem verschwenkbar belassen. Es wird vielmehr mit
der Spannvorrichtung der Gangschaltung des Fahrrades gekoppelt und zwar derart,
daß es beim Bremsen von dieser bzw. von der Antriebskette 3 abgestützt wird, wobei
die Antriebskette zusätzlich gespannt wird.
-
Wie die Kopplung des Stützhebels mit der Spannvorrichtung erfolgt,
ist im Prinzip egal. Wichtig ist lediglich, daß der Stützhebel beim Bremsen eine
Abstützung an der Antriebskette erfährt und diese dabei spannt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn - wie im Ausführungsbeispiel gemäß
den Figuren 1 und 2 - der Stützhebel 6 auf der gleichen Nabenseite
wie
die Zahnkränze 9 angeordnet wird und darüberhinaus rjieiehzeitig als Spannvorrichtung
für die Kettenschaltung ausgebildet wird. Wie aus den Figuren 1 und 2 zu erkennen
ist ist an dem als Spannvorrichtung ausgebildeten Stützhebel 6 in diesem Falle das
Schaltrad bzw. das Schaltradpaar 8 gelagert und der Stützhebel wird in einer für
die Spannvorrichtung üblichen Weise mit Hilfe einer einerseits am Stützhebel und
andererseits am Fahrradrahmen 10 angreifenden Federvorrichtung 7 so vorgespannt,
daß einerseits die Antriebskette 3 straff gehalten wird und andererseits ein wegen
der unterschiedlichen Durchmesser der verschiedenen Zahnkränze erforderlicher Längenausgleich
möglich ist.
-
Während des normalen Fahrbetriebes wird das Hinterrad 1 vom Radfahrer
in üblicher Weise über das vordere Kettenrad 4 und die Antriebskette 3, die sich
im Eingriff mit einem der Zahnkränze g des Hinterrades befindet, angetrieben, wobei
die Antriebskette 3 vom Radfahrer mit Hilfe der Gangschaltung in üblicher Weise
nach Bedarf auf den jeweils am besten geeigneten Zahnkranz umgelegt werden kann.
-
Die Rücktrittbremse der Freilauf-Bremsnabe wird vom Radfahrer üblicherweise
durch Rückwärtstreten eingeschaltet. Der Zahnkranz 9 des Hinterrades 1 wird dabei
in die zur Drehrichtung des Hinterrades 1 entgegengesetzte Drehrichtung gedreht,
wobei er sich im ersten Augenblick noch lose und ohne Zunahme der Kettenspannung
bewegen kann. Nach einem gewissen Drehwinkel wird jedoch die Bremsnabe aktiviert,
d. h. ein in der Nabe untergebrachter Bremsring, Bremskonus o. ä. wird gegen eine
Bremsfläche o. ä. der Bremsnabe gepreßt, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen dem das eigentliche Rad tragenden rotierenden Nabenmantel 16 und der Nabenachse
11 hergestellt wird. Die drehbar am Fahrradrahmen 10 gelagerte Nabenachse 11 würde
somit an sich gezwungen werden, mit dem rotierenden Hinterrad 1 mitumzulaufen. Dies
wird jedoch durch den drehfest mit ihr verbundene Stützhebel 6 verhindert, der seinerseits
nämlich nicht frei mit der Nabenachse umlaufen kann,
weil er von
der Antriebskette daran gehindert wird. Sein das Schaltradpaar 8 tragendes freies
Ende wird, sobald eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Nabenmantel 16 und Nabenachse
11 hergestellt ist, in Drehrichtung des Hinterrades 1 ausgelenkt und dabei fest
in die Antriebskette 3 gedrückt, welche dadurch zwangsläufig zusätzlich gespannt
wird. Die durch das Rückwärtstreten bedingte Kettenspannung nimmt dabei gleichzeitig
zu, weil das vordere Kettenrad 4 das Anpressen des Bremsringes bzw. des Bremskonus'
an die Bremsflächen der Hinterradnabe 2 bewirkt. Die im unteren Kettenabschnitt
auftretende erhöhte Kettenkraft p (Fig. 1) versucht daher, den Stützhebel 6 nach
vorn zu schwenken.
-
Die Bremskraftübersetzung vom Tretpedal 5 zur Radnabe 2 ist nun so
ausgelegt, daß das beim Rückwärtstreten über die Antriebskette 3 aufgebrachte Moment
P h (wirksame Hebellänge des Stützhebels 6) am Stützhebel 6 eine nach vorn gerichtete
Kraft erzeugt, welche kleiner ist als die am Stützhebel nach hinten gerichtete Abstützkraft
infolge des über das gebremste Hinterrad 1 von der Fahrbahn eingeleiteten Momentes
B r sowie der Federspannkraft der Federvorrichtung 7, wobei r der Halbmesser des
Hinterrades 1 ist. Man erkennt, daß die Antriebskette 3 demzufolge in jedem Fahrzustand
insbesondere also auch beim Rücktritt-Bremsen hinreichend gespannt bleibt.
