DE4334762A1 - Fahrrad mit Gangschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit steuerbarer Gangschaltung und Pedalantrieb. Bei einem solchen Fahrrad kann bekanntlich der Benutzer bzw. Radfahrer individuell per Handschaltung einen gewünschten Gang über bekannte Gangeinstelleinrichtungen bestimmen. Üblicherweise wird immer dann ein kleiner Gang eingelegt, wenn das Rad eine nur relativ geringe Geschwindigkeit hat, weil z. B. gerade gestartet wurde oder der Radfahrer sich in einem Anstieg befindet, wo ein großer Gang bzw. eine zu hohe Übersetzung wenig effizient und kraftraubend ist.

Ein guter und geübter Radfahrer wird daher stets dafür sorgen, daß im Normalbetrieb zwischen dem kleinsten und größten Gang die Drehzahl des Pedalantriebs immer über einem bestimmten Bereich liegt, damit die nötige Antriebsdrehzahl der Pedale und die eingesetzte Kraft in einem für ihn günstigen Mittel verbleibt, der eine schnelle und ausdauernde Fahrt ermöglicht.

Viele Radfahrer haben jedoch Schwierigkeiten mit einer mehrgängigen Gangschaltung und verschalten sich häufig oder stellen unbewußt einen falschen Gang ein, so daß die Radfahrt mit großer Anstrengung verbunden ist. Insbesondere dann, wenn aus einer bestimmten Situation in einen bestimmten Gang umgeschaltet werden muß, sind viele Radfahrer überfordert und beschäftigen sich dann mit größter Aufmerksamkeit mit der Gangschaltung, ohne auf den Verkehr zu achten, was schon häufig zu gefährlichen Situationen für Radfahrer und Verkehr geführt hat.

Hier möchte die Erfindung Abhilfe leisten, damit der Fahrradfahrer sich zum einen mit größter Aufmerksamkeit auf den Verkehr achten kann und zum anderen möglichst immer der optimale Gang eingelegt ist.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 wird die gestellte Aufgabe, bei einem Fahrrad mit steuerbarer Gangschaltung und Pedalantrieb dadurch gelöst, daß ein mit der Gangschaltung zusammenwirkende Getriebe vorgesehen ist, das eine von der Drehzahl eines Rades anhängige Stellgröße ermittelt. Das Getriebe steuert die Gangschaltung abhängig von der Stellgröße derart, daß die Drehzahl des Pedalantriebs automatisch in einem möglichst konstanten Bereich liegt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß mittels eines automatischen Getriebes, welches abhängig von der Radgeschwindigkeit den optimalen Gang automatisch einstellt, der Fahrer zum einen mit voller Aufmerksamkeit auf den Verkehr achten kann und zu anderen immer die beste Gangeinstellung für die jeweilige Situation gewährleistet ist, die eine Überanstrengung beim Rad­ fahren zu vermeiden hilft und einer Entlastung des Fahrers führt.

Ein Vorteil der Erfindung ist es, daß auf bisherige Gangschaltungshebel, Zugseile usw. einer Handschaltung verzichtet werden kann. Da die Montage dieser Teile überdies sehr lohnintensiv ist, können mittels der Erfindung auch Lohnkosten eingespart werden, so daß durch die Anord­ nung des automatischen Getriebes die Herstellkosten des Fahrrades nicht ansteigen.

Vorzugsweise umfaßt das Getriebe Mittel, die die Drehzahl des Rades, z. B. des Hinterrades, berührungslos messen und eine dafür repräsentative Stellgröße ermitteln. Das Getriebe wertet diese Stellgröße aus und beeinflußt abhängig davon die Einstellung eines Ganges.

Es kann aber auch alternativ zweckmäßig sein, daß das Getriebe wenigstens ein am Rad ange­ ordnetes, auf Fliehkraft reagierendes Gewicht umfaßt, welches unmittelbar oder mittelbar eine Stellkraft auf ein Einstellelement der Gangschaltung ausübt, und so den jeweils eingelegten Gang bestimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Radmittelebene B-B durch ein Hinterrad eines Fahrrades. Ein als Kraftumlenkeinrichtung ausgebildetes Regulierelement 6a, 6b ist ex­ zentrisch zur Radnabenachse A-A des Rades angeordnet. Das Regulierelement besteht aus zwei über ein Drehgelenk 17 verbundene Stangen 18 und 19. Ein Ende der ersten Stange 18 ist am Radspeichenkranz 8 befestigt. Ein Ende der zweiten Stange 19 ist einem parallel zur Nabenachse verschiebbaren Schiebering 9 befestigt.

Die Drehgelenke 17A, 17B sind untereinander durch eine Feder verbunden, die im unausgelenkten Zustand im wesentlichen in der Radmittelebene B-B liegt. Jedes Gelenk 17A und 17B ist über eine als Band 5 oder Stange ausgebildete Verbindung mit einem Gewicht 2 verbunden, welches durch als radial angeordnete Stangen 3 ausgebildete Führungsmittel radial geführt wird. Die Stan­ gen 3 sind beispielsweise wie die Speichen 20 des Rades auf der Felge 4 montiert.

