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DE4322382A1 - Stufenlos selbsttätig verstellbarer Fahrradantrieb - Google Patents

Stufenlos selbsttätig verstellbarer Fahrradantrieb

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Publication number
DE4322382A1
DE4322382A1 DE19934322382 DE4322382A DE4322382A1 DE 4322382 A1 DE4322382 A1 DE 4322382A1 DE 19934322382 DE19934322382 DE 19934322382 DE 4322382 A DE4322382 A DE 4322382A DE 4322382 A1 DE4322382 A1 DE 4322382A1
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Germany
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toothed
bicycle drive
drive according
segments
springs
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DE19934322382
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Inventor
Jaroslaw Piotr Warszewski
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Individual
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M9/00Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like
    • B62M9/04Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio
    • B62M9/06Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like
    • B62M9/08Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like involving eccentrically- mounted or elliptically-shaped driving or driven wheel; with expansible driving or driven wheel

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Transmissions By Endless Flexible Members (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen stufenlos selbsttätig verstellba­ ren Fahrradantrieb, bei dem als Kraftübertragungsmittel vom mit der Tretkurbel versehenen Zahnkranz zu dem mit der Radnabe des Hinterrades verbundenen Zahnkranz ein die Zahnkränze umschlin­ gendes endloses, biegsames Zugmittel, insbesondere ein Zahnrie­ men, vorgesehen ist.
Um bei Fahrradantrieben bei Berücksichtigung einer leichten Wartung, von niedrigen Kosten, eines geräuschlosen Arbeitens und eines umweltfreundlichen Verhaltens eine lange Lebensdauer zu erreichen, wird immer häufiger von den Rollenketten als Kraftübertragungsmittel abgegangen und dafür ein Zahnriemen eingesetzt. Eine mögliche Ausführung eines Fahrradantriebes unter Verwendung eines Zahnriemens zeigt die DE-OS 34 45 042.
Unabhängig davon, ob bei Fahrradantrieben eine Rollenkette oder aber ein Zahnriemen zur Anwendung kommt, ist es bekannt, das Übersetzungsverhältnis stufenlos selbsttätig einzustellen. Es ist durch die DE-OS 33 18 278 ein regelbarer Kettenantrieb, insbesondere für Fahrräder, bekannt, bei dem das Kettenan­ triebsrad aus vier Segmenten besteht, von denen zwei sich ge­ gegenüberstehende Segmente mit Zähnen versehen sind, wobei sämtliche Segmente zwischen einem kleinen und einem großen Durchmesser durch Spindelantrieb radial verschiebbar sind. Nachteilig bei diesem regelbaren Kettenantrieb, der auch durch einen Zahnriemenantrieb ersetzt werden kann, ist jedoch, daß zur Einleitung der Verschiebung der Segmente des Kettenan­ triebsrades durch die den Segmenten zugeordneten Spindeln eine Steuerkette als zusätzliches Betätigungselement am Fahrrad not­ wendig ist, die eine Relativdrehung von mit den Spindeln in Verbindung stehenden Kegelrädern einleitet, und zwar unter Zwi­ schenschaltung eines Tellerrades, auf dem die Kegelräder käm­ men. Das aber bedeutet, daß durch Drehung des Tellerrades rela­ tiv zum Kettenrad sich die Spindeln drehen, so daß sich zwar der Durchmesser und damit das Übersetzungsverhältnis beliebig variieren lassen, aber das ist neben der zusätzlich zu betäti­ genden Steuerkette nur mit einem großen baulichen Aufwand mög­ lich.
Dieser relativ große bauliche Aufwand wird auch bei dem stufen­ los verstellbaren Fahrradgetriebe nach der DE-OS 40 31 865 nicht vermieden. Dieses Fahrradgetriebe arbeitet auf der Basis von Schubstangen, die mit Rastergleitsteinen versehen sind, die Sägezähne besitzen und an der Innenseite einer Nut im Kettenrad geführt werden. Dabei läßt sich der Eingriffspunkt der Raster­ gleitsteine stufenlos über eine drehbar zentrisch zum Ketten­ rad gelagerte Grundplatte sowie über einen Federhalter verstel­ len, so daß bei Verdrehung eine Veränderung des Übersetzungs­ verhältnisses erfolgt. Die Verstellung des Eingriffspunktes der Rastergleitsteine über die drehbar gelagerte Grundplatte stellt jedoch noch einen zusätzlichen baulichen Aufwand dar.
