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Auskuppelbares Untersetzungsvorgelege für Fahrzeuge, insbesondere
Fahrräder mit Tretkurbel- und Hilfsmotorantrieb Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge,
insbesondere Fahrräder mit Hilfsmotor, die auch durch die übliche Tretkurbel angetrieben
werden können.
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Sie will ein Untersetzungsvorgelege schaffen, das besonders einfach
im Aufbau ist, in einfacher Weise billig hergestellt werden kann und in keiner Weise
die Betätigung der Pedale behindert. Eine weitere Eigenschaft ist die besonders
gedrängte Bauform.
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Das Vorgelege, das einen gemischten Riemen-Ketten-Antrieb oder einen
Antrieb mit zwei Ketten zwischen dem Motor und dem Hinterrad ermöglicht, sichert
im ersteren Falle einen sehr ruhigen Antrieb, besonders im Hinblick darauf, daß
der Teil des Vorgeleges, auf den die hohe Geschwindigkeit vom Motor her übertragen
wird, von dem Riemen angetrieben wird.
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Das erfindungsgemäße Vorgelege gestattet ein leichtes und schnelles
Auskuppeln zwischen Motor und Hinterrad, falls das Fahrzeug nur durch die Tretkurbel
angetrieben werden soll oder wenn der Freilauf in Tätigkeit treten soll, z. B. bei
einer Motorpatine oder bei langer Talfahrt.
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Durch den Gegenstand der Erfindung kann das
Aus- und
Einkuppeln ohne jedes langwierige Tasten durchgeführt werden.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das auskuppelbare Untersetzungsvorgelege,
das auf der verlängerten Tretkurbelwelle drehbar gelagert ist, und zwar auf der
dem normalen :Kettenrad gegenüberliegenden Seite, und eine Keilriemenscheibe oder
ein Kettenrad, die bzw. das vom Motor aus mit Hilfe eines Keilriemens oder einer
Kette angetrieben wird, ein koaxial zur Tretkurbelwelle angeordnetes Abtriebskettenrad,
das das Hinterrad antreibt..und einen oder mehrere von Hand bedienbare Riegel aufweist,
die das Ein- und das Auskuppeln der Riemenscheibe bzw. des Antriebskettenrades mit
dem Abtriebskettenrad sicherstellen. ' Das erfindungsgemäß ausgebildete auskuppelbare
Vorgelege ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebskettenrad des Vorgeleges
auf einer Verlängerung der Nabe der Riemenscheibe bzw. des Antriebskettenrades drehbar
sein kann, und zwar beispielsweise auf einer Gleitlagerbüchse, und daß es drehfest
einen weiteren Zahnkranz mit dem gleichen Modul wie der Zahnkranz des Abtriebskettenrades
des Vbrgeleges aufweisen kann, wodurch die beiden Verzahnungen in einem Arbeitsgang
hergestellt werden können, und daß zwischen die Zahnlücken dieses letzteren Zahnkranzes
der oder die auf der Riemenscheibe bzw. dem Antriebskettenrad angeordneten Riegel
eingreifen, wenn sie in Einkuppelstellung gebracht werden. Das Abtriebskettenrad
des Vorgeleges und der weitere Zahnkranz können wesentlich mehr Zähne haben, als
Kupplungsriegel vorhanden sind, falls Überhauet mehr als ein Riegel verwendet wird.
In diesem Falle sind es vorzugsweise drei.
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Die Riemenscheibe. bzw. das Antriebskettenrad können sich auf der
verlängerten Tretkurbelwelle, beispielsweise auf Nadel- oder Kugellagern, drehen,
die zwischen der Tretkurbelwelle und der Nabe der Riemenscheibe bzw. des Antriebskettenrades
angeordnet sind Bei einer ersten Ausführungsform besteht jeder Riegel aus einem
axial in einem Lager parallel zur Tretkurbelwelle verschiebbaren Zylinder mit zwei
Einschnitten, die den Ein- und Auskuppelstellungen des Riegels entsprechen. Ein
gemeinsamer konzentrisch zur Tretlagerwelle angeordneter Sprengring greift in den
einen oder in den anderen der Einschnitte ein, um die Riegel entweder in der Ein-oder
in der Auskuppelstellung festzulegen.
