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Kurbeltrieb mit veränderlicher Übersetzung, insbesondere für Fahrräder.
Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb mit veränderlicher Übersetzung, insbesondere ft r Fahrräder, wobei ein Zahnkranz verwendet wird, der frei drehbar auf einer exzentrisch zur Kurbelwelle verstellbaren Lagerscheibe ruht.
Gemäss der Erfindung ist auf der Kurbelwelle eine Kurvenscheibe befestigt, die mit mindestens zwei Armen zwischen vom Zahnkranz vorstehende Nocken greift und mittels dieser den Zahnkranz je nach dessen Exzentrizität mit gleicher oder geringerer Umlaufgeschwindigkeit mitnimmt.
Es ergibt sich dabei ein Kurbeltrieb, der in jedes normale Fahrradtretlager eingebaut werden kann und einen stetigen Antrieb des Zahn-bzw. Kettenradkranzes mit verschieden einstellbarer Übersetzung ermöglicht, derart, dass bei stets gleichbleibender Kurbellänge mittels derselben Zahl von Kurbelumdrehungen nach Wahl eine längere oder kürzere Fahrstrecke zurückgelegt werden kann. Es entfällt dabei die übliche Zahnradübersetzung mit dem durch sie bedingten Reibungs-und Kraftverlust sowie dem oftmals beim Schalten der Gänge versagenden Zahnradeingriff. Es kann zwischen mehr als zwei vorgesehenen Gängen durchgeschaltet werden, was Zeit-und Weggewinn bedeutet. Bei plötzlichem FahrbahnJ1Ìndernis kann durch Einschalten eines Übersetzungsganges mit Sicherheit sofort gebremst werden.
Es entfällt die Notwendigkeit eines besonders vorsichtigen und langsamen Gangschaltens, weil zwischen den Gängen kein Leerlauf besteht, was noch besonders wichtig für die Rücktrittbremse in der Hinterradnabe ist, die dadurch immer betätigt werden kann, so dass die grosse Gefährdung für den Fahrer entfällt, welche die Verwendung der bekannten Zahnrädergetriebe mit sich bringt, wenn diese bei schnellerer Bergabwärtsfahrt geschaltet werden, da hiebei wegen des zwischen den Gängen bestehenden Leerlaufes die Möglichkeit der jederzeit raschen Betätigung der Rücktrittbremse fehlt. Die Abnutzung ist gering, die ganze Anordnung einfach und bequem durch jeden Laien bedienbar.
Die Zeichnung veranschaulicht in beispielsweiser Ausführungsform ein dreigängiges Kurbelgetriebe gemäss der Erfindung. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht des Kurbelgetriebes mit zentriseher Einstellung des Zahnkranzes zur Kurbelwelle, d. i. im direkten Gang, Fig. 2 einen waagrechten Schnitt durch das Getriebe, Fig. 3 eine Seitenansicht der am Fahrradrahmen angeordneten Schalthebelvorrichtung und Fig. 4 eine Rückansicht des Kurbelgetriebes bzw. einen Schnitt nach der Linie IV in Fig. 2 ; die Fig. 5 und 6 zeigen das Getriebe bei Einstellung auf den ersten Übersetzungsgang in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen, und die Fig. 7 und 8 zwei Arbeitsstellungen des auf den zweiten Übersetzungsgang eingestellten Getriebes.
Die Kurbelwelle 17, die an ihren Enden die Kurbeln 4 trägt, ist mittels Kugellagern 20 in einer Buchse 1 gelagert, die im Aussendurchmesser dem Innendurchmesser des Tretlagerrohres 21 entspricht, in dieses eingeschoben und in dieser Lage durch einen Schraubdeckel 2 festgezogen ist. An dem dem Schraubdeckel gegenüberliegenden Ende der Buchse trägt diese eine fest mit ihr verbundene Grundplatte. 3. Diese besitzt Führungsrillen 5, welche die geraden Kanten 6'von zwei Segmenten 6 umfassen, welche zusammen mit einer fest mit ihnen verbundenen Formscheibe 7 (vgl. Fig. 4) die Stützkreis- scheibe des frei drehbar, zweckmässig mittels Kugeln, auf ihr gelagerten Zahnkranzes 16 bilden. Der Zahn-bzw. Kettenradkranz.
