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Kettenräderwechselgetriebe für Fahrräder u. dgl. Fahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf ein Kettenräderwechselgetriebe für Fahrräder und ähnliche Fahrzeuge,
mittels dessen mehrere Gänge eingeschaltet werden können. Dieses Getriebe weist
zwei Kettenradsätze auf, die auf je einer Welle lose gelagert sind, und wird an
Stelle des bei Fahrrädern üblichen Tretkurbellagers in das Fahrzeug eingebaut.
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Es sind zwar schon Wechselgetriebe für Fahrräder bekannt, mit Hilfe
derer mehrere Gänge einschaltbar sind und die an Stelle des üblichen Tretkurbellagers
in den Fahrradrahmen eingebaut sind. Auch bei den bekannten Wechselgetrieben sind
zwei Rädersätze auf je einer Welle angeordnet, jedoch sitzen die Räder mindestens
auf der einen Welle fest. Die einzelnen Räder haben verschieden große Durchmesser,
und die einzelnen Radpaare, von denen jedes einem Gang entspricht, werden durch
eine Ziehkeilschaltung mit einer Vorgelegewelle verbunden, von der aus der Antrieb
auf das Hinterrad über ein weiteres Zahnradpaar und einen Kettentrieb weitergeleitet
wird. Bei einer anderen Ausführungsform eines Wechselgetriebes für Fahrräder erfolgt
das Schalten der einzelnen Gänge durch Verschieben der Vorgelegewelle. In die bekannten
Wechselgetriebe ist aber weder ein Freilauf noch eine Rücktrittbremse eingebaut,
so daß diese Einrichtungen in üblicher Weise in der Hinterradnabe eingebaut sein
müssen.
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Den bekannten Ausführungsformen gegenüber wird die Erfindung darin
gesehen, daß für sämtliche Gänge Doppelkettenräder gleicher Bauart und gleichen
Durchmessers verwendet werden, wobei der eine Kettenradsatz auf der Tretkurbelwelle
und der zweite Kettenradsatz auf einer Antriebswelle angeordnet ist, die auch das
Kettenrad für den Antrieb des Hinterrades trägt. Außerdem sind in dieses Wechselgetriebe
ein Freilauf und eine Rücktrittbremse eingebaut. Auf diese Weise ist es möglich,
eine ganz einfache Hinterradnabe zu verwenden, auf der das Kettenritzel für den
Antrieb fest angeordnet ist. Dadurch, daß Doppelkettenräder gleicher Bauart und
gleichen Durchmessers verwendet werden, ergeben sich Vorteile in fertigungstechnischer
Hinsicht, außerdem ist hervorzuheben, daß Kettenräder mit Ketten im Vergleich zu
Zahnrädern einen besonders ruhigen, geschmeidigen und leichten Lauf haben, was für
die körperliche Antriebskraft für die Fortbewegung von Fahrräder besonders von Wert
ist. Wechselgetriebe mit Zahnrädern weisen diese Vorzüge nicht auf. Das bisher auf
der Tretkurbelachse befestigte große Kettenrad kommt bei dem Kettenräderwechselgetriebe
gemäß der Erfindung nicht mehr in Anwendung, dafür ist diese Übersetzung in dem
Wechselgetriebe enthalten und dabei vorteilhaft in dem Gehäuse untergebracht worden.
Hierdurch wird eine leichtere Pflege des Fahrzeuges möglich, gleichzeitig wird durch
den Wegfall des äußeren großen Kettenrades eine größere Hebelwirkung durch die Tretkurbeln
freigegeben.
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Der Antrieb bei dem erfindungsgemäßen Wechselgetriebe erfolgt vielmehr
durch ein im Durchmesser kleingehaltenes Kettenrad, das auf der Antriebswelle sitzt
und mit einer Kette das starr am Hinterrad sitzende Kettenrad antreibt. Das in einem
Gehäuse gelagerte Kettenräderwechselgetriebe hat zwei auf Kugellager laufende Wellen,
die parallel nebeneinanderliegen. Davon ist eine die Tretkurbelwelle, und eine die
Antriebswelle. In dieser ist eine Hohlbohrung für die Schalteinrichtung vorgesehen.