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Bei einer zweiten * Ausführungsform, die das gleiche Ergebnis mit
einem einzigen Handgriff erreicht, wirken der oder die Riegel radial: Weitere Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von drei in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes.
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In den Figuren ist das Antriebsrad als Keilriemenscheibe dargestellt.
Es kann aber auch als Kettenrad ausgebildet sein, im Falle einer Primärübersetzung
durch eine Kette.
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Fig, i ist",ein Längsschnitt durch den Tretkurbelantrieb eines Fahrrades
mit Hilfsmotor mit dem erfindungsgemäßen Untersetzungsvorgelege mit achsparallel
verschiebbaren Riegeln; Fig.2 ist eine Ansicht des Kettenrades dieses Vorgeleges
in zwei verschiedenen Ebenen; Fig. 3 ist ein teilweiser Querschnitt der Riemenscheibe
des Vorgeleges; Fig. 4 ist eine Teilansicht der Fig. i im Schnitt; Fig. 5 ist ein
Längsschnitt entsprechend Fig. i durch eine zweite Ausführungsform mit einer radial
einschiebbaren Verriegelung; Fig. 6 ist eine Ansicht zu Fig. 5 ; Fig. 7 ist 'ein
Schnitt entlang der Linie 111-11l der Fig. 6; Fig. 8 und 9 entsprechen jeweils den
Fig. 5 und 6 und beziehen sich auf eine dritte Ausführungsform. In Fig. i ist das
normale Tretkurbelgehäuse mit i bezeichnet und die Tretkurbelwelle mit 2, wobei
sich diese Welle in bekannter Weise in Kugellagern 3 und 4 dreht. Die beiden Kurbeln
5 und 6 sind wie üblich auf die beiden Enden der Weile 2 aufgekeilt. Das Tretkurbelkettenrad
7 treibt übel die nicht dargestellte Kette das Hinterrad, wobei der entsprechende
am Hinterrad angeordnete Kettenzahnkranz vorzugsweise mit einem Freilauf ausgerdirtet
ist. Zwischen der Kurbel 6 und dem Lager 4 der Tretkurbelwelle ist das Untersetzungsvorgelege
angebracht. Dieses Vorgelege besteht im wesentlichen aus einer Keilriemenscheibe
8, die unmittelbar vom Hilfsmotor über einen Keilriemen angetrieben wird, und aus
einem Abtriebskettenrad 9.
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Um die Tretkurbelwelle 2 dreht sich die Nabe io der Riemenscheibe
8 auf Nadel- oder Rollenlagern i i.
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Das Äbtriebskettenrad 9 läuft mit Hilfe einer Gleitlagerbüthse i2
auf der Nahe io.
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Das gesamte Untersetzungsvorgelege ' wird in axialer Richtung mit
Hilfe eines geschlitzten elastischen Ringes 13, der in einer Ringnut 14 der Welle
sitzt, zusammenbehalten.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, besitzi das Abtriebskettenrad
9 zwei Zahnkränze auf einer Nabe 17, nämlich einen üblichen Zahnkranz 15,
in dem die Antriebskette zum Hinterrad eingreift, und einen zweiten Zahnkranz 16
an der der Riemenscheibe 8 zugewandten Seite seiner Nabe, der normale oder gekürzte
Zähne haben kann, wie dies der linke Teil der. Fig. 2 darstellt.
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In jedem Fall haben die beiden Verzahnungen 15 und 16 den gleichen
Modul, so daß sie im gleichen Arbeitsgang ohne jede Schwierigkeit hergestellt werden
können.
