WO2012156796A1 - Antrieb für kraftübertragung, fahrzeuge, insbesondere fahrräder - Google Patents

Antrieb für kraftübertragung, fahrzeuge, insbesondere fahrräder Download PDF

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WO2012156796A1
WO2012156796A1 PCT/IB2012/000924 IB2012000924W WO2012156796A1 WO 2012156796 A1 WO2012156796 A1 WO 2012156796A1 IB 2012000924 W IB2012000924 W IB 2012000924W WO 2012156796 A1 WO2012156796 A1 WO 2012156796A1
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WO
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drive
shaft
driven part
driven
drive according
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Application number
PCT/IB2012/000924
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf HESS (Ruedi)
Original Assignee
Hess Rudolf Ruedi
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Filing date
Publication date
Application filed by Hess Rudolf Ruedi filed Critical Hess Rudolf Ruedi
Publication of WO2012156796A1 publication Critical patent/WO2012156796A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/04—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes
    • F16H9/08—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a conical drum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M9/00—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like
    • B62M9/04—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio
    • B62M9/06—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/04—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes
    • F16H9/22—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes specially adapted for ropes

Definitions

  • the present invention relates to drive for power transmission, vehicles, in particular bicycles according to claim 1.
  • Leverage acts as a driving force without friction loss of elements.
  • the disadvantages are the limited possible speed and the irregular load.
  • EP 1 063 162 AI is known that with an auxiliary motor via an additional disc by means of a toothed belt, a power drive is done.
  • the positive teeth ensure that no friction loss occurs, but burden the driving force by a large friction and a high weight.
  • the disadvantages are the high weight, the difficult arrangement with the derailleur between the cranks and the high friction loss of the chains.
  • the disadvantage is that due to the frame width of the bikes and the width of the chains, a max. Number of sprockets resp. Under and translation conditions is possible.
  • the object of the invention is to describe a drive which eliminates the high friction losses of a chain, a toothed belt, a V-belt, a transmission, allows a power transmission by means of one or more drive elements, allows an unlimited number of power transmission combinations and sub and Matterber GmbHen , has a lower weight and increases the torque efficiency, compared to known drives.
  • FIG. 1 Schematic representation of a known chain drive
  • Fig. 3 shows an application of the inventive drive on and built on a bicycle frame thirteenth
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a drive part according to the invention on the drive shaft.
  • Fig. 5 shows an embodiment of a driven part on the driven shaft.
  • Fig. 6 shows an embodiment of a driven part on the driven shaft with a change element and a clamping element.
  • Fig. 7 embodiment of a bicycle with a drive part, a driven part, a drive element, a change element, a clamping element
  • Fig. 8 embodiment of a bicycle frame with a special shape of the drive part
  • Fig. 9 embodiment of a bicycle frame with a special shape of the driven part
  • a base body (3) has a shaft (4) mounted therein, to which a first drive part (6) is fastened, while the other second driven part (7) is fastened to the base body (3) on a second mounted shaft (5)
  • the part can also be composed of several parts with different diameters and grooves.
  • the part can also be composed of several parts (9).
  • the drive element (8) is provided for power transmission combinations and transmits as a drive element (8) from the drive part (6) on the driven part (7) the torque generated, the drive element (8), for example in the form of a round, square or oval endlessly connected, rope-like structure present.
  • the drive element (8) lying tightly on the drive part (6) is dimensioned so that it can transmit the drive force from the drive part (6) to the driven part (7), which is at least one
  • Drive element (8) for example, on the shaft (4) attached drive part (6) five times to achieve a non-slip force transmission according to the principle of rope friction, also by the
  • Power transmission combinations are produced by a conically shaped and / or grooved drive member (6) and a conically shaped and / or grooved driven member (7).
  • the drive element (8) is tensioned by a tensioning element (11) which is located on the tension side ( ⁇ ').
  • the one surprising element in this invention is the possible, stepless change of the power transmission on the drive part (6) and on the driven part (7), wherein the power transmission combinations not of a number of teeth but only the diameters of the drive part (6) and the driven part (7) are dependent.
  • Drive element (8) which allows much smaller diameter on the drive part (6) compared to the chainring today or on the driven part (7) compared to today's chain sprocket.
  • Known rope friction principle is based, in which the coefficients of friction of the drive element (8) and the bearing surface on the drive part (6) and on the driven part (7) are authoritative.
  • the drive element (8) is tensioned by one or more tension elements (11) which are located on the tension side ( ⁇ '). To achieve high friction, the drive element has
  • Rope friction principle which can be calculated according to the Euler-Eytelwein formula. Also based on the calculation of non-positive traction drives, such. the calculation of a belt drive or the behavior of a Rundriemenatriebs in which the drive parts and the driven parts do not need to be aligned.
  • Drive element (8) regardless of the material, shape, coefficient of friction, the drive part (6) and the driven part (7) wraps around five times, the force of the drive part (6) on the driven part (7) as transmitted by a positive-locking element, So non-slip.
  • the drive is also not a combination of numbers of teeth on the toothed blade, number of teeth on the pinion,
  • the drive element (8) is displaced from one diameter to the other on the drive part (6) with the interchangeable element (12) on the side (A) and on the driven part (7) with the interchangeable element (10) on the side ( ⁇ ' ).
  • the change element (12) can also simultaneously move the drive element (8) on both tension sides (A, A ').
  • the interchangeable element (10) can simultaneously displace the drive element (8) on both tension sides (A, A 1 ).
  • the construction and the material of the drive element (8) do not limit the bending radius of the belt like a toothed belt or a chain
  • the finer gradation of the power train combinations also allows for power transmission with fewer changes in the combinations between the drive member and the driven member.
  • the vernacular of bicycles is a less frequent switching or changing the sprockets on the drive part between the pedals or changing the pinion on the rear wheel needed. This also makes it easier to find the desired round tread with optimal power transmission, which also allows the optimum power transmission.
  • Chainring (drive part) or the sprocket (driven part) be made only in a round shape, since the power transmission takes place positively and the chain has no elongation. This creates a torque depending on the crank length, crank position (pedals). This can be done according to the formula
  • the driving part (6) may be configured in an elliptical, slightly oval or not round shape, so that e.g. when pedaling bicycle pedal in the vertical position of the lever (14) to the drive part (6) may have a lower force than in the horizontal position of the lever (14) to the drive part (6).
  • the same force transfer effect can be achieved with an elliptical, non-round or oval shape of the driven part (7). As a result, the torque is distributed so that it is distributed, depending on the crank position and the crank revolution, transmitted.
  • Angular speed of the pedals increased by the vertical rotation / pressure force is reduced and the radial pressure / torque is increased.
  • Fig. 1 Schematisehe representation of a known chain drive
  • FIG. 2 A schematic representation of an inventive drive in side view and Fig. 2 B front view to Fig. 2 A
  • a base body (3) has a mounted shaft (4) on which a drive part (6) is attached.
  • the shaft (4) is made by two levers
  • the driving part (6) and the driven part (7) fixed on the shaft (5) may be made round or not round Pulling direction ( ⁇ ') wraps around the driven part (7) at least once and in the pulling direction
  • the drive element (8) is tensioned by a tensioning element (11), which is advantageously located on the tension side ( ⁇ ').
  • Drive element (8) which has a cross section of 2.5 MM to 6 MM, the drive part (6) and the driven part (7), five times, according to the Seilreibungskos a positive, slip-free power transmission, such as a non-positive drive to
  • the drive element (8) is now moved on the drive part (6), which can be done in the form of a knob or a rocker arm connected to the change element (12).
  • Embodiment has minimally shaped grooves (6 ') on the drive part to allow a more precise guidance of the drive element (8).
  • the drive part (6) can also consist of several individual parts (9) with grooves (6 ') or without grooves.
  • the drive element (8) is also on the driven part (7)
  • a particularly advantageous embodiment has minimally shaped grooves (7 ') on the driven part (7) to allow a more precise guidance of the drive element (8).
