DE202020000984U1

DE202020000984U1 - Schaltgassen an Mehrfachanordnungen von Kettenrädern

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Publication number: DE202020000984U1
Application number: DE202020000984.9U
Authority: DE
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: DE202020000984U8; TWI858181B; TW202138240A

Abstract

Ein größeres Kettenrad (3) und ein kleineres Kettenrad (4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) für die Montage an einem Hinterrad eines Fahrrades;
wobei in axialer Richtung das größere Kettenrad (3) auf der Inboardseite (5) relativ vom kleineren Kettenrad (4) und das kleinere Kettenrad (4) auf der Outboardseite (6) relativ vom größeren Kettenrad (3) angeordnet sind;
mit einer Vielzahl von Zähnen (30) mit Zahnspitzen (33) an der radial äußeren Peripherie der Kettenräder (3, 4) zum Eingriff mit Kettengliedern (21, 22) einer Rollenkette (20);
mit einer outboardseitigen Planfläche (7) des Kettenrades (3, 4);
mit einer Inboard-Schaltgasse (15) zum Zusammenwirken mit der in Inboardrichtung vom kleineren Kettenrad (4) zum größeren Kettenrad (3) wechselnden Rollenkette (20);
wobei die Inboard-Schaltgasse (15) enthält:
eine Ausnehmung (13) an der Outboardseite (6) des größeren Kettenrades (3), die sich an ihrer radial außen liegenden Einlaufseite (11) bis zu einem Raumgebezahn (43) erstreckt;
und eine Eingriffsfase (42) an der Inboardseite (5) eines ersten Eingriffszahnes (40) des größeren Kettenrades (3), der in einer Richtung entgegen der Antriebs-Drehrichtung D dem Raumgebezahn (43) unmittelbar folgt;
dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (13) ein Vorsprung (14) am Raumgebezahn (43) angeordnet ist, der sich in Outboardrichtung gegenüber der Ausnehmung (13) im Wesentlichen bis zu einer Ebene durch die Planfläche (7) erhebt.

Description

Kettenräder einer Anordnung von Mehrfach-Kettenrädern, zwischen denen die Rollenkette zum Zweck des Gangumschaltens wechselt, sind hinlänglich bekannt. Damit dieser Prozess des Umlegens der Kette glatt, problemlos und ruckfrei von statten geht, sind an den Kettenrädern Ausnehmungen als Bestandteile von Schaltgassen angeordnet, die den Laschen der Rollenkette Platz bieten. Die Schaltgassen sind so an bestimmten Umfangspositionen angeordnet, dass die Rollenkette, die das eine Kettenrad verlässt, auch wieder ohne Probleme an dem Kettenrad eingreifen kann, auf das die Rollenkette wechselt.
Es sind Schaltgassen zum Umlegen der Rollenkette von einem kleineren Start-Kettenrad hin zum größeren Ziel-Kettenrad bei einem Inboardschalten und von einem größeren Start-Kettenrad hin zum kleineren Ziel-Kettenrad bei einem Outboardschalten
Besonders anschaulich kann die Unterscheidung zwischen Inboard- und Outbourd-Schaltgassen vorgenommen werden, wenn man davon ausgeht, wie die Glieder einer Rollenkette nacheinander in Kontakt beziehungsweise Eingriff gelangen mit entgegen der Antriebdrehrichtung aufeinander folgenden Zähnen an einem der Kettenräder, und zwar mit den Zähnen am Ziel-Kettenrad beim Inboardschalten, und mit den Zähnen am Start-Kettenrad beim Outboardschalten.
Die innere Kante der Ausnehmungen der Schaltgassen weist einen spiralförmigen Verlauf auf, und zwar entsprechend der Schaltrichtung.
In den meisten Fällen beginnen die Ausnehmungen schon an der radial äußeren Zahnkontur, entsprechend der Verschwenkbewegung des Abschnittes der sich beim Schaltvorgang zwischen den benachbarten Kettenrädern erstreckenden Kettenglieder.
Bei Inboard-Schaltgassen für ein Umlegen der Kette vom benachbarten kleineren zum größeren Kettenrad liegt entgegen der Antriebsdrehrichtung eine radial auswärts orientierte Spirale vor. Die Einlaufseite der Inboard-Schaltgasse liegt radial innen, die Auslaufseite der Inboard-Schaltgasse liegt radial außen. Man kann eine Inboard-Schaltgasse auch als Aufstiegs-Schaltgasse ansehen und bezeichnen.
Bei Outboard-Schaltgassen für ein Umlegen der Kette vom benachbarten größeren zum kleineren Kettenrad liegt entgegen der Antriebsdrehrichtung eine radial inwärts orientierte Spirale vor. Die Einlaufseite der Outboard-Schaltgasse liegt radial außen, die Auslaufseite der Outboard-Schaltgasse liegt radial innen. Man kann eine Inboard-Schaltgasse auch als Abstiegs-Schaltgasse ansehen und bezeichnen.
Die Position der Schaltgassen in Umfangsrichtung ergibt sich aus der Bedingung, dass die Rollenkettenglieder am Ziel-Ritzel auch wieder gut an den Zähnen eingreifen können müssen, das heißt dass die Zähne gut in den Zwischenraum jeweils zwischen einem Par von Innenlaschen- oder Außenlaschen-Kettengliedern eintreten können. Das entspricht einer einzuhaltenden Phasenbedingung, Phasenrelation zwischen den benachbarten Kettenrädern, zwischen denen ein Umlegen der Kette stattfinden soll. Bei einem geradlinigen Verlauf von einem Starthin zu einem Ziel-Kettenrad entspricht die Phasenbedingung einer Abstandsbedingung gemäß der der Abstand zwischen der geometrischen Achse von einem Kettenbolzen des zuletzt noch in einer Zahnlücke am Start-Kettenrad befindlichen Kettengelenks und dem ersten Kettenbolzen eines am Ziel-Kettenrad im Eingriff zwischen zwei Zähnen befindlichen Kettengelenks im Wesentlichen dem ganzzahligen Vielfachen einer Kettenteilung entsprechen soll.
