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Patentanmeldung
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Die Erfindung betrifft ein automatisch schaltendes Zahnkranz-Getriebe
für Fahrräder.
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Es ist bekannt, Fahrräder mit einer Getriebenabe auszurüsten, um die
Fahrgeschwindigkeit der Steigung der Straße anpassen zu können. Nachteilig hierbei
ist das geringe erreichbare Übersetzungsverhältnis von etwa 1,7:1 . Höhere Ubersetzungen
ergeben die Kettenschaltungen mit Werten von etwa 3,5 : 1 . Aber auch dieses reicht
für Normalfahrer bei steilen Straßen, z.B.
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im Gebirge, nicht aus. Nachteilig sind außerdem die oft zu Störungen
neigenden kompliziert aufgebauten Schaltungsteile.
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Es war die Aufgabe der Erfindung, ein wartungsarmes automatisches
Getriebe mit einem wesentlich größeren Vbersetzungsverhältnis zu entwickeln. Hierzu
wurde erstmalig die Drehrichtung der Tretkurbeln in beiden Richtungen (vorwärts
und rückwärts) ausgenutzt.
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Es zeigen: Fig. 1 das neue Zahnkranz-Getriebe von der Seite, Fig.
2 dieses Getriebe von hinten als Schnitt A Fig. 3 eine schematische Darstellunz
der 6 Zahnräder mit den beiden Ketten von der Seite bzw. von hinten.
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Das neue Zahnkranz-Getriebe besitzt ein Ritzel 5 auf der Hinterrad-Achse
19 (Fig.1) und zwei Tretkurbeln 15 auf der Kettenrad-Achse 16 und ist erfindungsgemäß
gekenhzeichnet durch ein großes Kettenrad 2 und ein kleines Kettenrad 1 auf der
Kettenrad-Achse 16, eine Freilauf-Kupplung 12 für das große Kettenrad 2 und eine
Freilauf-Kupplung 11 für das Kettenrad 1 eine Getrieberad-Achse 17 über der Kettenrad-achse
16 mit: einem großen Getrieberad 3 und einem
kleinen Getrieberad
4, eine Freilauf-Kupplung 13 für das kleine Getrieberad 4, eine Umlenkrad-Achse
18 für die Getrieberad-Achse 17 mit einem Umlenkrad 6 und einer Einrichtung zum
Kettenspannen, eine Kette 7 zwischen den vorwärts umlaufenden Zahnrädern 1-5-3 und
eine Kette 8 zwischen den Zahnrädern 2-6-4, wobei die Kette 8 umgekehrt auf das
kleine Getrieberad 4 aufgelegt ist, sodaß beim Rückwärtstreten der Dretkurbeln 15
das große Kettenrad 2 und das Umlenkrad 6 rückwärts, das kleine Getrieberad 4 und
das dann mit ihm gekuppelte große Getrieberad 3 vorwärts laufen.
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Zur Vergrößerung der Übersetzung kann die Hinterradachse 19 mit einem
Dreigang-Nabengetriebe oder einem mehrstufigen Ritzelsatz (gettenschaltung) ausgerüstet
werden.
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Bild 1 und 2 zeigen beispielsweise Ausführungsformen des neuen Getriebes.
Es besitzt zusätzlich zur Kettenrad-Achse (Bild 1) mit einem kleinen Kettenrad 1
und einem großen Kettenrad 2 eine Getrieberad-Achse 17 über der Achse 16 mit einem
großen Getrieberad 3 und einem kleinen Getrieberad 4 und über der Achse 17 eine
Umlenkachse 18 mit einem einstellbaren Umlenkrad 6. Kleines Kettenrad 1, großes
Kettenrad 2 und kleines Getrieberad 4 besitzen Freilauf-Eupplungge 11, 12 und 13.
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Eine Kette 7 über den Zahnrädern 1, 5 und 3 treibt das Ritzel 5 des
Hinterrades 14 an. Eine zweite Kette verbindet die Zahnräder 2,6 und 4.
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Beim Rückwärts-Treten der Tretkurbeln 15 drehen sich großes Kettenrad
2 und Umlenkrad 6 rückwärts, das kleine Getrieberad 4 aber vorwärts, da die Kette
hier umgekehrt aufgelegt ist.
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Die Getrieberad-Achse 17 und die Umlenkrad-Achse 18 sind beispielsweise
auf einer Parallelstrebe 10 befestigt, die neben der Strebe 9 zwischen der Kettenrad-Achse
16 und dem Sattel angeordnet ist. Auch andere Befestigungen sind möglich, z.B.