Auf diesen beiden Wellen sitzen lose die Doppelkettenrädersätze. Sämtliche Sätze
laufen auf kleinen Wälzlagern, die höher belastet werden können als Kugellager und
nebenbei raumsparender sind als diese.
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Die aus Doppelkettenrädern bestehenden Kettenrädersätze liegen teils
auf der Tretkurbelwelle und teils auf der Antriebswelle. Die Doppelkettenräder liegen
einander versetzt gegenüber und sind mit Ketten verbunden. Das ergibt somit einen
geschlossenen Kettenverband,, dessen Ketten hierbei jeweils von einen großen auf
ein gegenüberliegendes kleines Kettenrad verlaufen. Zwischen den benachbarten Doppelkettenrädern
ergibt sich somit ein Drehzahlanstieg. Von diesen Übersetzungsstufen werden die
einzelnen Gänge abgezapft. Die größte Übersetzung ist dann eingeschaltet, wenn die
Antriebskraft von der letzten Stufe abgegriffen wird.
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Die Schaltung der verschiedenen Gänge erfolgt über einen Schaltschlitten,
der beweglich in der Hohlbobrang der Antriebswelle geführt wird. Der Schaltschlitten
wird von einem Doppelseilzug von dem Lenker aus über Rollen bewegt und wirkt mit
seinen Schaltkämmen auf Schaltbolzen ein, die von Blattfedern
gehalten
werden. Das Kuppeln zwischen der Antriebswelle und den lose auf ihr sitzenden Doppelkettenräder
erfolgt dadurch, daß die Schaltbolzen durch Fenster der Antriebswelle in Aussparungen
der Doppelkettenräder greifen. Der Schaltschlitten wird durch Ansätze in Nuten der
Antriebswelle geführt und dadurch gegen Verdrehung gesichert. Durch eine Rastfeder,
die in Einkerbungen in der Antriebswelle einrastet, ist er gegen unbeabsichtigtes
Verschieben gesichert. -Bei dem Wechselgetriebe nach der Erfindung arbeiten im größten
Gang sämtliche Kettenradsätze zusammen, so daß sich eine sehr gute Materialausnutzung
ergibt. Der - erste bzw. kleine Gang schaltet selbsttätig durch Klemmwalzen. Das
erfolgt dann, wenn die übrigen Gänge ausgeschaltet sind. Es ist dies ein besonderer
Vorteil bei unverhofften Steigungen. Dieser selbstschaltende kleine Gang wird durch
die größeren Gänge überholt.
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Der Antrieb des Wechselgetriebes nach der Erfindung erfolgt über einen
Freilauf, der mit seinen Klemmkugeln in eine buchsenartige Verlängerung des ersten
Kettenradsatzes eingreift. Die Verlängerung ist nach außen hin konisch verengt und
zieht dadurch das erste Kettenrad nach außen. Dadurch wird ein gegenseitiges Verklemmen
der einzelnen Kettenradsätze vermieden.
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Die in das Wechselgetriebe eingebaute Rücktrittbremse arbeitet in
der Weise, daß Kugeln, die in einer Platte gelagert sind, bei rückläufiger Bewegung
der Tretkurbeln auf einer Gegenplatte auflaufen und dadurch in axialer Richtung
einen Bremskonus verschieben, der in eine Bremstrommel eingreift, die am äußeren
Kettenradsatz sitzt. Dieser Bremskonus trägt am Umfang eine Verzahnung, die mit
einem gegenüberliegenden Zahnrad auf der Antriebswelle kämmt, das mit dieser in
fester Verbindung steht. Die Antriebswelle wird somit bei Rückwärtsbewegung der
Tretkurbeln gebremst. Diese Bremse ist für die Sicherheit des Fahrers von besonderer
Bedeutung.
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Ein Kegelrad auf dem äußeren Kettenradsatz der Antriebswelle ist für
den Antrieb einer Lichtmaschine vorgesehen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen Abb. 1 einen Längsschnitt durch
ein Kettenräderwechselgetriebe gemäß der Erfindung, Abb. 2 einen Querschnitt längs
der Linie A-B in Abb. 1 vom Kettenradsatz mit Schaltschlitten.
