DE7812673U1

DE7812673U1 - Fahrrad

Info

Publication number: DE7812673U1
Application number: DE19787812673U
Authority: DE
Original assignee: Dayco Corp
Current assignee: Day International Corp
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1981-01-22
Also published as: BR7802607A; DK182678A; IT1094728B; NL7804255A; US4099737A; NO781382L; FR2389049A1; DE2818248A1; GB1567097A; BE866394A; MX146539A; CH628580A5; JPS5632149B2; CA1068742A; JPS53136243A; IT7822598A0

Description

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lS.Aue.1980

A 36 086 -dio Dayco Corp.
Dayton, Ohio, USA

Fahrrad

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Di.· Erfindung betrifft ein Fahrrad nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem solchen bekannten Fahrrad sind die Außenseiten der Naben der Riemenseiten eben ausgebildet. Über die Geschwindigkeitssteuereinrichtung kann während der Fahrt die Antriebsübersetzung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit geändert werden. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch beim Start des Fahrrades, weil infolge der glatten Nabenflächen zwischen dem Antriebsriemen und den zugeordneten Naben der Riemenscheibem Schlupf auftritt. Das Anfahren mit dem Fahrrad ist daher schwierig, insbeondere kann zu Beginn der Fahrt dicht stark beschleunigt werden. Außerdem wird der Antrie.bsri.emen infolge des Schlupfes erheblich beansprucht vnd ist dadurch einem starken Verschleiß ausgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Fahrrad so auszubilden, daß beim Anfahren und während der Fahrt kein Schlupf zwischen dem Antriebsriemen und den Naben der Riemenscheiben auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Der Antriebsriemen greift mit seinen Zähnen formschlüssig in die Zähne der Naben der beiden Riemenscheiben ein. Beim Anfahren wird daher die Antriebskraft über den Antiebsriemen ohne Schlupf auf die angetriebene Riemenscheibe übertragen, so daß zu Beginn des Fahrens eine maximale Beschleunigung möglich ist. Der Antriebsriemen wird daher nur einem geringen Verschleiß unterworfen, so daß die Einsatzdauer des Antriebsriemens wesentlich erhöht wird. Der Spannungsregler stellt sicher, daß der Antriebsriemen bei allen Fahrgeschwindigkeiten und unabhängig davon, ob der Antriebsriemen beim Anfahren in die Naben eingreift oder während der Fahrt mit den seitlichen Antriebsflächen über die Seitenflansche die Riemenscheibe antreibt, eine solche Spannung hat, daß ein Schlupf zwischen dem Antriebsriemen und den Riemenscheiben vermieden ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrrades mit einem erfindungsgemäßen Riemenantrieb ,

Fig. 2 in Seitenansicht und teilweise im

Schnitt in vergrößerter Darstellung den Riemenantrieb des Fahrrades gem. Fig. 1 in Startstellung, in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 den Riemenantrieb gem. Fig.2 bei Fahrt mit hoher Geschwindigkeit,

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Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig.2,

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des

Riemenantriebes in einer Darstellung entsprechend Fig.2,

Fig. 6 einen Teil einer weiteren Ausfiihrungsforra des Riemenantriebs.

Fig. 1 zeigt ein Fahrrad 20 mit einem Riemenantrieb Der Riemenantrieb läßt sich einfach und wirtschaftlich herstellen und weist einen billigen endlosen Antriebsriemem 22 auf. Der Antriebsriemen 22 stellt sicher, daß das Fahrrad ohne Schlupf zwischen dem Antriebsriemen und den ihm zugeordneten Bauteilen beim Anfahren angetrieben wird, wenn das Drehmoment am höchsten ist. Der Riemenantrieb 21 ist, wie es nachfolgend noch näher erläutert werden wird, mit einer selbsttätigen Regelung versehen, um die Übersetzung zwischen den Pedalen und dem Hinterrad in Abhängigkeit von und als Funktion der Geschwindigkeit des Fahrrades zu ändern.