  • the driven part (7) can also consist of several
  • the drive part (6) and the driven part (7), tightly wrapped drive element (8) is dimensioned so that it all
  • Diameters of the drive part (6) and the driven part (7), and their bearing surface are given.
  • the drive element (8) is dimensioned in cross section of 0.5 mm to 10 mm and in the materials as well as in the embodiment such that It can master even the smallest diameter of the drive part (6), as well as the driven part (7) with the lowest bending resistance and also with great stress in the tensile or bending direction.
  • the drive element (8) is tensioned by one or more
  • the drive element (8) made of particularly strong materials, such as spring steels,
  • Fiber-reinforced or fiber-made driving members are preferably made of high performance fibers such as polyamide, polyester, LCP fibers (Vectran) UHMWPE fibers (Dyneema), aramid, steel fibers, twisted steel cables and the like, or combinations thereof.
  • high performance fibers such as polyamide, polyester, LCP fibers (Vectran) UHMWPE fibers (Dyneema), aramid, steel fibers, twisted steel cables and the like, or combinations thereof.
  • the drive element can also be coated or made entirely of plastic or fiber-reinforced plastic or rubber, such as polyurethane, polyvinyl chloride, silicone, latex, synthetic rubber, rubber.
  • the drive parts can be made of very durable material and / or light weight material, such as carbon, titanium, steel,
  • Chain link length, toothed belt tooth number, number of teeth, diameter of the sprockets and pinion and the limited combinations thereof, as well as to the shape of the drive part or the driven part are limited.
  • Fig. 3 shows an application of the inventive drive on and built on a bicycle frame thirteenth
  • a drive element (8) mounted on the drive part (6) on the shaft (4), mounted in a base body (3).
  • the drive part of polyamide (6) mounted on the shaft has grooves (6 ') for receiving the drive element from a combination of synthetic and steel fibers (8), here by the rope friction principle form fit the power transmission to the driven part
  • Change element (12) is used as a guide to move the
  • Drive element (8) formed.
  • the power generation takes place by two conventional lever (14).
  • the drive element (8) is from groove (6 ') to groove (6') displaced by the change element (12), which is brought by a rocker arm connected to the change element in the desired position.
  • Drive element (8) formed.
  • a conventional shaft bearing is appropriate.
  • On the shaft (5) between the frame (13) and the driven part (7) has a distance (5 ') which receives a part of the drive element (8), if this is not on the driven part (7, 7 ') is located.
  • the drive element (8) is from groove (7 ') to groove (7') displaced by the change element (10), which is brought by a rocker arm connected to the change element in the desired position.
  • the drive element (8) is tensioned by a tensioning element (11) which is located on the tension side ( ⁇ ').
  • the inventive drive can be carried out on the basis of the continuous possibilities of the drive part (6, 6 ') and the driven part (7,7')) in a simpler form without grooves on both, or on one of the two parts, or with a groove (6 ') without change element
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a drive part according to the invention on the drive shaft.
  • the drive element (8) is wound five times around the shaft (4) and the drive part (6) attached thereto, one turn on the shaft (4 ') and four turns on the conical drive part (6) at the different diameters in the grooves (6 ') are located.
  • the drive part (6) consisting of several parts (9) in a conically similar shape is made of aluminum and is located on a steel shaft (4, 4 ').
  • six grooves (6') are 2 mm wide and 1 mm deep, mounted on the diameter-round drive part (6).
  • the grooves (6 ') have small lateral 60 degrees and 15 degrees angled depressions, the displacement of the
  • the change element (12) provided with two guide possibilities is arranged so that a displacement of the drive element (8) from groove (6 ') to groove (6') and also on the shaft (4 ') is possible.
  • the two drive elements strands (A) and ( ⁇ ') are advantageously performed and moved simultaneously.
  • the grooves (6) can be easily mounted and the number of grooves can be freely selected, from one groove (6 ') to twelve grooves (6') or more. This allows an enormous
  • Fig. 5 shows an embodiment of a driven part on the driven shaft.
  • a shaft (5,5 ') is stored in a base body (3).
  • the drive element (8) is wound five times around the shaft (5 ') and mounted on the shaft driven part (7), wherein five turns on the shaft (5 1 ) and no convolutions on the conical part in the grooves (7 ') are located.
  • the in a conically similar form, consisting of one part driven part (7) is made of aluminum and is located on a steel shaft (5) with flat part (5 '). Sixteen grooves are 1.5 mm wide and 1.5 mm deep, mounted on the diameter-driven part (7).
  • the driven part (7) can easily be provided with grooves (7 ') and if so as
  • this driven part (7) is advantageous because the grooves (7 ') and depressions can be easily mounted, and the number of grooves can be freely selected, from one groove to twenty grooves or more. This allows an enormous
  • the driven part (7) may also be formed with a smooth surface without grooves. The displacement of the drive element (8) then takes place continuously on the conically shaped, driven part (7).
  • the inventive drive allows a stepless and fine
  • Fig. 6 shows an embodiment of a driven part on the driven shaft with a change element and a clamping element.
  • a shaft (5,5 ') is stored in a frame (3).
  • the drive element (8) is wrapped five times around the driven part (7), wherein two turns on the flat part (5 ') and three
  • driven part (7) is made of aluminum and is located on a shaft (5, 5 '). sixteen grooves (7 ') are 1.5 mm wide and 1.5 mm deep, mounted on the diameter-driven part (7).
  • Interchangeable element (10) is arranged so that a displacement of the Drive element (8) of groove (7 ') to groove (7') and also on the shaft (5 ') is possible.
  • the driven part (7) can easily be provided with grooves (7 ') and, if considered desirable, also with recesses laterally at an angle of forty-five to sixty or fifteen-twenty degrees.
  • the displacement of the drive element (8) of groove (7 ') to groove (7') and on the shaft (5 ') is ensured by a change element (10), which is connected by a toggle switch with the change element, as usual is at today known gear shifts on bicycles.
  • a change element (10) which is connected by a toggle switch with the change element, as usual is at today known gear shifts on bicycles.
  • the two drive elements strands (A) and ( ⁇ ') are simultaneously guided and moved.
  • grooves and depressions can be easily mounted, and the number of grooves can be freely selected, from one groove to twenty grooves or more. This allows an enormous
  • the driven part (7) may also be formed with a smooth surface without grooves. The displacement of the drive element (8) then takes place continuously on the conically shaped, driven part (7).
  • the inventive drive allows a stepless and fine
  • Drive shaft (4) on the driven shaft (5) with a simple handling and this virtually independent of the environmental conditions such as moisture, water, oil, drought and heat.
  • the change of the torque at the drive shaft (4) and the driven shaft (5) takes place by means of a toggle switch connected to the change elements by a flexible shaft, a rotary knob, or the like
  • Clamping element characterized by a flat, low-component construction, the weight-saving, adapts by tension to the different lengths. Similar to today's known
  • FIG. 7 embodiment of a bicycle with a drive part, a driven part, a drive element, a change element, a clamping element
  • a bicycle (13) has a shaft (4) which is mounted in the frame (3) and to which a first drive part (6) is fastened, while on the main body (3) the second second driven part (5) is mounted on a second shaft (5). 7) is attached.
  • a driven drive part (7) is fixed, which is also formed as part with grooves (7 ').
  • the drive element (8) is for power transmission combinations
  • the drive element (8) is made in the form of an oval, endlessly connected rope-like structure.
  • the drive element (8) lying tightly on the drive part (6) is dimensioned such that it can transmit the drive force of 1 daN-20,000 daN to the driven part (7), which in the case of a multiple drive
  • the changing power transmission combinations are by a
  • the drive element (8) is tensioned by a tensioning element (11) which is located on the tension side A '.
  • Fig. 8 embodiment of a bicycle with a special shape of the drive part
  • a bicycle is designed with a drive part (6) in an elliptical, slightly oval or not round shape, so that when pedaling bicycle pedal in the vertical position of the lever (14) to the bicycle frame
  • Angular speed of the pedals increased by the vertical rotation / pressure force is reduced and the radial pressure / torque is increased.