Wird die radiale Position der genannten Kettenbolzen durch entsprechende Gestaltung der Zähne an den Kettenrädern nach radial innen oder radial außen verändert, kann die Phasenrelation abgewandelt werden, wie zum Beispiel in der 20206 gezeigt.
Eine weitere Möglichkeit zur Abwandlung der Phasenbedingung ergibt sich bei der Abänderung des geradlinigen Verlaufs der Kette in einen bogenförmigen Verlauf.
Es sind aus der DE 102012023819 Kettenräder bekannt geworden mit geradzahliger Zähnezahl und in Umfangsrichtung alternierend angeordneten dicken und dünnen Zähnen. Dabei beziehen sich die Begriffe „dick“ und „dünn“ auf die Bemessung in einer Richtung parallel zur Drehachse der Kettenräder.
Neben der notwendigen Bedingung einer geradzahligen Zähnezahl besteht dabei die zu erfüllende Bedingung der Synchronisation von dicken Zähnen am Kettenrad mit den Außenlaschen- Kettengliedern und von dünnen Zähnen am Kettenrad mit den Innenlaschen-Kettengliedern. Deshalb wird auch die Bezeichnung „XSync“ für derartige Kettenräder verwendet.
Die Synchronität muss auch nach Umschaltprozessen noch beibehalten sein, und zwar zwischen den Zähnen am Ziel-Kettenrad und der Rollenkette.
Schaltgassen für das Wechseln auf das größere benachbarte Kettenrad zu einem Inboardschalten sind zum Beispiel in der EP 0313345 gezeigt. Infolge der Verhältnisse der Zähnezahlen und damit der Durchmesser der benachbarten Kettenräder reichen die Ausnehmungen bis zu den Zahnspitzen. Das ergibt sich daraus, dass die äußere Kontur der Kettenlaschen in ihrer Endposition in einer Schaltgasse nach radial außen die Außenkontur der Zähne überragt.
Es werden zwei Fälle unterschieden, wie eine Außenlasche relativ zu einem ersten Eingriffszahn positioniert ist.
Entweder ist die Außenlasche outboardseitig in der Nähe zum ersten Eingriffszahn positioniert, und der erste Eingriffszahn tritt ein in den Zwischenraum eines Paares von Außenlaschen der Rollenkette. Der erste Eingriffszahn weist inboardseitig eine Eingriffsfase auf, wobei die Zahnspitze des ersten Eingriffszahnes outboardseitig versetzt ist.
Im entgegengesetzten Fall ist eine Innenlasche der Rollenkette outboardseitig in der Nähe zum ersten Eingriffszahn positioniert und passiert diesen auf der Outboardseite. Nach dieser Innenlaschenpassage kommt das folgende Außenlaschenglied der Rollenkette in Eingriff mit einem entgegen der Drehrichtung des Kettenrades folgenden zweiten Eingriffszahn, wobei dieser zweite Eingriffszahn in den Zwischenraum eines Paares von Außenlaschen eintritt.
Bei einigen Ausführungen von Schaltgassen kommt zeitlich noch vor der Innenlaschenpassage das entgegen der Antriebsdrehrichtung vorauseilende konvexe Endteil einer Außenlasche der Kette in Kontakt mit der Nicht-Lastflanke am ersten Eingriffszahn. In Verbindung mit diesem Kontakt kommt es zu einem Außenlaschenaufstieg, wobei die Außenlasche auf eine Position mit einem größeren Radius gehoben wird. Der Kontakt ist möglich, weil eine Ausnehmung an einem in Antriebsdrehrichtung dem ersten Eingriffszahn folgenden Raumgebezahn Raum für die Außenlasche für eine inboardseitige Verlagerung der Außenlasche bietet.
Schaltgassen für das Wechseln auf das kleinere benachbarte Kettenrad zu einem Outboardschalten mit der Verwendung von gegenüber der Umfangsrichtung geneigten Fasen sind aus der EP 0642972 bekannt. Es ist ein Passagezahn an der Outboardseite des größeren Kettenrades zur outboardseitigen Passage eines Innenlaschen-Kettengliedes vorgesehen, von dem ausgehend sich eine Schaltgasse nach radial innen erstreckt.
Besteht eine größere Zähnezahldifferenz zwischen Start- und Ziel-Kettenrad, dann haben die dabei angewendeten Ausnehmungen entlang der Spirale eine größere Längs-Erstreckung. Bei einer Betrachtung in einer Richtung parallel zur Drehachse erscheinen dann eine komplette Außenlasche oder sogar zusätzlich noch Abschnitte von der benachbarten Außenlaschen in der Ausnehmung aufgenommen.
Derartige Ausnehmungen sind in der EP 3009339 gezeigt.
Die Ausnehmungen von Schaltgassen haben neben dem gewollten Effekt, Platz für die Laschen der Rollenkette beim Wechsel zum benachbarten Kettenrad zu bieten, auch unerwünschte Effekte.
Die Ausnehmungen als wesentlicher Bestandteil von Schaltgassen führen zu einer Reduzierung von Querschnitten an den Zähnen und damit zwangsläufig zu einer Reduzierung der mit diesen Querschnitten übertragbaren Lasten. Außerdem werden die Kontaktflächen an den Lastflanken der Zähne zwischen den Rollen der Rollenkette und den Zähnen am Kettenrad verkleinert, wodurch sich die Flächenpressungen vergrößern, was sich ungünstig auf das Verschleißverhalten auswirkt.
