DE4403464A1

DE4403464A1 - Fahrrad mit wartungsfreiem Antrieb

Info

Publication number: DE4403464A1
Application number: DE19944403464
Authority: DE
Inventors: Dietrich Gerhard Ellsaeser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1995-08-10

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Fahrräder der eingangs erwähnten Art sind bekannt.

Dieses Fahrrad konnte keinen nennenswerten Marktanteil erreichen, weil es konstruktionsbedingte Mängel aufwies. Die Fahrräder hatten einen konventionellen Hinterbau, d. h. das hintere Rahmendreieck ist so beschaffen, daß der Riemen durch dieses Dreieck durchläuft. Da der Riemen im Gegensatz zur Kette ein unendliches Triebelement ist, also nicht geteilt werden kann, muß der Hinterbau bei dieser Lösung teilbar sein. Dadurch tritt ein erhöhter Aufwand bei Reparaturen auf. Zusätzlich wird die Steifigkeit des Hinterbaus wird verringert. In einer weiteren Ausführung ist das Sattelrohr nach unten unter das Tretlager verlängert und so die Hinterstrebe auf der Antriebsseite unter der Riemenscheibe angelenkt. Bei dieser Bauart ist ein geschlossener Hinterbau möglich. Nachteilig ist jedoch, daß durch die tiefe Anlenkung der Hinterstrebe ein beträchtlicher Gewichtszuwachs entsteht und daß die Statik durch die Unterbrechung des Kraftflusses entscheidend geschwächt wird. Aus diesem Grunde bleibt der mögliche Durchmesser der verwendbaren Riemenscheiben weiterhin begrenzt.

Der Stand der Technik bei riemengetriebenen Fahrrädern ist durch die konventionelle Konstruktion des Diamantrahmens gekennzeichnet. Abweichend davon gibt es eine Lösung, bei der die Hinterstrebe auf der Antriebsseite an einem verlängerten Sattelrohr befestigt ist.

Die daraus erwachsenden Hauptnachteile sind Einschränkungen im Durchmesser der verwendbaren Riemenscheiben. In der Folge können keine ausreichend großen Riemenscheiben am Hinterrad verwendet werden, da das durch die Schaltung und den Reifendurchmesser bedingte Übersetzungsverhältnis gewahrt bleiben muß. Um ein Überspringen des Zahnriemens zu vermeiden, muß ein überbreiter Riemen mit einem wesentlich schlechteren Wirkungsgrad verwendet werden. Dieser Riemen muß zusätzlich überspannt werden. Daraus erwachsen Nachteile, die die Vorteile des Zahnriemenantriebs beim Einsatz als Antriebsmittel des Fahrrades in den Hintergrund treten lassen.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Fahrrad zu schaffen, welches einfaches Antriebssystem mit einem endlosen Antriebsmittel ohne gravierende Nachteile für die Steifigkeit und das Gewicht des Rahmens ausgestattet ist. Das System muß den Anforderungen des Antriebsmittels gerecht werden und kann nicht einfach die Konversion des Kettenantriebs sein. Es müssen Riemenscheiben mit ausreichend großem Durchmesser zum Einsatz kommen.

Bei der Erfindung kommt eine Rahmenbaukonstruktion mit hochliegenden Hinterstreben zur Verwendung, die in einer verwandten Ausführung bei kettenangetriebenen Fahrrädern als ECS (Elevatet chain stay) bekannt ist und verhindern soll, daß die peitschende Kette zwischen Reifen und Kettenstrebe eingeklemmt werden kann. Die der Erfindung zugrundeliegende Konstruktion ist insofern grundsätzlich anders, als der Zahnriemen im Gegensatz zur Kette permanent gespannt ist, also nicht peitschen kann.

Der Rahmenhinterbau muß im Gegensatz zum Kettenantrieb zumindest antriebsseitig ausreichend breit hochgezogen sein, um Platz für den Riemen zu schaffen, der am vorderen Antriebsritzel auf einen so großen Durchmesser aufläuft, wie er beim Kettenantrieb unüblich ist.

