DE4322382A1 - Infinitely adjustable bicycle drive - Google Patents

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.The invention relates to a continuously adjustable ren bicycle drive, in which as a power transmission from the crankset provided to the wheel hub with the Rear wheel connected sprocket around the sprockets endless, flexible traction means, especially a toothed belt men, is provided.

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.In the case of bicycle drives taking into account a slight Maintenance, low cost, noiseless work and environmentally friendly behavior a long lifespan Achieving is more and more common from the roller chains Power transmission means gone and a timing belt used. A possible version of a bicycle drive using a toothed belt shows 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.Regardless of whether a roller chain for bicycle drives or but a timing belt is used, it is known that Infinitely variable transmission ratio. It is an adjustable chain drive by DE-OS 33 18 278, especially known for bicycles, in which the chain drive wheel consists of four segments, two of which are ge opposing segments are provided with teeth, wherein all segments between a small and a large one Diameters are radially displaceable by spindle drive. A disadvantage of this adjustable chain drive, which also by a toothed belt drive can be replaced, however, is that to initiate the displacement of the segments of the chain drive wheel through the spindles assigned to the segments Timing chain as an additional operating element on the bike which is a relative rotation of with the spindles in Connected bevel gears initiates, namely under Zwi Circuit of a ring gear on which the bevel gears mesh men. But this means that by turning the ring gear rela tiv to the sprocket the spindles turn, so that the diameter and thus the gear ratio is arbitrary  let vary, but this is in addition to the actuation Control chain only possible with a great deal of construction 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.This relatively large structural effort is also in the stages adjustable bicycle transmission according to DE-OS 40 31 865 not avoided. This bicycle transmission works on the basis of push rods, which are provided with grid sliding blocks, the Have saw teeth and on the inside of a groove in the sprocket be performed. The point of engagement of the grid can be sliding blocks steplessly via a rotating center to the chain wheel-mounted base plate and a spring holder len, so that a change in the translation when twisted relationship takes place. The adjustment of the point of engagement of the Grid sliding blocks over the rotatably mounted base plate however still represents an additional construction effort.

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.A further known, fine stage according to DD-PS 2 55 922 variable chain drive, at the same time the dead centers are to be overcome more easily and in particular that Gear ratio depending on the spent Pedal force is set, provides that on the pedal crankshaft bearing shaft with a Paral lelführung is connected on the two tooth segments in radial Direction are arranged. By compression springs that arranged between the bottom bracket shaft and the toothed segments are achieved, that the toothed segments are shifted outwards as soon as an existing lock is released. At the Sem chain drive, the lock consists of sawtooth-shaped Cutouts in the parallel guide and from bolts that run across are guided to the direction of displacement in the one tooth segment and against the force of a spring by a cam in the off savings are pressed. The cam is over one Bowden cable operated lever and a transmission device tung twisted. So this chain drive also requires in addition to a considerable structural effort to operate it,  to comply with a fine-tuning setting, as an additional one Actuating components a bowden cable operated lever and a Transmission device.

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.It is no different with the stepless, manual adjustment baren traction drive according to DD-PS 2 84 451, in which for change a gear lever must be operated in order to use a Bowden cable on the adjustment lever to act in order to relieve or relieve cone pulleys reach that are wrapped in a traction device and their Distance decreases or increases in opposite directions, so that there is a radial movement of transmission elements comes, which roll over in the guideways of the conical pulleys lent cylindrical rollers are pressed outwards or on reach a smaller diameter level.

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.The invention has for its object a continuously to create automatically adjustable bicycle drive, in which using an endless looping around the sprockets flexible traction means, especially a toothed belt, with poss as little construction effort as possible, even if avoided additional components, such as Bowden cable actuated Leverage, the gear ratio only dependent speed of the applied pedal force is adjustable, whereby at the same time possible with further increase in efficiency dead spots are easier to overcome.

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. According to the invention the object is achieved in that the the ring gear connected to the wheel hub of the rear wheel of several evenly on the circumference of the wheel hub of the rear Rades arranged tooth segments, which on their outer toothed circumference involute and pivotable against the force in the area of its rear end a return spring mounted and preferably from one housing that can be brought into the freewheel of the wheel hub.  