Eine Inboardschaltgasse verfügt als wesentlichem Bestandteil über einen Raumgebezahn, um der Kette Raum zu geben.
Dieser bereitgestellt Raum wirkt sich in bestimmten Situationen nachteilig aus. So können sowohl bei einer Drehbewegung des Kettenrades in der Antriebs-Drehrichtung als auch bei einer Drehbewegung des Kettenrades entgegen der Antriebs-Drehrichtung nachteilige Effekte eintreten.
Bei einer Drehbewegung entgegen der Antriebs-Drehrichtung kann es zu einem an sich zu verhindernden Kettenabwerfen kommen.
Bei einer Drehbewegung in der Antriebs-Drehrichtung kann es zu einer nicht beabsichtigten Outboardumlegen der Rollenkette an einer Position kommen, an der die notwendigerweise für ein Kettenumlegen der Rollenkette einzuhaltende Phasenrelation / Abstandsbedingung nicht erfüllt ist und Probleme entstehen.
An einer Outboard-Schaltgasse könnte bei einem inboardseitigen Verlagern der Rollenkette ebenso ein nicht beabsichtigtes Umlegen der Rollenkette eingeleitet werden, bei der die Phasenrelation / Abstandsbedingung nicht erfüllt wäre und Probleme entstehen würden.
Aus dem Stand der Technik ist eine in 3 gezeigte Lösung für dieses Problem bekannt, allerdings besteht bei dieser Lösung noch das Problem der geringen Festigkeit und von hohen Flächenpressungen an einer nur noch kleinen Flächen mit einem Kontakt zwischen Rolle der Rollenkette und Lastflanke des Ritzelzahnes.
An Xsync-Kettenrädern müssen die Kettenglieder der Rollenkette synchronisiert sein mit den dicken und und dünnen Zähnen.
Daraus ergeben sich einerseits eingrenzende Bedingungen, aber andererseits eröffnen sich Möglichleiten für die Gestaltung der Kettenräder mit XSync.
So muss zum Beispiel bei einem Inboardschalten auf ein XSync-Kettenrad auf ein Umschalten mit Außenlaschen-Aufstieg und anschließender Innenlaschenpassage verzichtet werden. Andererseits ergibt sich die Möglichkeit für einen Raumgebezahn, dessen outboardseitige Ausnehmung eine reduzierte Tiefe hat. Eine derartige Gestaltung ist in der EP 3009339 gezeigt.
Aus der EP 3009339 ist schon bekannt, an der Inboard-Schaltgasse die bis zur Zahnspitze reichende Ausnehmung am Raumgebezahn nur tief genug für die Aufnahme des outboardseitig neben dem Raumbegebezahn positionierten Abschnittes der Innenlasche zu dimensionieren. Es ist nicht genug Raum für die Aufnahme einer Außenlasche der Rollenkette vorhanden. Damit wird die Zahnspitze des Raumgebezahnes in axialer Richtung dicker, und es ist an der Zahnspitze des Raumgebezahnes in axialer Richtung noch ausreichend Platz verfügbar für die Ausbildung einer inboardseitigen Zentrierfase. Diese Zentrierfase soll dem sicheren Eingriff des Raumgebezahnes in den Zwischenraum zwischen einem Paar von Innenlaschen der Kette dienen und damit verhindern, dass ein komplettes Innenlaschen-Kettenglied im Falle des Rückwärtstretens diesen Raumgebezahn outboardseitig passieren kann. Andernfalls wäre die outboardseitige Passage des Raumgebezahnes die Einleitung für ein Abspringen der Kette vom Kettenrad beim Rückwärtstreten.
Es hat sich aber gezeigt, dass die axiale Erstreckung der Fase nicht in allen Fällen ausreichend ist, um ein Kettenabspringen zu verhindern.
Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, dass die Ausnehmung nicht bis zur Zahnspitze reicht, sondern eine Erhebung in der Ausnehmung angeordnet ist, die im Wesentlichen bis auf das Niveau der ursprünglichen Materialebene, der Planfläche an der Outboardseite des Kettenrades reicht.
Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung haben sowohl das größere als auch das kleiner der benachbarten Kettenräder eine geradzahliger Zähnezahl, und in Umfangsrichtung wechseln alternierend dicke und dünne Zähne ab wie in DE 102012023819 gezeigt. Das erfinderische Konzept ist aber nicht darauf beschränkt.
So kommt eine Anwendung auch dann in Frage, wenn das größere Ziel-Kettenrad zwar ein XSync-Kettenrad ist, aber das benachbarte kleinere Kettenrad kein XSync-Kettenrad ist. Dann kann der Vorsprung in der Ausnehmung, dann auch in bestimmten Fällen, in denen an dem Zahn mit dem Vorsprung ein Außenlaschen-Kettenglied benachbart ist, noch zusätzlich dazu genutzt werden, die Außenlasche in radialer Richtung abzustützen mit dem Effekt einer Synchronisation von Kette und Zähnen am größeren Kettenrad.
Auch bei Kettenrädern ganz ohne dicke und dünne Zähne kann das erfinderische Konzept angewendet werden. Dann wird beim Inboardschalten auf die ein Umschalten mit einer Innenlaschenpassage am ersten Fangzahn durch entsprechende Zahngestaltung bewusst verzichtet. Damit verliert man einerseits zwar eine der zwei Umschaltmöglichkeit. Andererseits gewinnt man aber immer noch Vorteile gegen das Kettenabwerfen beim Rückwärtstreten und gegen unbeabsichtigtes Outboardschalten.