M ist somit zusammen mit der Stützkreisscheibe auf und ab beweglich in der feststehenden Grundplatte 3 gelagert und kann durch die Exzenterscheibe 8 in zentrische oder exzentrische Stellung zur Kurbelwelle gebracht werden. Die Exzenterscheibe 8 ist mittels eines Bundes 9 drehbar auf der aus dem Tretlagerrohr 21 hervorstehenden, die Grundplatte 3 tragenden Ende der
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Buchse 1 gelagert, vgl. Fig. 2 und 4, und liegt mit ihrem Umfange an der Formscheibe 7 m. Sie wird von dem am Fahrradrahmen 22 gelagerten Schaltgestänge 25,23, 24 betätigt und bewirkt dabei mittels der Formseheibe 7 das geradlinige Verschieben der Stüt/kreisscheibe 6, 6, 7 und damit des Zahnkranzes in verschiedene Höhenlagen.
Bei der gezeichneten Ausführungsform sind drei verschiedene Höhenlagen vorgesehen. In Fig. 1 steht die Stützkreisscheibe gleichachsig zur Kurbelwellenachse ; in den Fig. 5 und 6 hat sie eine geringe Exzentrizität e, in den Fig. 7 und 8 eine grössere Exzentrizität B zur
Kurbelwellenachse.
In jeder der drei vorgesehenen Höhenlagen oder Schaltstellungen wird die Stützkreisscheibe gegen unbeabsichtigtes Verschieben durch Blockierung des Exzenters 8 mittels eines Kugelgesperres gesichert. In dem Bund 9 des Exzenters 8 sind in entsprechenden Bohrungen Kugeln 10 gelagert.
Ein den Bund 9 umgreifender Spannring 11 besitzt entsprechende Vertiefungen 12, die Buchse entsprechend Vertiefungen 13. Fig. 4 zeigt das Exzenter blockiert ; durch eine geringe Drehung des Spannringes 11 im Sinne des Uhrzeigers gelangen jedoch die Kugeln in die Vertiefungen 13 der Buchse 1 und geben dadurch das Exzenter frei. Das Verdrehen des Spannringes erfolgt mittels eines Zugkabels 14 und eines an den Hebel 24 angelenkten Hebels 26 entgegen der Spannung einer Schraubenfeder 15, die sonst der Spannring in der aus Fig. 4 ersichtlichen Lage hält.
Nach obigem läuft der Kettenzahnkranz 16 in den verschiedenen Schaltstellungen entweder konzentrisch oder mehr oder weniger exzentrisch zur Kurbelwelle 17. Da die vom Zahnkranz zum Hinterrad führende Kette stets einen leichten Durchgang haben muss, ist die geringe Verschiebung des Zahnkranzes ohne weiteres möglich.
Der Zahnkranz 16 besitzt eine Anzahl-im Ausführungsbeispiel 7-auswärts gerichteter Nocken 19, die drehbar oder mit Aufsatzröllchen versehen sein können. Auf der Kurbelwelle 17 ist, gegebenenfalls einstückig mit der einen Kurbel 4, fest die Kurvenscheibe 18 angeordnet, die zwei zwischen die Nocken greifende Fortsätze 18'und 18"besitzt. Die genaue Form der Kurvenscheibe ist von verschiedenen Umständen abhängig, vor allem von der Zahl der Nocken, deren gegenseitigem Abstand und der Exzentrizität von Kurbelwelle und Zahnkranz.
