DE3433645C2 - An der Nabe eines Antriebsrades für Fahrräder angeordnete Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angeordnete Brennkraftmaschine.

Es ist bereits ein Motorfahrrad bekannt (DE-PS 9 26 533), bei welchem im Hinterrad ein Antriebsblock eingebaut ist, der gegen­ über der Radnabenachse elastisch abgestützt wird. Diese Anord­ nung des Motorblocks im Hinterrad erfordert eine verhältnismäßig aufwendige Ausgestaltung des Hinterrades selbst, der Schwerpunkt der Antriebsanordnung liegt verhältnismäßig hoch, das Hinterrad wird durch den Motorblock einseitig praktisch völlig abgedeckt.

Weiterhin ist eine mit einem in das angetriebene Rad eines Fahr­ rades eingebauten Motor vereinigte und von diesem angetriebene Freilaufnabe mit Rücktrittbremse bekannt (DE-PS 6 91 918), bei welcher das Rückdrehmoment des Motors durch ein federndes Zwischenglied auf die Rahmengabel übertragen wird. Bei dieser bekannten Anordnung ist gleichfalls ein sehr aufwendig ausge­ führtes Hinterrad erforderlich, in welchem wesentliche Teile der Antriebseinrichtung untergebracht sind, wodurch zum einen eine verhältnismäßig geschlossene Bauform erzielt wird, jedoch zu­ mindest die Zugänglichkeit mancher Bauelemente erschwert ist.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine platzsparend an der Hinterradachse eines Fahrrades angeordnete Brennkraftmaschine zu schaffen, die ein relativ einfach gestaltetes Hinterrad ermöglicht sowie eine drehschwingungsdämpfende Aufhängung, ein Getriebe und eine Bremseinrichtung hat, ohne den Fahrradcharakter des Fahrzeuges bei Stillstand der Brennkraftmaschine nennenswert zu verändern.

Die Lösung der Aufgabe ist in den Merkmalen der Ansprüche beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine an der Fahrradnabe angeordnete Brennkraft­ maschine in Seitenansicht, geschnitten,

Fig. 2 eine Ansicht der Brennkraftmaschine an der Nabe, geschnitten,

Fig. 3 eine Einzeldarstellung der Auspuffanlage zur Brenn­ kraftmaschine gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine hinsichtlich der Fliehkraftkupplung anders ausgestaltete Ausführung der Motor-Getriebe-Einheit gemäß Fig. 1,

Fig. 5 die Motor-Getriebe-Einheit gemäß Fig. 1, jedoch mit anders ausgebildeter Lagerung an der Nabenachse.

In den Figuren ist mit 1 eine Nabenachse bezeichnet, welche mittels beiderseitiger Achsmuttern im Rahmen eines nicht ge­ zeigten Fahrrades aufgenommen wird. Die Nabenachse 1 ist mittels Kugelläufen 2, 2a und 3, 3a als Lagerung für eine Nabenhülse 4 ausgerüstet.

Diese Nabenhülse 4 ist Teil eines Fahrrad-Antriebsrades mit inte­ grierter Bremstrommel 6 für ein Trommelbremssystem 7 und mit über einen Flanschring angeschraubten Speichen 8, die einen Felgenring 8a tragen. Zweckmäßig werden die Speichen mit dem Felgenring als Druckgußteil hergestellt. Die Nabenhülse 4 weist, vergleiche Fig. 1, axial rechtsseitig einen Kettenzahnkranz 5 auf für den Antrieb mittels eines hier nicht gezeigten herkömm­ lichen Pedalantriebs. Zur Abdeckung der Kette ist ein Ketten­ kasten 5a vorgesehen.

Axial linksseitig in Fig. 1 weist die Nabenhülse 4 ein außer­ halb des Kugellaufes 2, 2a liegendes Klinken-Freilaufsystem 9 auf. Dazu ist im Rand der Nabenhülse 4 ein Innengesperre-Ring 25b ange­ ordnet. Der Sperrklinkenträger 25 ist auf dem Nabenteil eines koaxialen Vorgelegezahnrades 24 angeordnet. Dieses Zahnrad 24 ist Teil eines noch zu beschreibenden Vorgelege-Getriebes, welches in einem Gehäuse 10, 10a angeordnet ist.