  • a bicycle is designed with a driven part (7) in an elliptical, slightly oval or not round shape, so that when pedaling bicycle pedal in the vertical position of the lever to the bicycle frame (3) may have a lower force than in the horizontal position of the lever , As a result, the torque is different over the
  • the slightly elastic but not extensible drive element (8) can absorb the different lengths in the tensile strand (A) and (A '), so that a round kick without sensible torque change despite

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Abstract

Ein Grundkörper (3) weist eine gelagerte Welle (4,4') auf, an der ein Antriebsteil (6,6') befestigt ist. Das Antriebsteil (6,6') und das getriebene Teil (7,7') welches auf der Welle (5,5') befestigt ist, können in runder oder nicht runder Form gefertigt sein. Um das Antriebsteil (6,6') mindestens einmal geschlungen liegt ein Antriebselement (8) vor das in Zugrichtung (Α') das getriebene Teil (7,7) mindestens einmal umschlingt und in Zugrichtung (A) zurückgeführt wird zum Antriebsteil (6,6') und dabei formschlüssig die Kraft vom Antriebsteil (6,6') auf das getriebene Teil (7,7') überträgt. Gespannt wird das Antriebselement (8) durch ein Spannelement (11), welches sich vorteilhafterweise auf der Zugseite (Α') befindet. Das Antriebselement (8) wird auf dem Antriebsteil (6,6') oder dem getriebenen Teil (7,7') verschoben, um die Kraftübertragungs-Verhältnisse zu verändern, was in Form von Wechselelementen (10,12) geschehen kann. Das Antriebsteil (6,6') oder/und das getriebene Teil (7,7') kann auch aus mehreren Einzelteilen (9,9') mit Rillen ( 6 ', 7 ' ) oder ohne Rillen bestehen.

Description

Antrieb für Krä tü ertragüng, Fahrzeuge, insbesondere Fahrräder
Antrieb
Die vorliegende Erfindung betrifft Antrieb für Kraftübertragung, Fahrzeuge, insbesondere auch Fahrräder gemäss Patentanspruch 1.
Bekannte Fahrradantriebe werden vielfach mit einem Kettenantrieb verwendet. Nach EP Patentanmeldung Nr. 94113805.9 ist ein Antrieb bekannt, der anstelle des Kettenantriebes einen Trethebelantrieb verwendet. Dieser Antrieb hat den Vorteil dass eine direkte
Hebelwirkung als Antriebskraft ohne Reibungsverlust von Elementen wirkt. Nachteilig wirken sich die beschränkte mögliche Geschwindigkeit und die unregelmäßige Belastung aus.
Nach EP 1 063 162 AI ist bekannt, dass mit einem Hilfsmotors über eine Zusatzscheibe mittels eines Zahnriemens ein Kraftantrieb geschieht. Die formschlüssigen Zähne stellen sicher, dass kein Reibungsverlust entsteht, belasten aber die Antriebskraft durch eine grosse Reibung und ein hohes Gewicht.
Nach EP Patentanmeldung Nr 90300289.7 ist ein Antrieb bekannt der mittels Getriebe eine gleichmäßige Kraftübertragung ohne Schaltvorgänge gewährleisten soll. Nachteilig an einer solchen Lösung sind der tiefe Wirkungsgrad und das hohe Gewicht.
Nach EP 0 756 989 A2 ist ein Antrieb bekannt der versucht die Kraft regelmäßiger zu übertragen, indem der Wirkungsgrad der Pedalen durch eine unterschiedliche Winkelgeschwindigkeit der beiden Pedalen, die senkrechte Druckkraft vermindern und die radiale Druckkraft erhöhen soll. Nachteilig wirken sich der schwache Wirkungsgrad und das hohe Gewicht einer solchen Lösung aus.
Nach EP 1 630 092 A2 ist ein Kettenantrieb bekannt, der zwischen den beiden Kurbeln, einen pyramidenförmigen Zahnkranz für die vom
Antriebsrad kommende Kette und einen gegengesetzten pyramidenförmigen Zahnkranz für die rückführende Kette hat. Die Kurbeln sind über eine weitere Kette mit den beiden Zahnkränzen verbunden. Dadurch braucht es am Hinterrad keinen zusätzlichen Zahnkranz um möglichst viele
Übersetzungsmöglichkeiten zu erhalten. Nachteilig wirken sich das hohe Gewicht, die schwierige Anordnung mit dem derailleur zwischen den Kurbeln und der hohe Reibungsverlust der Ketten aus.
Nach EP 2 025 590 A2 ist ein Kettenwechsler bekannt, der durch seine Anordnung und Robustheit einen sicheren Gangwechsel erlauben soll.
Nachteilig wirkt sich aus, dass bedingt durch die Rahmenbreite der Fahrräder und die Breite der Ketten, eine max. Anzahl von Kettenrädern resp. Unter- und Übersetzungsverhältnissen möglich ist.
Nach EP 1 950 133 A2 ist eine Kettenführung bekannt, der ein präzises und sicheres verschieben der Kette auf die einzelnen Kettenkränze bei der Gangschaltung erlauben soll. Nachteilig wirkt sich aus, dass die Ketten immer genau auf die Kettenkränze und die Zähne passen müssen um eine Fehlschaltung zu vermeiden. Die Breite der Kette läßt nur eine beschränkte Anzahl von Unter- und Uebersetzungen zu.
C0NFIRMATI0N C0PY Nach EP 1 972 539 A2 ist eine Wechselradkassette mit mehreren Kettenkränzen bekannt, die in der Anordnung bestimmte optimierte Winkel der Kettenkranzanordnung und der Winkel der Zähne aufweist, um eine gewünschte Gangwechslung und eine optimierte Kraftübertragung zu gewährleisten. Nachteilig wirkt sich hier der Abrieb von Zähnen,
Ketten, Flansch aus, der zu einer geringeren Präzision über Zeit führt. Die Anordnung der Elemente läßt nur eine beschränkte Anzahl von Unter- und üebersetzungen zu.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb zu beschreiben, der die hohen Reibungsverluste einer Kette, eines Zahnriemens, eines V-Riemens, eines Getriebes eliminiert, eine Kraftübertragung mittels eines oder mehreren Antriebselementen erlaubt, eine unbeschränkte Anzahl von Kraftübertragungskombinationen und Unter- und Üebersetzungen zulässt, ein geringeres Gewicht aufweist und den Drehmoment - Wirkungsgrad erhöht, im Vergleich zu bekannten Antrieben.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit Antrieben gemäss dem Wortlaut des Patentanspruches 1 gelöst. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Schematische Darstellung eines bekannten Ketten Antriebes
Fig.2 A schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Antriebes in
Draufsicht und Fig. 2 B Seitenansicht zu Fig. 2 A
Fig. 3 zeigt eine Anwendung des erfindungsgemässen Antriebs an- und aufgebaut an einem Fahrradgestell 13
Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Antriebsteils an der Antriebswelle.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines getriebenen Teils an der getriebenen Welle.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines getriebenen Teils an der getriebenen Welle mit einem Wechselelement und einem Spannelement.
Fig. 7 Ausführungsbeispiel eines Fahrrads mit einem Antriebsteil, einem getriebenen Teil, einem Antriebselement, einem Wechselelement, einem Spannelement
Fig. 8 Ausführungsbeispiel eines Fahrradgestells mit einer speziellen Form des Antriebsteils
Fig. 9 Ausführungsbeispiel eines Fahrradgestells mit einer speziellen Form des getriebenen Teils
Ein Grundkörper (3) weist eine darin gelagerte Welle (4) auf, an der ein erstes Antriebsteil (6) befestigt ist, während am Grundkörper (3) auf einer zweiten gelagerten Welle (5) das andere zweite getriebene Teil (7) befestigt ist
Auf der Welle (4) befindet sich ein Antriebsteil (6) welches als ein Teil, konisch geformtes Teil, Teil aus mehreren Teilen (9) mit
unterschiedlichen Durchmessern zusammengesetzt oder als Teil mit Rillen ( 6 ') ausgebildet ist. Das Teil kann auch aus mehreren Teilen mit unterschiedlichen Durchmessern und Rillen zusammengesetzt sein. Auf der Welle (5) ist ein getriebenes Antriebsteil (7) befestigt, welches ebenfalls als konisches Teil oder Teil mit Rillen (7 ') ausgebildet ist. Das Teil kann auch aus mehreren Teilen ( 9) zusammengesetzt sein. Das Antriebselement (8) ist für Kraftübertragungskombinationen vorgesehen und überträgt als Antriebselement (8) vom Antriebsteil (6) auf das getriebene Teil (7) das erzeugte Drehmoment, das Antriebselement (8) kann beispielsweise in Form eines runden, eckigen oder ovalen endlos verbundenem, seilartigem Gebilde vorliegen.