Die Erfindung soll nunmehr an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

1: Fahrrad, bei dem die erfindungsgemäßen Mehrfach-Ritzelanordnung angewendet werden kann
2: Rollenkette für ein Fahrrad
3: Schaltgasse aus dem Stand der Technik
4: Ansicht der erfindungsgemäßen Mehrfachkettenrad-Anordnung von der Outboardseite
5: Ausschnitt der Mehrfachkettenrad-Anordnung von 1, die zwei Schaltgasse detaillierter zeigt
6: Ansicht der erfindungsgemäßen Mehrfachkettenrad-Anordnung von der Inboardseite
7: Ausschnitt der Mehrfachkettenrad-Anordnung von 3, die die Gestaltung der Zähne detaillierter zeigt
8: Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Mehrfachkettenrad-Anordnung gemäß 2, betrachtet schräg in Antriebs-Drehrichtung D
9: Perspektivische Ansicht von Details nach 3, betrachtet schräg in Antriebs-Drehrichtung D
10: Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Mehrfachkettenrad-Anordnung gemäß 4, betrachtet schräg entgegen der Antriebs-Drehrichtung D
11: Perspektivische Ansicht von Details nach 5, betrachtet schräg entgegen der Antriebs-Drehrichtung D
12: Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) gemäß 6, betrachtet schräg entgegen der Antriebs Drehrichtung D
13: Perspektivische Ansicht von Details nach 12, betrachtet schräg entgegen der Antriebs- Drehrichtung D
14: Ansicht von der Outboardseite eines Ausschnittes eines Kettenrades (3) mit einer alternativen Ausführung einer Outboardschaltgasse (16)
15: Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) gemäß 14, betrachtet schräg in Antriebs-Drehrichtung D
16: Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Mehrfachkettenrad-Anordnung gemäß 14, betrachtet schräg entgegen der Antriebsdrehrichtung D

1 zeigt ein Mountainbike mit einer Kettenschaltung und einer hinteren Mehrfachkettenrad-Anordnung am Hinterrad und einem einfachen vorderen Kettenrad.
Die 2 zeigt eine für Fahrräder übliche Rollenkette (20), die über Außenlaschenpaare (23) enthaltende Außenlaschen-Kettenglieder (21), Innenlaschenpaare (24) enthaltende Innenlaschen-Kettenglieder (22), Kettenrollen (25) sowie Kettenbolzen (26) verfügt und zum Zusammenwirken mit der erfindungsgemäßen Mehrfachkettenrad-Anordnung bestimmt ist.
Die Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) gemäß 4 dreht sich im Antriebfall in der Antriebs-Drehrichtung D, wobei die Glieder (21, 22) einer nicht dargestellten Rollenkette (20) nacheinander in Eingriff gelangen mit entgegen der Antriebdrehrichtung D aufeinander folgenden Zähnen (30) an einem der Kettenräder (3, 4).
Am größeren (3) der Kettenräder (3, 4) sind eine Vielzahl von Ausnehmungen (13) von Schaltgassen (10) zu sehen, die der von einem der Kettenräder (3, 4) zum benachbarten Kettenrad wechselnden Rollenkette (20) Platz bieten. Die innere Kante der Ausnehmungen (13) weist einen spiralförmigen Verlauf auf, entsprechend der Schaltrichtung. Bei Schaltgassen für ein inboardseitiges Umlegen der Kette vom benachbarten kleineren Kettenrad (4) zum größeren Kettenrad (3) Ritzel liegt entgegen der Antriebs-Drehrichtung D eine auswärts orientierte Spirale vor. Bei Schaltgassen (10) für ein outboardseitiges Umlegen der Rollenkette (20) vom benachbarten größeren (3) zum kleineren Kettenrad (4) liegt entgegen der Antriebs Drehrichtung D eine inwärts orientierte Spirale vor.
Zum bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gehören ein größeres Kettenrad (3) mit 52 Zähnen (30) und ein kleineres Kettenrad (4) mit 42 Zähnen (30). Die Differenz der Zähnezahlen ist 10, wobei die Zähnezahlen 42 und 52 nicht ohne Rest durch die Zahl 10 geteilt werden können. Das hat zur Folge, dass die in der 4 gut erkennbaren insgesamt 5 Inbordschaltgassen (15) und 5 Outboardschaltgassen (16) jeweils Ähnlichkeiten aufweisen, aber nicht identisch gestaltet werden konnten. Es ist jede Schaltgasse (10) anders gestaltet.
Links in 5 ist eine Outboard-Schaltgasse (16) für ein inboardseitiges Umlegen der Rollenkette (20) gezeigt, während rechts in 5 eine Inboard-Schaltgasse (16) für ein outboardseitiges Umlegen der Rollenkette (20) zeigt.
Die Schaltgassen des gleichen Typs, also 5 Inboard-Schaltgassen (15) (Aufstiegs-Schaltgassen) und die 5 Outboard-Schaltgassen (16) (Abstiegs-Schaltgassen) könnten identisch sein, wenn es zwischen den Zähnezahlen der zwei Kettenräder (3,4) eine Zähnezahldifferenz gäbe, die außerdem noch dem gemeinsamen Teiler der zwei Zähnezahlen entspräche, wenn also die Kettenräder zum Beispiel 40 und 50 Zähne hätten.