Das Fahrrad 20 hat einen Rahmen 23, einen Sitz 24 füi den Fahrer und einen Lenker 25, der auf einer Gabel 26 befestigt ist, die schwenkbar am Rahmen 23 gelagert ist. Die Gabel 26 stützt ein Vorderrad 27 drehbar ab, während ein hinterer Rahmenteil 30 ein Hinterrad drehbar abstützt. Das Fahrrad 20 ist mit einer üblichen Pedalanordnung 32 versehen, die in bekannter Weise drehbar im unteren Bereich des Rahmens 23 abgestützt ist.

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Der Riemenantrieb 21 weist eine Antriebsriemenscheibe 34 auf (Fig.2), die über einen Keil 36 auf eine Welle 35 aufgekeilt ist, so daß die Welle 35 und die Antriebsriemenscheibe 34 drehbar im unteren Bereich des Rahmens 23 gelagert sind. Der Antriebsriemen 21 weist ferner eine angetriebene Riemenscheibe 37 auf, die drehbar auf einer Welle oder einem am hinteren Rahmenteil 30 befestigten Achszapfen 40 gelagert i.^t. Das Hinterrad 31 ist mit der angetriebenen Riemenscheibe 37 drehfest verbunden, so daß das Hinterrad über die angetriebene Riemenscheibe drehbar auf dem Achszapfen 40 gelagert ist.

Die Antriebsriemenscheibe 34 ist mit einer Zahnnabe 42 und zwei einander gegenüberliegenden, symmetrisch zur Zahnnabe angeordnete Seitenflanschen 43 versehen, die gegenüber der Zahnnabe 42 festgelegt sind und zur Halterung oder als Auflage für den Antriebsriemen 22 dienen, so daß dieser im Zahneingriff ¹³¹Ii?; der Zahnnabe ist und gehalten wird. Die Seitenflansche 43 ragen mit ihren Rändern 44 (Fig.2) radial über die Zahnnabe 42, so daß sie zur Lagesicherung des Antriebsriemens dienen können.

Die angetriebene Riemenscheibe 37 hat eine Zahnnabe 45 und zwei symmetrisch einander gegenüberliegende Seitenflansche 46 und 47, von denen der Seitenflansch 46 axial beweglich und der Seitenflansch 47 axial fest angeordnet sind (Fig.4). Der Riemenantrieb 21 ist außerdem mit einer Geschwindigkeitssteuereinrichtung 50 versehen (Fig.4), mit der der axial bewegliche Seitenflansch 46

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in Abliängigkeit von der Drehgeschwindigkeit axial verschoben wird.

Der Antriebsriemen 22 ist ein Zahnriemen mit Zähnen 51 (Fig.2), die aus nachstehend erläuterten Gründen eine bestimmte Zahnteilung aufweisen. Die Zahnnaben 42,45 sind ebenfalls mit Zähnen 52,53 versehen, deren Teilung der Teilung der Zähne 5 1 des Antriebs riemens 22 entspricht. Dadurch kann der Antriebsriemeu 22 in die Zähne der Zahnnaben 42,45 eingreifen, um insbesondere beim Anfahren eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebsriamen und den Zahnnaben herzustellen. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Hinterrades 31 und der mit diesem verbundenen Riemenscheibe 37 ansteigt, wird der bewegliche Seitenflansch 46 durch die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 50 in Richtung auf den axial festen Seitenflansch 47 verschoben, während die Zahnnabe 42 der Antriebsriemenscheibe 34, die an der Pedalanordnung 32 befestigt ist, weiterhin in die Zähne 52 des Antriebsriemens eingreift.