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durch Lagerböcke auf der Strebe 9.
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Beim Fahren sind zwei Zustände möglich: a) die Tretkurbeln werden
vorwärts bewegt.
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Das kleine Kettenrad 1 wird mit den Tretkurbeln gekuppelt und mitgenommen,
das große Kettenrad 2 bleibt stehen (Freilauf).
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Lurch den Antrieb des kleinen Kettenrades 1 wird die Kette 7 bewegt.
Sie treibt das Ritzel 5 an, das Fahrrad fährt vorwärts.
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Das große Getrieberad 3 läuft lose vorwärts, das kleine Getrieberad
4 (Leerlauf) bleibt stehen (entkuppelt), ebenso die Kette 8 zwischen dem großen
Kettenrad 2, dem kleinen Getrieberad 4 und dem Umlenkrad 6.
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Die Zähnezahlen des kleinen Kettenrades 1 und die des Ritzels 5 verhalten
sich beispielsweise wie Z1 : Z5 a 1 : 1. Daher dreht sich das Ritzel 5 bzw. das
Hinterrad 14 im Verhältnis 1:1 mit den Tretkurbeln 15 mit (Berggang).
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b) die Tretkurbeln werden rückwärts bewegt.
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Jetzt wird das kleine Kettenrad 1 ausgekuppelt, es läuft lose
im
Freilauf mit. Dagegen werden großes Kettenrad 2 und Tretkurbeln 15 eingekuppelt,
sodaß die Kette 8 bewegt wird. Da sie in umgekehrter Richtung über das kleine Getrieberad
4 gelegt ist, dreht sich dieses entgegengesetzt wie die Tretkurbeln 15, d.h. vorwärts.
Dabei werden großes Getrieberad 3 und kleines Getrieberad 4 eingekuppelt, sodaß
die Kette 7 angetrieben wird und über das kleine Kettenrad 1, das Ritzel 5 und das
große Getrieberad 3 läuft. Das Hinterrad wird so mit der durch die Ubersetzung gegebenen
erhöhten Geschwindigkeit angetrieben (Schnellgang).
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Die Zähnezahlen des großen Kettenrades 2 und des kleinen Getrieberades
4 mögen sich beispielsweise wie Z2:Z4 - 2,5 : 1 verhalten, ebenso die Zähnezahlen
des großen Getrieberades 3 und die des Ritzels 5 wie Z3:Z5 = 2,5 : 1 . Dann beträgt
beim Rückwärtstreten der Tretkurbeln das gesamte Übersetzungs-Verhältnis Z2:Z4 .
Z3:Z5 = 2,5 . 2,5 = 6,25 : 1 Dieser weite Bereich der Ubersetzung, der durch Änderungen
an den Zähnezahlen noch vergrößert werden kann, wird von keinem der bisher bekannten
Zahnkranz-Getrieben erreicht.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes ist die geringe
nötige Wartung (Verschleiß) sowie das Fehlen von zu betätigenden Schaltelementen.
Die Umschaltung geschicht automatisch lediglich durch die Änderung der Drehrichtung
der Tretkurbeln (vorwärts bzw. rückwärts) und die 3 eingebauten Freilauf-Kupplungen
der Räder 1,2 und 4. Durch den niedrigen Berggang von 1:1, der in keinem der bekannten
Getriebe erreicht wird, können auch steile Straßen befahren werden, was bisher mit
den bekannten Getrieben für Durchschnittsfahrer nicht möglich war. Andererseits
kann bei einer Bergabfahrt oder bei Rückenwind leicht eine Geschwindigkeit über
30 km/h erreicht werden, vor allem, wenn durch eine zusätzliche Dreigangnabe im
Hinterrad eine Vbersettung von 1,33 . 6.25 = 8,3 erreicht wird.
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Teileverzeichnis 1. kleines Kettenrad (Achse 16) 2. großes Kettenrad
(Achse 16) 3. großes Getrieberad (Achse 17) 4. kleines Getrieberad n 5. Ritze (Hinterrad)
6. Umlenkrad (Achse 18) 7. Kette zwischen 1-5-3 8. Kette zwischen 2-6-4 9. Strebe
Kettenradachse - Sattel 10. Parallelstrebe 11. Freilauf-Kupplung für 1 12. n n für
2 13. n n für 4 14. Hinterrad 15. Tretkurbeln 16. Kettenrad-Achse 17. Getrieberad-Achse
18. Umlenkrad-Achse 19. Hinterrad-Achse