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Das Gehäuse 1 weist zwei Seitenteile auf, die durch Schrauben 2 mit
dem Gehäuse 1 verbunden sind. Das Kettenräderwechselgetriebe hat zwei Wellen, die
Tretkurbelwelle 3 mit den beiden mit ihr befestigten Tretkurbeln und die Antriebswelle
4. Diese trägt am äußeren Ende das mit einem Gewinde festsitzende und von einer
Gegenmutter gesicherte Antriebskettenrad 5, durch das der Antrieb auf ein an der
Hinterradnabe starr befestigtes Kettenrad übertragen wird. Die Antriebswelle 4 hat
eine Bohrung für die Aufnahme der Schaltvorrichtung. Beide Wellen 3 und 4 laufen
auf Kugellagern 6; 7, die beiderseits in den Seitenteilen des Gehäuses 1 sitzen.
Auf jeder dieser beiden Wellen 3 und 4 sitzen sechs drehbar gelagerte Doppelkettenräder
9 bis 13 und 14 bis 19, die alle auf kleinen Wälzlagern 20, 21 laufen. Die auf der
Tretkurbelwelle 3 angebrachten Doppelkettenräder 9 bis 13 sind axial zwischen dem
Wellenbund 22 und dem Ring 23, der in einer Nut der Welle 3 sitzt, geführt. Ebenso
sind auch die auf der Antriebswelle 4 gelagerten Doppelkettenräder 14 bis 19 zwischen
dem Wellenbund 24 und dem Bremszahnrad 25, das mittels des Mitnehmerkeils 26 auf
der Antriebswelle 4 aufgekeilt ist, in axialer Richtung geführt. Die Doppelkettenräder
9 bis 13 sind zu den gegenüberliegenden, 14 bis 19, versetzt angeordnet und sind
miteinander durch Ketten verbunden. Dabei läuft die erste dieser Verbindungen von
dem größeren Antriebskettenrad 29 auf das kleinere gegenüberliegende Kettenrad 30.
Ebenso ist das größere Kettenrad 31 des Doppelkettenrades 14 durch eine Kette mit
dem kleinen Kettenrad 32 des gegenüberliegenden versetzten Doppelkettenrades 9 verbunden
und so fort. Jede Kettenverbindung ergibt eine bestimmte Übersetzung, die sich mit
der vorherigen Übersetzung addiert. Auf diese Weise ergeben sich die verschiedenen
Stufenwerte für die einzelnen Gänge.
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Die Schaltverbindungen zwischen der Antriebswelle 4 und den drehbar
gelagerten Doppelkettenrädern werden durch die Schaltbolzen 33 hergestellt. Diese
werden in der Bohrung der Antriebswelle 4 durch die angeschweißten Blattfedern 34
gehalten. Die Antriebswelle 4 hat Fenster 35, die rechteckigen Querschnitt haben.
In diesen ruhen die zurückgezogenen Schaltbolzen 33. Das Bewegen der Schaltbolzen
33 in die Kupplungsstellung wird von dem Schaltschlitten 36 vollzogen, der in der
Bohrung der Antriebswelle 4 gleitet. Die auf diesem angebrachten Schaltkämme 37
drücken die Schaltbolzen 33 in die Schaltnuten 39 des darüberliegenden Doppelkettenrades
und halten die betreffende Verbindung aufrecht. Die Doppelkettenräder 15 bis 19
sind sämtlich mit diesen Schaltnuten 39 versehen für das Schalten der verschiedenen
Gänge. Die Kupplung jedes Doppelkettenrades 15 bis 19 mit der Antriebswelle 4 erfolgt
hierbei durch drei Schaltbolzen 33, die an ihren Enden 42 abgerundet sind, um einen
leichten und reibungslosen Schaltvorgang zu ermöglichen. Das erste Doppelkettenrad
14 auf der Antriebswelle 4 schaltet selbsttätig durch Klemmwalzen 43, und zwar immer
dann, wenn gerade kein Schaltbolzen 33 durch die Schaltkämme in Kuppelstellung gedrückt
wird. Der Schaltschlitten 36 ist durch drei Ansätze 46, die in Nuten 45 der Antriebswelle
4 geführt sind, gegen Verdrehung und durch die am Schaltschlitten 36 befestigte
Blattfeder 47, die mit einer Nase in Einkerbungen 48 in der Bohrung der Antriebswelle
einrastet, gegen axiales Gleiten gesichert. Der Schaltschlitten 36 wird von einem
Drehgriff, der am Lenker des Fahrrades angebracht sein kann, bewegt. Von diesem
geht ein Doppelseilzug aus, der über die geteilte Doppelseilrolle 49 in die Bohrung
der Antriebswelle 4 führt. Er läuft weiter durch die Mitnehmerscheibe 50, den durchbohrten
Schaltschlitten 36, die Mitnehmerscheibe 51 und über die Seilrolle 52 wieder zurück.
