DE19507015C1 - Kettenantriebseinrichtung für ein Fahrrad oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kettenantriebseinrichtung, die vorzugsweise, aber nicht ausschließlich für ein Fahrrad vor­ gesehen ist. Die Kettenantriebseinrichtung kann auch für andere pedalgetriebene Fahrzeuge wie beispielsweise ein Dreirad ver­ wendet werden.

Es hat vielfältige Versuche gegeben, den herkömmlichen Ketten­ antrieb eines Fahrrads so zu verbessern, daß die auf die Pedale ausgeübte Kraft in eine größere Antriebskraft am Umfang des Hin­ terrades umgesetzt wird. Manche Vorschläge sehen vor, die Länge der die Pedale tragenden Kurbeln zu vergrößern, um auf diesem Wege infolge des verlängerten Hebelarms der auf die Pedale aufgebrachten Kraft zu einem größeren Antriebsmoment des auf der Tretlagerachse sitzenden Kettenrades zu gelangen. In diesem Zusammenhang ist auch eine Gleitkurbel vorgeschlagen worden, deren wirksamer Hebelarm beim Rundtritt der Pedale variiert.

Die DE-PS 8 06 091 offenbart einen Fahrradantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit dem die Aufgabe gelöst werden soll, ein sowohl für die Fahrt auf waagerechter als auch auf ansteigender Bahn brauchbares Fahrrad zu schaffen. Hierzu wird vorgeschlagen, daß das Kettenrad des Hinterrades einen besonders großen Durchmesser hat, damit die an diesem Kettenrad angreifen­ de Antriebskraft über einen großen Hebelarm ein entsprechend großes Drehmoment entwickelt. Um hierfür die entsprechenden Übersetzungsverhältnisse zu schaffen, enthält der vorbekannte Fahrradantrieb ein Tretlagerkettenrad, das über eine Kette mit einem Zahnkranz verbunden ist, der mit einem erheblich größeren weiteren Kettenrad fest verbunden auf einer Zwischenwelle sitzt. Eine zweite Kette verläuft von diesem letzteren Kettenrad zum Hinterradzahnkranz, der auf der Hinterradnabe montiert ist. Dabei befindet sich der gesamte Fahrradantrieb auf der rechten Fahrradseite, wodurch das zugehörige Tretlager zwangsläufig sehr breit herausgestellt ist. Der Hinterradzahnkranz ist fest auf der Hinterradnabe angebracht, und es besteht nicht die Möglich­ keit, diesen Fahrradantrieb mit einer Kettenschaltung oder einem Kettenblatt auszustatten.

Die DE-PS 1 60 160 offenbart einen Kettenantrieb für Motorfahr­ zeuge, bei dem verhindert ist, daß die von einer Kette über­ tragene Motorkraft schlagartig auf das treibende Laufrad des Motorfahrzeugs übertragen wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, einen als Riemscheibe bezeichneten Ring großen Durchmessers an den Speichen des Laufrades zu befestigen und auf dieser Riemscheibe ein Gleitband aus Leder oder dergleichen mit einer Verzahnung anzuordnen, die mit der über das Kettenrad des Motors laufenden Kette in Eingriff steht. Beim plötzlichen Anlassen des Motorantriebs wird eine direkte unverminderte Kraftübertragung auf das treibende Laufrad dadurch verhindert, daß das Gleitband zunächst auf der Riemscheibe gleitet.

Die CH-PS 112 732 offenbart ein Fahrrad, das zwei getrennte Kettenantriebe enthält, von denen jeweils ein ausgewählter Kettenantrieb eingekuppelt und der andere entkuppelt wird. Auf der Tretkurbelwelle sitzt hierzu auf der rechten Fahrradseite ein Kettenrad, das mittels einer Kette ein über ihm angeordnetes Kettenrad antreibt. Mit diesem ist mittels einer lösbaren Kupp­ lung ein anderes auf der gleichen Welle sitzendes, gleichgroßes Kettenrad verbunden, dessen Kette zu einem weiteren Kettenrad verläuft, das auf der Achse des Hinterrades sitzt. Dieser erste Kettenantrieb befindet sich vollständig auf der rechten Fahr­ radseite. Auf der linken Fahrradseite sitzt auf der Welle eine Mitnehmerscheibe, die über einrückbare Bolzen mit einem Ketten­ rad gekoppelt werden kann. Das Kettenrad ist über eine Kette direkt mit einem ebenfalls auf der linken Seite angeordneten Kettenrad des Hinterrades verbunden. Dieser zweite Kettenantrieb befindet sich vollständig auf der linken Fahrradseite. Die beiden Kettenantriebe haben unterschiedliche Übersetzungen, wobei die Ausbildung so getroffen ist, daß der linke Ketten­ antrieb dann das Fahrrad antreibt, wenn das Fahrrad bei ebenen Gelände benutzt wird, während der rechte Kettenantrieb ins Langsame übersetzt und bei Bergfahrten benutzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kettenantriebseinrichtung vorzugsweise für ein Fahrrad anzuge­ ben, mit dem sich auf eine für die Praxis geeignete Weise bei einem herkömmlichen Fahrrad die auf die Pedale ausgeübte Kraft in eine größere Antriebskraft am Umfang des Hinterrades Umsetzen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Kettenantriebseinrichtung enthält zwischen dem ersten, auf oder an der Tretlagerachse sitzenden Kettenrad und dem letzten, am Hinterrad sitzenden Kettenrad mehrere weite­ re Kettenräder, die mit zugehörigen Ketten mehrere Übersetzungs­ stufen bilden. Das letzte Kettenrad hat einen möglichst großen Durchmesser und ist nicht in seinem Zentrum an der Nabe, sondern im Bereich seines Außenumfangs an den Speichen oder beispiels­ weise über radial innere Ansätze direkt an der Felge des Hinter­ rades befestigt.