Ein weiterhin gemäß der DD-PS 2 55 922 bekannter, feinstufig variierbarer Kettenantrieb, bei dem gleichzeitig die Totpunkte leichter überwunden werden sollen und bei dem insbesondere das Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von der aufgewendeten Pedalkraft eingestellt wird, sieht vor, daß ein auf der Tret­ lagerwelle sitzender Kurbelstern unter anderem mit einer Paral­ lelführung verbunden ist, auf der zwei Zahnsegmente in radialer Richtung verschiebbar angeordnet sind. Durch Druckfedern, die zwischen der Tretlagerwelle und den Zahnsegmenten angeordnet sind, wird erreicht, daß die Zahnsegmente nach außen verschoben werden, sobald eine vorhandene Arretierung gelöst ist. Bei die­ sem Kettenantrieb besteht die Arretierung aus sägezahnförmigen Aussparungen in der Parallelführung sowie aus Bolzen, die quer zur Verschieberichtung in dem einen Zahnsegment geführt sind und gegen die Kraft einer Feder durch einen Nocken in die Aus­ sparungen gedrückt werden. Dabei wird der Nocken über einen bowdenzugbetätigten Hebel sowie durch eine Übertragungsvorrich­ tung verdreht. Somit erfordert aber auch dieser Kettenantrieb neben einem erheblichen baulichen Aufwand zu seiner Betätigung, um einer feinstufigen Einstellung nachzukommen, als zusätzliche Betätigungsbauteile einen bowdenzugbetätigten Hebel sowie eine Übertragungsvorrichtung.
Nicht anders verhält es sich bei dem stufenlos, manuell stell­ baren Fahrantrieb nach der DD-PS 2 84 451, bei dem zur Verände­ rung des Übersetzungsverhältnisses ebenfalls ein Schalthebel betätigt werden muß, um über einen Bowdenzug auf Verstellhebel einzuwirken, um eine Be- bzw. Entlastung von Kegelscheiben zu erreichen, die von einem Zugmittel umschlungen sind und deren Abstand sich dadurch gegensinnig verkleinert bzw. vergrößert, so daß es zu einer radialen Bewegung von Übertragungselementen kommt, die über in den Führungsbahnen der Kegelscheiben abrol­ lende Zylinderrollen nach außen gedrückt werden bzw. auf ein kleineres Durchmesserniveau gelangen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stufenlos selbsttätig verstellbaren Fahrradantrieb zu schaffen, bei dem unter Verwendung eines die Zahnkränze umschlingenden endlosen biegsamen Zugmittels, insbesondere eines Zahnriemens, mit mög­ lichst geringem baulichen Aufwand, so auch bei Vermeidung zu­ sätzlicher Bauteile, wie beispielsweise bowdenzugbetätigter Hebel, das Übersetzungsverhältnis ausschließlich in Abhängig­ keit von der aufgewandten Pedalkraft einstellbar ist, wobei gleichzeitig bei weiterer Erhöhung des Wirkungsgrades auch mög­ liche Totpunkte leichter überwindbar sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der mit der Radnabe des Hinterrades in Verbindung stehende Zahnkranz aus mehreren gleichmäßig auf dem Umfang der Radnabe des Hinter­ rades angeordneten Zahnsegmenten besteht, die an ihrem äußeren mit Zähnen versehenen Umfang evolventenförmig ausgebildet und im Bereich ihres hinteren Endes schwenkbar gegen die Kraft einer Rückstellfeder gelagert und von einem vorzugsweise auf den Freilauf der Radnabe bringbaren Gehäuse aufgenommen sind.
Dabei besteht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß das die Zahnsegmente aufnehmende Gehäuse aus zwei an ihrem äußeren Umfang Laschen besitzenden Scheiben besteht, zwi­ schen denen die Zahnsegmente angeordnet sind, wobei durch die Laschen der Scheiben ein die Zahnsegmente in ihrem hinteren Bereich schwenkbar aufnehmender Bolzen geführt ist, der mit seinem einen Ende aus einer der beiden Scheiben herausragt und auf diesem Ende den wendelförmigen Teil der Rückstellfeder auf­ nimmt, während das eine vom wendelförmigen Teil der Rückstell­ feder tangential abgehende Ende die beiden Scheiben und das zweite tangential abgehende Ende im gespannten Zustand der Rückstellfeder mit Abstand zum wendelförmigen Teil der Rück­ stellfeder das Zahnsegment in seinem vorderen Bereich durch­ dringt.