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Die Zahnlücken 118 des Zahnkranzes 16 können ieweils als Rasten für
die zylindrischen Riegel i9 dienen, die axial in entsprechenden Führungen in der
Scheibe der Riemenscheibe 8 verschiebbar sind.
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Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, hat jeder Riegel i9 zwei Einschnitte
20, 21, in die nach Verschiebestellung der Riegel ein elastischer Sprengring 22
eingreifen kann, der an der Riemenscheibe 8 angebracht ist.
Die
Zahl der Zahnlücken 18 des Zahnkranzes 16 beträgt ein Vielfaches der Anzahl der
Riegel. So sind in dem dargestellten Beispiel drei Riegel vorgesehen, der Zahnkranz
16 dagegen hat zwölf Zähne.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Wenn sich die Teile beispielsweise
in der in Fig. i in ausgezogenen Linien dargestellten Stellung befinden, wobei die
Riegel r9 in die Lücken 18 des Zahnkranzes 16 eingreifen und der Sprengring 22 im
Eingriff mit dem Einschnitt 2o steht, dann wird die Drehung der Riemenscheibe 8
über die drei Riegel ig direkt auf das Abtriebskettenrad 9 übertragen. Der Motor
treibt das Hinterrad mit der durch das Vorgelege gegebenen Untersetzung entsprechend
dem Verhältnis der Durchmesser der Riemenscheibe 8, des Abtriebskettenrades 9 und
des Kettenzahnkranzes am Hinterrad an.
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Dabei ist es möglich, daß der Radfahrer in dieser Stellung der Teile,
die dem Antrieb durch den Motor entspricht, auch noch die Tretkurbeln 5 und 6 betätigt.
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Wenn man im Falle eines Motorschadens oder aus anderen Gründen den
Motor vom Antrieb ausschalten will, um beispielsweise das Fahrzeug nur durch Treten
vorwärts zu bewegen, dann genügt es, die Riegel i9 zurückzuziehen, bis der Sprengring
22 in den Einschnitt 21 eingreift.
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In dieser Stellung sind die Riegel i9 aus den Zahnlücken 18 herausgenommen
(Stellung in Fig. i und 4 gestrichelt dargestellt). Dadurch ist die Trennung zwischen
Motor und Hinterrad sichergestellt.
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Es ist leicht, die Riemenscheibe 8 und das Abtriebskettenrad 9 wieder
miteinander zu kuppeln, da der nötige Verschiebewinkel, um einen der Riegel i9 in
eine beliebige Zahnlücke 18 eingreifen zu lassen, infolge der Vielzahl der für die
Aufnahme der Riegel geeigneten Zahnlücken sehr klein ist.
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Wenn einmal der erste der Riegel i9 in Eingriff gekommen ist, dann
treffen die beiden anderen notwendigerweise ebenfalls zwei Zahnlücken 18, da die
Zahl der Zahnlücken ein Vielfaches der Anzahl der Riegel beträgt.
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Der Sprengring 22 sichert die eingekuppelte Stellung. Er ist zwischen
zwei die Nabe der Riemenscheibe 8 bildenden Scheiben gut gegen Schmutz und Fremdkörper
geschützt.
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Aus den Fig. 5, 6 und 7, die eine Ausführungsform mit radial einschiebbarer
Verriegelung zeigen, ist ersichtlich, daß die Riemenscheibe 8 einen achsparallelen
Zapfen 23 trägt, auf dem ein Hebel 24 schwenkbar gelagert ist. Im Scheibenkörper
der Riemenscheibe 8 ist eine doppelte Öffnung angebracht, in der der Bolzen 26,
der auf dem freien Ende des Hebels 24 befestigt ist, einrasten kann. Auf diesem
Bolzen 26 kann ein Betätigungs- bzw. Verriegelungsknopf 27 gleiten, und zwar gegen
die Wirkung einer Feder 28, die bestrebt ist, den Ansatz 29 des Verriegelungsknopfes
27 in der Öffnung 25 festzuhalten. Der Durchmesser dieses Ansatzes verwehrt den
Eintritt in die verengte mittlere Stelle 3o der Öffnung 25, eine Stelle, deren Breite
nur dem Durchmesser des Bolzens 26 entspricht.
