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Dokumentenidentifikation DE102005037438B4 31.05.2007
Titel Stufenlose Polygon - Freilauf Fahrradschaltung
Anmelder Schuppler, Helmut, 73054 Eislingen, DE
Erfinder Schuppler, Helmut, 73054 Eislingen, DE
DE-Anmeldedatum 09.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005037438
Offenlegungstag 08.03.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse B62M 11/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B62M 9/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16H 9/24(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine stufenlose Polygon- Freilauf Fahrradschaltung mit den Merkmalen des Oberbegriffs nach Anspruch 1.

Eine derartige Fahrradschaltung ist aus der DE 20 2004 010 309 U1 bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Fahrradschaltung zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale nach Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Fahrradschaltung besteht grundsätzlich aus zwei Untergruppen und zwar aus dem Verstell-Mechanismus und der Verstell-Ableitung.

Diese werden nachfolgend an Hand der 1 bis 4 beschrieben.

Der Verstell-Mechanismus besteht aus einer Mitnehmerscheibe (01) die mit radialen Führungsnuten versehen ist und in welcher sich mindestens 3 kleine Kettenräder (02) als Planetenräder radial verstellen lassen. Auf der Pedalachse (03) ist ein Verstellring (04) ca. 110° drehbar gelagert. Die Kettenräder (02) sind mittels Spreizhebel (05) mit dem Verstellring (04) so verkoppelt, das bei der Drehung des Verstellringes (04) die Kettenräder (02) radial und stufenlos nach außen bzw. nach innen verstellt werden können. Da jedoch die Kettenräder (02) auf Freiläufen (07) laufen, passen sich die Kettenräder (02) stets der jeweiligen Kettenteilung an. Voraussetzung ist allerdings, das die beiden Kettenseiten unter einen bestimmten Federzug stehen, was bei jeder Fahrradschaltung sowieso der Fall ist.

Der Bereich der stufenlosen Verstellung entspricht einem Bereich von 40 zu 64 Zähnen, was ca. einer 3-stufigen Kettenradschaltung an der Pedalachse entspricht.

Fig. 4:

Bei der Verstellung der Kettenräder (02) nach außen ist immer das erste Kettenrad (02-EA) im Eingriff, wobei sich die nachfolgenden Kettenräder (02-AA) immer in die freie Richtung der Freiläufe (07) durch die Kette (08) einstellen.

EA-bedeutet im Eingriff bei Verstellung nach außen.

AA-bedeutet in Anpassung bei Verstellung nach außen.

Fig. 3:

Bei der Verstellung der Kettenräder (02) nach innen ist im Gegensatz zur Verstellung nach außen immer das letzte Kettenrad (02-EI) im Eingriff wobei sich die vorlaufenden Kettenräder (02-AI) immer in die freie Richtung der Freiläufe (07) durch die Kette (08) einstellen.

EI-bedeutet im Eingriff bei Verstellung nach innen. AI-bedeutet in Anpassung bei Verstellung nach innen.

Bei konstanter Übersetzung sind alle Kettenräder (02) im Eingriff.

Die stufenlose Verstellung ist nicht nur auf die Kettenteilung einstellbar, sonder auch auf Brüche der Kettenteilung (zum Beispiel 42,6 Zähne), weil sich die Kettenräder (02) beim Eingriff in die Kette (08) der Kette anpassen.

Das hat zur Folge, das man dadurch in wahrsten Sinne des Wortes eine stufenlose Schaltung erreicht. Die Abwicklung der Kette läuft über einem Polygon den die Kettenräder (02) mit den Kettenstützen (09) bilden. Durch die Lage der Kettenstützen (09) last sich fast runde Abwicklung erreichen. Ohnehin macht sich die Polygonabwicklung bei der Fahrradschaltung kaum bemerkbar.

Wirkungsgrad dieser stufenlosen Schaltung entspricht dem Wirkungsgrad eines Kettentriebes, weil sich die Zahnräder der Verstellableitung bei konstanter Übersetzung nicht drehen.

Ein Vorteil dieser Erfindung ist auch, das sich die Kette (08) bei der Verstellung stets in einer Ebene befindet gegenüber der 3-stufigen Kettenschaltung, wo sie in 3 Ebenen herumspringt.

Weiterer Vorteil ist, das man bei Belastung sowie beim Rückwertstreten auch verstellen kann. Selbstverständlich ist eine Schaltung (Verstellung) ohne Belastung günstiger.

Diese stufenlose Fahrradschaltung bildet mit den bekannten gestuften Schaltungen am Hinterrad (Ketten oder Nabenschaltungen) eine ideale Lösung als komplette stufenlose Schaltung in den bekannten Schaltbereich der jetzigen Stufenschaltungen. Mit einer zusätzlichen Zahnradübersetzung in der Hinternabe ist diese stufenlose Schaltung auch an der Hinterachse anwendbar.

Diese Erfindung eignet sich im Allgemeinem auch für alle gängigen Zugmittel wie Kette, Zahnriemen, Keilriemen, Flachriemen u.s.w. und ist auch Fahrzeugbau anwendbar.

In den 1 und 2 ist der Aufbau der Verstellableitung dargestellt:

Das Getriebe der Verstellableitung besteht aus den Gehäuseteilen (22, 23), die mit der Pedalachse (03) z.B. durch eine Passfeder verbunden sind. Zwischen den Gehäuseteilen (22, 23) ist eine Zwischenscheibe (27) durch 3 Schrauben eingeklemmt. In den Spalten zwischen den Positionen 22, 23, 27 befinden sich zwei Bremsscheiben (12, 13), welche mittels Klemmsattel (25, 26) beim Treten angehalten werden. Die Bremsscheibe (12) greift in das Planetenzahnrad (11), wobei die Bremsscheibe (13) in das Planetenzahnrad (10) greift.