Als Antriebsorgan dient eine Brennkraftmaschine mit Zylinder 18. Dieser luftgekühlte Zylinder 18 ist einstückig mit dem vorer­ wähnten Gehäuse 10 ausgebildet, wie Fig. 2 deutlich erkennen läßt. Das Zylindergehäuse 18 ist in der Ebene der Kurbelwelle 12 geteilt. Fig. 2 läßt deutlich erkennen, daß die in Fig. 1 er­ kennbare Lagerung des Gehäuses 10 an der Nabenachse 1 im Einbau­ zustand mit der senkrechten Ebene durch die Kurbelwelle 12 zu­ sammenfällt. Das durch die Gehäuse-Teilung gebildete Kurbelge­ häuse-Unterteil 18a ist einstückig mit dem Gehäuseteilstück 10a ausgebildet.

Der im Zylinder 18 aufgenommene Kolben 17 ist über eine Pleuel­ stange 16 mit dem Kurbelzapfen 14 der in Lagern 11 und 11a im Gehäuse 10/18 gelagerten Kurbelwelle 12 verbunden. Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist die Kurbelwelle 12 einerseits eine Kurbel­ wange 13 und andererseits eine Kurbelwange 15 auf, wobei letztere mit dem Kurbelzapfen 14 einstückig ausgebildet ist.

Diese Kurbelwange 15 ist in erfindungsgemäßer Weise als Flieh­ kraftkupplung 26 mit Reibbacken 26a ausgebildet, die mit einem Reibbelag 26b ausgestattet sind und unter Wirkung einer Rück­ stellfeder 26c stehen. Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist die vor­ beschriebene Fliehkraftkupplung eine ringförmige Scheibe 26d zur Sicherung der Feder 26c auf. Die zu der Fliehkraftkupplung 26 ge­ hörige Kupplungstrommel 27 ist auf einem Abtriebswellenteil 29 drehfest angeordnet. Dieses Abtriebswellenteil 29 bildet mittels eines Lagers 28 zugleich die Lagerung für die Kurbel­ wellen-Wange, welche als Fliehgewichtsträger 15a ausgebildet ist.

Das Abtriebswellenteil 29, welches mittels des Lagers 11a im Ge­ häuse 10/18 abgestützt ist, weist eine drehfeste axiale Kupp­ lung 29a auf, welche mittels eines axialen Spannorgans, bei­ spielsweise in Form einer Schraube 29b gebildet ist. Als Kupp­ lungsgegenstück ist eine koaxiale Ritzelwelle 19 vorgesehen, die ihrerseits axial linksseitig im Lager 11a und axial rechtsseitig in einem Lager 30 im Gehäuse 10/18 drehbar aufgenommen ist.

Das Ritzel der Ritzelwelle 19 kämmt mit einem Vorgelegefest­ rad 20 der ersten Stufe, welches mittels eines Lagers 20a auf der Nabenachse 1 drehbar gelagert ist. Dieses Vorgelegerad 20 ist wiederum mit einem Vorgelegezahnrad 21 fest verbunden, welche letzteres mit einem Zahnrad 22 der zweiten Stufe kämmt, welches seinerseits auf der Ritzelwelle 19 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 22 ist mit einem Ritzel 23 fest verbunden, welches mit dem Zahnrad 24 der dritten Vorgelegestufe kämmt. Mit diesem Zahnrad 24 ist in Art eines Ritzels ein Sperrklinken­ träger 25 verbunden, welcher mit seinen Sperrklinken 25a das Freilaufsystem 9 bildet, dessen Innengesperrering 25b in der Nabenhülse 4 axial linksseitig angeordnet ist.

Auf der der Nabenhülse 4 abgekehrten axialen linken Seite trägt die Kurbelwelle 12 ein Schwungrad 39, welches von einem Gehäuse abgedeckt wird, das zugleich den Magnetzünder 40 auf­ nimmt.