Die Zahnsegmente sind vorteilhafterweise von dem Gehäuse, also von den Scheiben, so aufgenommen, daß in Drehrichtung des Zahn­ riemens der Zahn jedes Zahnsegmentes, der unter Einbeziehung des Umfanges des aus Zahnsegmenten bestehenden Zahnkranzes den größten Abstand zur Achse des mit der Tretkurbel versehenen Zahnkranzes besitzt, in Ruhestellung jedes Zahnsegmentes den kleinsten Abstand zur Achse der Radnabe des Hinterrades be­ sitzt.
Um die Schwenkbewegung der Zahnsegmente im gespannten Zustand der Rückstellfedern nach innen zu begrenzen, erfolgt diese Be­ grenzung durch Anschlag des zweiten tangential vom wendelför­ migen Teil der Rückstellfedern abgehenden, das Zahnsegment durchdringenden Ende am äußeren Umfang mindestens einer Scheibe. Die Schwenkbewegung der Zahnsegmente im gespannten Zu­ stand der Rückstellfedern nach innen kann also auch dadurch be­ grenzt werden, was selbstverständlich auch zusätzlich möglich ist, indem diese Begrenzung durch Anschlag jedes Zahnsegmentes am ersten vom wendelförmigen Teil der des in Drehrichtung nach­ geordneten Zahnsegmentes zugeordneten Rückstellfeder tangential abgehenden, die beiden das Gehäuse bildenden Scheiben durch­ dringenden Ende erfolgt.
Durch eine derartige erfindungsgemäße Ausbildung des mit der Radnabe des Hinterrades in Verbindung stehenden Zahnkranzes wird ein stufenlos selbsttätig verstellbarer Fahrradantrieb be­ reitgestellt, durch den es ermöglicht wird, ohne zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise bowdenzugbetätigte Hebel, das Übersetzungsverhältnis selbsttätig einzustellen. Die Einstel­ lung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt einzig und allein in Abhängigkeit von der auf gewandten Kraft an den Tretkurbeln. Ist diese Kraft also groß, was beispielsweise bei Anstiegen der Fall ist, so überträgt sich diese Kraft über den Zahnriemen auf die Zahnflanken der Zahnsegmente, so daß durch die auf die Zahnflanken der Zahnsegmente wirkenden Kräfte die Zahnsegmente gegen die Kraft der Rückstellfedern um die Achse der die Zahn­ segmente schwenkbar aufnehmenden Bolzen aus dem Gehäuse heraus­ geschwenkt werden, so daß sich der äußere Durchmesser der Zahn­ segmente vergrößert, sich also ein kleineres Übersetzungsver­ hältnis einstellt. Dabei erfolgt die Belastung der Zahnflanken der Zahnsegmente unterschiedlich, wodurch sich der Zahnriemen im Bereich des aus Zahnsegmenten bestehenden Zahnkranzes nicht auf einer kreisförmigen Bahn, sondern auf einer davon abwei­ chenden Bahn bewegt. Das aber trägt dazu bei, daß mögliche Tot­ punktlagen überwunden werden, so daß die Drehmomente durch den Zahnriemen von dem mit der Tretkurbel versehenen Zahnkranz auf den aus Zahnsegmenten bestehenden, mit der Radnabe des Hinter­ rades in Verbindung stehenden Zahnkranz gleichmäßig übertragen werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der mit der Radnabe des Hinterrades in Verbindung stehende Zahnkranz aus drei Zahnseg­ menten besteht. Außerdem sollte dem aus Zahnsegmenten bestehen­ den Zahnkranz ein den Zahnriemen spannender Riemenspanner nach­ geordnet sein. Anstelle der aus dem wendelförmigen Teil und den beiden von diesem wendelförmigen Teil tangential abgehenden Enden bestehenden Rückstellfeder kann selbstverständlich auch jeder andere Federkörper verwendet werden, der in der Lage ist, die Zahnsegmente des Zahnkranzes nach innen in das Gehäuse her­ einzuziehen, so beispielsweise eine Zugfeder.