Das eng auf dem Antriebsteil (6) aufliegende Antriebselement (8) ist so dimensioniert, dass es die Antriebskraft vom Antriebsteil (6) auf das getriebene Teil (7) übertragen kann, was bei mindestens einer
Umwicklung des Antriebsteils (6) und mindestens einer Umwicklung des getriebenen Teils (7), durch das Antriebselement (8) mit den
Materialeigenschaften des Antriebselementsmaterials (8) und die Anzahl der Umwicklungen des Antriebsteils (6) und des getriebenen Teils (7) gegeben ist. Die Anordnung des Antriebs ist nicht zwingend auf eine Seite des Grundkörpers beschränkt.
Für eine besonders vorteilhafte Ausführungsform umwickelt das
Antriebselement (8), beispielsweise das auf der Welle (4) befestigte Antriebsteil (6) fünfmal um eine rutschfreie Kraftübertragung nach dem Seilreibungsprinzip zu erzielen, ebenfalls wird durch das
Antriebselement (8) , das auf der Welle (5) montierte getriebene Teil (7), mindestens fünfmal umschlungen um eine rutschfreie
Kraftübertragung zu gewährleisten. Die wechselnden
Kraftübertragungskombinationen werden durch ein konisch geformtes und/oder ein gerilltes Antriebsteil (6) und ein konisch geformtes und/oder ein gerilltes getriebenes Teil (7), erzeugt. Gespannt wird das Antriebselement (8) durch ein Spannelement (11), welches sich auf der Zugseite (Α') befindet.
Das eine überraschende Element bei dieser Erfindung ist die mögliche, stufenlose Änderung der Kraftübertragung am Antriebsteil (6) als auch am getriebenen Teil (7) , wobei die Kraftübertragungskombinationen nicht von einer Zähnezahl sondern nur von den Durchmessern des Antriebsteils (6) und des getriebenen Teils (7) abhängig sind. Die
Kraftübertragungskombinationen sind bedingt durch die schmale Bauform des Antriebselementes (8) auch wesentlich vielfältiger möglich. Ein weiterer Vorteil liegt in der hohen Biegefreundlichkeit des
Antriebselementes (8) , welches viel kleinere Durchmesser zulässt am Antriebsteil (6) gegenüber dem heute üblichen Kettenblatt oder am getriebenen Teil (7) gegenüber dem heute üblichen Kettenritzel.
Im gespannten Zustand liegt das Antriebselement (8) in den
Zugrichtungen (A) und (Α') mit einer Antriebskraft vor, die bei mindestens fünf Umschlingungen des Antriebsteils (6) , sowie des getriebenen Teils (7) rutschfrei übertragen wird , was auf dem
bekannten Seilreibungsprinzip beruht, bei welchem die Reibungsbeiwerte des Antriebselementes (8) und der Auflagefläche auf dem Antriebsteil (6) als auch auf dem getriebenen Teil (7) massgebend sind. Gespannt wird das Antriebselement (8) durch ein oder mehrere Spannelemente (11), welche sich auf der Zugseite (Α') befinden. Um eine hohe Reibung zu erzielen, weist das Antriebselement
( 8 ) orteilhafterweise einen rechteckigen, quadratischen, runden oder ovalen Querschnitt auf. Wesentlich ist, dass das Antriebselement die Kraft des Antriebsteil (6) auf das getriebene Teil (7) anhand einer Kombination von Antriebsmöglichkeiten unter anderen anhand des
Seilreibungsprinzips, das nach der Euler-Eytelwein Formel berechnet werden kann. Ebenfalls anhand von der Berechnung von kraftschlüssigen Zugmitteltrieben, wie z.B. die Berechnung eines Riemengetriebes oder das Verhalten eines Rundriemenatriebs bei dem die Antriebsteile und die getriebenen Teile nicht fluchten müssen.
Wesentlich ist bei der Erfindung die Erkenntnis, wenn das
Antriebselement (8) unabhängig von Herstellungsmaterial, Formgebung, Reibungsbeiwert, das Antriebsteil (6) und das getriebene Teil (7) je fünfmal umschlingt, wird die Kraft des Antriebsteils (6) auf das getriebene Teil (7) wie durch ein formschlüssiges Element übertragen, also rutschfrei.
Wird nun das Antriebselement (8) über ein Antriebsteil (6) oder ein getriebenes Teil (7 ) verschoben, so kann die Kraftübertragung stufenlos und variabel, ohne Einschränkung von Kettenzahnverhältnissen, verändert werden .
Vorteilhaft ist nicht nur die materialsparende und in sehr
gewichtsarmer Bauform zu fertigende Ausführungsform dieses stufenlos veränderbaren Antriebs, sondern vor allem, wenn heute, bedingt durch die Zähnezahl und die Kettengliederlänge, sowie dem Umfang der
Kettenzahnblätter (Antriebsteil) und der Ritzel Zähnezahl (getriebenes Teil) Formeln angewendet werden müssen wie Kettenblattzähnezahl zl (Antriebsteil) ,
z2 (Kettenblattzähnezahl getriebenes Teil) ,
i = zl / z2
so entfällt dies bei dem erfindungsgemässen Antrieb in Bezug auf die Zähnezahlen an Antriebsteil und getriebenem Teil völlig.
Als weiteres Überraschungselement ist der Antrieb auch nicht von einer Kombination von Zähnezahlen am Zahnblatt, Zähnezahl am Ritzel,
Kettengliederlänge, Kettenlänge, abhängig um eine veränderte
Kraftübertragung zu erzielen. Beim erfindungsgemässen Antrieb verändert man die Übersetzungsverhältnisse in Abhängigkeit vom Durchmesser des Antriebsteils und des getriebenen Teils. Deshalb kann die Hebelkraft erzeugt durch die Pedalen, dh. das resultierende Drehmoment von der Antriebswelle optimal und stufenlos auf die getriebene Welle des
Hinterrads umgesetzt werden.
Besonders vorteilhaft ist, dass ein derartiger Antrieb an jedes heute bekannte Fahrradgestell oder ähnliche Vorrichtung angebracht werden kann. Es limitiert die Anzahl der verschiedenen Kraftübertragungs Übersetzungen nicht durch die Anzahl der Zähne am Antriebsteil oder dem getriebenen Teil auf die heute maximal üblichen 24 resp.27
Kraftumsetzungs-Varianten oder in der Umgangssprache genannten Gänge. Besonders erfreulich und neu ist auch die Möglichkeit das Antriebteil zu fertigen mit einem grösseren und kleineren maximalen Durchmesser als heute mit den Zahnblättern üblich. Dasselbe gilt für das getriebene Teil, welches ebenfalls mit einem grösseren und kleineren maximalen Durchmesser als heute mit den Zahnritzeln üblich, gefertigt werden kann. Verschoben wird das Antriebselement (8) von einem Durchmesser zum Anderen auf dem Antriebsteil (6) mit dem Wechselelement (12) auf der Seite (A)und auf dem getriebenen Teil (7) mit dem Wechselelement (10) auf der Seite (Α'). Das Wechselelement (12) kann auch gleichzeitig das Antriebselement (8) auf beiden Zugseiten (A, A') verschieben. Ebenfalls kann das Wechselelement (10) das Antriebselement (8) auch gleichzeitig auf beiden Zugseiten (A, A1) verschieben.