Die Brennkraftmaschine der vorbeschriebenen Motor-Getriebe-Bau­ einheit ist als Zwei-Takt-Motor ausgebildet, an dessen Zylinder- Auslaß 31 ein Auspuffrohr 32 angeschlossen ist, wie Fig. 2 er­ kennen läßt. Dieses Auspuffrohr 32 mündet in einen im Durchlaß­ querschnitt etwas größeren Rohrteil 32a, wie insbesondere Fig. 3 erkennen läßt. Der Rohrteil 32a als Bestandteil der Aus­ puffanlage ist über ein Zwischenelement 34 als elastisches Lager am Rahmen des Fahrzeuges befestigt, während nach rückwärts das Rohrteil 32a in einen Auspufftopf 33 mit Aus­ puffrohr 33a mündet, welcher unterhalb der Motor-Getriebe-Bauein­ heit angebracht ist, wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt.

Die insbesondere in Fig. 2 erkennbare erfindungsgemäße spe­ zielle Ausgestaltung der Auspuffanlage mit einer Rückführung bewirkt in vorteilhafter Weise, daß die für den Motor erforder­ liche Länge des Auspuffrohrsystems in dem am Hinterrad verfüg­ baren, viel kürzeren Bereich dennoch längenmäßig untergebracht werden kann.

Über das unterhalb der Motor-Getriebe-Baueinheit fest ange­ brachte Auspuffsystem, welches vorn im Fahrzeugrahmen abgestützt ist, wird das Reaktionsmoment der Motor-Getriebe-Anordnung und auch das von einem Bremsvorgang mittels Trommelbremsung an der Nabe 4 auftretende Reaktionsmoment auf den Rahmen des Fahrzeuges übertragen, wobei die bereits erwähnte Lagerung des Ge­ häuses 10/18 an der Nabenachse 1 einen festen Drehpunkt für eine Lagerung mit einem Freiheitsgrad bildet.

Es ist auch möglich, die Lagerung der Motor-Getriebe-Baueinheit mit zwei Freiheitsgraden sowohl drehbar als auch horizontal be­ weglich unter Sicherstellung der Getriebefunktion auszubilden. Es ist bei derartigen Lagerungen zur Abstützung auch möglich, eine Schubstange vorzusehen, welche elastisch am Motor angelenkt ist. Weiterhin ist es möglich, eine elastische Lagerung des Ge­ triebegehäuses an einer Bremsankerplatte vorzusehen, welche am Fahrzeugrahmen fest angeordnet ist.

Schließlich ist es auch möglich, die Lagerung des Ge­ häuses 10/18 mittels einer Bremsankerplatte am Fahrzeugrahmen vorzusehen, die ihrerseits am Getriebegehäuse drehbar gelagert ist und wobei für die Abstützung des Gehäuses ein am Motor fest angebrachtes Auspuffrohr oder auch eine Schubstange vorgesehen ist, welche letztere dann elastisch am Motor angelenkt ist.

Das in Fig. 2 rechtsseitig von der Teilungsebene erkennbare Teil 10a/18a des Gehäuses 10/18 nimmt in dem sog. Kurbelgehäuse- Unterteil einen Vergaser 35, eine Membrangrundplatte 36 mit Hub­ fänger auf, sowie im äußerst rechten Bereich den unter einem gesonderten Deckel angeordneten Luftfilter 37. Als Ansaug­ geräuschdämpfer werden die in dieser Motor-Getriebe-Baueinheit vorhandenen Hohlräume in besonders zweckmäßiger Weise genutzt, d. h. es sind keine gesonderten Bauteile erforderlich.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Fliehkraftkupplung 26 in der Kurbel­ wange 15 ist es auch möglich, eine Überbrückungskupplung vorzu­ sehen, wodurch ein Starten der Brennkraftmaschine beim Fahren mittels Pedalantrieb möglich wird. - Eine solche Ausgestaltung ist in Fig. 4 gezeigt. Es ist darin zu erkennen, daß bei im wesentlichen gleichen Bauelementen des Motor-Getriebes nunmehr jedem Fliehgewichtsbacken 26a ein in dem Fliehbackenträger­ teil 15a radial geführter Druckstift 42 zugeordnet ist. Die radial geführten Druckstifte 42 können von einem axialen Stift 43 betätigt werden, welcher sowohl in dem Abtriebswellen­ ende 29 als auch in dem damit drehfest verbundenen coaxialen Abtriebsritzel 19 in einer konzentrischen Bohrung geführt ist und axial außen von einem Schalthebel 44 betätigt werden kann. Dieser Schalthebel 44 schwenkt um ein Lagerstück 45 und wirkt auf den axialen Stift 43, welcher dann die Druckstifte 42 nach radial außen verschiebt, wodurch die Fliehgewichtsbacken 26 zur Anlage in der Kupplungstrommel 27 gelangen, ohne daß die ent­ sprechende Einrückdrehzahl vorliegt.