Wenn die Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Riemenscheibe 37 zunimmt, wird der bewegliche Seitenflansch 46 in die in Fig.4 durch strichpunktierte Linien angedeutete Stellung 55 verschoben. Dabei wird der Antriebsriemen 22 radial an den Seiteη flanschen 46,47 der Riemenscheibe 37 nach außen bewegt, wie dies aus Fig.3 ersichtlich ist. Somit bewegt die Geschwindigkeit s s t euere inricht ung 50 den beweglichen Sei terif lansch 46 mit zunehmender Drehgeschwindigkeit der Riemenscheibe 37 in axialer Richtung, so daß der Antriebsriemen an der Riemenscheibe 37 radial nach außen mitgenommen wird

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Die einander zugewandten Innenseiten 57 der Seitenflansche 46,47 divergieren vom Achszapfen 40 aus radial nach außen. Der Antriebsriemen 22 hat seitliche Antriebsflächen 56, die an den Innenseiten 57 der Seitenflansche anliegen und die Riemenscheibe 37 antreiben. Wenn der Antriebsriemen 22 nach außen wandert, wird gleichzeitig die Übersetzung zwischen der Antriebsriemenscheibe 34 und der angetriebenen Riemenscheibe 37 geändert.

Der axial feste Seitenflansch 47 sitzt mit einem Nabenstück 60 (Fig.4) auf dem Achszapfen 40. Die Zahnnabe 45 wird durch einen Teil des Nabenstücks fcO gebildet. Die Zähne 53 der Zahnnabe sind einstückig mit dem Nabenstück ausgebildet. Der axiaybewegliche SeitenflansLh 46 umgibt mit einem Nabenstück 63 koaxial das Nabenstück 60 einschließlich der Zähne 53. Die beiden Nabenstücke 60,63 haben jeweils eine Schulter 61,64, an denen eine Druckfeder 67 mit ihren Enden abgestützt ist. An die Schulter 61 des Nabenstückes 60 schließt ein im Außendurchmesser verringerter Endteil 62 an, während an die radial nach innen gerichtete Schulter 64 eine zylindrische Innenfläche 65 anschließt,

mit der das Nabenstück 63 auf einer Hülse 66 befestigt ti η ist, die axial gleitbeweglich auf dem Endteil 62 des

Seitenflansches 47 gelagert ist. Die Druckfeder 67

jjj hält normalerweise die beiden Seitenflansche 46,47 auf

S₁ Abstand zueinander, so daß der Antriebsriemen 22 auf

der Zahnnabe aufliegt, wie dies aus Fig.4 ersichtlich

Γ ist.

Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 50 des Riemenantriebs 21 weist ein Gehäuse 70 auf, das mit einem Lager 69 am Endteil 62 befestigt ist, der Teil des axial/festen Seitenflansches 47 ist. Das Gehäuse 70 hat einen im Querschnitt L-förmigen Innenteil mit einem horizontalen Gehäusemante] 71 und einem vertikalen Gehäuseteil 72. Am Gehäusemantel 71 sind zwei Hülsen 73,74 befestigt. Die Geschwindigkeit ssteuereinrichtung 50 ist ferner mit einem gehäuseförmigen Steuerteil 75 versehen, dessen Innenfläche 76 ein Kurvensteuerelement bildet und der am Seitenflansch 46 befestigt ist.

Im Steuerteil 75 ist eine toroidförmige Ringbandfeder 77 angeordnet, die aus zwei miteinander verbundenen Zugfedern oder aus einer einzigen Zugfeder be stehen kann, deren Enden miteinander verbunden sind. Die Ringbandfeder 7,7 ist durch den vertikalen Gehäuseteil 72 und die Hülse 73 im Steuerteil 75 lagegesichert Wenn daher die Ringbandfeder 77 infolge der beim örehen der Riemenscheibe 37 auftretenden Zentrifugalkräfte elastisch aufgeweitet wird, schiebt sie über die Innenfläche 76 den Steuerteil 75 und damit den Seitenflanüch 46 axial in Richtung auf den Seitenflansch Die Axialbewegung des Seitenflansches 46 bestimmt somit die Stelle, an der dir Antriebsriemen 22 in der Riemenscheibe 37 läuft, um diese drehend mitzunehmen. Der Verschiebeweg des Seitenflansches 46 hängt somit von der Drehgeschwindigkeit der Rismenscheibe 37 ab.

Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 50 arbeitet selbsttätig stufenlos und unabhängig, ohne daß der Fahrrad fahrer, abgesehen vom Treten der Pedale, eingreifen muß.

Die Ge schwindigkeitssteuereinrichtung 50 ist ähnlich

aufgebaut wie diejenige nach der US-PS 36 23 377,

auf die wegen weiterer Einzelheiten insoweit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Der Riemenantrieb 21 weist einen Spannungsregler auf (Fig.1), der mit einem Halt.-.rungsteil 81 bei

82 auf geeignete Weise am Rahmen 23 befestigt ist. Der Spannungsregler 80 hat außerdem zwei Arme 83, die mit einem Ende über ein Gelenk 89 am Halterungsteil 81 angelenkt sind. Die freien Enden der Arme

83 tragen jeweils eine auf einem Bolzen 85 drehbar gelagerte Spannrolle 84. Die beiden Arme 83 sind durch eine Zugfeder 86 in Richtung zueinander belastet. Dadurch werden die Spannrollen 84 gegen den umlaufenden Antriebsriemen 22 gedrückt. Der Spannungsregler regelt -die Spannung im Antriebsriemen 22 bei allen Arbeitsgeschwindigkeiten und unabhängig davon, ob die Zähne 51 des Antriebsriemens in die Zähne 52,53 der Zahnnaben 42,45 eingreifen oder ob die seitlichen Antriebsf1ächen 56 an den Seitenflanschen 46,47 anliegen und so die Riemenscheibe 37 antreiben.

Als Antriebsriemen 22 kann jeder hierfür geeignete Riemen verwendet werden; als Werkstoff kommt vor allem polymeres Material in Frage. Hierdurch ergibt sich

eine optimale Wirtschaftlichkeit, so daß der Riemen erheblich billiger ist als eine Zahnkette, wie sie üblicherweise als Antriebskette für Fahrräder verwendet wird.

Bei der Ausführungsform gem. Fig.2 ist der Außendurchmesser der Zahnnabe 42 der Antriebsriemenscheibe 34 größer als der Außendurchmesser der Zahnnabe 45 der angetriebenen Riemenscheibe 37. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig; die Durchmesserverhältnisse der Zahnnaben können auch umgekehrt sein. Schließlich können die Zahnnaben auch gleichen Durchmesser aufweisen.

Der Riemenantrieb 21A gem. Fig.5 unterscheidet sich vom Riemenantrieb 21 im wesentlichen dadurch, daß ein axial fester Seitenflansch 47A, ein nicht näher dargestellter, axial beweglicher Seitenflansch und eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 5OA vorgesehen sind, die alle auf die Antriebsriemenscheibe 34A anstelle der angetriebenen Riemenscheibe 37A wirken. Im übrigen ist der Riemenantrieb gleich ausgebildet wie bei der ersten Ausführungsform. Die angetriebene Riemenscheibe 37A hat Zähne 53A, in die die Zähne 51A des Antriebsriemens 22A bei allen Geschwindigkeiten eingreifen. In die Zähne 52A der Zahnni.be 42A greifen die Zähne 31A des Antriebsriemens nur beim Anfahren ein. Wenn die Drehgeschwindigkeit der Antriebsriemenscheibe 34 34A zunimmt, wandert der als Keilriemen ausgebildete Antriebsriemen längs der Seitenflansche der Riemenscheibe nach außen und treibt über seine seitlichen Antriebsflächen 56A die Seitenflansche und damit die Antriebsriemenscheibe an. Zur Erleichterung der Verständlich-

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keit sind die axial unverschieblichen Seitenflansche der Riemenscheibe 37A mit A3A bezeichnet.

