DE4124306A1 - Arbeitsverfahren und vorrichtung eines zweistufigen drehmoment-multiplikators insbesondere zum antrieb von fahrraedern und dergleichen - Google Patents

Description

Nach vorliegender Erfindung wird ein zweistufiger Drehmoment-Multiplikator vorgeschlagen mit welchem zum Beispiel die bisher erreichbare Ketten-Anzugs­ kraft zum Antrieb eines Fahrrades mittels der Fußantrittskraft auf den Pedalen wesentlich erhöht wird. Das Novum ist, daß die auf den Pedalen ausgeübte Fußantrittskraft nicht mehr wie bisher direkt vom großen Ketten-Antriebs-Zahn­ rad seitens der Pedale und Kurbeln vom Tretlager aus zum Ketten-Antriebs-Zahn­ rad des Hinterrades geführt wird!, sondern die erzeugte Ketten-Anzugskraft wird mittels eines kleinen Ketten-Antriebs-Zahnrades (1) Fig. 1. mit 18 Zähne Teilung = 8 mm zweifach Verzahnung! der Zentralachse (Z) mittels endloser zweifach Antriebskette (7) Fig. 1. seitens der Pedalen (N) und Kurbeln (J) kraftschlüssig angetrieben und treibt das Ketten-Antriebs-Zahnrad (2) mit 18 Zähne Teilung 8 mm zweifach Verzahnung des Planeten-Umlaufzahnrades (3) mit 36 Zähne Teilung = 8 mm an, hierbei verläuft die endlose Antriebskette (7) kraftschlüssig über das Ketten-Umlenkzahnrad (4) mit 16 Zähne Teilung 8 mm zweifach Verzahnung zurück zum Ketten-Antriebs-Zahnrad (1), hierbei wird das Planeten-Umlaufzahnrad (3) um das feststehende Sonnenzahnrad (6) gezogen; letzteres hat die gleiche Anzahl Zähne = 36. Teilung = 8 mm Fig. 1, hierbei sind die Planetenachse (G) und die Trägerachse (E) des Ketten-Um­ lenkzahnrades (4) linkerseits in Fahrtrichtung zum Preßsitz in die Träger­ scheibe (A) eingeordnet!, während beide Achsen (C) und (E) ebenfalls mit Preßsitz in Fahrtrichtung rechterseits in die Trägerscheibe (B) eingeordnet sind Fig. 1 und Fig. 2. Die Trägerscheibe (A) linkerseits in Fahrtrichtung ist am Außenrand mit dem Zahnkranz (5) mit 54 Zähne Teilung halb Zoll kraftschlüssig ausgestattet. Fig. 1 und Fig. 2. Ferner ist das Übersetzungs-Zahnrad (9) mit 27 Zähne halb Zoll linkerseits in Fahrtrichtung auf die Trägerachse (12) kraftschlüssig angeordnet, während rechterseits in Fahrtrichtung das Ketten-Antriebs-Zahnrad (10) mit 54 Zähne halb Zoll angeordnet ist, hierbei ist die Trägerachse (12) beidseitig axial im Rahmen-System drehbar eingeordnet. Das große Ketten-Antriebs-Zahnrad (10) treibt mittels der endlosen Antriebskette (11) halb Zoll das Kettenzahnrad (13) zum Antrieb eines Fahrrades an.

Bei einem Pedalumlauf = 360° macht die Trägerscheibe (A) mit ihrem Zahnkranz (5) und die Trägerscheibe (B) gemeinsam (mechanische Einheit) nur eine halbe Umdrehung! und das Ketten-Antriebs-Zahnrad (10), wie ersichtlich, eine ganze Umdrehung, letztere laufen somit synchron mit der Kurbelumdrehung um Fig. 1 und Fig. 2 wird nun aus der Sitzlage heraus die jeweilige Fußantrittskraft auf den Pedalen und Kurbeln über die Zentralachse (Z) und dessen zweifach Ketten-Antriebs-Zahnrad (1) mit 18 Zähne Teilung = 8 mm zweifach Verzahnung übertragen, so wird die erzeugte Ketten-Anzugskraft mittels der endlosen Antriebskette (7) zweifach Teilung = 8 mm vom Ketten-Antriebs-Zahnrad (1) ab Punkt (a) über Punkt (b) und über Punkt (c) und (d) des Ketten-Umlenk­ zahnrades (4) sowie über die Punkte (e) und (f) des Planeten-Antriebs-Zahn­ rades (2) zurück zum Punkt (a) des Ketten-Antriebs-Zahnrades (1) geführt. Fig. 1. Beim Umlauf des Planeten-Umlaufzahnrades (3) greift letzteres mit seiner Verzahnung in die Verzahnung des fest am Tretlager angeordneten Sonnenzahnrades (6) im Punkt (i) an. Fig. 1. Die beiden Antriebs-Kettenzahn­ räder (1) und (2) haben stets die gleiche Teilung und gerade Anzahl Zähne mit zweifach Verzahnung Fig. 1. Dies gilt auch für das Sonnen- und Planeten-Um­ laufzahnrad (6) und (3) mit ebenfalls 8 mm Teilung und je 36 Zähne bei 10 mm Breite. Die auf den Pedalen (N) ausgeübte Fußantrittskraft ist mit 10 Kg auf die Pedale angelegt = 2·10 Kg = 20 Kg bei einem Pedal-Umlauf! Die Kurbellängen betragen 175 mm. Hierbei ergibt sich nach empirischer Ermittlung über 15 Teilstrecken zu je 100 = 1500 Arbeitswinkel nur ein wirksamer Kraftarm von 130 mm!! mit welchen zu rechnen ist.