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Wie Fig. 6 zeigt, trägt der Hebel 24 zwei Zähne 31, 32, die in Zahnlücken
18 des Zahnkranzes 16 eingreifen können und zwar in der gleichen Art und Weise wie
die Riegel i9 der Fig. i bis 4, jedoch nicht in axialer, sondern in radialer Richtung.
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Da in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein einzelner Hebel 24
vorgesehen ist, wird ein Gegengewicht 33 für den Massenausgleich an der Riemenscheibe
8, dem Hebel diametral gegenüber, angebracht.
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Wenn der Hebel 24 die in gestrichelten Linien in Fig. 6 dargestellte
Lage einnimmt, in der die Zähne 31, 32 nicht mit den Zähnen 16 im Eingriff stehen,
dann ist das Abtriebskettenrad 9 von der Riemenscheibe 8 getrennt.
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Um das Einkuppeln zu erreichen, genügt es, einen Zug auf den Knopf
27 auszuüben und den Ansatz 29 aus dem äußeren Ende der Öffnung 25 herauszuziehen.
Man kann dann den Hebel 24 um seine Achse 23 drehen, um die Zähne 31, 32 in Eingriff
mit den Zähnen des Zahnkranzes 16 zu bringen. In dieser Stellung kann- der Ansatz
29 am inneren Ende der Öffnung 25 wieder einschnappen und verriegelt auf diese Weise
das Vorgelege in eingekuppelter Stellung. Die Feder 28 hält den Knopf 27 in Verriegelungsstellung.
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Wenn beim Einkuppeln ein Zahn des Zahnkranzes 16 zufällig auf einen
Zahn 31 oder 32 zu liegen kommt, dann wird die Keilwirkung der schrägen Zahnflanken
automatisch den Zahnkranz 16 in die richtige Eingriffsstellung mit den Zähnen 31
und 32 bringen.
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Obwohl ein einziger Hebel 24 in der Praxis genügen dürfte, um ein
sicheres Einkuppeln zu gewährleisten, steht natürlich nichts im Wege, zwei oder
mehr Hebel 24 gleichmäßig an der Riemenscheibe 8 zu verteilen. In diesem Falle ist
das Gegengewicht für den Massenausgleich überflüssig. Um den Vorteil einer Betätigung
durch einen einzigen Handgriff zu wahren, können dabei alle Hebel gleichzeitig durch
einen gemeinsamen Nocken oder durch einen Satz geeigneter Betätigungsstangen bewegt
werden, wobei der VerriegelungsknOpf 27 oder ein gleichwertiges mechanisches Element
von den Hebeln 24 bis zu diesem Nocken oder bis zu einem an den Betätigungsstangen
angebrachten Teil verlängert werden mü!ßten.
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Zahlreiche andere konstruktive Abwandlungen können noch an den verschiedenen
Organen der beschriebenen und dargestellten Vorrichtungen getroffen werden, soweit
sie nicht aus dem Rahmen der Erfindung herausfallen.
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So gehören bei der dritten Ausführungsform, die in den Fig. 8 und
9 dargestellt ist, die Zähne 31 und 32 zu einem Riegel 34, dessen Arbeitsweise der
des Hebels 24 der Fig. 5 bis 7 gleich ist. Statt jedoch an der Riemenscheibe 8 schwenkbar
angeordnet zu sein, gleitet er radial auf ihr. Zu diesem Zwecke verschiebt er sich
in einer geradlinigen Bewegung in den beiden Führungen 35 und 36, die
an
der Riemenscheibe angebracht sind. Die übrige Anordnung ist ähnlich wie bei den
vorher beschriebenen Ausführungsformen.