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.There is a preferred embodiment of the invention in that the housing accommodating the toothed segments consists of two its outer circumference has tabs having washers, between rule the tooth segments are arranged, whereby by the Tabs of the washers on the tooth segments in their rear Area pivotally receiving bolt is guided with one end protrudes from one of the two panes and on this end the helical part of the return spring takes while one of the helical part of the reset spring tangentially outgoing end the two discs and that second tangentially outgoing end in the tensioned state of the Return spring at a distance from the helical part of the return spring through the tooth segment in its front area penetrates.

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.The tooth segments are advantageously from the housing, that is from the discs, so that in the direction of rotation of the tooth belt the tooth of each tooth segment, including the the circumference of the toothed ring consisting of toothed segments greatest distance to the axis of the pedal crank Sprocket has, in the rest position of each tooth segment smallest distance to the axis of the wheel hub of the rear wheel sits.

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.The pivoting movement of the toothed segments in the tensioned state to limit the return springs internally, this is done limit by touching the second tangentially from the wendelför Part of the return springs, the tooth segment penetrating end on the outer circumference at least one Disc. The swiveling movement of the toothed segments in the closed position the return springs inside can also be be limited, which of course is also possible is by limiting this by abutment of each tooth segment on the first from the helical part of that in the direction of rotation  orderly tooth segment associated return spring tangential outgoing, the two disks forming the housing through urgent end.

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.By such an inventive design of the Wheel hub of the rear wheel related gear ring will be a continuously adjustable bicycle drive which makes it possible without additional Components such as Bowden cable operated levers Set gear ratio automatically. The setting The translation ratio is solely in Dependency on the force applied to the cranks. Is So this force is great, for example, when the If this is the case, this force is transferred via the toothed belt the tooth flanks of the tooth segments, so that by the on the Forces on the tooth flanks of the tooth segments act on the tooth segments against the force of the return springs around the axis of the tooth out of the housing be pivoted so that the outer diameter of the tooth segments enlarged, so a smaller translation ratio ratio. The tooth flanks are loaded of the toothed segments are different, which causes the toothed belt not in the area of the toothed ring consisting of toothed segments on a circular path, but on one of them moving web. But this contributes to the possible death points are overcome so that the torques by the Timing belt from the sprocket provided with the crank the tooth segments with the rear wheel hub evenly transfer the wheel-connected ring gear become. It is advantageous if the with the wheel hub Rear wheel-connected ring gear made of three teeth ment exists. In addition, this should consist of tooth segments the sprocket and a belt tensioner tensioning the toothed belt be ordered. Instead of the helical part and the both tangentially departing from this helical part End of existing return spring can of course also  any other spring body can be used that is able the toothed segments of the ring gear inwards into the housing to pull in, such as a tension spring.

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.Should the infinitely adjustable bicycle drive with the sprocket consisting of three tooth segments for bicycles are used in terms of off-road capability particularly high demands are made, so there is a further feature of the invention also with the pedal cure provided gear ring from several, preferably from three, Tooth segments evenly arranged on its circumference on its outer, toothed circumference involute trained and ge in the region of its rear end is stored and connected to the crank by one the housing, which is open on its outer circumference, is accommodated, each tooth segment under that of a compression spring practiced force, which is in the front area of the tooth segment and on the other hand in the area of the axis of the pedal cranked ring gear is attached to the housing. Here can be used as a compression spring any spring body that is suitable to press the tooth segments outwards; so with for example a telescopic spring in the form of a gas spring or a hydraulic spring. It is also the use of one Coil spring possible.

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.By this design of the tooth provided with the pedal crank wreath is made possible that on a level route on which the bike moves, taking into account the tooth segments low load on the tooth flanks of the teeth from their housing be pushed out by the compression springs. At the same time who but the tooth segments of the ring gear, the one with the wheel hub of the rear wheel is connected by the low Bela The tooth flanks of the tooth segments are supported by the toothed belt pulled into the housing by the return springs, see above that there is automatically a large gear ratio. On the other hand, the bike moves on a route with a large  Incline, so the toothed segments of the with the crank provided ring gear by the raised to be applied Forces by the toothed belt against the force of the compression springs pressed inwards - the diameter of this ring gear ver wrestles itself - while at the same time the Tooth segments of the ring gear, which with the wheel hub of the rear Rades is connected against the force of the return springs their housing can be pivoted out so that the diameter this ring gear enlarges. But that is the same thing tends to reduce the gear ratio.