Die Konstruktion und das Material des Antriebselementes (8) limitieren nicht wie ein Zahnriemen oder eine Kette den Biegeradius des
Antriebsteils (6) oder das getriebene Teil (7). Für den Anwender eröffnen sich deshalb die Möglichkeiten von grösseren und kleineren Kraftübersetzungen als heute üblich.
Die feinere Abstufung der Kraftübertragungskombinationen erlaubt auch eine Kraftübertragung mit weniger Aenderungen der Kombinationen zwischen dem Antriebsteil und dem getriebenen Teil. In der
Umgangssprache bei Fahrrädern ist ein weniger häufiges schalten oder wechseln der Zahnkränze am Antriebsteil zwischen den Pedalen oder dem wechseln der Zahnritzel am Hinterrad nötig. Dadurch wird es auch einfacher den gewünschten runden Tritt mit optimaler Kraftübertragung zu finden, der auch die optimale Kraftübertragung erlaubt.
Ein weiteres attraktives Überraschungselement an dieser Erfindung ist die Ausgestaltung des Antriebteils (6) und des getriebenen Teils (7) . An den heute üblichen Ketten, Zahnriemen Antrieben, kann das
Kettenblatt (Antriebsteil) oder das Kettenritzel (getriebenes Teil) nur in runder Form gefertigt sein, da die Kraftübertragung formschlüssig stattfindet und die Kette keine Dehnung aufweist. Dadurch entsteht je nach Kurbellänge, Kurbelstellung (Pedale) ein Drehmoment. Dieses kann nach der Formel
a = 1 (Kurbellänge) x cos (Kurbelwinkel) und
M (Drehmoment) = F (Kurbeldruck) x a, berechnet werden.
Bei der Erfindung kann das Antriebsteil (6) in einer elliptischen, leicht ovalen oder nicht runden Form ausgestaltet sein, so daß z.B. beim Fahrrad-Pedalentritt bei der Vertikalenstellung der Hebel (14) zum Antriebsteil (6) eine geringere Kraft auftreten kann als bei der horizontalen Stellung der Hebel (14) zum Antriebsteil (6) . Derselbe Kraftübertragungseffekt kann mit einer elliptischen, nicht runden oder ovalen Form des getriebenen Teils (7) erzielt werden. Dadurch wird das Drehmoment so verteilt, dass es je nach Kurbelstellung und über die Kurbelumdrehung verteilt, übertragen wird.
Der Wirkungsgrad der Pedalen wird durch eine unterschiedliche
Winkelgeschwindigkeit der Pedalen erhöht, indem die senkrechte Dreh- /Druckkraft vermindert und die radiale Druck-/Drehkraft erhöht wird. Fig. 1 Schematisehe Darstellung eines bekannten Ketten Antriebes
Fahrrad mit Kettenantrieb, mit 27 Gängen, 3 Kettenblätter an der Achse zwischen den Kurbeln, 9 Kettenritzel an der getriebenen Achse, mit Gangwechsel und Kettenspanner.
Fig.2 A schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Antriebes in Seitensicht und Fig. 2 B Frontsicht zu Fig. 2 A
Ein Grundkörper (3) weist eine gelagerte Welle (4) auf, an der ein Antriebsteil (6) befestigt ist. Die Welle (4) wird durch zwei Hebel
(14) angetrieben. Das Antriebsteil (6) und das getriebene Teil (7, welches auf der Welle (5) befestigt ist, können in runder oder nicht runder Form gefertigt sein. Um das Antriebsteil (6) mindestens einmal geschlungen liegt ein Antriebselement (8) vor das in Zugrichtung (Α') das getriebene Teil (7) mindestens einmal umschlingt und in Zugrichtung
(A) zurückgeführt wird zum Antriebsteil (6) und dabei formschlüssig die Kraft vom Antriebsteil (6) auf das getriebene Teil (7) überträgt. Gespannt wird das Antriebselement (8) durch ein Spannelement (11) , welches sich vorteilhafterweise auf der Zugseite (Α') befindet.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung umschlingt das
Antriebselement (8) , welches einen Querschnitt von 2,5 MM bis 6 MM aufweist, das Antriebsteil (6) und das getriebene Teil (7), je fünfmal, um nach dem Seilreibungsprinzip eine formschlüssige, schlupffreie Kraftübertragung, wie eine kraftschlüssige Antriebsart, zu
gewährleisten .
Das Antriebselement (8) wird nun auf dem Antriebsteil (6) verschoben, was in Form eines Drehknopfes oder eines Kipphebels verbunden mit dem Wechselelement (12) geschehen kann. Eine besonders vorteilhafte
Ausführungsform hat minimal geformte Rillen (6') auf dem Antriebsteil um eine präzisere Führung des Antriebselementes (8) zu erlauben. Das Antriebsteil (6) kann auch aus mehreren Einzelteilen (9) mit Rillen (6') oder ohne Rillen bestehen.
Das Antriebselement (8) wird auch auf dem getriebenen Teil (7)
verschoben, was in Form eines Drehknopfes oder eines Kipphebels verbunden mit dem Wechselelement (10) geschehen kann. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform hat minimal geformte Rillen (7') auf dem getriebenen Teil (7) um eine präzisere Führung des Antriebselementes (8) zu erlauben. Das getriebene Teil (7) kann auch aus mehreren
Einzelteilen (9) mit Rillen (7') oder ohne Rillen bestehen.
Das Antriebsteil (6) und das getriebene Teil (7), eng umschlingende Antriebselement (8) ist so dimensioniert, dass es alle
Kraftübertragungskombinationen übertragen kann, welche bei einem gegebenen Drehmoment durch die Hebelkraft und der gewählten
Durchmessern des Antriebsteils (6) und des getriebenen Teils (7), sowie deren Auflagefläche gegeben sind.
Das Antriebselement (8) ist im Querschnitt von 0,5 mm bis 10 mm und in den Materialien, als auch in der Ausführungsform so dimensioniert, dass es auch kleinste Durchmesser des Antriebsteils (6) , als auch des getriebenen Teils (7) bei geringstem Biegewiderstand und auch bei grosser Beanspruchung in Zug- oder Biegerichtung meistern kann.
Gespannt wird das Antriebselement (8) durch ein oder mehrere
Spannelemente (11), welche sich vorzugsweise auf der Zugseite (A1) befinden .
Andererseits ist bei einer grösseren vorgegebenen
Übertragungskraft, res . einem hohen Drehmoment, das Antriebselement (8) aus besonders starken Materialien gefertigt, wie Federstähle,
Aluminium, Stahl-Legierungen, aber auch Verbundwerkstoffen, wie etwa Carbonfaser verstärkte Kunststoffe (CFK) . Wenn faserverstärkte oder aus Fasern gefertigte Antriebselemente eingesetzt werden, sind dies vorzugsweise aus Hochleistungs-Fasern wie Polyamid, Polyester, LCP- Fasern (Vectran) UHMWPE-Fasern (Dyneema) , Aramid, Stahlfasern, gedrehte Stahlseile und dergleichen oder Kombinationen davon.
Um die Reibkräfte zu erhöhen, kann das Antriebselement auch beschichtet werden oder vollständig aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff oder Kautschuk bestehen, wie Polyurethan, Polyvinylchlorid, Silicon, Latex, synthetischem Kautschuk, Kautschuk.
Die Antriebsteile können aus sehr dauerhaftem Material und/oder leicht gewichtigem Material gefertigt sein, wie Carbon, Titan, Stahl,
Aluminium, Polyamid, UHMWPE und anderen Stahllegierungen oder
Kunststoffen oder Kombinationen davon.
Hiermit wird die Ähnlichkeit des Antriebs zu heutigen üblichen
erkennbar. In der Anwendung im wesentlichen ähnlich, unterscheiden sich die heute üblichen Antriebe in ihrer Funktion, indem die
Kraftübertragung (Drehmoment) auf die Kombination von
Kettengliederlänge, Zahnriemenzähnezahl, Zähnezahl, Durchmesser der Zahnkränze und Zahnritzel und die limitierten Kombinationen davon, als auch auf die Formgebung des Antriebteils oder des getriebenen Teils beschränkt sind.