Soll der stufenlos selbsttätig verstellbare Fahrradantrieb mit dem aus drei Zahnsegmenten bestehenden Zahnkranz bei Fahrrädern zum Einsatz kommen, an die hinsichtlich der Geländegängigkeit besonders hohe Anforderungen gestellt werden, so besteht nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch der mit der Tretkur­ bel versehene Zahnkranz aus mehreren, vorzugsweise aus drei, gleichmäßig auf seinem Umfang angeordneten Zahnsegmenten, die an ihrem äußeren, mit Zähnen versehenen Umfang evolventenförmig ausgebildet und im Bereich ihres hinteren Endes schwenkbar ge­ lagert und von einem mit der Tretkurbel in Verbindung stehen­ den, an seinem äußeren Umfang offenen Gehäuse aufgenommen sind, wobei jedes Zahnsegment unter der von einer Druckfeder ausge­ übten Kraft steht, die einerseits im vorderen Bereich am Zahn­ segment und andererseits im Bereich der Achse des mit der Tret­ kurbel versehenen Zahnkranzes am Gehäuse befestigt ist. Dabei kann als Druckfeder jeder Federkörper zur Anwendung kommen, der geeignet ist, die Zahnsegmente nach außen zu drücken; so bei­ spielsweise eine Teleskopfeder in Form einer Gasfeder oder einer hydraulischen Feder. Es ist auch der Einsatz einer Schraubenfeder möglich.
Durch diese Ausbildung des mit der Tretkurbel versehenen Zahn­ kranzes wird ermöglicht, daß bei ebener Strecke, auf der sich das Fahrrad bewegt, die Zahnsegmente unter Berücksichtigung der geringen Belastung der Zahnflanken der Zähne aus ihrem Gehäuse durch die Druckfedern herausgedrückt werden. Gleichzeitig wer­ den aber die Zahnsegmente des Zahnkranzes, der mit der Radnabe des Hinterrades in Verbindung steht, durch die geringe Bela­ stung der Zahnflanken der Zahnsegmente durch den Zahnriemen durch die Rückstellfedern nach innen in das Gehäuse gezogen, so daß sich automatisch ein großes Übersetzungsverhältnis ergibt. Bewegt sich dagegen das Fahrrad auf einer Strecke mit großer Steigung, so werden die Zahnsegmente des mit der Tretkurbel versehenen Zahnkranzes durch die erhöhten aufzubringenden Kräfte durch den Zahnriemen gegen die Kraft der Druckfedern nach innen gedrückt - der Durchmesser dieses Zahnkranzes ver­ ringert sich - während gleichzeitig durch diese Kräfte die Zahnsegmente des Zahnkranzes, der mit der Radnabe des Hinter­ rades verbunden ist, gegen die Kraft der Rückstellfedern aus ihrem Gehäuse herausgeschwenkt werden, so daß der Durchmesser dieses Zahnkranzes sich vergrößert. Das aber ist gleichbedeu­ tend damit, daß sich das Übersetzungsverhältnis verkleinert.
Um eine zu hohe Belastung der einzelnen Zähne des Zahnsegmentes zu vermeiden, sollen auf jedem Zahnsegment, welches mit dem Zahnriemen in Eingriff steht, mindestens drei Zähne mit diesem in Eingriff sein.
Ein einfacherer Aufbau kann erreicht werden, wenn das die Zahn­ segmente aufnehmende Gehäuse gleichzeitig die Außenwand des Freilaufes bildet.
Es ist zweckmäßig, wenn in Abhängigkeit von der Masse der das Fahrrad benutzenden Person sowohl die Druckfedern als auch die Rückstellfedern für unterschiedliche Kräfte ausgelegt werden. Es sollten für Personen mit geringer Masse Fahrräder bereitge­ stellt werden, bei denen die Rückstellfedern sowie die Druck­ federn relativ geringe Kräfte auf die Zahnsegmente ausüben, während bei Personen mit größerer Masse sowohl die Rückstellfe­ dern als auch die Druckfedern auf die Zahnsegmente eine relativ große Kraft ausüben sollten.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen
Fig. 1 die Vorderansicht eines stufenlos selbsttätig verstell­ baren Fahrradantriebes in schematischer Darstellung,
Fig. 2 die Vorderansicht des hinteren Zahnkranzes des Fahrrad­ antriebes,
Fig. 3 die Vorderansicht eines mit der Tretkurbel verbundenen vorderen Zahnkranzes.