Durch die wenigstens eine, vorzugsweise zwei oder mehr Zwischen­ übersetzungsstufen läßt sich das letzte Kettenrad erheblich größer ausbilden als das erste, auf der Tretlagerachse sitzende Kettenrad, wobei sich die günstigste Kraftübertragung dann ergibt, wenn das letzte Kettenrad einen Durchmesser hat, der nahezu so groß wie der Durchmesser der Felge des Hinterrades ist. Da die von der letzten Kette auf die Zähne am Umfang des letzten Kettenrades übertragene Kraft in diesem radial weit außerhalb des Drehmittelpunktes liegenden Bereich auf das Hin­ terrad des Fahrrads übertragen wird, ergibt sich ein sehr viel größeres Drehmoment und damit eine sehr viel größere Antriebs­ kraft für das Hinterrad des Fahrrades.

Das letzte Kettenrad sitzt lose auf dem Nabenhals des Hinter­ rades, wozu das Kettenrad mit einem Zentrierloch versehen sein kann. Das Kettenrad kann aus Aluminium, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material bestehen und muß nicht aus einem Stück gefertigt sein, sondern kann aus mehreren Teilen zusammen­ gesetzt sein.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung befinden sich das erste und das letzte Kettenrad an unterschiedlichen Seiten des Fahrrades, wobei das der Antriebsachse zugeordnete Kettenrad zweckmäßigerweise an der rechten Seite sitzt, damit die in Gebrauch befindlichen Zubehörteile wie Schaltungen usw. unver­ ändert beibehalten werden können. Hierbei ist bevorzugt, daß das erste Kettenrad fest auf dem Aufnahmezapfen der rechten Pedal­ kurbel montiert ist.

Da das Fahrrad in üblicher Weise eine Kettenschaltung hat, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß das erste Kettenrad über eine erste Kette mit einem Zahnkranz eines Leerlauf-Mehrfachzahnkranz des Hinterrades verbunden ist. Der Leerlauf-Mehrfachzahnkranz läuft ohne Anschlag in beiden Rich­ tungen und bildet das erste Übersetzungsverhältnis, das durch die Kettenschaltung veränderbar ist.

Ein dritter Zahnkranz ist über eine zweite Kette mit einem bevorzugt kleineren Freilaufzahnkranz verbunden, der fest auf der Achse eines Ausgleichslagers montiert ist. Die Ausgleichs­ lagerachse ist ebenfalls frei drehbar. Der dritte Zahnkranz ist auf der Innenseite des Leerlauf-Mehrfachzahnkranzes befestigt, und fluchtet weitgehend mit dem Freilaufzahnkranz, welches sich auch auf der rechten Seite des Fahrrades befindet. Das Aus­ gleichslager ist oberhalb und hinter der Tretlagerachse des Fahrrades angeordnet und am Fahrradrahmen gehalten.

Am anderen Ende der Ausgleichslagerachse ist ein fünfter Zahn­ kranz fest angebracht, der sich auf der linken Fahrradseite befindet. Der fünfte Zahnkranz ist größer als der Freilaufzahn­ kranz, jedoch bevorzugt erheblich kleiner als das letzte Ketten­ rad, mit dem er über eine dritte Kette verbunden ist.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der auf der Ausgleichsachse auf der linken Fahrradseite sitzende fünfte Zahnkranz nicht direkt mit dem letzten Kettenrad, sondern über eine dritte Kette mit einem sechsten Zahnkranz verbunden, der lose drehend auf dem Aufnahmezapfen der linken Kurbel sitzt. Der fünfte Zahnkranz muß dabei nicht größer als der vierte Zahnkranz sein, sondern er kann denselben Durchmesser haben wie der vierte Zahnkranz, je nach gewünschtem Übersetzungsverhältnis. Auch der sechste Zahnkranz kann denselben Durchmesser haben wie der vierte und der fünfte Zahnkranz, wobei er natürlich auch einen kleineren Durchmesser haben kann.