Durch die der Erfindung zugrundeliegende Konstruktion der antriebseitig hochgelegten Hinterstrebe mit der breiten Ausladung wird es möglich, Riemenscheiben mit erheblichem Umfang, d. h. Riemenscheiben, deren Umfang nur durch die Tretkurbellänge beschränkt ist, zum Einsatz zu bringen.

Der Radstand kann dabei im Rahmen der durch den Raddurchmesser gegebenen Beschränkungen frei gewählt werden.

Bei der konventionellen Anordnung der Hinterbaustreben wäre es nicht möglich, bei breiten Fahrradreifen die Strebe zwischen Antriebsscheibe und Hinterreifen hindurchzuführen. Der Radstand müßte dann überlang werden. Der Einsatz der bekannten ECS-Konstruktionen wäre nicht möglich, der Riemen würde an der hochgelegten Unterstrebe streifen, da die für den Kettenantrieb verwendeten Ritzel einen wesentlich kleineren Umfang haben und die Streben deshalb eng am Hinterreifen entlanggeführt werden. Die der der Erfindung zugrundeliegenden Konstruktion ermöglicht einen im Rahmen des hinteren Reifendurchmessers frei wählbaren Radstand.

Durch die großen Durchmesser der zur Anwendung kommenden Riemenritzel ist wird der Tatsache Rechnung getragen, daß der Riemenantrieb am Fahrrad langsam läuft und hohen Drehmomenten ausgesetzt ist. Die Anzahl der eingreifenden Zähne wird durch den verwendeten Durchmesser der kleinsten Antriebsscheibe am Hinterrad bestimmt. Der Wirkungsgrad des Systems wird wesentlich durch die verwendeten Durchmesser der Antriebsscheiben mitbestimmt. Bei den Durchmessern, die beim Stand der Technik verwendet wurden, wurde der Wirkungsgrad stark eingeschränkt.

Der spezielle Hinterbau ist ungeteilt und ermöglicht dennoch die Verwendung eines endlosen Antriebsmittels, da die Hinterstrebe nicht durch die Schleife des Antriebsmittels hindurchläuft. Die Rahmenkonstruktion folgt den vorgegebenen Kraftlinien. Bei ausgebautem Hinterrad kann das Antriebsmittel ohne weiteres abgenommen werden.

Der Antriebsriemen wird mit einer Vorspannung montiert und längt sich später nicht. Trotzdem muß es möglich sein, eine Fertigungstoleranz des Riemens auszugleichen. Diese Aufgabe wird durch ein exzentrisches Tretlager mit Innen- oder Außenklemmung gelöst. Eine weitere Lösungsmöglichkeit ist die Verwendung von verstellbaren hinteren Ausfallenden. Dadurch bleibt gewährleistet, daß die Achsausrichtung nicht bei jedem Radausbau verändert wird. Die Achsausrichtung darf auf keinen Fall verändert werden, da der Antrieb darauf sehr empfindlich reagiert.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß durch den Hinterbau mit den hochgelegten Hinterbaustreben und der Überbreite auf der Antriebsseite eine fachgerechte Lösung des Zahnriemenantriebs möglich wird. Der Rahmen ist ungeteilt und kommt dem Bestreben nach einem wartungsarmen Fahrzeug entgegen. Der Radstand ist kurz und so läßt sich eine gute Fahrzeughandlichkeit realisieren.

Der Durchmesser der Riemenscheiben ist nahezu frei wählbar.

Die Riemenscheibe ist vorteilhaft als Verbundscheibe aufgebaut. Ein Kurbelstern trägt auf beiden Seiten eine Bordscheibe und ist von einem Profilkranz umgeben. Über diesem Profilkranz läuft der Zahnriemen. Die Bordscheiben schützen den Zahnkranz vor Kollision mit dem Boden oder Steinen.

In einer weitern Ausgestaltung trägt der Kurbelstern nur eine Scheibe, an deren dem Tretlager zugewandten Seite ein zahntragendes Profil oder ein Ring oder dgl. befestigt ist. Dieses Profil kann auch auf der Umfangsfläche der Scheibe vorgesehen sein.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrrads;

Fig. 2 eine andere Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrrads;

Fig. 3 eine erste Ausführungsform eines Antriebselements; und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Antriebselements.