Der Betätigungshebel 44 ist dabei mit einem Blattfederelement 46 verbunden, welches bei einer Verschwenkung des Hebels elastisch auf einen Doppelhebel 47 an einem Drehpunkt 48 wirkt, wodurch das in dieser Ausgestaltung axial verschiebbar ausgebildete letzte Vorgelegezahnrad 24 nach axial rechts soweit verschoben wird, daß die entsprechend ausgebildete Nabe an einer Kegelkupp­ lung 49 an der Nabenhülse 4 zur Anlage kommt, wodurch eine dreh­ feste Verbindung zwischen der Antriebsnabe 4 und dem Getriebe und damit der Brennkraftmaschine hergestellt wird. Mittels dieser vorbeschriebenen Anordnung ist ein Start der Brennkraft­ maschine durch Pedalbetrieb des Fahrzeuges ohne weiteres mög­ lich.

Die in Fig. 1 erkennbare Lagerung des Gehäuses 10/10a mit dem einstückig angeformten Motorzylinder 18/18a auf der im Fahr­ zeug-Rahmen befestigten Nabenachse 1 kann eine zweckmäßige weitere Ausgestaltung erfahren, wie Fig. 5 in Teilansicht zeigt. Es ist die Nabenachse 1 mit einem Teil der Nabenhülse 4 zu erkennen, auf der das Gehäuse 10/10a gelagert ist. Während bei der Ausbildung gemäß Fig. 1 das Gehäuse unmittelbar bzw. unter Zwischenfügung einer Lagerbuchse auf der Nabenachse 1 ge­ lagert ist, wird nunmehr ein spezielles Lagerrohr 51 verwendet. Dieses ist im Gehäuse 10/10a fest angeordnet. Die Abstützung auf der im Fahrzeug-Rahmen festen Nabenachse 1 erfolgt über elastische Lagerringelemente 52, welche mit Rechteckquerschnitt oder als sog. O-Ringe ausgebildet sein können. Das Lagerrohr 51 dient seinerseits zur Aufnahme der Lager 20a und 24a zur dreh­ baren Lagerung der Zahnräder 20/21 und 24 des im übrigen hier nicht gezeigten Vorgeleges. Das Zahnrad 24 dient in bereits in Fig. 1 gezeigter Weise als Sperrklinkenträger 25a für einen Freilaufantrieb der Nabenhülse 4, die ihrerseits mit einem Innen­ gesperrering 25b ausgestattet ist.

Die vorbeschriebene spezielle Lagerung des Gehäuseteils 10/10a auf der im Fahrzeugrahmen starr befestigten Nabenachse 1 über das Lagerrohr 51 und zwischengefügte elastische Lagerelemente 52 ermöglicht es, die von der Brennkraftmaschine auf das Zylinder­ gehäuse 18/18a und damit auf die Lagerstelle im Gehäuseteil 10/10a und damit auf die Nabenachse 1 übertragenen Schwingungen zu dämpfen. Mit dieser Maßnahme wird zum einen eine Verbesserung der Betriebseigenschaften des mit der vorbeschriebenen Motor-Ge­ triebe-Baueinheit ausgerüsteten Fahrrades erzielt und zum anderen die Lagerung an der im Rahmen festen Nabenachse hinsicht­ lich der Lebensdauer wesentlich verbessert.

Die vorbeschriebene Anordnung eines Lagerrohres 51 im Gehäuse­ teil 10/10a mit elastischer Lagerung gegenüber der Nabenachse 1 hat den Vorteil, daß die Achsabstände im Vorgelege unverändert erhalten bleiben aufgrund der festen Aufnahme des Lagerrohres im Gehäuse 10/10a, in welchem achsparallel die Kurbelwelle 12 ge­ lagert ist, während das System Motor-Getriebe als Ganzes elastisch auf der im Fahrzeugrahmen befestigten Nabenachse 1 gelagert werden kann.

