DE3914902A1

DE3914902A1 - Fahrradantrieb

Info

Publication number: DE3914902A1
Application number: DE19893914902
Authority: DE
Inventors: Ernst Wollenschneider
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-05
Filing date: 1989-05-05
Publication date: 1990-11-08

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrradantrieb, speziell einen Fahrradantrieb mit verstellbarer Kraftüber setzung.

Übliche Fahrradantriebe sind als Kettenantriebe ausge bildet, deren Übersetzungsverhältnis mit Hilfe einer Kettenschaltung oder einer Nabenschaltung in an sich bekannter Weise verstellbar ist. Es wurde bereits auch ein Fahrradantrieb mit einer Kardanwelle vorgeschlagen.

Ein wesentlicher Nachteil bei den bekannten Fahrrad antrieben besteht darin, daß das Übersetzungsver hältnis nur stufenweise geändert werden kann. Auch bei Gangschaltungen mit einer großen Anzahl von Gängen also der Möglichkeit einer feinstufigen Änderung des Übersetzungsverhältnisses, besteht häufig der Wunsch, in bestimmten Situationen eine noch feinere Abstufung des Übersetzungsverhältnisses zur Verfügung zu haben. So kann beispielsweise dem Radfahrer der erste Gang zu leicht und zu langsam, der zweite Gang hingegen zu schwer erscheinen. Ein stufenloses Verstellen des Übersetzungsverhältnisses wäre ideal.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrradantrieb anzugeben, der im Prinzip ein stufenloses Verstellen des Übersetzungsverhältnisses zwischen Pedalantrieb und Hinterrad gestattet.

Diese Aufgabe wird bei einem Fahrradantrieb erfindungs gemäß durch folgende Merkmale gelöst:

a) eine pedalgetriebene vordere Riemenscheibe,
b) eine auf der Hinterradachse sitzende hintere Riemenscheibe,
c) ein Riemengetriebe, das über einen vorderen und einen hinteren Keilriemen mit der vorderen bzw. der hinteren Riemenscheibe gekoppelt ist,
- c1) das Riemengetriebe hat zwei äußere koaxiale Riemenscheibenhälften und eine damit koaxiale, axialbewegliche Mittel-Riemenscheibe, die die Riemenscheibenhälften ergänzt,
- c2) die Achse des Riemengetriebes ist in Längsrichtung des Fahrrads verstellbar, und
- c3) mit einer Wählvorrichtung ist die axiale Lage der Mittel-Riemenscheibe und/oder die Lage der Achse des Riemengetriebes verstellbar.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Riemengetriebes gestattet eine stufenlose Verstellung der Kraftüber tragung zwischen den Pedalen und dem Hinterrad:

Je nach axialer Lage der Mittelriemenscheibe ändert sich der wirksame Radius der beiden durch das Riemen getriebe gebildeten Riemenscheiben. Geht man von einem bestimmten Drehmoment an den Pedalen und der vorderen Riemenscheibe aus, so wird dieses Drehmoment auf die auf der Hinterradachse sitzende hintere Riemenscheibe übertragen, wobei sich abhängig von der jeweiligen Einstellung des Riemengetriebes Kraft und Hebelarm an der hinteren Riemenscheibe einstellen. Sind die beiden Riemenscheibenteile für das hintere Ende des vorderen Keilriemens eng zusammengerückt, so sind die Riemen scheibenteile für das vordere Ende des hinteren Keil riemens entsprechend weit beabstandet. Dies entspricht also einem sehr niedrigen "Gang". Mit zunehmender Annäherung der Mittel-Riemenscheibe des Riemenge triebes an die den Keilriemen für das Hinterrad auf nehmende Riemenscheiben-Hälfte, wird das Übersetzungs verhältnis "direkter".

Bei einer Verstellung des Übersetzungsverhältnisses muß die Achse der Riemenscheiben-Teile des Riemen getriebes zum Ausgleich der geradlinigen Abschnitte der Keilriemen versetzt werden. Deshalb ist er findungsgemäß die Achse des Riemengetriebes in einer zu dieser Achse senkrechten Ebene speziell in Längsrichtung des Fahrrads verstellbar. Der Begriff "verstellbar" umfaßt hier sowohl die direkte Verstellung als auch die indirekte Verstellung. Die direkte Verstellung der Achse des Riemengetriebes von der Wählvorrichtung bedeutet ein Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Fahrradantriebs auf indirektem Wege. Wie oben erwähnt, muß bei sich änderndem Übersetzungsverhältnis, d. h. bei sich ändernder Stellung der Mittel-Riemenscheibe des Riemengetriebes ein Ausgleich durch Verstellung der Achse der Riemenscheibenteile geschaffen werden. Ein Ändern des Übersetzungsverhältnisses ist also zum einen durch gezieltes Verstellen der axialen Lage der Mittel-Riemenscheibe möglich, was eine Versetzung der Achse in Längsrichtung des Fahrrads nach sich zieht, andererseits ist eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses aber auch möglich, indem diese Versetzung oder Verstellung der Lage der Achse der Riemenscheibeteile direkt hervorgerufen wird, was als Folge die Lageänderung der Mittel-Riemen scheibe auf der Achse des Riemengetriebes zur Folge hat.