Mit dem sechsten Zahnkranz ist ein siebter Zahnkranz drehfest verbunden, der zweckmäßigerweise größer als der sechste Zahn­ kranz ist. Der siebte Zahnkranz steht über eine vierte Kette mit dem letzten Kettenrad in Antriebsverbindung.

Der siebte Zahnkranz ist zweckmäßigerweise an dem sechsten Zahnkranz angeschraubt und sitzt natürlich auch lose auf dem Aufnahmezapfen der linken Kurbel.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1A und 1B Seitenansichten eines hinteren Teils eines Fahr­ rades mit einer ersten Ausführungsform der Ket­ tenantriebseinrichtung von der rechten und der linken Seite;

Fig. 2A, 2B und 2C eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht von rechts, von links und - teilweise weggeschnitten - von vorne;

Fig. 3A und 3B eine dritte Ausführungsform in einer Seitenan­ sicht von rechts und von links.

In den Figuren ist jeweils ein Teil eines Fahrrades mit einem Rahmen 1 und einem Hinterrad 2 dargestellt, wobei noch einmal betont wird, daß die erfindungsgemäße Kettenantriebseinrichtung auch an anderen pedalgetriebenen Fahrzeugen, beispielsweise einem Dreirad Anwendung finden kann.

Bei der in den Fig. 1A und 1B dargestellten Ausführungsform enthält die Kettenantriebseinrichtung ein rechtes und ein linkes Pedal 3, 4, die jeweils über eine Kurbel 5 mit der Tretlager­ achse 6 verbunden sind. Ein fest mit der rechten Kurbel 5 ver­ bundenes Kettenrad 7 mit 48 Zähnen ist über eine Kette 8 mit einem Zahnkranz 9 eines Leerlauf-Mehrfachzahnkranzes verbunden, wobei diese erste Kette 8 durch eine Kettenschaltung 10 gespannt wird. Der Zahnkranz 9 des Leerlauf-Mehrfachzahnkranzes hat 24 Zähne und läuft ohne Anschlag vor und zurück. Auf der Innenseite des Mehrfach-Zahnkranzes sitzt neben dem Zahnkranz 9 ein drit­ ter Zahnkranz 11 mit 36 Zähnen, der über eine Kette 12 einen Freilaufzahnkranz 13 mit 18 Zähnen antreibt, wobei dieser Frei­ laufzahnkranz 13 mit der Achse eines Ausgleichslagers 14 fest verbunden ist. Die Kette 12 wird durch eine Spannrolle 15 ge­ spannt.

Auf der Ausgleichlagerachse 14 sitzt an der linken Fahrradseite (Fig. 1B) fest montiert ein weiterer Zahnkranz 16 mit 48 Zähnen, welches mittels einer dritten Kette 17 das letzte Kettenrad 18 mit 96 Zähnen antreibt. Die Kette 17 ist von einer Spannrolle 19 gespannt.

Das letzte Kettenrad 18 hat in dem dargestellten Ausführungs­ beispiel einen Radius, der etwa zwei Drittel des Radius der Felge des Hinterrades 2 entspricht. Das Kettenrad 18 ist im Bereich seines Außenrandes an den nicht dargestellten Speichen des Hinterrades 1 festgeschraubt, so daß die von der Kette 17 auf die Zähne des Kettenrades 18 übertragene Antriebskraft ein Antriebsmoment mit einem Hebelarm 20 hervorruft. Bei einem her­ kömmlichen Fahrradantrieb ist der Hebelarm 21 erheblich kleiner, wie in Fig. 1A angedeutet ist. Das Kettenrad 18 sollte - unter der Voraussetzung eines wünschenswerten Übersetzungsverhältnis­ ses - so groß wie möglich sein, um die von der letzten Kette übertragene Antriebskraft möglichst wirkungsvoll auf das Hinter­ rad 1 zu übertragen. Das Kettenrad 18 muß nicht aus einem Teil gefertigt sein, es kann auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden, wobei zu beachten ist, daß ein Zentrierloch 20 für die lose Aufnahme auf den Nabenhals des Hinterrades 2 vorzusehen ist.