Der vorbeschriebene Radnabenmotor wird mittels eines Reversier­ starters angelassen, sowohl im Stand als auch bei Fahrradbetrieb. Bei einer Ausgestaltung gemäß Fig. 4 ist es darüber hinaus auch möglich, mittels Pedalantrieb zu starten.

Nachzutragen ist, daß, wie insbesondere Fig. 1 erkennen läßt, das Antriebsrad 8 eine etwa tellerförmige Ausbildung hat. Die Speichen dieses zweckmäßig als Leichtmetall-Druckgußteil oder ggf. auch als Kunststoff-Spritzgußteil gefertigten Rades er­ strecken sich zwischen der zur Einspannstelle im Fahrradrahmen asymmetrischen Ansatzstelle an der Radnabe und der symmetrischen Feige des Antriebsrades etwa in Form eines Tellers, wodurch die Motor-Getriebe-Einheit weitgespannt übergriffen wird.

Claims (6)

1. An der Nabe eines Antriebsrades für Fahrräder angeordnete Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die als Hubkolbenmotor ausgebildete Brennkraftmaschine ist axial außerhalb der Nabe (4) des Antriebsrades vorgesehen und über das Gehäuse (10, 10a) an der Achse (1) der Nabe gelagert,
• b) das den Motorzylinder (18) und das integrierte Getriebe (19 bis 24) umschließende Gehäuse (10, 10a) ist in einer Ebene geteilt, die mit derjenigen Ebene zusammenfällt, die sowohl durch die Kurbelwelle (12) als auch durch die das Gehäuse (10, 10a) tragende Nabenachse (1) verläuft,
• c) die Abstützung des Reaktionsmoments erfolgt über ein Zwischenelement (34) auf den Rahmen des Fahrzeuges,
• d) die Brennkraftmaschine weist eine in einer Kurbelwelle (15) untergebrachte Fliehkraftkupplung (26) auf,
• e) das abtriebsseitige Kurbelwellenlager (11a) ist über dem Abtriebswellenzapfen (29) zwischen der Kurbelwange (15) und dem Ritzel der Ritzelwelle (19) vorgesehen,
• f) für die Übertragung des Motordrehmomentes auf die Nabe (4) des Antriebsrades ist ein im integrierten Getriebegehäuse (10, 10a) untergebrachtes mehrstufiges Vorgelege (19 bis 24) vorgesehen, welches unter Zwischenschaltung eines Freilaufsystems (9) mit der Nabe (4) im Eingriff steht,
• g) das Freilaufsystem (9) ist dem Vorgelege (19 bis 24) unmittelbar vorgeschaltet,
• h) die Nabenhülse (4) des Antriebsrades ist mit einem Ringflansch zur lösbaren Aufnahme des Laufrades versehen,
• i) die Nabenhülse (4) des Antriebsrades ist mit einer integrierten Bremseinrichtung (7) versehen.

2. An der Nabe angebrachte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad eine etwa schüsselförmige, das Gehäuse der Zylinder-Getriebe-Baueinheit (10, 18) einseitig übergreifende Form aufweist.

3. An der Nabe angeordnete Brennkraftmaschine nach einem der Merkmale des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Motorzylinder-Getriebe-Baueinheit (10, 18) über das umschließende Gehäuse (10, 10a) auf der im Fahrzeugrahmen befestigten Nabenachse (1) als festem Drehpunkt erfolgt.

4. Auf der Nabe angeordnete Brennkraftmaschine nach einem der Merkmale des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorzylinder-Getriebe- Baueinheit (10, 18) mittels einer elastischen Lagerung (51, 52) an der Nabenachse (1) am Fahrzeugrahmen angebracht ist und andererseits am Rahmen zur Aufnahme des Reaktionsmoments mit einem Zwischenelement (34) elastisch abgestützt ist.

5. An der Nabe angeordnete Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der Motorzylinder-Getriebe- Baueinheit (10, 18) die Auspuffrohr-Anlage (32, 32a) dient.

6. An der Nabe angeordnete Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad als Speichenrad (8) mit einem zentralen Flansch in Druckgußausführung ausgebildet ist.