Vorteilhaft ist deshalb bei der Erfindung dass diese in die heute üblichen Gestelle (3) , mit den wesentlichen, neuartigen,
erfindungsgemässen Unterschieden zu heute üblichen Antrieben, eingebaut werden kann. Wiederum ein grosser Vorteil ist die materialsparende und einfach zu fertigende Ausführungsform dieses stufenlos bedienbaren und in den Kraftübertragungskombinationen unlimitierten Antriebs. Ein weiterer Vorteil ist die optimale auf die Hebelstellung und Hebelkraft abstimmbare Kraftübertragung des Drehmomentes.
Fig. 3 zeigt eine Anwendung des erfindungsgemässen Antriebs an- und aufgebaut an einem Fahrradgestell 13.
Ein Antriebselement (8) wird, auf dem Antriebsteil (6) befestigt auf der Welle (4) , gelagert in einem Grundkörper (3) . Das auf der Welle befestigte Antriebsteil aus Polyamid (6) weist Rillen (6') für die Aufnahme des Antriebselements aus einer Kombination von synthetischen und Stahlfasern (8) auf, das hier durch das Seilreibungsprinzip formschlüssig die Kraftübertragung auf das getriebene Teil aus
Aluminium (7) bildet.
Auf dem Antriebsteil in konischer Form (6) befinden sich neun Rillen (6'), die hier mit einer Breite von 2 MM und einer Tiefe von 1 MM zur Mittenebene der Welle (4) angeordnet sind. Das bewegliche
Wechselelement (12) ist als Führung zum verschieben des
Antriebselementes (8) ausgebildet. Im Grundkörper (3) ist eine übliche Wellenlagerung angebracht, die Krafterzeugung findet durch zwei übliche Hebel (14) statt. Auf der Welle (4) ist zwischen dem Gestell (13) und dem Antriebsteil (6) eine Distanz (41) vorhanden, welche einen Teil des Antriebselementes (8) aufnimmt, wenn sich dieses nicht auf dem
Antriebsteil (6, 6') befindet.
Das Antriebselement (8) wird von Rille (6') zu Rille (6') verschoben durch das Wechselelement (12), wobei dieses durch einen Kipphebel verbunden mit dem Wechselelement in die gewünschte Stellung gebracht wird.
Auf dem getriebenen Teil in konischer Form (7) befinden sich zwanzig Rillen (7'), die hier mit einer Breite von 1,5 MM und einer Tiefe von 1,5 MM zur Mittenebene der Welle (5) angeordnet sind. Das bewegliche Wechselelement (10) ist als Führung zum verschieben des
Antriebselementes (8) ausgebildet. Im Grundkörper (3) ist eine übliche Wellenlagerung angebracht. Auf der Welle (5) ist zwischen dem Gestell (13) und dem getriebenen Teil (7) eine Distanz (5') vorhanden, welche einen Teil des Antriebselementes (8) aufnimmt, wenn sich dieses nicht auf dem getriebenen Teil (7, 7') befindet.
Das Antriebselement (8) wird von Rille (7') zu Rille (7') verschoben durch das Wechselelement (10) , wobei dieses durch einen einen Kipphebel verbunden mit dem Wechselelement in die gewünschte Stellung gebracht wird.
Gespannt wird das Antriebselement (8) durch ein Spannelement (11), welches sich auf der Zugseite (Α') befindet.
Der erfindungsgemässe Antrieb kann anhand der stufenlosen Möglichkeiten des Antriebsteils (6, 6') und des getriebenen Teils (7,7')) auch in einer einfacheren Form ohne Rillen an beiden, oder an einem der beiden Teile ausgeführt werden, oder mit einer Rille (6') ohne Wechselelement
(12) am Antriebsteil (6) und mehreren Rillen (7') und Wechselelement
(10) am getriebenen Teil (7) .
Anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung weitergehend erläutert. Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Antriebsteils an der Antriebswelle.
Das Antriebselement (8) ist fünfmal um die Welle (4) und das daran befestigte Antriebsteil (6) geschlungen, wobei eine Umwindung sich auf der Welle (4') und vier Umwindungen sich auf dem konischen Antriebsteil (6) bei den verschiedenen Durchmessern in den Rillen (6') befinden.
Das in einer konisch ähnlichen Form, aus mehreren Teilen ( 9) bestehende Antriebsteil (6) ist aus Aluminium gefertigt und befindet sich auf einer Stahlwelle (4, 4') · Am Antriebsteil (6)sind sechs Rillen (6')2 MM breit und 1 MM tief, auf dem in Durchmesser runden Antriebsteil (6) angebracht. Die Rillen (6') weisen geringe seitliche 60 grad und 15 grad angewinkelte Vertiefungen auf, die das Verschieben des
Antriebselementes von einer Rille zur anderen erleichtern.
Das mit zwei Führungsmöglichkeiten versehene Wechselelement (12) ist so angeordnet, dass eine Verschiebung des Antriebselementes (8) von Rille (6') zu Rille (6') und auch auf der Welle (4') möglich ist. Dabei werden vorteilhafterweise die beiden Antriebselemente Stränge (A) und (Α') gleichzeitig geführt und verschoben.
Hieraus ergibt sich ein konstruktiv einfaches Antriebsteil (6) und fertigungstechnisch günstiger Aufbau des Antriebsteils (6) welches durch das Anbringen von mehreren in Durchmesser unterschiedlichen Formteilen auf der Welle (4) und durch Gestaltung des einen Teils der Welle (4') als Umwindungselement . Die in Durchmesser unterschiedlichen Formteile (9), welche das Antriebsteil (6) bilden können einfach mit Rillen (6') versehen werden mit möglicherweise seitlich im Winkel angeordneten Vertiefungen.
Die Verschiebung des Antriebselementes (8) von Rille (6') zu Rille (6') und auf der Welle (4') ist durch ein Wechselelement ( 12 ) gewährleistet, welches durch einen Kippschalter verbunden ist mit dem Wechselelement, ähnlich wie dies bei heute bekannten Gangschaltungen an Fahrrädern üblich ist. Da mit zwei Führungsmöglichkeiten versehen, werden die beiden Antriebselemente Stränge (A) und (A1) gleichzeitig geführt und verschoben .
Ausserdem ist die einfache Bauweise dieses Antriebselementes
(6) vorteilhaft, da die Rillen (6) einfachst angebracht werden können, und die Rillenanzahl frei wählbar ist, von einer Rille (6') bis zu zwölf Rillen (6') oder mehr. Dies erlaubt eine enorme
Kombinationsmöglichkeit von Kraftübertragungs- Verhältnissen, so dass immer das ideale Drehmoment gewählt werden kann.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines getriebenen Teils an der getriebenen Welle.
Eine Welle (5,5') befindet sich gelagert in einem Grundkörper (3). Das Antriebselement (8) ist fünfmal um die Welle (5')und auf der Welle befestigte getriebene Teil (7) geschlungen, wobei fünf Umwindungen sich auf der Welle (51) und keine Umwindungen sich auf dem konischen Teil in den Rillen (7') befinden. Das in einer konisch ähnlichen Form, aus einem Teil bestehende getriebene Teil (7) ist aus Aluminium gefertigt und befindet sich auf einer Stahlwelle (5) mit Flachteil (5'). sechzehn Rillen sind 1,5 MM breit und 1,5 MM tief, auf dem in Durchmesser runden getriebenen Teil (7) angebracht.
Hieraus ergibt sich ein konstruktiv einfaches getriebenes Teil
(7,7')und fertigungstechnisch günstiger Aufbau des getriebenen Teils (7,7') durch das Anbringen in einem Formteil. Das getriebene Teil (7) kann einfach mit Rillen (7') versehen werden und wenn dies als
wünschenswert betrachtet wird, auch mit seitlich im Winkel von sechzig oder fünfzehn Grad angeordneten Vertiefungen.