-
In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stützhebel
6 ebenfalls auf der gleichen Nabenseite wie die Zahnkränze 9 angeordnet. Im Gegensatz
zum zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel dient er jedoch nicht gleichzeitig als
Spannvorrichtung. Diese Spannvorrichtung 12 ist vielmehr Teil einer Kettenschaltung
üblicher Bauart, die in üblicher Weise unter Vorspannung durch eine Federvorrichtung
7 am Fahrradrahmen 10 angelenkt ist und ein Schaltradpaar 8 trägt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Stützhebel 6 über ein kraftübertragendes Glied, nämlich eine Verbindungsstange
14 mit der Spannvorrichtung 12 gekoppelt, welche zu diesem Zweck einen besonderen
Hebelarm 15 trägt, an dem die Verbindungsstange 14
angreift. Stützhebel
6 und Hebelarm 15 der Spannvorrichtung 12 verlaufen parallel zueinander und weisen
in die gleiche Richtung, im Susführungsbeispiel nach hinten. Jeweils die freien
Enden des Stützhebels 6 bzw. des Hebelarms 15 sind über die Verbindungsstange 14
miteinander verbunden. Grundsätzlich könnten Hebelarm 15 und Stützhebel 6 natürlich
auch nach vorne weisen. In ihrer Wirkung stimmt diese Anordnung mit der zuvor geschilderten
Ausführung überein. Beim Betätigen der Rücktrittbremse und entsprechender Verklemmung
zwischen Bremskonus o. ä. und Bremsfläche der Bremsnabe wird der Stützhebel in Drehrichtung
des Fahrzeugrades 1 gedrückt, wodurch über die Verbindungsstange 15 eine entsprechende
Schwenkbewegung der Spannvorrichtung 12 ausgelöst wird, so daß die Antriebskette
3 wie zuvor geschildert zusätzlich gespannt wird.
-
Von Vorteil ist es, wenn die Verbindungsstange 14 - z. B. durch Verwendung
eines Längslöcheranschlusses - eine gewisse Lose aufweist, so daß Schwankungen im
Kettendurchlauf nicht zu einem ständigen Hin- und Herbewegen des Stützhebels 6 führen.
Durch entsprechende auslegung der Hebellängen des Stützhebels 6 einerseits sowie
des Hebelarms 15 und der Spannvorrichtung 12 andererseits kann die Bremskroftiibersetzung
weitgehend variiert werden und den Erfordernissen angepaßt werden.
-
Abweichend von den dargestellten Ausführungsbeispielen ist es auch
möglich, den Stützhebel 6 - wie allgemein üblich - auf der den Zahnkränzen 9 gegenüberliegenden
Nabenseite zu belassen und die - wie zuvor geschilderte - beim Betätigen der Rücktrittbremse
ausgelöste Schwenkbewegung dieses Stützhebels über einen Bowdenzug oder ein anderes
geeignetes Kraftübertragungsglied mit der auf der anderen Radseite liegenden Spannvorrichtung
üblicher Bauart zu koppeln.
-
Die vorgeschlagene Hinterrad-Freilauf-Bremsnabe ermöglicht - im Vergleich
zu sonst üblichen Helgenbremsen - nicht nur eine bessere
Dosierung
der Bremskraft, sie iat auch sicherheitstechnisne Vorteile. Wenn z. L. die übertragbare
BrcLtskraft B plLtzlch zusamrrenbricht, weil z. B. die Fahrbahn unerwartet rutschig
wird, dann bekommt in dem zuvor geschilderten Krftekomplex - falls die gewählte
Bremskraftübersetzung dies zuläßt - kurzzeitig die vom vorderen Kettenrad 4 über
die Antriebskette 3 am Stützhebel 6 wirkende Kraft P das Übergewicht; der Stützhebel
6 wird daher schnell aber nur geringfügig nach vorn bewegt, wobei sich das blockierte
Hinterrad 1, welches fest mit dem Stützhebel 6 verbunden ist, ebenfalls geringfügig
rückwärts dreht. Da dieser Vorgang sehr schnell abläuft, wird die Antriebskette
dabei aber gleichzeitig etwas gelockert. Diese Lockerung der Antriebskette 3 (=niedrigere
Bremskraft) bewirkt eine gewisse Senkung der Bremskraft, so daß das zuvor rutschende
Hinterrad wieder am Boden haften kann, und der Stützhebel 6 somit wieder fest nach
hinten gezogen wird. Dieser nur sehr exemplarisch geschilderte Ablauf entspricht
in etwa dem Prinzip der bekannten Stotterbremsung.