Beim Antrieb des Drehmoment-Multiplikators ergibt sich in Folge der Ketten- Anzugskraft seitens der endlosen Antriebskette (7) einerseits ein Achsdruck auf die Trägerachse (G) des Planeten-Umlaufzahnrades (3) in Pfeilrichtung () und wirkt am Hebel (), in die Drehrichtung! und ein Achsdruck auf die Trägerachse (E) des Ketten-Umlenkzahnrades (4) in die Pfeilrichtung () und wirkt am Hebel (), gegen die Drehrichtung, Fig. 1. Beide Kräfte heben sich gegen einander auf und haben keinen Einfluß auf die erzeugte Ketten-An­ zugskraft im Umlaufsystem. Der Leertrum-Bereich verläuft über die Ketten­ strecke () Fig. 1. Nach erwähntem ergibt sich der nachfolgende Rechnungs­ gang.

Die Fußantrittskraft auf den Pedalen ist mit je 10 Kg eingesetzt = 2·10 Kg = 20 Kg bei einem Pedal-Umlauf x den effektiv wirksamen Kraftarm = 130 mm!, bei einer Kurbellänge von 175 mm!, vermessen über 15 Teilstrecken zu je 10° = = 150° Arbeitswinkel über den Kreisbogen (V). Fig. 1. Hiermit ergibt sich 130 mm x 20 Kg! = 2600 : durch den Radius des Ketten-Antriebs-Zahn­ rades (1) Fig. 1. = 23,035 mm bei 18 Zähne Teilung = 8 mm zweifach Verzahnung = 112,87172 Kg = die erzeugte Ketten-Anzugskraft x den Hebel () = 66 mm = 7449,5335 : durch den Teilungshebel () = 44 mm = 169,30758 Kg! x den Hebel () = 87,5 mm = 14814,413 : durch den Radius des Ketten-Antriebs- Zahnrades (5) = 109,21 mm = 135,6507 Kg! = die Ketten-Anzugskraft der ersten Stufe seitens der Antriebskette (8) Fig. 1·25% minus für die primäre Eigen­ bedarfsleistung = 101,73803 Kg! x den Radius des Übersetzungs-Kettenzahnrades (9) mit 27 Zähne Teilung = halb Zoll, der zweiten Stufe, = 54,7 mm = 5565,0702 : durch den Radius des großen Ketten-Antriebs-Zahnrades (10) eben­ falls mit 54 Zähne halb Zoll = 109,21 mm! = 50,957515·20% minus für die sekundäre Eigenbedarfsleistung der zweiten Stufe 40,766 Kg!! = die Ketten-An­ zugskraft zum Antrieb des Hinterrades eines Fahrrades.

Hiergegen ergibt sich beim herkömmlichen Fahrrad in Fig. 3 mit ebenfalls 54 Zähne halb Zoll der gleiche Radius von 109,21 mm über 15 Teilstrecken (= XY) zu je 10° Abstand auch der gleiche Arbeitswinkel von 150° bei gleicher Kurbellänge = 175 mm ebenfalls empirisch nur ein effektiv wirksamer Kraftarm von 130 mm Fig. 3. Ist die Fußantrittskraft auf den Pedalen gleichfalls mit je 10 Kg eingesetzt, so ergibt sich bei einem Pedal-Umlauf ebenfalls 2·10 Kg = 20 Kg·130 mm = 2600 : durch den Radius = ebenfalls 109,21 mm = ≈ 24 Kg! = die erzeugte Ketten-Anzugskraft zum Antrieb des Kettenzahnrades (13) x 0,83 = minus! für die Eigenbedarfsleistung = ≈19,92 Kg! zum Antrieb des Hinterrades!! Fig. 3. Hiermit zeigt sich der erreichbare Mehr-Wert seitens des zweistufen Drehmoment-Multiplikators mit einer weitgehenden Verbesserung um rund ≈ 104%+ bei gleichem Weg und Zeiteinheit! Fig. 1. In Fig. 2 ist ein Querschnitt des Zweistufen-Drehmoment-Multiplikators gezeigt, hierbei ist der Gehäusedeckel (14) linkerseits in Fahrtrichtung axial plandicht am Gehäusedeckel (15) kraftschlüssig angeordnet, in beide ist beidseitig axial drehbar zentrisch die Zentralachse (Z) drehbar eingeordnet. Im Gehäusedeckel (14) ist das Sonnenzahnrad (6) mit seinem Lagerstutzen (16) mit kraftschlüs­ sigem Preßsitz linkerseits in Fahrtrichtung eingeordnet innerhalb letzterem läuft die Zentralachse (Z) auf Nadellager um Fig. 2. Ferner läuft auf den Lagerstutzen (16) die Trägerscheibe (A) mit ihrem kraftschlüssigen Ketten- Zahnkranz (5) mit 54 Zähne halb Zoll mittels Kugellager um, während rechter­ seits die Trägerscheibe (B) mittels Kugellager auf den Trägerstutzen (U) des Verschlußdeckels (15) umläuft Fig. 2. weiterhin sind am Gehäusedeckel (14) im oberen Bereich die notwendigen Rohr-Aufnahme-Stutzen (S) kraftschlüs­ sig angeordnet. Fig. 2. Im weiteren sind zwischen den beiden Trägerscheiben (A) und (B) die Distanzbolzen (D) kraftschlüssig eingeordnet. Im Gehäusedeckel (14) sind radial nach außen hin die beiden notwendigen Passageöffnungen (Ö) zum freien Durchgang der endlosen Antriebskette (8) halb Zoll Fig. 2 einge­ ordnet.

