Advanced Belt Drive System von Schlumpf Innovations

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1 Advanced Belt Drive System von Schlumpf Innovations

2 1. Was zeichnet heute auf dem Markt erhältliche Zahnriemenantriebe aus? 1.1 Umschlingungswinkel und Riemenvorspannung Die Primärübersetzung, d.h. das Zähnezahlverhältnis von Kettenblatt zu Ritzel bzw. von vorderem zu hinterem Zahnriemenrad führt dazu, dass der Zahnriemen das hintere Ritzel nur mit einem schlechten Umschlingungswinkel umgreift (s. Abb. 1). Herkömmliche Zahnriemenantriebe benötigen deshalb eine beträchtliche Vorspannung, damit bei grosser Last der Riemen nicht überschnappt. Aufgrund des kleinen Biegeradius hinten können nur relativ fein gezahnte Riemen verwendet werden, die das Ueberschnappen wiederum begünstigen Abb. 1: Zähnezahlverhältnis von 2.5 (40/16) führt zu kleinem Umschlingungswinkel hinten und benötigt hohe Vorspannung 1.2 Riemenbreite Aufgrund der teuren Herstellverfahren sind herkömmliche Zahnriemenantriebe für Fahrräder nur in einer einheitlichen Breite erhältlich, z.b. 10 mm. Für hohe Belastungen (kräftige Fahrer, Tandems, Schwerlasträder) werden die gleichen Komponeten verwendet wie für ein leichtes Citybike, das in der Stadt zum Einkaufen benutzt wird. Die Folge ist, dass entweder die Riemen unterdimensioniert sind und bei hoher Beanspruchung zum Reissen neigen, oder die Riemen sind für ihren Einsatzzweck stark überdimensioniert und weisen unerwünschte Reibungsverluste auf.

3 1.3 Riemenlinie Analog der Kettenlinie ist die Riemenlinie eine sehr wichtige Grösse, da ein Zahnriemen nur sehr wenig seitliche Abweichung erträgt. Läuft ein Riemen schräg, sind die Zugstränge, die die ganze Last übertragen, einseitig belastet - der Riemen kann plötzlich reissen. Ebenfalls ist die Abnützung ungleich höher, da der Riemen stets auf die Bordscheiben aufläuft. Da Fahrradrahmen aufgrund der Herstellverfahren nicht mit sehr engen Toleranzen gefertigt werden können, ist eine korrekte Riemenlinie sehr schwierig zu erreichen. Darüber hinaus bieten die Zahnriemenscheiben-Hersteller nur eine kleine Auswahl an Scheiben an. Das seitliche Ausrichten ist nur in beschränktem Masse möglich. Der Riemenantrieb ist deshalb häufig auf Grossserienprodukte beschränkt und für kleinere Hersteller oder den Nachrüstmarkt kein Thema. 2. Advanced Belt Drive System von Schlumpf Innovations Aufgrund der oben dargelegten Nachteile herkömmlicher Systems ist ein Antrieb entstanden, der die erwähnten Nachteile vermeidet: 2.1 Umschlingungswinkel und Riemenvorspannung Wird als Primärantrieb ein Tretlagergetriebe verwendet, ist das Problem der kleinen Umschlingungswinkel weitgehend entschärft. Eine typische Anordnung zeigt Abb. 2. Hier wird ein speed-drive - Getriebe verwendet, das statt des 16-er ein 26-er Ritzel für die gleiche Uebersetzung verwendet. Dadurch ist der Umschlingungswinkel massiv vergrössert. Dies erlaubt, eine grössere Zahnteilung zu verwenden, die einen kräftigeren Formschluss erzeugt und gänzlich ohne Vorspannung auskommt Abb. 2: Zähnezahlverhältnis in Kombination mit speed-drive von 1.54 (40/26) erhöht den Umschlingungswinkel massiv, erlaubt eine gröbere Zahnteilung und braucht keine Vorspannung.