An den beiden Mitnehmerscheiben 50, 51, die durch ein Verbindungsrohr miteinander
verbunden sind, ist das eine Seil 53 durch Verlöten od. dgl. befestigt, das andere
Seil führt lose durch Bohrungen in den Mitnehmerscheiben 50, 51. Diese liegen lose
seitlich an dem Schaltschlitten 36 an und drehen sich deshalb nicht mit diesen mit.
Die Seilrolle 52 ist an einem Ende der Welle 54 gelagert, die am anderen Ende den
Haltearm 55 trägt. Dieser hält den Seilzug, der über die Seilrolle 52 läuft, gespannt,
gleichzeitig sichert er diese gegen Verdrehung dadurch, daß er mit seinem Ende in
der Schlitzführung 56 am Gehäuse 1 gehalten wird. Die Kraftübertragung von der Tretkurbelwelle
3 auf das erste Kettenrad 29 erfolgt über den Freilauf 57, der in der buchsenartigen
Verlängerung 58 angeordnet ist, die am ersten Kettenrad 29 sitzt. Die Bohrung in
der
buchsenartigen Verlängerung 58 läuft nach außen hin konisch
zu. Dadurch wird ein gegenseitiges Verklemmen der Doppelkettenräder 9 bis 13 verhindert.
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Mit der Tretkurbelwelle 3 steht eine Rücktrittbremse in Verbindung,
die mit Hilfe des mit der Tretkurbelwelle 3 fest verbundenen Lagerkonuses 59 arbeitet,
der durch eine Gegenmutter gesichert ist. Bei Betätigung der Rücktrittbremse bewegt
der Lagerkonus 59 die Bremskugeln 60 aus ihren Auslaufbecken heraus. Diese drücken
dadurch auf die Druckplatte 61 mit ihrer Haltenase 62, die diese gegen Verdrehung
sichert, die ihrerseits den in entgegengesetzter Richtung drehenden, verzahnten
Bremskonus 63 nach rechts bewegt. Dieser greift in die danebenliegende Bremstrommel
64 ein die am Doppelkettenrad 13 fest angeordnet ist. Der verzahnte Bremskonus 63
läuft mit einem Wälzlager auf der Tretkurbelwelle 3 und kämmt mit dem gegenüberliegenden
Bremszahnrad 25. Die Antriebswelle 4 wird somit unabhängig von dem gerade eingeschalteten
Gang unmittelbar gebremst. Der verzahnte Bremskonus 63 wird im Leerlauf von mehreren
Zungenblattfedern 65, die an dem Ring 23 befestigt sind, von der Bremstrommel 64
ferngehalten. Die Druckplatte 61 wird ständig durch die Blattfeder 66 auf die Bremskugeln
60 gedrückt. Dadurch erreicht man, daß die Rücktrittbremse sofort anspricht.
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Die Versetzung der Doppelkettenräder ergibt Platz für ein Kegelrad
67. Dieses läuft unabhängig von dem gerade eingeschalteten Gang mit gleichbleibender
Drehzahl um und ist deshalb besonders geeignet für den Antrieb einer Lichtmaschine.
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Das Schalten bei diesem Kettenräderwechselgetriebe kann sowohl im
Leerlauf als auch während des Antriebs und während der Bremsbetätigung ohne Störung
durchgeführt werden. Dieses Getriebe kann auch für kleine Krafträder vorteilhaft
verwendet werden.