Die Planetenzahnräder (10, 11) sind zueinander versetzt im Eingriff, um die Verstellrichtung zu ändern. Das Planetenzahnrad (11) greift auch in das Zahnrad (19), das über das Gehäuseteil in der Mitte der Pedalachse (03) gelagert ist. Die Positionen 19, 20, 16, 18 bilden eine Planetenübersetzung mit einer Überlastsicherung in dem sich Sicherungsstifte (16) befinden. Die Verstellung wird beim Treten durch anhalten einer von zwei Bremsscheiben (12, 13) mittels zweier kleiner Planetenzahnräder (10, 11) mit nachgeschalteter Übersetzung ins Langsame abgeleitet (i = 0,2).

Diese von der Pedalachse (03) abgeleitete Drehbewegung wird über die Zahnräder (10, 11) an das Zahnrad (19) geleitet, das zusammen mit Excenter (18) an der Pedalachse gelagert ist. An diesem Excenter (18) ist das Zahnrad (20) exzentrisch gelagert, das sich wiederum am Ring (24) mit Innenverzahnung abrollt. Das Zahnrad (20) hat stirnseitig eine radiale Nut aus der die reduzierte Drehbewegung für den Verstellring (04) abgenommen wird (ca. 110°). Durch die geringe Differenz der Anzahl der Zähne wird eine große Übersetzung von ca. 1/5 erreicht, um eine genaue Einstellung der stufenlosen Verstellung während der Fahrt zu erreichen. Die Übersetzung der Verstellableitung von ca. 1/5 ist so gewählt, das man mit 1,5 Pedalumdrehungen eine komplette Verstellung nach oben bzw. nach unten erreicht.

Die Verstellrichtung richtet sich jeweils nachdem, welches Zahnrad (10, 11) durch Bremsscheiben (12, 13) angehalten wird. Von einer Bremsscheibe wird die Verstellung nach oben, von der anderen nach unten abgeleitet. Wenn eine der Bremsscheiben über den Verstellbereich hinaus angehalten wird, rutscht die Überlastsicherung durch, und es ist dann ein Ratern der Sicherungsstifte (16) zu hören. In diesem Falle muss der Betätigungshebel der Bremsscheibe losgelassen werden. Beim Anhalten der anderen Bremsscheibe (über zweiten Betätigungshebel) wird die Schaltung in die andere Richtung verstellt.

Die Planetenzahnräder (10, 11) die ineinander versetzt im Eingriff sind, und jeweils durch eine Bremsscheibe angehalten werden können, ändern die Verstellrichtung je nachdem welche Bremsscheibe (12, 13) angehalten wird. Die Verstellrichtung ändert sich ebenfalls, wenn man mit den Pedalen plötzlich rückwärts dreht, ohne die andere Bremsscheibe anzuhalten. Wenn keine der Bremsscheiben angehalten wird, machen die Zahnräder keine Relativbewegung, die Übersetzung ist konstant und alles dreht sich mit der Drehzahl der Pedale.


Anspruch[de]
Stufenlose Polygon- Freilauf Fahrradschaltung, bei der mindestens drei kleine Kettenräder (02) als Planetenräder in einer Mitnehmerscheibe (01) radial verstellbar angeordnet sind, wobei diese Kettenräder auf Freiläufen (01) gelagert sind, wobei dieser Freilauf als eine Lagerung zu verstehen ist, wo eine Drehrichtung des Kettenrades (02) frei ist und die andere gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche relative reversierbare Drehung für den Verstellmechanismus von Bremsscheiben (12, 13) abgeleitet wird und über versetzt im Eingriff gelagerte Planetenzahnräder (10, 11) in einer von zwei Verstellrichtungen an die Planetenzahnräder (19, 21, 24) mit Hilfe eines Excenters (18) ins Langsame übersetzt wird und an den Verstellring (04) weiter geleitet wird. Stufenlose Polygon- Freilauf Fahrradschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Kettenräder (02) über Spreizhebel (05) mit einem Verstellring (04) der an der Pedalachse (03) gelagert ist so verbunden ist, das bei einer Schwenkung des Verstellringes (04) die Kettenräder (02) sich nach außen bzw. nach innen bewegen. Stufenlose Polygon- Freilauf Fahrradschaltung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die relative Schwenkbewegung des Verstellringes (04) durch Abbremsen von zwei Bremsscheiben (12, 13) erreicht wird, wobei die erforderliche Drehung für die Verstellung nach oben bzw. nach unten von der Drehung der Pedalachse bei Treten abgeleitet wird. Stufenlose Polygon- Freilauf Fahrradschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet dass 2 Planetenzahnräder (10, 11) die ineinander versetzt im Eingriff sind wechselweise durch Bremsscheiben (12, 13) angehalten werden um die Verstellrichtung zu ändern. Stufenlose Polygon- Freilauf Fahrradschaltung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die abgeleitete Drehzahl der Planetenzahnräder (10, 11) über die Zahnräder Pos. 19, 21, 24 sowie über einen Excenter (18) ins Langsamere an den Verstellring (04) übertragen werden. Stufenlose Polygon- Freilauf Fahrradschaltung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausführung der Schaltung bei der nur eine Bremsscheibe angehalten wird, Verstellableitung nach unten durch Treten nach vorne und die Verstellung nach oben durch Treten hach hinten erfolgt.






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