In der Fig. 3 stellen dar:
1 zahntragender Kranz
2 Bordscheiben
3 Kurbelstern
4 Kurbelsternschraube
5 Kranzschraube

In der Fig. 4 stellen dar:
1 zahntragender Kranz
2 Schraube
3 Schraube
4 Kurbelstern
5 Scheibe

Claims

1. Fahrrad mit einem Vorder- und einem Hinterrad, bei dem das Hinterrad mittels eines endlosen Zugmittels drehantreibbar ist, welches jeweils um Antriebselemente des Hinterrades und eines Tretlagers oder dgl. Tretantriebes umläuft, wobei das Hinterrad in einem obere und untere Hinterradstreben aufweisenden Hinterbau des Fahrradrahmens gehalten ist, die an ihrem einen Endbereich miteinander verbunden sind und an ihrem anderen Strebenende an einem Sattelrohr des Fahrradrahmens angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel als Zahnriemen und die Antriebselemente als Riemenscheiben ausgebildet sind und daß zumindest die unteren Hinterradstreben, welche der Riemenscheibe des Tretantriebs zugewandt ist, am Sattelrohr oberhalb des Tretlagers angreift.

2. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere(n) Hinterradstrebe(n) mit Abstand oberhalb des Drehkreises der Riemenscheibe am Sattelrohr angreift (angreifen).

3. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere(n) Hinterradstrebe(n) oberhalb des Drehkreises der Tretkurbeln am Sattelrohr angreift (angreifen).

4. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrradrahmen in gerader Verlängerung der unteren Hinterradstrebe(n) zum Steuerkopf führt.

5. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren und / oder oberen Hinterradstreben jeweils in etwa gleicher Höhe am Sattelrohr angreifen.

6. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tretlager oder dgl. Tretantrieb an dem bodenseitigen freien Ende des Sattelrohres gelagert ist.

7. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die der Riemenscheibe des Tretantriebs zugewandte untere Hinterradstrebe erst oberhalb der Linie des Treibriemens in Richtung des Sattelrohres zu diesem abgebogen oder abgewinkelt ist.

8. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel als Flachzahnriemen mit Aramidfaser ausgebildet ist.

9. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibe des Hinterrades so groß bemessen ist, daß der Zahnriemen stets mit zumindest 15 tragenden Zähnen dieser Riemenscheibe im Eingriff steht.

10. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hinterrad eine Nabenschaltung aufweist, die zumindest 5 Schaltstufen hat.

11. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterbau zur Festeinstellung des Radstandes in Langlöchern verschiebbare Blättchen hat, die auf dem Hinterbau als Unterlage fest aufgeschraubt werden.

12. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterbau zur Festeinstellung des Radstandes verschiedene Blättchen hat, die austauschbar sind.

13. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen zur Einstellung der Riemenvorspannung ein exzentrisches Tretlager hat, das zur Veränderung des Abstandes des Kurbeldrehpunktes von der Hinterachse in einer Aufnahme mit Innenklemmung verdreht werden kann.

14. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen zur Einstellung der Riemenvorspannung ein exzentrisches Tretlager hat, das zur Veränderung des Abstandes des Kurbeldrehpunktes vom Hinterachsdrehpunkt in einer Aufnahme mit Außenklemmung verdreht werden kann.

15. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Tretlager kraftschlüssig eine Riemenantriebsscheibe vorgesehen ist, deren Zahnkranz zwischen zwei Scheiben mittel Schrauben oder dgl. befestigt ist, wobei die beiden Scheiben selbst kraftschlüssig an beiden Seiten eines Kurbelsterns befestigt ist.

16. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Tretlager kraftschlüssig ein Kurbelstern vorgesehen ist, der eine Scheibe trägt, an deren äußerem Rand ein Zahnkranz mittels Schrauben, Nieten, Klebung oder dgl. befestigt ist.

17. Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz ein profilierter Ring ist.