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Kupplung, insbesondere für motorisierte Fahrräder und Leichtkrafträder
Die Kettenräder der motorisierten Fahrräder und Leichtkrafträder, die die Kraft
des Motors auf das Treibrad des Fahrzeugs übertragen, sind vorwiegend starr mit
diesem verbunden. Dies hat den Nachteil, daß bei defekt gewordenem Motor oder versehentlich
leer gewordenem Kraftstofftank die Kette samt Kupplungselement des Motors mitbewegt
werden muß, wenn das Fahrzeug weiter benutzt werden soll, was einen nicht unerheblichen
Kraftaufwand an die Tretpedaledes Fährzeugs erfordert.
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Bekanntlich darf auf Radfahrwegen nicht mit Motorkraft gefahren werden.
Läßt sich jedoch der Motor gänzlich abschalten, dürfen die Radfahrwege benutzt werden.
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Ferner sind die Kettenräder für den Motorantrieb oft nur mittels Schraubenbolzen,
Gummi- und Metallring an den Drahtspeichen des Treibrades knapp über der Nabe befestigt,
so daß diese überbeansprucht werden und oft brechen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung, die insbesondere für
motorisierte Fahrräder und Leichtmotorräder verwendbar ist und durch die eine Ketten-oder
Riemenscheibe von Hand mit dem Antriebsrad des Fahrzeugs kuppelbar ist. Das Wesen
der Erfindung wird darin gesehen, daß die Antriebsscheibe und die Kupplung nachträglich
an eine bereits bestehende, übliche Fahrradnabe anbaubar sind, ohne daß dieselbe
abgeändert werden muß.
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Es sind zwar schon Kupplungen zwischen der Antriebsscheibe eines Kraftrades
und dem Antriebsrad bekannt, die dazu dienen, die Kraftübertragung auf das Antriebsrad
zu unterbrechen, jedoch setzen diese bekannten Kupplungen eine ganz besondere Ausbildung
der Antriebsnabe voraus. Das führt zu einer Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen
der Antriebsnaben mit eingebauten Kupplungen und somit zu einer Verteuerung. Außerdem
weisen manche der bekannten Naben eine beträchtliche Ausdehnung in Richtung der
Längsachse auf, so daß diese eine von der üblichen Rahmenbauart abweichende Sonderbauart
des Rahmens erforderlich machen.
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Dagegen wird bei der Kupplung gemäß der Erfindung die übliche Fahrradnabe
verwendet. Ohne Veränderung derselben wird die Kupplung an diese in einfacher Weise
angebaut, so daß in jedes vorhandene Fahrrad, das einen Hilfsmotor aufweist, die
Kupplung gemäß der Erfindung nachträglich eingebaut werden kann und das Fahrzeug
somit beliebig als Kraftrad oder als Fahrrad verwendet werden kann. Unter der Voraussetzung,
weder an der Nabe noch am Rahmen des Fahrzeugs Änderungen vornehmen zu müssen, wurden
die Schwierigkeiten gemeistert, die sich durch den äußerst geringen verfügbaren
Raum ergaben, der für die Unterbringung der Kupplung zur Verfügung steht. Da die
Umschaltung von Kraftrad auf Fahrrad erfahrungsgemäß nur selten notwendig ist, geschieht
das Kuppeln und Entkuppeln im Ruhezustand des Fahrzeugs von Hand.
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Die im folgenden beschriebenen Kupplungen haben sämtlich den gleichen
Grundgedanken: Jede Kupplung ist nachträglich an eine vorhandene Nabe anbaubar.
Die Antriebsscheibe ist mit der an der Nabe des Treibrades befestigten oder mit
dieser aus einem Stück bestehenden Scheibe durch eine Kugelreihe in axialer Richtung
unverschieblich festgehalten. Es ist also nur eine Drehung um die Nabenachse des
Treibrades im entkuppelten Zustand möglich. Das Einkuppeln kann durch Reibungskräfte,
Einrücken von Stiften in vorgesehene Löcher oder Eingriff von besonders geformten
Teilen in Zahnlücken geschehen.