Der Schiebering 9 ist über eine Stange 16 mit einem verschiebbaren Außenring 10 verbunden, der sich vor dem mit Ritzeln abnehmender Größe versehenen Freilaufrad 14 befindet. Der Außenring sitzt auf einer mit in der Nabenachse liegenden feststehenden Welle 16. Der Außenring 10 ist über einen Drehhebelgestänge 11 mit einer Gleissperre 12 verbunden, mit der die Lage der Fahrrad­ kette über dem Freilaufrad gesteuert werden kann. Ein Hebelende 21 liegt in einer als Stufenrastung ausgebildeten kugelförmigen Stufensperre 13. Eine Stufe der Sperre kann nur überwunden werden, wenn eine festgelegte Kraft überwunden wird. Dadurch wird die Gleissperre auch bei gering schwankenden Fliehkräften der Gewichte 2 in einem Gang gehalten.

Das automatische Getriebe arbeitet auf folgende Weise:

Bei Fahrtbeginn - ungestrichelte Linien - befindet sich die Gleissperre 12 gegenüber dem größten Ritzel (erster Gang) des Freilaufrades 14. Regulierelement 6, Zugbänder 5, Gewichte 2, Schiebering 9, Außenring 10, Hebelgestänge 11 befinden sich im unausgelenkten Zustand.

Mit Erhöhung der Drehzahl - gestrichelte Linien - des Hinterrades steigt die Fliehkraft auf die Gewichte an, die sich entlang der Stangen 3 zum Außenumfang des Rades verschieben und somit gleichzeitig über die Zugbänder der Federkraft 7 entgegenwirkend am Drehgelenk 17 des Regulierelementes 6 ziehen. Dabei wird der Schiebering 9 zusammen mit dem Außenring 10 zur Radmittelebene B-B (Pfeil) verschoben, wobei gleichzeitig durch die Verschiebung des Außenringes 10 eine Kraft auf den Hebel 11 und die damit verbundene Gleissperre wirkt. Die Gleissperre 12 kann jedoch erst dann über das Ritzel des zweiten Ganges geschoben werden, wenn die Hebelkraft die durch kugelförmige Sperre 13 entgegengestellte Kraft überwindet und in die nächste Stufe einrastet.

Mit weiterer Steigerung der Drehzahl überstreicht die Gleissperre alle Ritzel des Freilaufrades bis zum kleinsten Ritzel (größter Gang). Mit Senkung der Radgeschwindigkeit sinkt die Fliehkraft auf die Gewichte und die Feder 7 zieht die Gewichte in Richtung des Nabenmittelpunktes und drückt dabei gleichzeitig den Schiebering 9 und damit den Außenring 10 weg von der Radmittelachse B-B, so daß, vorausgesetzt die Kraft reicht zur Überwindung der Stufenrastung aus, der nächst niedrigere Gang eingestellt wird. Nach und nach wird somit die Gleissperre 12 sprungweise in Richtung des größten Ritzels des Freilaufrades 14 verschoben.

Claims (9)

1. Fahrrad mit steuerbarer Gangschaltung und Pedalantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Gangschaltung (21) zusammenwirkendes Getriebe (2, 5-7, 9-13) vorgesehen ist, das eine von der Drehzahl eines Rades abhängige Stellgröße erzeugt und davon abhängig die Gangschaltung derart steuert, daß mit steigender Drehzahl des Rades ein größerer Gang bzw. eine größere Übersetzung automatisch eingestellbar ist.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe wenigstens ein radial, von der Fliehkraft eines rotierenden Rades abhängiges, verschiebbares Gewicht (2) umfaßt, welches mit einem Einstellelement (12) zur Gangeinstellung verbunden ist und welches mittelbar oder unmittelbar eine Stellkraft auf das Einstellelement ausübt.

3. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht (2) durch Führungsmittel (3) radial zwischen Nabe (1) und Felge (4) eines Hinterrades gehalten ist, daß das Gewicht (2) über eine Verbindungsleitung (5) eine Zugkraft auf das Einstellelement (6, 9, 10, 11, 12, 13) ausübt, wenn es einer Fliehkraft durch Raddrehung ausgesetzt ist.

4. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stufenrastung (13) vorgesehen ist, die einem vorgegebenen Drehzahlbereich einen bestimmten Gang zuordnet und eine schrittweise bzw. in Stufen abgesetzte Bewegung einer Gleissperre (12) zuläßt, die ihrerseits die Fahrradkette über einem Freilaufrad (14) führt, wobei auf dem Freilaufrad mehrere Ritzel (15) mit abnehmender Größe angeordnet sind.

5. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenrastung (13) als kugelförmige Sperre ausgebildet ist, daß die Stufenrastung die Schal­ tung in einen höheren oder tieferen Gang nur zuläßt, wenn eine bestimmte Kraft überschritten wird.

6. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraft des Gewichts mittels einer Feder (7) eine entgegengesetzte Kraft entgegenwirkt.

7. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Radnabe (1) ein parallel zur Nabenachse verschiebliches Element (9) vorgesehen ist, welches durch die von den Gewichten verursachte Zugkraft zur Radmittelebene (B-B) und durch Federkraft der Feder (7) verschiebbar ist, und daß eine Kraftumlenkeinrichtung (6) vorgesehen ist, die wenigstens einen Teil der Zugkraft bzw. Federkraft in Richtung parallel zur Nabenachse (A-A) umlenkt.

8. Fahrrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebliche Element (9) mit einem Außenring 10 verbunden ist, der über einen Hebel (11) mit der Gleissperre (12) verbunden ist.

9. Hinterrad für ein Fahrrad mit einem automatischen Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.