Bei der in den Fig. 2A bis 2C dargestellten weiteren Aus­ führungsform der Erfindung sitzt auf der linken Fahrradseite auf der Ausgleichachse 14 ein Freilaufzahnkranz 23, der ebenso wie der Zahnkranz 13 18 Zähne besitzt. Die Kraftübertragung erfolgt weiter über eine Kette 24 zum Zahnkranz 25 mit 18 Zähnen, wel­ ches mit einem Zahnkranz 28 mit 48 Zähnen verschraubt ist, wobei diese beiden Zahnkränze lose drehend auf dem Aufnahmezapfen der linken Kurbel 5 sitzt. Eine weitere Kette 26 führt zum letzten Kettenrad 18 und vollendet den Antrieb.

Das letzte Kettenrad 18 ist wie bei den anderen Ausführungs­ formen der Erfindung an den nicht dargestellten Speichen des Hinterrades 2 im Bereich seines Außenumfangs angeschraubt. Die im Vergleich zur ersten Ausführungsform zusätzliche Kette 24 ist durch eine Spannrolle 27 gespannt.

Auch bei der in den Fig. 2A bis 2C dargestellten Ausführungs­ form ist die Übersetzung so getroffen, daß eine Umdrehung der Kurbel 5 zwei Umdrehungen des Hinterrades 2 zur Folge hat.

An der in Fig. 3A dargestellten rechten Fahrradseite ist das Kettenrad 7 mit 48 Zähnen über eine Kette 30 mit dem auf den Gewindekopf der Nabe 29 aufgeschraubten Zahnkranz 31 mit 24 Zähnen verbunden (1. Übersetzungsverhältnis). Der Zahnkranz 31 setzt drehend den Nabenkörper 29 mit dem auf der linken Seite darauf befestigten Zahnkranz 32 mit 36 Zähnen in Bewegung, wie Fig. 3B zeigt. Die Kette 33 leitet die Bewegung weiter auf den Zahnkranz 34 mit 18 Zähnen, der mit dem Zahnkranz 35 mit 48 Zähnen zu einer Einheit verschraubt ist und sich lose drehend auf dem Aufnahmezapfen der linken Kurbel 5 befindet (2. Über­ setzungsverhältnis). Die letzte Kette 36 überträgt die An­ triebskraft auf das letzte Kettenrad 18 mit 96 Zähnen (3. Über­ setzungsverhältnis).

Claims (4)

1. Kettenantriebseinrichtung für ein Fahrrad oder dergleichen, mit einem an der rechten Fahrradseite angeordneten pedalgetrie­ benen ersten Kettenrad und einem Kettengetriebe, dessen letztes Kettenrad mit dem Hinterrad des Fahrrades verbundenen ist und das einen größeren Durchmesser als das erste Kettenrad hat, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Kettenrad (7) über eine erste Kette (8) mit einem Zahnkranz (9) eines Leerlauf-Mehrfachzahnkranzes des Hinterrades (2) verbunden ist, daß auf der Innenseite des Leerlauf-Mehr­ fachzahnkranzes ein Zahnkranz (11) mit diesem fest verbunden ist, der über eine zweite Kette (12) mit einem Zahnkranz (13) verbunden ist, der fest auf der Welle eines Ausgleichslagers (14) sitzt, auf der auf der linken Fahrradseite ein Zahnkranz (16) fest angebracht ist, wobei einer der Zahnkränze (13 oder 16) ein Freilaufzahnkranz ist, daß der Zahnkranz (16) entweder über eine dritte Kette (17) direkt mit dem letzten Kettenrad (18) oder über eine weitere Übersetzungsstufe mit diesem ver­ bunden ist,
daß das letzte Kettenrad (18) einen Durchmesser aufweist, der nahezu so groß ist wie der Durchmesser der Felge des Hinter­ rades, und im Bereich seines Außenumfangs an dem Hinterrad (2) befestigt ist, wobei es mit einem Zentrierloch (22) zur losen Aufnahme auf dem Nabenhals des Hinterrades versehen ist.

2. Kettenantriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Kettenrad (18) an den Speichen des Hinterrades (2) oder an der Felge befestigt ist.

3. Kettenantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ausgleichsachse (14) auf der rechten Seite der Zahnkranz (13) und auf der linken Seite ein Freilaufzahnkranz (23) sitzen, der über eine dritte Kette (24) mit einem sechsten Zahnkranz (25) verbunden ist, der lose dre­ hend auf dem Aufnahmezapfen der linken Kurbel (5) sitzt.

4. Kettenantriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem sechsten Zahnkranz (25) ein größerer siebter Zahnkranz (28) drehfest verbunden ist, der über eine vierte Kette (26) mit dem letzten Kettenrad (18) verbunden ist.