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Die die Kette oder den Riemen tragende Scheibe sei im folgenden stets
mit »Antriebsscheibe«, die an der Nabe befestigte Scheibe als »feste Scheibe« bezeichnet.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Kupplung veranschaulicht. Es zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt nach der Linie A-A
der Abb. 2, Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie B-B der Abb. 1, -Abb. 3 eine
Ansicht der Rückholfeder, die in gespanntem Zustand gezeichnet ist, Abb. 4 eine
Ansicht der Schutzkappe für die Feder, Abb. 5 die fertig montierte Kupplung, Abb.
6 eine zweite Ausführungsform der montierten Kupplung, vom Radinnern her gesehen,
Abb. 7 einen Längsschnitt- nach der Linie C-C der Abb. 8, Abb. 8 eine Außenansicht-
=der Kupplung,
Abb. 9 einen Querschnitt durch einen Teil der Kupplung
nach der Linie D-D .der Abb. 8, Abb. 10 eine dritte Ausführungsform der Kupplung
im Längsschnitt nach der Linie F-F der Abb. 11, Abb. 11 dieselbe Kupplung in eingekuppeltem
Zustand im Querschnitt nach der Linie E-E der Abb. 10, Abb. 12 die Kupplung wie
vorher, geschnitten, in ausgekuppeltem Zustand, Abb. 13 dieselbe Ausführungsform
der Kupplung mit abweichend ausgebildeten Sperrhebeln, Abb. 14 dieselbe Anordnung
im Längsschnitt nach der Linie L-L der Abb. 13, Abb. 15 die Befestigung der Kupplung
an den Speichen mit Schnitt durch die Nabe nach der Linie G-G der Abb. 10, Abb.
16 eine weitere Ausführungsform der Kupplung im Längsschnitt nach der Linie K-K
der Abb.17. Abb. 17 einen Querschnitt durch diese Kupplung nach der Linie H-H der
Abb. 16, Abb. 18 die Ansicht von innen mit Schnitt durch die Nabe nach der Linie
I-I der Abb. 16.
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Die auf Kugeln gelagerteAntriebsscheibe1 (Abb.1) mit dem einschraubbaren
oder eingepreßten Gegenring 2 mit Kugellaufrille trägt am äußersten Umfang Zähne
zum Eingriff der antreibenden Kette und im mittleren Durchmesser über der Kugellagerung
die zylindrische, gedrehte Kupplungstrommel 10.
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Die Scheibe 3 besteht mit der Nabe (Rücktrittfreilaufnabe) aus einem
Stück oder ist mit dieser verschweißt und trägt am äußeren Umfang Löcher zur Aufnahme
der Speichen des Treibrades. Die Scheibe 3 trägt die zylindrischen Lagerzapfen 4
und 5; sie dienen zur Lagerung der Kupplungsbacken 6 und 7 (Abb. 2), die um die
Lagerzapfen 4 und 5 um ein geringes Maß schwenkbar sind. Die starke Feder 8 (Abb.
3) liegt auf den Kupplungsbacken 6 und 7. Die freien Enden der Feder 8 liegen in
Aussparungen der Ansätze 9 und pressen somit die Kupplungsbacken 6 und 7 gegen die
Kupplungstrommel 10 der Scheibe 1. Durch die Reibung zwischen der Kupplungstrommel
10 und den Backen 6 und 7 ist der eingekuppelte Zustand hergestellt.
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Außerdem trägt die feste Scheibe 3 den Bedienungshebel 11, der sich
um den in der Büchse 12 gelagerten Zapfen 13 schwenken läßt. Der Zapfen 13 trägt
im Bereich der Ansätze 9 der Kupplungsbacken 6 und 7 den rechteckigen Ansatz 14,
um die Kupplungsbacken 6, 7 entgegen dein Druck der Feder 8 mit geringem Spiel gegenüber
der Kupplungstrommel 10 auseinanderzudrücken (Abb.2). Bei Drehung des Bedienungshebels
11 um 90° nach rechts oder links gibt der Ansatz 14 den federbelasteten Kupplungsbacken
6 und 7 ausreichend Spielraum, um sich gegen die Kupplungstrommel 10 pressen zu
können, wodurch der eingekuppelte Zustand erreicht ist.