Wie Fig. 1 zeigt, weist der stufenlos selbsttätig verstellbare Fahrradantrieb einen mit der Tretkurbel 1 verbundenen Zahnkranz 2 sowie einen auf der Radnabe 3 des nicht weiter dargestellten Hinterrades angeordneten Zahnkranz 4 auf. Beide Zahnkränze 2; 4 werden von einem Zahnriemen 5 umschlungen, der von einem Rie­ menspanner 5′ gespannt ist. Der Zahnkranz 4 weist drei gleich­ mäßig auf den Umfang der Radnabe 3 des Hinterrades angeordnete Zahnsegmente 6 auf, die an ihrem inneren Umfang kreisförmig und an ihrem äußeren, mit Zähnen 7 (Fig. 2) versehenen Umfang evol­ ventenförmig ausgebildet sind. Auf diesen evolventenförmigen Abschnitten der Zahnsegmente 6 liegt der Zahnriemen 5 auf. Dabei sind die Zahnsegmente 6 im Bereich ihres hinteren Endes schwenkbar gegen die Kraft einer Rückstellfeder 8 gelagert und von einem vorzugsweise auf den Freilauf 9 der Radnabe 3 auf ge­ brachten Gehäuse 10 aufgenommen. In Fig. 1 ist die Rückstell­ feder 8 als eine Zugfeder 8′ ausgebildet, welche im Bereich des vorderen Endes der Zahnsegmente 6 mit diesen verbunden ist.
Gemäß Fig. 2 besteht das die Zahnsegmente 6 aufnehmende Gehäuse 10 aus zwei mit Laschen 11 versehenen Scheiben 12, zwischen denen die Zahnsegmente 6 angeordnet sind. Die Rückstellfeder 8 ist als eine Biegefeder ausgebildet.
Durch jede Lasche 11 ist ein die Zahnsegmente 6 in ihrem hin­ teren Bereich schwenkbar aufnehmender Bolzen 13 geführt, der mit seinem einen Ende aus der einen Scheibe 12 herausragt. Auf diesem Ende des Bolzens 13 ist der wendelförmige Teil 14 der als Rückstellfeder 8 ausgebildeten Biegefeder angeordnet. Von diesem wendelförmigen Teil 14 gehen zwei Enden 15; 16 tangen­ tial ab, von denen das erste tangential abgehende Ende 15 in die beiden Scheiben 12 eingreift und dadurch fixiert ist, wäh­ rend das zweite tangential abgehende Ende 16 im gespannten Zu­ stand der Rückstellfeder 8 mit Abstand zum wendelförmigen Teil 14 der Rückstellfeder 8 das Zahnsegment 6 in seinem vorderen Bereich durchdringt.
Die stufenlose, selbsttätige Verstellung des Fahrradantriebes erfolgt in Abhängigkeit von der von dem vorderen Zahnkranz 2 über den Zahnriemen 5 auf den hinteren Zahnkranz 4, d. h. auf die Zahnflanken 18 der Zahnsegmente 6, übertragenen Kraft. Wenn durch den Radfahrer ein größerer Kraftaufwand zur Vorwärtsbe­ wegung des Fahrrades, beispielsweise bei Anstiegen, erforder­ lich ist, so werden die Zahnsegmente 6 gegen die Kraft der Rückstellfedern 8 um die Achse der die Zahnsegmente 6 schwenk­ bar aufnehmenden Bolzen 13 aus dem aus den Scheiben 12 beste­ henden Gehäuse 10 herausgeschwenkt, so daß mit zunehmendem Kraftaufwand für den Radfahrer sich der äußere Durchmesser der Zahnsegmente 6 vergrößert, was zu einem kleineren Übersetzungs­ verhältnis führt. Damit verringert sich der Kraftaufwand. Wenn der Kraftaufwand sinkt, schwenken unter Einwirkung der Rück­ stellfedern 8 die Zahnsegmente 6 nach innen und das Überset­ zungsverhältnis vergrößert sich wieder. Hierdurch wird er­ reicht, daß der Kraftaufwand des Radfahrers annähernd gleich bleiben kann.
In Verbindung mit der evolventenförmigen Ausbildung der Zahn­ segmente 6 wird erreicht, daß der Zahnriemen 5 2/3 des Umfanges des Zahnkranzes 4 umfaßt, so daß ein hoher Wirkungsgrad er­ reicht wird. Damit ein zu großer Kraftaufwand auf einen einzel­ nen Zahn 7 des Zahnsegmentes 6 vermieden wird, ist dieses vor­ zugsweise so ausgebildet, daß ständig mindestens auf einem Zahnsegment 6 drei Zähne 7 im Eingriff stehen.