Die Position der Schaltgassen (10) in Umfangsrichtung ergibt sich aus der Bedingung, dass die Rollenkettenglieder (21, 22) am Ziel-Kettenrad (9) auch wieder gut an den Zähnen (30) eingreifen können müssen, das heißt dass die Zähne (30) gut in den Zwischenraum jeweils zwischen einem Par von Innenlaschen- oder Außenlaschen (24, 23) eintreten können. Das entspricht einer einzuhaltenden Phasenbedingung zwischen den benachbarten Kettenrädern (3,4) zwischen denen ein Umlegen der Rollenkette (20) stattfinden soll.
Eine Inboard-Schaltgasse (15) erstreckt sich von ihrer radial inneren Einlaufseite (11) nach radial auswärts hin zu ihrer Auslaufseite (12), gut zu erkennen in Fig. an der Berandung der Ausnehmung (13) als einem Hauptbestandteil einer Schaltgasse. Die Tiefe der Ausnehmung (13) nimmt von der Einlaufseite (11) hin zur Auslaufseite (12) insgesamt zu, entsprechend der Schrägstellung der Rollenkette (20) bei einem Wechsel von kleineren (4) hin zum größeren Kettenrad (3). Eine Abweichung davon existiert an einem Steg (18) an der Position, wo sich beim Umlegen der Rollenkette outboardseitig benachbart zum Zahn eine Innenlasche (28) der Rollenkette befindet, die nicht von einer Außenlasche (27) verdeckt wird.
In 6 ist die Inboardseite (Rückseite) ((5) des größeren Kettenrades (3) besonders gut erkennbar. An der Peripherie folgen in alternierender Folge dicke und dünne Zähne (36, 37), was eine geradzahlige Zähnezahl voraussetzt.
Die dicken Zähne (36) sind an der Inboardseite (5) in der Richtung parallel zur Drehachse dicker bemessen, so dass diese dicken Zähne (36) zwar in den Zwischenraum zwischen einem Paar von Außenlaschen (23) an einem Außenlaschen-Kettenglied (21) eintreten können, aber nicht an einem Paar von Innenlaschen (24) an einem Innenlaschen-Kettenglied(22). Die dicken Zähne (36) bieten den Außenlaschen-Kettengliedern (21) eine gute Führung in der Richtung parallel zur Drehachse D.
Die dünnen Zähne (37) sind in der Richtung parallel zur Drehachse dünner bemessen. Sie sind bestimmt für den Eingriff an einem Paar von Innenlaschen (24) an einem Innenlaschen-Kettenglied (22). Die dünnen Zähne (37) bieten den Innenlaschen-Kettengliedern (22) eine gute Führung in der Richtung parallel zur Drehachse D.
In 5 sind ein erster Eingriffszahn (40) und eine Inboard-Schaltgasse (15) zum inboardseitigen Umlegen der Rollenkette (20) sowie ein Innenlaschen-Passierzahn (45) einer Outboard-Schaltgasse (16) für ein outboardseitiges Umlegen der Rollenkette (20) zu erkennen.
Die 7 zeigt neben den dicken und dünnen Zähnen (36, 37) noch die Inboardseite (6) des Raumgebezahnes (43) mit einer Zentrierfase (44), sowie die Inboardseiten (6) des ersten Schaltzahnes (40) mit einer Eingriffsfase (42) sowie des zweiten Eingriffszahnes (41).
Die Detailansicht in 9 als Ausschnitt der seitlichen Ansicht in 8 lässt weitere Details der Schaltgassen (10) erkennen, insbesondere zwei Stege (18), eine Brücke und eine Abweisefase (17).
Die Vorgänge bei einem Inboard-Schaltvorgang mittels der erfindungsgemäßen Kettenräder (3, 4) sind besonders gut in Verbindung mit den 5 und 7 ersichtlich.
Bei einem Inboard-Schaltvorgang schwenken die Kettenglieder (21, 22) nach radial innen zunächst outboardseitig an den Zähnen (30) vorbei. Es wird noch am Raumgebezahn (43) vorbei geschwenkt, und danach folgend greift die inboardseitige Außenlasche (27) über die Zahnspitze (33) des ersten Eingriffszahnes (40) hinweg und gleitet an der Inboardseite des ersten Eingriffszahnes (40) nach radial innen, wobei ein Kontakt mit der inboardseitig am ersten Eingriffszahn (40) vorhandenen Eingriffsfase (42) besteht. Die Eingriffsfase (42) ist geneigt, und zwar ist sie an der Zahnspitze (33) mehr outboardseitig und weiter radial innen am ersten Eingriffszahn (40) mehr inboardseitig positioniert.
Der Vorsprung an der Zahnspitze des Raumgebezahnes lässt ein Innenlaschen-Kettenglied nach radial innen passieren, ein Außenlaschen-Kettenglied aber nicht. Damit erfüllt der Vorsprung eine Weichenfunktion, was gegen ein unbeabsichtigtes Einleiten eines Outboardschaltvorganges an der Inboard-Schaltgasse ausgenutzt wird. Die Zahnspitze des Raumgebezahnes taucht ein in den Zwischenraum zwischen einem Paar von Außenlaschen und zentriert das Außenlaschen-Kettenglied relativ zur Reihe von Zähnen am Kettenrad.
Der Raumgebezahn (43) gemäß der Erfindung erfüllt mehrere Funktionen.
Er bietet den Kettengliedern der Rollenkette Raum für eine Annäherung an das größere Kettenrad (3).
Er verhindert, dass nach einer Innenlaschenpassage am ersten Schaltzahn (40) der entgegen der Antriebs-Drehrichtung D auf den ersten Schaltzahn (40) folgende zweite Schaltzahn (41) folgenden Zahnes mit einem Außenlaschen-Kettenglied (21) in Eingriff kommt.
Er verhindert das Kettenabspringen beim Rückwärtspedalieren.