In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Riemengetriebe ein am Fahrrad rahmen gelagertes Gestell aufweist, welches einen Lagerkörper für die Riemenscheibenteile auf einer Linearführung trägt. Die Linearführung besteht bei spielsweise aus einer oder mehreren Führungsschienen. Vorzugsweise ist die Linearführung horizontal ange ordnet.

Grundsätzlich können die vordere Riemenscheibe, die hintere Riemenscheibe und das Riemengetriebe auf praktisch einer Linie liegen, um jedoch Kollisionen mit Teilen des Rahmens zu vermeiden, kann das Riemen getriebe aber auch noch nach unten, vorzugsweise nach oben versetzt angebracht sein.

Das "Schalten" des erfindungsgemäßen Fahrradantriebs, d. h. das Verstellen des Übersetzungsverhältnisses er folgt vorzugsweise mit Hilfe eines Aktuators, der zwischen der Wählvorrichtung ("Schalthebel") und dem Riemengetriebe angeordnet ist.

In einer speziellen Ausführungsform weist dieser Aktuator auf:

Eine an das Hinterrad anlegbare Reibrolle, die über eine Antriebswelle ein Schneckengewinde dreht, welches in Eingriff mit einem Schneckengewinde-Gehäuse steht, und welches an einem Lagerkörper für die Riemenscheiben teile des Riemengetriebes befestigt ist. Das Ver stellen des Übersetzungsverhältnisses erfolgt nun in einfacher Weise dadurch, daß über eine geeignete Vorrichtung, z. B. einem Seilzug oder einem Bowdenzug die Reibrolle mit dem Reifen des Hinterrades in Be rührung gebracht wird, so daß die Reibrolle über die Antriebswelle das Schneckengewinde dreht. Da mit dem Schneckengewinde ein dazugehöriges Gehäuse form schlüssig in Eingriff steht, und das Gehäuse wiederum mit dem Lagerkörper des Riemengetriebes verbunden ist, wird der Lagerkörper und werden mithin die Riemen scheibenteile des Riemengetriebes in axialer Richtung des Schneckengewindes verstellt. Durch das Verstellen des Lagerkörpers und das damit einhergehende Versetzen der Achse der Riemenscheibenteile wird zwangsweise eine Axialversetzung der mittleren Riemenscheibenteile und somit eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Fahrradantriebs bewirkt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Er findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht eines Fahrrads mit einem erfindungsgemäßen Fahrradantrieb, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines variablen Riemengetriebes mit Aktuator.

Ein in Fig. 1 teilweise schematisch dargestelltes Fahr rad 2 ist bis auf den Fahrradantrieb im wesentlichen wie ein herkömmliches Fahrrad ausgebildet. Über Pedale 4 wird eine vordere Riemenscheibe gedreht und damit ein vorderer Keilriemen 8 bewegt. Auf der Achse eines Hinterrades 12 sitzt eine hintere Riemenscheibe 10, in der ein hinterer Keilriemen 14 läuft.

An dem Rahmen des Fahrrads ist ein Wählhebel 16 gelagert, der über einen Bowdenzug oder dergleichen mit einem im folgenden näher erläuterten Aktuator 18 ge koppelt ist, welcher ein variables Riemengetriebe 20 verstellt, um das Übersetzungsverhältnis zwischen der vorderen Riemenscheibe 6 und der hinteren Riemen scheibe 10 zu verstellen.

Mit Streben ist am Rahmen des Fahrrads ein Gestell 21 des Riemengetriebes 20 befestigt. Von dem Gestell 21 stehen senkrecht zur Fahrrad-Ebene zwei Träger 19 ab, die die jeweiligen Enden von zwei Führungsstangen 22 a und 22 b aufnehmen. Auf den Führungsstangen 22 a und 22 b ist - in Fig. 1 nach links und nach rechts - ver schieblich ein Lagerkörper 23 für das Riemengetriebe 20 gelagert.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, hat der Lagerkörper 23 einen etwa U-förmigen Querschnitt, wobei die äußeren Enden der beiden Schenkel des Lagerkörpers 23 eine Riemen scheibenachse 24 lagern. In Fig. 2 ist das Riemen getriebe 20 in Blickrichtung zur Hinterachse des Fahrrads dargestellt, wobei rechts in Fig. 2 das Hinter rad 12 schematisch angedeutet ist.

Auf der Riemenscheibeachse sind eine äußere Riemen scheibenhälfte 25 und eine innere Riemenscheibenhälfte 26 jeweils axial feststehend angeordnet. Zwischen den beiden Riemenscheibenhälften 25 und 26 ist axial be weglich, jedoch drehfest bezüglich der Riemenscheiben achse 24 eine Mittel-Riemenscheibe 27 gelagert. Damit die Mittel-Riemenscheibe 27 drehfest auf der Achse 24 sitzt, ist diese mit einer axial verlaufenden Feder 28 ausgestattet, die in eine Axialnut (nicht dargestellt) der Mittel-Riemenscheibe eingreift.