Die Schwenkbewegung der Zahnsegmente 6 nach innen im gespannten Zustand der Rückstellfedern 8 wird bei der Ausführung des Zahn­ kranzes 4 nach Fig. 2 durch beide tangential vom wendelförmigen Teil 14 abgehenden Enden 15; 16 begrenzt, so durch den An­ schlag des zweiten tangential vom wendelförmigen Teil 14 der Rückstellfeder 8 abgehenden, das jeweilige Zahnsegment 6 durch­ dringende Ende 16 am äußeren Umfang mindestens einer Scheibe 12 des Gehäuses 10.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß auch der mit der Tretkurbel 1 in Verbindung stehende Zahnkranz 2 aus Zahnsegmenten 19 beste­ hen kann, wobei bei der dargestellten Ausführungsform drei Zahnsegmente 19 gleichmäßig auf seinem Umfang angeordnet sind. Dabei weisen auch diese Zahnsegmente 19 einen äußeren, mit Zäh­ nen 20 versehenen, evolventenförmigen Abschnitt auf. Sie sind mit ihrem hinteren Ende auf einem Bolzen 21 schwenkbar gelagert und von einem mit der Tretkurbel 1 in Verbindung stehenden, an seinem äußeren Umfang offenen Gehäuse 22 aufgenommen.
Die Zahnsegmente 19 des Zahnkranzes 4 stehen unter der Kraft von Druckfedern 23. Diese können sowohl als Schraubenfedern, aber auch als Teleskopfedern ausgebildet sein. Die Druckfedern 23 sind mit ihrem unteren Ende im Bereich der Achse des Zahn­ kranzes 2 vorzugsweise am Lager der Tretkurbel 1 und mit ihrem oberen Ende am vorderen schwenkbaren Ende des Zahnsegmentes 19 befestigt. Dadurch schwenken die Zahnsegmente 19 mit ihrem vor­ deren Ende in nichtbelastetem Zustand nach außen. Diese Schwenkbewegung ist durch einen Anschlag begrenzt, der bei Einsatz einer Teleskopfeder in diesen selbst angeordnet ist.
Auf den Zahnsegmenten 19 des Zahnkranzes 2 liegt, in dessen Zähne 20 eingreifend, der Zahnriemen 5 auf. Bei hohem Kraftauf­ wand zum Treten des Zahnkranzes 2 werden die Zahnsegmente 19 entgegen der Kraft der Druckfedern 23 nach innen gedrückt. Sie schwenken dabei um die Achse des Bolzens 21. Wenn dann gleich­ zeitig die Zahnsegmente 6 des hinteren Zahnkranzes 4 nach außen schwenken, verringert sich das Übersetzungsverhältnis sehr stark.
Diese Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist deshalb be­ sonders für Sportfahrräder, wie Mountainbikes, geeignet.
Durch den Einsatz von Rückstellfedern 8 und/oder Druckfedern 23 mit unterschiedlichen Federkennwerten kann der durch den Rad­ fahrer zu leistende Kraftaufwand eingestellt werden.

Claims (14)

1. Stufenlos selbsttätig verstellbarer Fahrradantrieb, bei dem als Kraftübertragungsmittel von dem mit der Tretkurbel ver­ sehenen Zahnkranz zu dem mit der Radnabe des Hinterrades verbundenen Zahnkranz ein die Zahnkränze umschlingendes end­ loses, biegsames Zugmittel, insbesondere ein Zahnriemen, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Rad­ nabe (3) des Hinterrades in Verbindung stehende Zahnkranz (4) aus mehreren gleichmäßig auf dem Umfang der Radnabe (3) des Hinterrades angeordneten Zahnsegmenten (6) besteht, die an ihrem äußeren mit Zähnen (7) versehenen Umfang evolven­ tenförmig ausgebildet und im Bereich ihres hinteren Endes schwenkbar gegen die Kraft einer Rückstellfeder (8) gela­ gert und von einem auf vorzugsweise den Freilauf (9) der Radnabe (3) bringbaren Gehäuse (10) aufgenommen sind.
2. Fahrradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zahnsegmente (6) aufnehmende Gehäuse (10) aus zwei an ihrem äußeren Umfang Laschen (11) besitzenden Scheiben (12) besteht, zwischen denen die Zahnsegmente (6) angeord­ net sind, wobei durch die Laschen (11) der Scheiben (12) ein die Zahnsegmente (6) in ihrem hinteren Bereich schwenk­ bar aufnehmender Bolzen (13) geführt ist, der mit seinem einen Ende aus einer der beiden Scheiben (12) herausragt und auf diesem Ende den wendelförmigen Teil (14) der Rückstell­ feder (8) aufnimmt, während das eine vom wendelförmigen Teil (14) der Rückstellfeder (8) tangential abgehende Ende (15) die beiden Scheiben (12) und das zweite tangential abgehende Ende (16) im gespannten Zustand der Rückstellfeder (8) mit Abstand zum wendelförmigen Teil (14) der Rückstellfeder (8) das Zahnsegment (6) in seinem vorderen Bereich durchdringt.
3. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in Drehrichtung des Zahnriemens (5) der Zahn jedes Zahnsegmentes (6), der unter Einbeziehung des Umfanges des aus Zahnsegmenten (6) bestehenden Zahnkranzes (4) den größten Abstand zur Achse des mit der Tretkurbel (1) verse­ henen Zahnkranzes (2) besitzt, in Ruhestellung jedes Zahn­ segmentes (6) den kleinsten Abstand zur Achse der Radnabe (3) des Hinterrades besitzt.
4. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß im gespannten Zustand der Rückstellfedern (8) die Schwenkbewegung der Zahnsegmente (6) nach innen durch An­ schlag des zweiten tangential vom wendelförmigen Teil (14) der Rückstellfedern (8) abgehenden, das Zahnsegment (6) durchdringende Ende (16) am äußeren Umfang mindestens einer Scheibe (12) begrenzt ist.
5. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß im gespannten Zustand der Rückstellfedern (8) die Schwenkbewegung der Zahnsegmente (6) nach innen durch An­ schlag jedes Zahnsegmentes (6) am ersten vom wendelförmigen Teil (14) der des in Drehrichtung nachgeordneten Zahnseg­ mentes (6) zugeordneten Rückstellfeder (8) tangential abge­ henden, die beiden Scheiben (12) durchdringenden Ende (15) begrenzt ist.
6. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rückstellfedern (8) als Zugfedern (8′) ausge­ bildet sind.
7. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rückstellfedern (8) als Biegefedern ausgebil­ det sind.
8. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß dem aus Zahnsegmenten (6) bestehenden Zahnkranz (4) ein den Zahnriemen (5) spannender Riemenspanner (5′) nachgeordnet ist.
9. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der mit der Radnabe (3) des Hinterrades in Verbin­ dung stehende Zahnkranz (4) aus drei Zahnsegmenten (6) be­ steht.
10. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der mit der Tretkurbel (1) versehene Zahnkranz (2) aus mehreren, vorzugsweise aus drei, gleichmäßig auf seinem Umfang angeordneten Zahnsegmenten (19) besteht, die an ihrem äußeren, mit Zähnen (20) versehenen Umfang evolven­ tenförmig ausgebildet und im Bereich ihres hinteren Endes schwenkbar gelagert und von einem mit der Tretkurbel (1) in Verbindung stehenden, an seinem äußeren Umfang offenen Gehäuse (22) aufgenommen sind, wobei jedes Zahnsegment (19) unter der von einer Druckfeder (23) ausgeübten Kraft steht, die einerseits im vorderen Bereich am Zahnsegment (19) und andererseits im Bereich der Achse des mit der Tretkurbel (1) versehenen Zahnkranzes (2) am Gehäuse (22) befestigt ist.
11. Fahrradantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern (23) als Teleskopfedern ausgebildet sind.
12. Fahrradantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern (23) als Schraubenfedern ausgebildet sind.
13. Fahrradantrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Zahnsegment (6; 19), welches mit dem Zahnriemen (5) in Eingriff steht, min­ destens drei Zähne (7; 20) in Eingriff sind.
14. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das die Zahnsegmente (6) aufnehmende Gehäuse (10) die Außenwand des Freilaufes bildet.
DE19934322382 1993-06-29 1993-06-29 Stufenlos selbsttätig verstellbarer Fahrradantrieb Withdrawn DE4322382A1 (de)

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