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.Too much stress on the individual teeth of the tooth segment to avoid on each tooth segment, which with the Timing belt is engaged, at least three teeth with this be engaged.

Ein einfacherer Aufbau kann erreicht werden, wenn das die Zahn­ segmente aufnehmende Gehäuse gleichzeitig die Außenwand des Freilaufes bildet.A simpler structure can be achieved if that's the tooth housing housing segments at the same time the outer wall of the Freewheel forms.

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.It is useful if depending on the mass of the Person using the bicycle both the compression springs and the Return springs can be designed for different forces. Bicycles should be available for people with low mass be in which the return springs as well as the pressure exert relatively small forces on the tooth segments, while for people with greater mass both the Rückstellfe and the compression springs on the toothed segments are relative should exert great force.

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be described in more detail below using exemplary embodiments are explained. Show in the accompanying drawing

Fig. 1 die Vorderansicht eines stufenlos selbsttätig verstell­ baren Fahrradantriebes in schematischer Darstellung, Fig. 1 is a front view of a continuously adjustable automatic cash bicycle drive in schematic representation,

Fig. 2 die Vorderansicht des hinteren Zahnkranzes des Fahrrad­ antriebes, Fig. 2 is a front view of the rear sprocket of the bicycle drive,

Fig. 3 die Vorderansicht eines mit der Tretkurbel verbundenen vorderen Zahnkranzes. Fig. 3 is a front view of a front sprocket connected to the pedal crank.

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.As shown in FIG. 1, the continuously variable bicycle drive has a ring gear 2 connected to the crank 1 and a ring gear 4 arranged on the wheel hub 3 of the rear wheel (not shown ) . Both sprockets 2 ; 4 are wrapped by a toothed belt 5 , which is tensioned by a belt tensioner 5 '. The ring gear 4 has three tooth segments 6 arranged uniformly on the circumference of the wheel hub 3 of the rear wheel, which are circular in their inner circumference and evolve-shaped on their outer circumference provided with teeth 7 ( FIG. 2). The toothed belt 5 rests on these involute sections of the toothed segments 6 . The toothed segments 6 are pivotally mounted in the region of their rear end against the force of a return spring 8 and are received by a housing 10 , preferably on the freewheel 9 of the wheel hub 3 . In Fig. 1, the return spring 8 is designed as a tension spring 8 ', which is connected to these in the region of the front end of the toothed segments 6 .

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.According to Fig. 2 there is the toothed segments 6 female housing 10 with two tabs 11 provided discs 12, between which the toothed segments 6 are arranged. The return spring 8 is designed as a spiral spring.

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.Through each tab 11 , the toothed segments 6 in its rear region pivotally receiving bolt 13 is guided, which protrudes with its one end from the one disk 12 . On this end of the bolt 13 , the helical part 14 of the spiral spring designed as a return spring 8 is arranged. From this helical part 14 go two ends 15 ; 16 tangen tial, of which the first tangentially outgoing end 15 engages in the two disks 12 and is thereby fixed, while the second tangentially outgoing end 16 in the tensioned state of the return spring 8 was at a distance from the helical part 14 of the return spring 8 the toothed segment 6 penetrates in its front area.

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.The stepless, automatic adjustment of the bicycle drive takes place as a function of the force transmitted from the front sprocket 2 via the toothed belt 5 to the rear sprocket 4 , ie to the tooth flanks 18 of the toothed segments 6 . If a greater amount of force is required by the cyclist to move the bicycle forward, for example when climbing, the toothed segments 6 against the force of the return springs 8 about the axis of the toothed segments 6 pivotally receiving bolt 13 from the disks 12 best existing housing 10 pivoted out, so that with increasing effort for the cyclist, the outer diameter of the toothed segments 6 increases, which leads to a smaller transmission ratio. This reduces the effort. If the effort decreases, pivoting under the action of the return springs 8, the toothed segments 6 inwards and the transmission ratio increases again. As a result, it is sufficient that the cyclist's effort can remain approximately the same.