Er verhindert die Einleitung eines Outboard-Schaltvorgang an der Inboard-Schaltgasse (15).
Vor dem Einleiten eines Outboard-Schaltvorganges sind die Kettenglieder im Eingriff mit einem größeren Kettenrad (3), wobei die Zähne (30) im Zwischenraum zwischen einem Kettenlaschenpaar (23, 24) eingetreten sind.
Am Beginn des Outboard-Schaltvorganges schwenken die Kettenglieder weiterhin nach radial innen, beginnen aber, sich outboardseitig an den Zähnen vorbei zu bewegen. Als erstes Kettenglied schwenkt ein Innenlaschen-Kettenglied (22) am Passagezahn (45) vorbei.
Auch noch folgende Kettenglieder benötigen Raum, weil sie sich noch nicht weit genug in der Outboardrichtung weg vom größeren Kettenrad (3) bewegt haben. Der notwendige Raum wird mit Ausnehmungen (13) der Outboard-Schaltgasse (16) outboardseitig am größeren Kettenrad auch bereitgestellt, die in 5 zu erkennen sind.
Bei dem Zähnezahlverhältnis der bevorzugten Ausführungsform von 42 zu 52 Zähnen in Verbindung mit Xsync-Zähnen an diesen Kettenrädern ergibt sich, dass eine vom kleineren Kettenrad zu der links in 5 Outboardschaltgasse am größeren Kettenrad hin ablaufende Rollenkette zwar Raum am Passegezahn (45) vorfindet, aber ein Eingreifen am größeren Kettenrad (3) dennoch verhindert werden muss.
Der entgegen der Antriebs-Drehrichtung D dem Passagezahn (45) am größeren Kettenrad (3) folgende Zahn verlangt einen Eingriff einer Außenlaschen-Kettengliedes (21), weil es sich um einen dicken Zahn (36) handelt. Auch die entgegen der Antriebs-Drehrichtung D noch weiter folgenden Zähne sind mit Abweisefasen (17) zum Abweisen der Kettenglieder versehen, damit die Kette nicht von den andernfalls vorhandenen Kanten an der äußeren Peripherie der Nichtlastflanken (32) der Zähne und am Zahngrund (38) radial nach außen mitgenommen werden kann . Diese in der 5, 9 und erkennbaren Abweisefasen (17) beginnen an der Planfläche (7) und neigen sich von dieser Planfläche (7) weg bei Ihrem Verlauf hin zur äußeren Kontur des Zahnes an der Nichtlastflanke (32), hin zum Zahngrund (38) oder hin zur Zahnspitze (33).
Wäre das kleinere Kettenrad kein Xsync-Kettenrad, hätte also keine dicken Zähne, dann könnte unter Erfüllung von zusätzlich noch einzuhaltenden Bedingungen, wie einer ungeraden Zähnezahl am kleineren Kettenrad (4), ein Eingreifen der Rollenklette (20) an dem entgegen der Antriebs-Drehrichtung D am größeren Kettenrad (3) dem Passagezahn (45) folgenden Zahn ermöglicht werden. Die Abweisefasen (17) könnten dann entfallen.
Beim Rückwärtspedalieren bewegen sich nacheinander in Antriebs-Drehrichhtung D folgende Kettenglieder (21,22) nach radial innen, wobei die Zähne beginnend mit den Zahnspitzen (33) in den Zwischenraum jeweils von einem Paar von Kettenlaschenpaar (23, 24) eintreten.
Infolge des bei den großen Kettenrädern besonders ausgeprägten Schräglauf der Kette hin zu einem vorderen Kettenrad besteht die Tendenz dass ein Innenlaschen-Kettenglied (22) einen Zahn (30) outboardseitig passiert, was zu einem unbeabsichtigten Wechsel zum benachbarten kleineren Kettenrad (4) oder gar zu einem Kettenabspringen führen kann und vermieden werden muss. Ein outboardseitig mit einer Ausnehmung versehener Zahn wie der Raumgebezahn (43) bietet für diese Fehlfunktion besonders gute Voraussetzungen.
Bei der erfindungsgemäß gestalteten Raumgebezahn (43) ist die Zahnspitze (33) outboardseitig versetzt und kann noch gut in den Raum zwischen einem Laschenpaar (23, 24) eintreten. Danach gleitet die inboardseitige Innenlasche auf der inboardseitig am Raumgebezahn vorgesehenen Zentrierfase nach radial innen und zentriert die Innenlasche gegenüber der Reihe von Zähnen am Kettenrad.
Bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung stützt sich die radial äußere Inboardseite des Innenlaschen-Kettengliedes (22) der Rollenkette (20) in axialer Richtung auf der Erhebung (14) ab, und die radial innere Inboardseite der Innenlasche kann infolge der Ausnutzung einer möglichen Verdrehung innerhalb der Rollenkette (20) dennoch weit genug in Inboardrichtung in die Ausnehmung eintauchen.
Bei einer Weiterentwicklung des erfinderischen Konzepts mit einer über 10 hinausgehenden Zähnezahldifferenz kann der radial innere Rand des Vorsprunges 14 noch weiter radial außen positioniert werden, und eine Kettenlasche findet genügend Raum vor, so dass dann das Verdrehen der Kette nicht mehr notwendig ist.
Die 14 bis 16 zeigen eine weitere erfinderische Gestaltung einer Outboard-Schaltgasse.
Die Schaltgasse verfügt über eine outboardseitige Ausnehmung, einen Passagezahn (45) an der radial äußeren Einlaufseite (11) und einen Vorsprung (14) an der Zahnspitze (33) des Passagezahnes (45).