Die äußere Riemenscheibenhälfte 25 und die in Fig. 2 links dargestellte Hälfte der Mittel-Riemenscheibe bilden zusammen eine Riemenscheibenanordnung für den vorderen Keilriemen 8. Die innere Riemenscheiben hälfte 26 und die andere Hälfte der Mittel-Riemen scheibe sind für den hinteren Keilriemen 14 vorgesehen. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß abhängig von der axialen Lage der Mittel-Riemenscheibe 27 der wirksame Radius der Riemenscheiben 8 und 14 im Bereich des Riemengetriebes eingestellt ist.

Zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Riemen getriebes 20 muß die axiale Lage der Mittel-Riemen scheibe 27 variiert werden. Dies kann grundsätzlich durch eine direkt an dieser Mittel-Riemenscheibe 27 angreifende Stellvorrichtung geschehen. Es ist er sichtlich, daß sich mit dem Verstellen der Mittel- Riemenscheibe 27 auch die Lage der Riemenscheibenachse 24 ändern muß, da die jeweils geraden Abschnitte der Riemenscheibe 8 und 14 variieren. Aus diesem Grund ist der Lagerkörper 23 in horizontaler Richtung ver schieblich auf den Führungsschienen 22 a und 22 b ge lagert.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nun die Tatsache, daß die Lage der Riemenscheibenachse 24 bei geändertem Übersetzungsverhältnis ändert, dazu ausgenutzt, eine Verstellung des Übersetzungsver hältnisses indirekt durch gezielte Verschiebung oder Versetzung der Lage der Riemenscheibenachse 24 zu erreichen.

In hier nicht näher interessierender Weise ist an dem Gestell 21 des Riemengetriebs 20 eine Reibrolle 30 gelagert, die durch Betätigen des Wählhebels 16 so verstellt werden kann, daß sie in Berührung mit dem Reifen des Hinterrades 12 gelangt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die sich drehende Reibrolle 30 dreht eine Welle 31 und damit ein auf der Welle 31 sitzendes Schneckengewinde 32, welches formschlüssig in Eingriff steht mit einem Schneckengewinde-Gehäuse 33, das seinerseits mit dem Lagerkörper 23 befestigt ist. Wenn sich das Schneckengewinde 32 dreht, wird also das Schneckengewinde-Gehäuse 33 senkrecht zur Zeichen ebene der Fig. 2 bewegt. Damit ändert sich die Lage der Riemenscheibenachse 24 in horizontaler Richtung, und damit ändern sich auch die Radien der Riemen scheiben 8 und 14 bezüglich der Riemenscheibenachse 24.

Die oben beschriebenen Teile 30 bis 33 bilden den in Fig. 1 schematisch dargestellten Aktuator 18. Zum Bewegen der Reibrolle 30 bezüglich des Hinterrades 12 können beispielsweise die Träger 19 mit Gleit führungen für die Führungsstangen 22 a und 22 b ver sehen sein, so daß die Enden der Führungsstangen 22 a und 22 b in Fig. 2 etwas nach links bzw. nach rechts bewegt werden.

Claims

1. Fahrradantrieb, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) eine pedalgetriebene vordere Riemenscheibe (6),
b) eine auf der Hinterradachse sitzende hintere Riemenscheibe (10)
c) ein Riemengetriebe (20), das über einen vorderen und einen hinteren Keilriemen (8, 14) mit der vorderen bzw. der hinteren Riemen scheibe (6, 10) gekoppelt ist,
- c1) das Riemengetriebe (20) hat zwei äußere ko axiale Riemenscheibenhälften (25, 26) und eine damit koaxiale, axialbewegliche Mittel-Riemen scheibe (27), die die Riemenscheibenhälften (25, 26) ergänzt,
- c2) die Achse (24) des Riemengetriebes (20) ist in Längsrichtung des Fahrrads verstellbar, und
- c3) mit einer Wählvorrichtung (16) ist die axiale Lage der Mittel-Riemenscheibe (27) und/oder die Lage der Achse (24) des Riemengetriebes verstellbar.

2. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Riemengetriebe (20) ein an Teilen des Fahrradrahmens gelagertes Gestell (21) aufweist, welches einen Lagerkörper (23) für die Riemenscheiben teile (25 bis 27) des Riemengetriebes auf einer Linear führung (22 a, 22 b) trägt.

3. Fahrradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Aktuator zwischen der Wählvorrichtung (16) und dem Riemengetriebe (20) befindet.

4. Fahrradantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Aktuator aufweist:
eine an das Hinterrad (12) angelegbare Reibrolle (30), die über eine Antriebswelle (31) ein Schneckengewinde (32) dreht, und ein Schneckengewinde-Gehäuse (33), welches kraftschlüssig mit dem Schneckengewinde in Eingriff steht und an einem Lagerkörper (23) für die Riemenscheibenteile (25 bis 27) des Riemengetriebes (20) befestigt ist.