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.In connection with the involute design of the tooth segments 6 it is achieved that the toothed belt 5 2/3 of the circumference of the ring gear 4 comprises, so that a high efficiency is sufficient. So that too much effort on a single NEN tooth 7 of the toothed segment 6 is avoided, this is preferably designed so that three teeth 7 are constantly engaged at least on one toothed segment 6 .

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.The pivoting movement of the toothed segments 6 inwards in the tensioned state of the return springs 8 is in the execution of the toothed ring 4 according to FIG. 2 through both ends 15 tangentially from the helical part 14 ; 16 limited, so by the impact of the second tangential outgoing from the helical part 14 of the return spring 8 , the respective tooth segment 6 by urging end 16 on the outer circumference of at least one disk 12 of the housing 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.From Fig. 3 it can be seen that also with the pedal crank 1 in connection sprocket 2 can best hen from toothed segments 19 , with three toothed segments 19 are arranged uniformly on its circumference in the illustrated embodiment. These toothed segments 19 also have an outer involute-shaped section provided with teeth 20 . They are pivotally mounted with their rear end on a pin 21 and received by a housing 22 which is connected to the pedal crank 1 and is open on its outer circumference.

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.The toothed segments 19 of the ring gear 4 are under the force of compression springs 23 . These can be designed both as coil springs and as telescopic springs. The compression springs 23 are attached with their lower end in the region of the axis of the ring gear 2 preferably on the bearing of the pedal crank 1 and with its upper end on the front pivotable end of the toothed segment 19 . As a result, the toothed segments 19 pivot outwards with their ends before they end in the unloaded state. This pivoting movement is limited by a stop which is arranged in the telescope spring when it is used.

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.The toothed belt 5 lies on the toothed segments 19 of the toothed ring 2 , engaging in its teeth 20 . At high Kraftauf wall to kick the ring gear 2 , the toothed segments 19 are pressed against the force of the compression springs 23 inwards. They swivel around the axis of the bolt 21 . If the tooth segments 6 of the rear ring gear 4 then pivot outwards at the same time, the transmission ratio is reduced very greatly.

Diese Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist deshalb be­ sonders für Sportfahrräder, wie Mountainbikes, geeignet. This design of the solution according to the invention is therefore be especially suitable for sports bicycles such as mountain bikes.  

Durch den Einsatz von Rückstellfedern 8 und/oder Druckfedern 23 mit unterschiedlichen Federkennwerten kann der durch den Rad­ fahrer zu leistende Kraftaufwand eingestellt werden.By using return springs 8 and / or compression springs 23 with different spring characteristics, the effort to be made by the cyclist can be adjusted.