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Durch die durch die Schrauben 15 an der Scheibe3 befestigte Blechkappe
16 (Abb. 4) wird das Herausfallen der Feder 8 und der Kupplungsbacken 6 und 7 verhindert.
Abb.5 zeigt die im Fahrzeugrahmen montierte komplette Kupplung.
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Die Abb. 6, 7, 8 und 9 zeigen eine weitere Kupplungsmöglickeit der
Antriebs- und der festen Scheibe mit an starken Federn befestigte Zapfen, die in
Bohrungen der festen Scheibe einrasten können.
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Die kugelgelagerte Antriebsscheibe 1 trägt die kräftigen, gekrümmten
Blattfedern 17, die an der Scheibe 1 angenietet sind. Die Blattfedern 17 tragen
dieZapfen18, die durch die Bohrungen der Scheibel in die konzentrisch angeordneten
Löcher der festen Scheibe 3 einrasten können. Das Ein- und Ausrasten -der Zapfen
18 erfolgt mittels der Betätigungsbügel 19 und 20, die um 180° schwenkbar in die
eingerollten Enden der Federn 17 gelagert sind und mit je zwei Spannocken 21 ausgerüstet
sind, die gemäß Abb. 9 die Federn 17 samt Zapfen 18 betätigen können.
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Die feste Scheibe 3 mit dem eingeschraubten oder eingepreßten Gegenring
2 mit Kugellaufrille besitzt am äußeren Umfang rechtwinklig abgekantete Lappen 22,
die sich an die Drahtspeichen seitlich anlegen, damit ein fester Sitz durch zusätzliche
Schrauben und Unterlegscheiben 23 gewährleistet ist. Die Zapfen 18 können durch
die beiden Betätigungsbügel 19 und 20 ein- oder ausgerastet werden, je nachdem die
Scheibe ein- oder ausgekuppelt sein soll. Abb. 7, 8 und 9 stellen das System der
Zwangsausschaltbarkeit dar, denn das Einrasten der Zapfen 18 geschieht infolge der
Spannung der Feder 17, wenn die Spannnocken 21 der Betätigungsbügel 19 und 20 nach
Umklappen derselben um 180° den Raum hierzu freigeben.
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Durch entgegengesetzte Federspannung und um 180° versetzte Nockenanordnung
kann Zwangseinschaltbarkeit erreicht werden, so daß die Zapfen 18 mit Hilfe der
Betätigungshebel 19 und 20 in die Löcher der Scheibe 3 hineingedrückt werden. Nötigenfalls
ist hierbei das Fahrzeug um einige Zentimeter vor- oder rückwärts zu bewegen, bis
die Zapfen 18 einrasten.
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Bei einer weiteren Kupplung mit Zwangseinschaltung (4bb. 10, 11 und
12) ist die Antriebsscheibe 1 iin mittleren Teil als Zahnkranz 26 ausgebildet. In
die Zahnlücken des Zahnkranzes 26 mit geraden und radial gerichteten Zahnflanken
werden die Zähne 25 der Sperrhebel 24 eingerastet. Die an der festen Scheibe 3 angeordneten
Lagerzapfen 4 und 5 der Sperrhebel 24 liegen in der Tangente des Teilkreises des
Zahnkranzes 26, damit bei der zu übertragenden Kraft zwischen den Zähnen des Zahnkranzes
26 und den Zähnen 25 der Sperrhebel 24 keine Kraftkomponenten auftreten können,
die die Sperrhebel zum Ausklinken veranlassen könnten.
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Die Sperrhebel 24 werden durch die in den Befestigungsstiften 27 gehaltene
Feder 28 nach außen gedrückt, so daß die Sperrhebelzähne 25 stets das Bestreben
haben, aus den Zahnlücken des Zahnrades auszuklinken. Mittels des an dem Zapfen
13 angeordneten Nockens 29, der sich mit Hilfe des Bedienungshebels 11 um
90° nach rechts oder links schwenken läßt, kann die Antriebsscheibe l ein- oder
ausgekuppelt werden.
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Abb.11 zeigt den eingekuppelten, Abb.12 den ausgekuppelten Zustand.