Claims (5)

1. Arbeitsverfahren und Vorrichtung eines zweistufigen Drehmoment-Multiplikators insbesondere zum Antrieb von Fahrrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Pedalen (N) und Kurbeln (J) aus­ geübte Fußantrittskraft in der ersten Stufe mit einem zweifach verzahnten Ketten-Antriebsritzel (1) der Zentralachse (Z) mit 18 Zähne Teilung 8 mm zur Erzeugung und Übertragung der Ketten-Anzugskraft letztere mittels einer endlosen zweifach Kette (7) Teilung 8 mm Fig. 1 über ein zweifach verzahntes Kettenzahnrad (2) mit 8 mm Teilung und 18 Zähne des Planeten- Umlaufzahnrades (3) über das zweifach Ketten-Umlenkzahnrad (4) = 16 Zähne Teilung 8 mm zurück zum Ausgangspunkt (a) geführt wird, wobei das Planeten-Umlaufzahnrad (3) kraftschlüssig um das fest am Gehäusedeckel (14) angeordnete Sonnenzahnrad (6) gesteuert wird, Fig. 1 wobei die Trägerachse (G) und (E) achsparallel einerseits in die Trägerscheibe (A) und andererseits in die Trägerscheibe (B) mit Festsitz eingeordnet sind, wobei an der Trägerscheibe (A) am Außenrand der bajonettförmige Ketten-Antriebszahnkranz (5) mit 54 Zähne halb Zoll kraftschlüssig ange­ ordnet ist, und die erzeugte Ketten-Anzugskraft, mittels der endlosen Antriebskette (8) auf das Übersetzungs-Kettenzahnrad (9) mit 27 Zähne halb Zoll, über die Trägerachse (12) und das Ketten-Antriebszahnrad (10) mit ebenfalls 54 Zähne halb Zoll der zweiten Stufe! übertragen wird! und mittels der endlosen Antriebskette (11) kraftschlüssig zum Antriebs- Kettenzahnrad (13) des Hinterrades zum Antrieb eines Fahrrades erfolgt. Fig. 1.

2. Arbeitsverfahren und Vorrichtung eines zweistufigen Drehmoment-Multi­ plikators dadurch gekennzeichnet, daß zwei axial auf der Zentralachse (Z) nebeneinander liegende Ketten-Antriebs-Zahnräder (1), 180° gegen­ überliegend auf der Zentralachse (Z) angeordnet werden für hohe Dreh­ zahlen! bei Anwendung von zwei Planeten-Umlaufzahnrädern ebenfalls mit gleicher Ketten-Ansteuerung auf das gleiche Sonnenzahnrad (6) umlaufen.

3. Arbeitsverfahren und Vorrichtung eines zweistufigen Drehmoment-Multi­ plikators dadurch gekennzeichnet, daß letzteres zum Antrieb eines Tandem-Fahrrades und zum Antrieb des Propellers für das Radfliegen und Kleinst-Fährboote, sowie auch zur Erhöhung der Drehmomente von anderen Antriebs-Maschinen ermöglicht werden.

4. Arbeitsverfahren und Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die erste Arbeitsstufe seitens der Kinematik der Zentralachse (Z) mit den beiden Trägerscheiben (A) und (B), sowie das Übersetzungszahnrad (9) mit der Trägerachse (12) und der zweifach endlosen Antriebskette (7) mit den Zahnrädern (1), (2), (3) und (4), sowie der endlosen Kette (8) gebildet wird. Fig. 1.

5. Arbeitsverfahren und Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Arbeitsstufe mittels des Ketten-Antriebs-Zahnrades (10) und der endlosen Antriebskette (11) gebildet wird.