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.1. Infinitely adjustable bicycle drive, in which as a power transmission means provided by the ver with the crank crank sprocket to the sprocket connected to the wheel hub of the rear wheel, a sprocket looping endless, flexible traction means, in particular a toothed belt, is provided, characterized in that hub with the wheel (3) of the rear wheel in Related gear ring (4) consists of a plurality of equally exists on the periphery of the wheel hub (3) of the rear wheel arranged toothed segments (6), the Evolven at its outer toothed (7) circumference formed tenförmig and pivoted in the region of its rear end against the force of a return spring ( 8 ) and are received by a housing ( 10 ) which can be brought to the freewheel ( 9 ) of the wheel hub ( 3 ). 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.2. Bicycle drive according to claim 1, characterized in that the toothed segments ( 6 ) accommodating housing ( 10 ) consists of two on its outer circumference tabs ( 11 ) having disks ( 12 ), between which the toothed segments ( 6 ) are angeord net, whereby through the tabs ( 11 ) of the disks ( 12 ) a tooth bar ( 6 ) in its rear region pivotally receiving pin ( 13 ) is guided, which protrudes with one end from one of the two disks ( 12 ) and on this end the helical part ( 14 ) of the return spring ( 8 ) receives, while one of the helical part ( 14 ) of the return spring ( 8 ) tangentially outgoing end ( 15 ) the two discs ( 12 ) and the second tangentially outgoing end ( 16 ) in tensioned state of the return spring ( 8 ) at a distance from the helical part ( 14 ) of the return spring ( 8 ) penetrates the toothed segment ( 6 ) in its front region. 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.3. Bicycle drive according to claim 1 and 2, characterized in that in the direction of rotation of the toothed belt ( 5 ), the tooth of each toothed segment ( 6 ), including the circumference of the toothed ring ( 6 ) consisting of ring gear ( 4 ), the greatest distance from the axis of the with the pedal crank ( 1 ) hens sprocket ( 2 ), in the rest position each tooth segment ( 6 ) has the smallest distance to the axis of the wheel hub ( 3 ) of the rear wheel. 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.4. Bicycle drive according to claim 1 to 3, characterized in that in the tensioned state of the return springs ( 8 ) the pivoting movement of the toothed segments ( 6 ) inwards by impact of the second tangent from the helical part ( 14 ) of the return springs ( 8 ) outgoing, the tooth segment ( 6 ) penetrating end ( 16 ) is delimited on the outer circumference of at least one disk ( 12 ). 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.5. Bicycle drive according to claim 1 to 3, characterized in that in the tensioned state of the return springs ( 8 ), the pivoting movement of the toothed segments ( 6 ) inwards by impact of each toothed segment ( 6 ) on the first of the helical part ( 14 ) of the in Direction of rotation downstream tooth segment ( 6 ) associated return spring ( 8 ) tangentially starting, the two disks ( 12 ) penetrating end ( 15 ) is limited. 6. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rückstellfedern (8) als Zugfedern (8′) ausge­ bildet sind.6. bicycle drive according to claim 1 to 3, characterized net gekennzeich that the return springs (8) are formed as tension springs (8 ') out. 7. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rückstellfedern (8) als Biegefedern ausgebil­ det sind.7. Bicycle drive according to claim 1 to 3, characterized in that the return springs ( 8 ) are ausgebil det as spiral springs. 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. 8. bicycle drive according to claim 1 to 7, characterized net gekennzeich that the group consisting of toothed segments (6) toothed rim (4) a toothed belt (5) exciting belt tensioner (5 ') is arranged downstream. 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.9. Bicycle drive according to claim 1 to 7, characterized in that with the wheel hub ( 3 ) of the rear wheel in connec tion ring gear ( 4 ) from three toothed segments ( 6 ) be. 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.10. Bicycle drive according to claim 1 to 9, characterized in that the toothed ring ( 2 ) provided with the pedal crank ( 1 ) consists of several, preferably three, evenly arranged on its circumference toothed segments ( 19 ) on its outer, with Teeth ( 20 ) provided circumference evolven ten-shaped and pivotally mounted in the region of its rear end and received by a with the pedal crank ( 1 ) in connection, on its outer circumference open housing ( 22 ), each toothed segment ( 19 ) under the is exerted by a compression spring ( 23 ) which is fastened to the housing ( 22 ) on the one hand in the front area on the toothed segment ( 19 ) and on the other hand in the area of the axis of the toothed ring ( 2 ) provided with the pedal crank ( 1 ). 11. Fahrradantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern (23) als Teleskopfedern ausgebildet sind.11. Bicycle drive according to claim 10, characterized in that the compression springs ( 23 ) are designed as telescopic springs. 12. Fahrradantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern (23) als Schraubenfedern ausgebildet sind.12. Bicycle drive according to claim 10, characterized in that the compression springs ( 23 ) are designed as helical springs. 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.13. Bicycle drive according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that on each toothed segment ( 6 ; 19 ) which is in engagement with the toothed belt ( 5 ), at least three teeth ( 7 ; 20 ) are engaged. 14. Fahrradantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das die Zahnsegmente (6) aufnehmende Gehäuse (10) die Außenwand des Freilaufes bildet.14. Bicycle drive according to claim 1 and 2, characterized in that the toothed segments ( 6 ) accommodating housing ( 10 ) forms the outer wall of the freewheel.