Wesentlich ist, dass im Betriebe immer ein Fortsatz der Kurvenscheibe im Eingriff mit einem der Nocken 19 verbleibt, somit die Kurvenscheibe und der Kettenradzahnkranz immer miteinander in Verbindung stehen, wodurch ein stetiger und unbedingt zwangsläufiger Antrieb nach vorn oder hinten (zum Bremsen) gewährleistet ist.
Fig. 1 zeigt das Getriebe, wie gesagt, mit direkt geschaltetem Gange. Die Kurvenseheibe 18 nimmt dabei mit ihrem oberen Fortsatz 18'bei einer Umdrehung im Uhrzeigersinne den Zahnkranz 16 an seinem Nocken 19a mit (beim Rückwärtsdrehen der Pedale legt sich der Fortsatz 18"gegen den Nocken 19d). Eine volle Umdrehung der Tretkurbel bewirkt eine gleichfalls volle Umdrehung des Zahnkranzes. Im direkten Gange arbeitet die Vorrichtung insoweit also wie ein gewöhnliches Fahrradgetriebe mit fest an der Kurbelwelle angeordnetem Kettenrad.
Die Fig. 5 und 6 zeigen die Einstellung auf eine kleine Exzentrizität e bzw. mittlere Übersetzung, wobei die Exzentrizität e beispielsweise 15 mm beträgt. Wenn der gegen den Nocken 19 a anliegende Kurvenseheibenfortsatz 18'im Uhrzeigersinne herumgeht, so rollt er infolge der Exzentrizität etwas auf dem Nocken 19a ab. Kommt letzterer etwa an die Stelle der Ziffer vier eines statt des Zahnkranzes gedachten Zifferblattes (Fig. 6), so gerät er aus dem Bereich der von der Kurvenscheibe bestrichenen Kreisfläche. Inzwischen ist aber der Fortsatz 18"in die Lücke zwischen den Nocken 19d und 19e getreten und gegen den Nocken 19e zur Anlage gekommen.
Wenn der Nocken 19e an der gleichen Stelle wie vordem der Nocken19a (vgl. Fig. 6) aus dem Bereiche der Kurvenscheibe gerät, übernimmt wieder der Fortsatz 18', der inzwischen gegen den Nocken 19b (statt ursprünglich den Nocken 19a) zur Anlage gekommen ist, den weiteren Antrieb des Zahnkranzes usf. Der Zahnkranz führt während einer vollen Kurbelumdrehung also keine volle Umdrehung aus, sondern, bei sieben gleichmässig voneinander entfernten Nocken, nur sechs Siebentel davon.
Noch stärker'bleibt der Zahnkranz gegenüber der Kurbelwelle zurück, wenn gemäss den Fig. 7 und 8 eine grössere Exzentrizität E eingeschaltet ist. Dann nimmt der Fortsatz 18'zunächst den Nocken 19a mit, lässt ihn aber bereits etwa bei der Ziffer drei eines gedachten Zifferblatts los, während inzwischen der Fortsatz 18"gegen den Nocken 191 zur Anlage gekommen ist. Bei dieser Einstellung der Exzentrizität ist das Umlauf Verhältnis von Zahnkranz zu Kurbelwelle bei Anordnung von sieben gleichmässig voneinander entfernten Nocken nur noch 4 : 7.
Vorzugsweise erhält die Kurvenscheibe mehr als zwei, beispielsweise vier Arme. Es ergibt sich dabei ein noch gleichmässigerer Gang des Getriebes, indem bei Einschaltung eines Übersetzungsganges immer, bevor der eine Arm aus dem Bereiche des bisher von ihm angetriebenen Nockens herauskommt, der nächste Arm bereits zur Einwirkung auf den nächsten Nocken kommt.
Auch die Zahl der Nocken ist veränderlich. Ein gutes Zusammenarbeiten mit den Kurvenscheibenarmen, auch schon bei Anordnung von nur zwei Armen, ergibt sich beispielsweise bei Anordnung von sieben Nocken.
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