Ausserdem ist die einfache Bauweise dieses getriebenen Teils (7) vorteilhaft, da die Rillen (7 ' ) und Vertiefungen einfachst angebracht werden können, und die Rillenanzahl frei wählbar ist, von einer Rille bis zu zwanzig Rillen oder mehr. Dies erlaubt eine enorme
Kombinationsmöglichkeit von Kraftübertragungs-Verhältnissen, so daß immer das ideale Drehmoment gewählt werden kann.
Das getriebene Teil (7) kann auch mit glatter Oberfläche ohne Rillen ausgebildet sein. Die Verschiebung des Antriebselementes (8) findet dann auf dem konisch geformten, getriebenen Teil (7) stufenlos statt.
Der erfindungsgemässe Antrieb erlaubt eine stufenlose und fein
abgestimmte regulierbare Umsetzung der Antriebskräfte von der
Antriebswelle (4,4') auf die getriebene Welle (5,5') bei einer
einfachen Handhabung und dies praktisch unabhängig von den
Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit, Wasser, Öl, Trockenheit und Hitze. Die Veränderung des Drehmomentes an der Antriebswelle und der getriebenen Welle findet mittels einem mit den Wechselelementen verbundenem Kippschalter, einem Drehknopf, oder einem ähnlichen
Element, statt und dies mit einem geringen Kraftaufwand. Das mit
Kurbelkraft erzeugte Drehmoment kann dadurch praktisch stufenlos und in grossen Variations-Möglichkeiten umgesetzt werden.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines getriebenen Teils an der getriebenen Welle mit einem Wechselelement und einem Spannelement.
Eine Welle (5,5') befindet sich gelagert in einem Gestell (3) . Das Antriebselement (8) ist fünfmal um das getriebene Teil (7) geschlungen, wobei zwei Umwindungen sich auf dem flachen Teil (5') und drei
Umwindungen sich auf dem konischen getriebenen Teil (7) in den Rillen (7 ' ) befinden .
Das in einer konisch ähnlichen Form, aus einem Teil bestehende
getriebene Teil (7) ist aus Aluminium gefertigt und befindet sich auf einer Welle (5, 5'). sechzehn Rillen (7') sind 1,5 MM breit und 1,5 MM tief, auf dem in Durchmesser runden getriebenem Teil (7) angebracht.
Das mit vorzugsweise zwei Führungsmöglichkeiten versehene
Wechselelement (10) ist so angeordnet, dass eine Verschiebung des Antriebselementes (8) von Rille (7') zu Rille (7') und auch auf der Welle (5') möglich ist. Dabei werden die beiden Antriebselemente
Stränge (A) und (A' ) gleichzeitig geführt und verschoben.
Hieraus ergibt sich ein konstruktiv einfaches getriebenes Teil und fertigungstechnisch günstiger Aufbau des getriebenen Teils durch das Anbringen in einem Formteil und durch Gestaltung des einen Teils der Welle (5) für die Umwindung (5 ' ) durch das Antriebselement (8) . Das getriebene Teil (7) kann einfach mit Rillen (7') versehen werden und wenn dies als wünschenswert betrachtet wird, auch mit seitlich im Winkel von fünfundvierzig bis sechzig oder fünfzehn-zwanzig Grad angeordneten Vertiefungen.
Die Verschiebung des Antriebselementes (8) von Rille (7') zu Rille (7') und auf der Welle (5') ist durch ein Wechselelement (10) gewährleistet, welches durch einen Kippschalter verbunden ist mit dem Wechselelement, ähnlich wie dies üblich ist bei heute bekannten Gangschaltungen an Fahrrädern. Versehen mit vorzugsweise zwei Führungsmöglichkeiten, werden die beiden Antriebselemente Stränge (A) und (Α') gleichzeitig geführt und verschoben.
Ausserdem ist die einfache Bauweise dieses getriebenen Teils
vorteilhaft, da die Rillen und Vertiefungen einfachst angebracht werden können, und die Rillenanzahl frei wählbar ist, von einer Rille bis zu zwanzig Rillen oder mehr. Dies erlaubt eine enorme
Kombinationsmöglichkeit von Kraftübertragungsverhältnissen, so daß immer das ideale Drehmoment gewählt werden kann.
Das getriebene Teil (7) kann auch mit glatter Oberfläche ohne Rillen ausgebildet sein. Die Verschiebung des Antriebselementes (8) findet dann auf dem konisch geformten, getriebenen Teil (7) stufenlos statt.
Der erfindungsgemässe Antrieb erlaubt eine stufenlose und fein
abgestimmte regulierbare Umsetzung der Antriebskräfte von der
Antriebswelle (4) auf die getriebene Welle (5)bei einer einfachen Handhabung und dies praktisch unabhängig von den Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit, Wasser, Öl, Trockenheit und Hitze. Die Veränderung des Drehmomentes an der Antriebswelle (4) und der getriebenen Welle (5) findet mittels einem durch eine biegsame Welle mit den Wechselelementen verbundenem Kippschalter, einem Drehknopf, oder einem ähnlichen
Element, statt und dies mit einem geringen Kraftaufwand. Das mit
Kurbelkraft erzeugte Drehmoment kann dadurch praktisch stufenlos und in grossen Variationsmöglichkeiten umgesetzt werden.
Selbstverständlich wird der Antrieb auch zusätzlich mit einem
Spannelement (11) ausgerüstet, welches die wechselnde Länge des
Antriebselementes (8) ausgleicht. Die Konstruktion dieses
Spannelementes, zeichnet sich durch eine flache, wenig Bauteile umfassende Bauweise aus, die gewichtssparend, sich durch Spannung an die unterschiedlichen Längen anpaßt. Ähnlich den heute bekannten
Rundriemen, Riemen, oder Kettenspann-Elementen. Fig. 7 Ausführungsbeispiel eines Fahrrads mit einem Antriebsteil, einem getriebenen Teil, einem Antriebselement, einem Wechselelement, einem Spannelement
Ein Fahrrad (13) weist eine im Rahmengestell (3) gelagerte Welle (4) auf, an der ein erstes Antriebsteil (6) befestigt ist, während am Grundkörper (3) auf einer zweiten gelagerten Welle (5) das andere zweite getriebene Teil (7) befestigt ist.
Auf der Welle (4) befindet sich ein Antriebsteil (6) welches als Teil mit Rillen (6') ausgebildet ist. Das konisch geformte Teil ist aus mehreren Teilen ( 9) zusammengesetzt .
Auf der Welle (5) ist ein getriebenes Antriebsteil (7) befestigt, welches ebenfalls als Teil mit Rillen (7 ') ausgebildet ist.
Das Antriebselement (8) ist für Kraftübertragungskombinationen
vorgesehen und verbindet als Antriebselement (8) das Antriebsteil (6) mit dem getriebenen Teil (7), das Antriebselement (8) ist in Form von einem ovalen, endlos verbundenen seilartigem Gebilde gefertigt.
Das eng auf dem Antriebsteil (6) aufliegende Antriebselement (8) ist so dimensioniert, dass es die Antriebskraft von 1 daN - 20 '000 daN auf das getriebene Teil (7) übertragen kann, was bei einer mehrfachen
Umwicklung des Antriebsteils (6) und des getriebenen Teils (7), durch das Antriebselement (8) mit den Materialeigenschaften und des
Querschnittes des Antriebselementes und verwendeten Materials (8) und die Anzahl der Umwicklungen des Antriebsteils (6) und des getriebenen Teils (7) gegeben ist.
Die wechselnden Kraftübertragungskombinationen werden durch ein
Wechselelement (12) am Antriebsteil und ein Wechselelement (10) auf dem konisch geformten, gerillten Antriebsteil (6, 6') und auf dem konisch geformten, gerillten getriebenen Teil (7,7') erzeugt. Gespannt wird das Antriebselement (8) durch ein Spannelement (11), welches sich auf der Zugseite A' befindet.
Fig. 8 Ausführungsbeispiel eines Fahrrads mit einer speziellen Form des Antriebsteils
Ein Fahrrad ist mit einem Antriebsteil (6) in einer elliptischen, leicht ovalen oder nicht runden Form ausgestaltet, so daß beim Fahrrad- Pedalentritt bei der Senkrechtstellung der Hebel (14) zum Fahrradrahmen
(3) eine geringere Kraft auftreten kann als bei der horizontalen
Stellung der Hebel (14) zum Antriebsteil (6). Dadurch wird das
Drehmoment unterschiedlich über die Kurbelumdrehung verteilt.