4 2.2 Modulare Riemenbreite, beliebige Riemenlinie Das Advanced Belt Drive System von Schlumpf Innovations ist wie folgt aufgebaut: Eine Adapterscheibe weist innen die Befestigungsmatrix der Kurbel- oder Ritzelaufnahme und aussen das Zahnprofil auf. Synchronisierbohrungen erlauben das hochpräzise Anbringen seitlicher Zahnscheiben, die die Einstellung jeder gewünschten Riemenlinie und das Erreichen jeder gewünschten Riemenbriete erlauben. Druckbeaufschlagte Seite des Profils Hohlraum für Schmutzauswurf Bohrung für Lochkreis 74mm des hinteren Ritzels einer Fixie-Nabe Bohrung für Klemmschraube Abb. 3: Adapterscheibe Druckbeaufschlagte Seite des Profils Bohrung für Klemmschraube Hohlraum für Schmutzauswurf Abb. 4: Zahnscheibe

5 Ausnehmung für Schmutzauswurf Bohrung für Klemmschraube Abb. 5: Bordscheibe. Bildet ein- oder beidseitig den Abschluss. 2.3 Perfekte Riemenlinie Wir bieten passende Adapterscheiben für Tretlager und Hinterradnabe an, sodass sich an beiden Positionen die Riemenlinie individuell und beliebig je nach Fahrradgeometrie und verwendeten Komponenten konfigurieren lässt. Es gibt hintere Adapter sowohl für Nabenschaltungen, Single-Speed- und Fixienaben wie auch für Kassettenaufnahmen, damit Kettenschaltungen auf ein bzw. zwei Gänge umgerüstet werden können. 3. Schmutzauswurf Die angewendete, nicht symmetrische Geometrie des Profils erlaubt es, grosse Auswurfräume für Staub, Sand und Schnee zu bilden.

6 4. Die Vorteile des Advanced Belt Drive Systems von Schlumpf Innovations 4.1 Jede beliebige Zahnriemenlinie kann mit wenigen standardisierten Elementen erreicht werden. 4.2 Jede beliebige Zahnriemenbreite kann je nach Belastungsfall mit identischen, standardisierten Elementen erreicht werden. 4.3 Die Verwendung des Industriestandards mit 14mm Teilung erlaubt es, handelsübliche Zahnriemen T14 zu verwenden, die es in einer Vielzahl verschiedenster Längen bereits auf dem Markt gibt. 4.4 Die Verwendung des 14mm-Standards erlaubt es, dank des hohen Formschlusses gänzlich ohne Vorspannung zu fahren, was sowohl die Lagerreibung (Verschleiss) reduziert wie auch den Wirkungsgrad erhöht. 4.5 Durch die grosse Freiheit in der Gestaltung der Zahnform können grosse Hohlräume vorgesehen werden, durch die Staub, Sand, Schmutz, Schnee leicht herausgedrückt werden.

7 Ausnehmung für Schmnutzauswurf Klemmschraube Bohrung zur Befestigung an Standard-Lochkreis Synchronisierbohrung Abb. 6: Paket mit zwei Bordscheiben, Adapter- und zwei Zahnscheiben für Zahnriemenbreite 6mm

8 Ausnehmung für Schmnutzauswurf Bohrung zur Befestigung an Standard-Lochkreis Klemmschraube Synchronisierbohrung Abb. 7: Paket mit zwei Bordscheiben, Adapter- und zwei Zahnscheiben für Zahnriemenbreite 6mm

9 Abb. 8: Zahnriemenscheibe 27Z. mit Adapter (1.37"x 24) für Fixie-Nabe

10 Bordscheibe Adapterscheibe Zahnscheibe Zahnscheibe Bordscheibe Abb. 9: Aufbau eines Zahnscheibenpaketes mit 7mm Innenbreite (für T14 - Riemen und Breite 6mm)

11 Abb. 10: Set mit Bordscheiben, Adapterscheibe und zwei Zahnscheiben

12 Abb. 11: speed-drive - Getriebe mit 39-er Zahnriemenscheibe