Der hauptsächliche Unterschied zwischen dem Riemenantrieb 21B gem. Fig.6 und dem Riemenantrieb 21A besteht darin, daß anstelle nur eines axial beweglichen Seitenflansches 46B beide Seitenflansche 46B, 47B axial beweglich sind, und zwar jeweils durch eine eugeordnete Geschwindigkeitssteuereinrichtung 5OB, die entsprechend der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 50 arbeitet, wie dies im Zusammenhang mit dem Riemenantrieb 21 im einzelnen erläutert worden ist.

Anstatt den Riemenantrieb 21 mit nur einem beweglichen Seitenflansch 46 an der angetriebenen Riemenscheibe 37 zu versehen, kann der Riemenantrieb auch tür Verwendung zweier beweglicher Seitenflansche abgewandelt werden, ähnlich wie dies für die Seitenflansche des Riemenantriebes 21B gem. Fig.6 der Fall ist.

Claims

15. Aus. 1980 A 36 086 -dio Dayco Corp. Dayton, Ohio, USA Schutzansprüche:

1. Fahrrad nit Riemenantrieb , mit einer Antriebsriemenscheibe, die drehbar am Fahrrad abgestützt ist und eine Nabe sowie zwei einander gegenüberliegende Seitenflansche aufweist, zwischen denen ein endloser Antriebsriemen liegt, pjit einer angetriebenen, drehfest mit einem Rad des Fahrrades verbundenen Riemenscheibe, die über den Antriebsriemen mit der Antriebsriemenscheibe in Antriebsverbindung steht und eine Nabe sowie zwei einander gegenüberliegende Seitenflansche aufweist, wobei wenigstens einer der Seitenflansche einer der beiden Riemenscheiben durch eine Geschwindigkeit ssteuereinrichtung axial verschiebbar gelagert jf ist, die einen starr mit dem beweglichen Seitenflansch

verbundenen, in Abhängigkeit von der Drehgeschwindig-

■i keitdes beweglichen Seitenflansches axial ver-

W schiebbaren Steuerteil aufweist, und mit einer am

\i Antriebsriemen vorgesehenen nabenseit igen , mit

j Zähnen versehenen Antriebsfläche zum Antrieb der

if Naben der beiden Riemenccheiben und mit seitlichen

Antriebsflächen zur Beaufschlagung der Seitenflansche, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben (42,45) der

* beiden Riemenscheiben (34,37) Zähne (52,53) für den

Eingriff der Zähne (5 1) des Antriebsriemens (22) haf| ben, daß für den Antriebsriemen ein Spannungsregler

(80) vorgesehen ist, der zwei am Fahrrad (20) schwenk-

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bar gelagerte Arme (83) aufweist, die durch eine Zugfeder (86) miteinander verbunden und gegeneinander gespannt sind und mit ihrem freien Ende unter der Kraft der Zugfeder (86) am Ober- und Untertrum des Antriebsriemens (22) anliegen.

2. Fahrrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflansche (43; 46,47) der Riemenscheiben (34,37) symmetrisch angeordnet sind.

3. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Arme (83), vorzugsweise beide Arme, an ihren freien Enden jeweils eine drehbare Spannrolle (84) aufwe isen.

4.. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (42) der Riemenantriebs scheibe (34) größeren Außendurchmasser hat als die Nabe (45) der angetriebenen Riemenscheibe (34).

5. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, Jaß der Antriebsriemen (22) im wesentlichen aus polymerem Material besteht.

6. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (52,53) der Naben (42,45) und die Zähne (51) des Antriebsriemens (22) gleiche Zahnteilung haben.

7. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seitenflansche (46B, 47B) der einen Riemenscheibe (34B) je eint Geschwindigkeitssteuerεinrichtung (5OB) zu deren Axialverschiebung aufweisen.

8. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben (45,42A,42B) der einen Riemenscheibe (37,34A.34B) Teil eines der Seitenflansche (46,46A,46B,47,47Α,47B) dieser Riemenscheibe sind.