Das leicht elastische aber nicht dehnbare Antriebselement (8) kann die dadurch entstehenden, unterschiedlichen Längen im Zugstrang (A) und
(Α') absorbieren, so daß ein runder Tritt ohne fühlbare Drehmoment Änderung trotz unterschiedlichen Hebelstellungen in der Senkrechten oder Horizontalen Lage entsteht. Dadurch erzielt man eine
ausgeglichenere Umsetzung des Drehmomentes vor allem bei der 0
Tangentialkraft der Hebel (14) in der Senkrechtstellung. Der
Wirkungsgrad der Pedalen wird durch eine unterschiedliche
Winkelgeschwindigkeit der Pedalen erhöht, indem die senkrechte Dreh- /Druckkraft vermindert und die radiale Druck-/Drehkraft erhöht wird. Fig. 9 Ausführungsbeispiel eines Fahrrads mit einer speziellen Form des getriebenen Teils
Ein Fahrrad ist mit einem getriebenen Teil (7) in einer elliptischen, leicht ovalen oder nicht runden Form ausgestaltet, so daß beim Fahrrad- Pedalentritt bei der Senkrechtstellung der Hebel zum Fahrradrahmen (3) eine geringere Kraft auftreten kann als bei der horizontalen Stellung der Hebel. Dadurch wird das Drehmoment unterschiedlich über die
Kurbelumdrehung verteilt.
Das leicht elastische aber nicht dehnbare Antriebselement (8) kann die unterschiedlichen Längen im Zugstrang (A) und (A' ) absorbieren, so daß ein runder Tritt ohne fühlbare Drehmoment Änderung trotz
unterschiedlichen Hebelstellungen in der Senkrechten oder Horizontalen Lage entsteht. Dadurch erzielt man eine ausgeglichenere Umsetzung des Drehmomentes an dem getriebenen Teil (7) vor allem bei 0
Tangentialkraft der Hebel in der Senkrechtstellung. Der Wirkungsgrad der Pedalen wird durch eine unterschiedliche Winkelgeschwindigkeit der Pedalen erhöht, indem die senkrechte Dreh-/Druckkraft vermindert und die radiale Druck-/Drehkraft erhöht wird.

Claims

Patentansprüche :
1. Antrieb für die Drehmoment-Übertragung von einer Welle zur anderen Welle, die in einem Grundkörper (3) gelagerten mindestens zwei drehbaren Wellen, (4, 5 ), verbunden durch ein Antriebselement (8), dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Grundkörper (3) gelagerten mindestens zwei Wellen, auf der einen Welle (4) ein Antriebsteil (6) und auf der weiteren Welle (5) ein getriebenes Teil (7) befestigt sind verbunden durch mindestens ein kraftschlüssiges und formschlüssiges Antriebselement (8) das die Welle
(4,4') und das befestigte Antriebsteil (6) als auch die Welle (5,5') und das befestigte getriebene Teil (7) eng umgibt, dass das kraft- und formschlüssige Element (8) als Antriebselement auf der einen Seite (A) mit mindestens einem zum Grundkörper (3) beweglichen Wechselelement
(12) und auf der anderen Seite (Α') mit mindestens einem zum
Grundkörper beweglichen Wechselelement (10) verschiebbar ist wobei die kontinuierlich veränderbare Länge des Antriebselementes (8) durch ein Spannelement (11) kompensiert wird.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
kraftschlüssige und formschlüssige Antriebselement (8) als seilartiges Gebilde ausgebildet ist, welches dehnarm und wenig elastisch ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
kraftschlüssige und formschlüssige Element (8), die Welle (4,4') und das befestigte Antriebsteil (6,6') mindestens mit einer Umwindung umgibt .
4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
kraftschlüssige und formschlüssige Element (8), die Welle (5,5') und das befestigte getriebene Teil (7,7) mindestens mit einer Umwindung umgibt .
5. Antrieb nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Welle (4, 4 ' )befestigte Antriebsteil (6,6') aus einem Teil gefertigt oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist und eine konisch ähnliche Form aufweist.
6. Antrieb nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Welle (5, 5 ') befestigte getriebene Teil (7,7')aus einem Teil gefertigt oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist eine konisch ähnliche Form aufweist.
7. Antrieb nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Welle ( ) befestigte Antriebsteil (6) eine konisch ähnliche Form mit Rillen (6') aufweist.
8. Antrieb nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Welle (5) befestigte getriebene Teil (7) eine konisch ähnliche Form mit Rillen (7') aufweist
9. Antrieb nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Welle (4 , 41 ) befestigte Antriebsteil (6,6') aus einem Teil gefertigt oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist und elliptisch, oval oder unförmig ist.
10. Antrieb nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Welle (5, 5 ') befestigte getriebene Teil (7,7') aus einem Teil gefertigt oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist und elliptisch, oval oder unförmig ist.
11. Antrieb nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass als Wechselelement (12) beim Antriebsteil (6,6') für das
Antriebselement (8) ein bewegliches Teil mit mindestens zwei Führungen (12) vorgesehen ist, mit dem die stufenlose Verschiebung des
Antriebselementes (8) mit den zwei Zugsträngen (Ά, A' ) erfolgt .
12. Antrieb nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass als Wechselelement (10) beim getriebenen Teil (7,7') für das
Antriebselement (8) ein bewegliches Teil mit mindestens zwei Führungen (10) vorgesehen ist, mit dem die stufenlose Verschiebung des
Antriebselementes (8) mit den zwei Zugsträngen (Α,Α') erfolgt.
13. Antrieb nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spannelement (11) als bewegliches Teil mit der
Möglichkeit die Längenveränderungen des Antriebselementes (8) zu kompensieren, vorgesehen ist.
14. Antrieb nach einem der Ansprüche 1-13, umfassend einen Grundkörper (3) , mindestens einer Wellen (4,4'), ein Antriebs eil (6,6') und ein Wechselelement (12) mit mindestens einer Führung für Zugstrang (Α,Α') und einer Welle (5,5') einem getriebenen Teil (7,7')und einem
Wechselelement (10) mit mindestens einer Führung für Zugstrang (Α,Α') verbunden durch ein Antriebselement (8) dadurch gekennzeichnet, dass dafür mindestens ein Spannelement (11) vorgesehen ist.
15. Antrieb nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (8) aus synthetischen Hochleistungsfasern, aus Stahllitzen oder Stahlfasern, aus Kunststoff oder einer Kombination dieser Materialien in runder, ovaler, eckiger, elliptischer, oder ähnlicher Form im Querschnitt gefertigt oder beschichtet ist.
16. Antrieb nach einem der Ansprüche 1-15, umfassend einen Grundkörper (3), mindestens zwei Wellen (4), ein Antriebsteil (6,6')und ein getriebenes Teil (7,7') verbunden durch ein Antriebselement (8), mit einem Spannelement (11) dadurch gekennzeichnet, dass dafür mindestens eine Umwicklung des unförmigen Antriebsteils (6,6') und des unförmigen, getriebenen Teils (7,7') durch das Antriebselement (8) vorgesehen ist.
17. Verwendung des Antriebs nach Anspruch 1-16 an einem Fahrrad,
Rennrad, Triathlonrad, Mountain bike, Tourenrad, Citybike, e-bike, Liegerad, Tandem, Transportrad, Rad
18. Verwendung des Antriebs nach Anspruch 1-16 an einem Ruderräd; einer Sporteinrichtung mit 2 Wellen
19. Verwendung des Antriebs nach Anspruch 1-16 in einer Maschine, in einem Fahrzeug, an einem Gestell, einer Einrichtung mit zwei oder mehreren Wellen, zwei oder mehreren Antriebs- und getriebenen Teilen, sowie mindestens einem die Wellen verbindenden Antriebselement.
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