Die radial äußere Berandung der Auslaufseite (12) der Ausnehmung (13) liegt radial innerhalb zu dem entgegen der Antriebs-Drehrichtung D dem Passagezahn (45) folgenden Zahn (30).
Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung haben sowohl das größere als auch das kleiner der benachbarten Kettenräder eine geradzahliger Zähnezahl, und in Umfangsrichtung wechseln alternierend dicke und dünne Zähne ab („Xsync“), wie in der DE 102012023819 gezeigt. Das erfinderische Konzept ist aber nicht darauf beschränkt.
So kommt eine Anwendung auch dann in Frage, wenn das größere Ziel-Kettenrad zwar ein XSync-Kettenrad ist, aber das benachbarte kleinere Kettenrad kein XSync-Kettenrad ist. Dann kann der Vorsprung in der Ausnehmung, dann auch in bestimmten Fällen, in denen an dem Zahn mit dem Vorsprung ein Außenlaschen-Kettenglied benachbart ist, noch zusätzlich dazu genutzt werden, die Außenlasche in radialer Richtung abzustützen mit dem Effekt einer Synchronisation von Kette und Zähnen am größeren Kettenrad.
Auch bei Kettenrädern ganz ohne dicke und dünne Zähne kann das erfinderische Konzept angewendet werden. Dann wird beim Inboardschalten auf die ein Umschalten mit einer Innenlaschenpassage am ersten Fangzahn durch entsprechende Zahngestaltung bewusst verzichtet. Damit verliert man einerseits zwar eine der zwei Umschaltmöglichkeit. Andererseits gewinnt man aber immer noch Vorteile gegen das Kettenabwerfen beim Rückwärtstreten und gegen unbeabsichtigtes Outboardschalten.
Die Erfindung wurde beschrieben am Beispiel des größten Kettenrades einer Mehrfachanordnung von hinteren Kettenrädern. Es liegt in der Natur der Sache, dass an einem solchen Kettenrad keine Schalthilfen vorgesehen werden müssen für das Umlegen der Rollenkette auf ein benachbartes noch größeres Kettenrad. Dennoch sind die beschriebenen Merkmale anwendbar an einem Kettenrad, zu dem benachbart ein noch größeres Kettenrad angeordnet ist, weil lediglich bei Zähnezahl-Differenzen von 1 bis 2 Zähnen an demjenigen Kettenrad Schalthilfen vorgesehen werden müssen, von dem ein Umlegen der Kette auf ein benachbartes größeres Kettenrad erfolgen soll. Das ist in dem vorliegenden Fall nicht gegeben.
Bezugszeichenliste

1: Mehrfachkettenrad-Anordnung
2: Kettenrad
3: Größeres Kettenrad
4: Kleineres Kettenrad
5: Inboardseite
6: Outboardseite
7: Planfläche
8: Start-Kettenrad
9: Ziel-Kettenrad
10: Schaltgasse
11: Einlaufseite
12: Auslaufseite
13: Ausnehmung
14: Vorsprung
14a: Kontaktfläche
15: Inboard-Schaltgasse
16: Outboard-Schaltgasse
17: Abweisefase
18: Steg
19: Brücke
20: Rollenkette
21: Außenlaschen-Kettenglied
22: Innenlaschen-Kettenglied
23: Außenlaschenpaar
24: Innenlaschenpaar
25: Kettenrolle
26: Kettenbolzen
27: Außenlasche
28: Innnenlasche
29: Innenfläche
30: Zahn
31: Lastflanke
32: Nichtlastflanke
33: Zahnspitze
36: dicker Zahn
37: dünner Zahn
38: Zahngrund
40: erster Eingriffszahn
41: Zweiter Eingriffszahn
42: Eingriffsfase
43: Raumgebezahn
44: Zentrierfase
45: Passagezahn
D: Antriebs-Drehrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012023819 [0011, 0036, 0074]
EP 0313345 [0014]
EP 0642972 [0019]
EP 3009339 [0021, 0032, 0033]

Claims

Ein größeres Kettenrad (3) und ein kleineres Kettenrad (4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) für die Montage an einem Hinterrad eines Fahrrades; wobei in axialer Richtung das größere Kettenrad (3) auf der Inboardseite (5) relativ vom kleineren Kettenrad (4) und das kleinere Kettenrad (4) auf der Outboardseite (6) relativ vom größeren Kettenrad (3) angeordnet sind; mit einer Vielzahl von Zähnen (30) mit Zahnspitzen (33) an der radial äußeren Peripherie der Kettenräder (3, 4) zum Eingriff mit Kettengliedern (21, 22) einer Rollenkette (20); mit einer outboardseitigen Planfläche (7) des Kettenrades (3, 4); mit einer Inboard-Schaltgasse (15) zum Zusammenwirken mit der in Inboardrichtung vom kleineren Kettenrad (4) zum größeren Kettenrad (3) wechselnden Rollenkette (20); wobei die Inboard-Schaltgasse (15) enthält: eine Ausnehmung (13) an der Outboardseite (6) des größeren Kettenrades (3), die sich an ihrer radial außen liegenden Einlaufseite (11) bis zu einem Raumgebezahn (43) erstreckt; und eine Eingriffsfase (42) an der Inboardseite (5) eines ersten Eingriffszahnes (40) des größeren Kettenrades (3), der in einer Richtung entgegen der Antriebs-Drehrichtung D dem Raumgebezahn (43) unmittelbar folgt; dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (13) ein Vorsprung (14) am Raumgebezahn (43) angeordnet ist, der sich in Outboardrichtung gegenüber der Ausnehmung (13) im Wesentlichen bis zu einer Ebene durch die Planfläche (7) erhebt.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (14) eine Kontaktfäche (14a) aufweist für einen Kontakt mit Innenlaschen (28) der Rollenkette (20) stattfindet, bei dem eine in axialer Richtung wirkende Kontaktkraft mit der Rollenkette (20) entsteht, um die Rollenkette (20) axial in Outboardrichtung abzuweisen.