Der Nocken 29 rastet seinerseits mit seinen abgerundeten Schmalseiten in entsprechende
Aussparungen 30 der gebogenen Enden der Sperrhebe124 ein.
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Das Einkuppeln der Antriebscheibe 1 geschieht also gegen die Spannung
der Feder 28, indem der Nocken 29 die Flanken der Hebelenden 31 auseinanderdrückt
und in die Aussparungen 30 einrastet. Dabei kann es erforderlich sein, das Fahrzeug
um einige Zentimeter vor- oder rückwärts zu bewegen. Eine ähnliche Blechkappe, wie
in Abb. 4 dargestellt, oder Laschen 32 zwingen die Sperrhebel 24, in ihrer vorgesehenen
Lage zu bleiben. Zwischen der festen Scheibe 3 und den Drahtspeichen ist ein Ring
33 aus Leichtmetall oder sonstigem geeignetem Material gelegt, der mit Nuten 34
(Abb. 15) ausgerüstet ist, in die sich die Drahtspeichen hineinlegen. Die Nuten
34 sind dem Verlauf der Speichen genau angepaßt.
Durch Schrauben
35 und den geteilten Gegenring 36 wird die feste Scheibe 3 am Treibrad befestigt.
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Die Abb. 13 und 14 zeigen bei sonst gleicher Anordnung wie die Abb.
10, 11 und 12 nur einen Unterschied in der Arbeitsweise der Sperrhebel 37, die durch
die Feder 38 nicht auseinander-, sondern zusammengedrückt werden, so daß die Sperrkebelzähne
25 stets bestrebt sind, in die Zahnlücken des Zahnkranzes 26 einzurasten. Der Ausschaltvorgang
geschieht somit entgegen der Federspannung. Diese Anordnung sei als Zwangsauskupplung
bezeichnet.
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Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß den Abb. 16, 17 und 18
arbeitet die Scheibe 1 mit dem Gegenring 2 in der gleichen Weise mit der festen
Scheibe 3 zusammen wie bei dem eingangs beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
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Das Ein- und Auskuppeln wird vermittels der paarweise zu betätigenden
Sperrhebel 39 und 40, die um die Lager 41 schwenkbar angeordnet sind, bewerkstelligt.
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Sind die Sperrhebel 39 in den Ausfräsungen 42 am Innenumfang der Scheibe
1 eingerastet, so ist die starre Verbindung der Scheiben 1 und 3 hergestellt. Zwecks
symmetrischer Beanspruchung sind im eingekuppelten Zustand die Hebel 40 gleichermaßen
in die Ausfräsungen42 eingerastet. Soll Freilauf stattfinden, müssen die beiden
Sperrhebelpaare 39 und 40 ausgerastet sein. Das Ein- und Ausrasten der durch die
Federn 43 belasteten Sperrhebel 39 und 40 geschieht über die mit Handgriff versehenen
Bedienungshebel 11. Die Hebel 11 tragen je einen mit dem exzentrischen Nocken 44
versehenen zylindrischen Zapfen 13, der in der Büchse 12 gelagert ist.
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Die ständig unter Federdruck stehenden Enden der Sperrhebel 39 und
40 sind seitlich gekröpft, damit sie nebeneinander auf den Nocken 44 Raum finden.
Diese Anordnung sei als zwangsauskuppelbar bezeichnet, da durch Betätigung der Bedienungshebel
11 die Sperrhebel 39 und 40 unbedingt zum Ausrasten gezwungen werden,
während das Einrasten durch die Federspannung erreicht wird. Als zwangseinkuppelbare
Anordnung sei bezeichnet, wenn der Federdruck in umgekehrter Richtung wirkt, wenn
die Nocken 44 um 180° verdreht angeordnet sind und die Enden der Sperrhebel
39 und 40 zwangläufig in die Ausfräsungen 42 entgegen den Federdruck eingerastet
werden.
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Der sternförmige Körper 45 aus Leichtmetall oder sonstigem geeignetem
Material mit entsprechenden, dem Verlauf der Speichen angepaßten Nuten 46 gewährleistet
im Verein mit dem Schrauben 35 und Unterlegscheiben 23 eine sichere und feste Verbindung
der Scheibe 3 mit dem Antriebsrad.