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Raumgebezahn (43) eine Zentrierfase (44) an der Inboardseite (5) aufweist zum Zusammenwirken mit der Innenfläche (29) einer Innenlasche (28) der Rollenkette (20), die einer Innenfläche (29) der anderen Innenlasche (28) eines Innenlaschenpaares (24) gegenüberliegt; damit der Raumgebezahn (43) sicher in radialer Richtung in den Zwischenraum zwischen den einem Innenlaschenpaaren (24) eintritt und das Innenlaschen-Kettenglied (22) gegenüber der Folge von Zähnen (30) am größeren Kettenrad (3) zentriert.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierfase so konfiguriert ist, damit beim Rückwärts-Pedalieren die entgegen der Antrieb-Drehrichtung D nacheinander in die Zähne (30) am größeren Kettenrad (3) eingreifenden Zähne (30) sicher in radialer Richtung in den Zwischenraum zwischen den Laschenpaaren (23, 24) eintreten, so dass kein Kettenabwurf erfolgt; und /oder damit bei einer Drehbewegung in Antriebs-Drehrichtung D die nacheinander in die Zähne (30) am größeren Kettenrad (3) eingreifenden Zähne (30) sicher in radialer Richtung in den Zwischenraum zwischen den Laschenpaaren (23, 24) der Rollenkette (20) eintreten und sich nicht in Outboardrichtung verlagern und ein unbeabsichtigter Wechsel der Rollenkette (20) vom größeren Kettenrad (3) zum kleineren Kettenrad (4) erfolgt.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich der radial innen an die Erhebung anschließende Abschnitt der Ausnehmung eine geringere Tiefe aufweist als der sich in Drehrichtung an den Raumgebezahn anschließende Abschnitt der Ausnehmung und einen Steg (18) ausbildet, um Raum für eine Innenlasche (28) bereitzustellen.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet dass die outboardseitige Seite des ersten Eingriffszahnes eine im Wesentlichen ebene Fläche ist, die sich im Wesentlichen in der Ebene der Planfläche (7) erstreckt für einen Kontakt mit der Außenseite eines Innenlaschen-Kettengliedes (22) einer Rollenkette (20).
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der Zähnezahl am größeren Kettenrad (3) und der Zähnezahl am kleineren Kettenrad (4) mindestens 10 beträgt.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das größere Kettenrad (3) eine geradzahlige Anzahl von Zähnen (30) aufweist und die Zähne (30) in alternierender Weise in axialer Richtung dick und dünn bemessen sind.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnspitze eine Abstützfläche aufweist, die in Kontakt kommen kann mit einer Außenlasche (27) der Rollenkette (20), um diese in radialer Richtung abzustützen.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9; dadurch gekennzeichnet, dass das größere Kettenrad (3) 52 Zähne aufweist.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10; dadurch gekennzeichnet, dass das kleinere Kettenrad eine geradzahlige Anzahl von Zähnen aufweist und die Zähne in alternierender Weise in axialer Richtung dick und dünn bemessen sind.
Ein größeres Kettenrad (3) und ein kleineres Kettenrad (4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) für die Montage an einem Hinterrad eines Fahrrades; wobei in axialer Richtung das größere Kettenrad (3) auf der Inboardseite (5) relativ vom kleineren Kettenrad (4) und das kleinere Kettenrad (4) auf der Outboardseite (6) relativ vom größeren Kettenrad (3) angeordnet sind; mit einer Vielzahl von Zähnen (30) mit Zahnspitzen (33) an der radial äußeren Peripherie der Kettenräder (3, 4) zum Eingriff mit Kettengliedern (21, 22) einer Rollenkette (20); mit einer outboardseitigen Planfläche (7) des Kettenrades (3, 4); mit einer Outboard-Schaltgasse (16) zum Zusammenwirken mit der in Outboardrichtung vom größeren (3) zum kleineren Kettenrad (4) wechselnden Rollenkette (20); wobei die Outboard-Schaltgasse (16) enthält: eine Ausnehmung (13) an der Outboardseite (6) des größeren Kettenrades (3); sowie einen Passagezahn (45) an der radial außen befindlichen Einlaufseite (11) der Outboard-Schaltgasse (16); dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (13) ein Vorsprung (14) an der outboardseitigen Seite von dem Zahn (30) angeordnet ist, der entgegen der Antriebs-Drehrichtung D dem Raumgebezahn (45) folgt; wobei der Vorsprung (14) sich in Outboardrichtung gegenüber der Ausnehmung (13) im Wesentlichen bis zu einer Ebene durch die Planfläche (7) erhebt und der äußeren Kontur des Zahngrundes folgend eine Brücke (19) ausbildet.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach Anspruch 12; dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der Zähnezahl am größeren Kettenrad (3) und der Zähnezahl am kleineren Kettenrad (4) mindestens 10 beträgt.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach Anspruch 12 oder 13; dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13) am Passagezahn (45) weniger tief ist als der Abschnitt der Ausnehmung (13), der sich von dem Zahn (30) nach radial innen erstreckt, der entgegen der Antriebs-Drehrichtung D dem Passagezahn (45) direkt folgt, wodurch ein Steg (18) gebildet wird.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14; dadurch gekennzeichnet, dass outboardseitig am Zahnspitze (33) des Passagezahnes (45) ein Vorsprung (14) vorgesehen ist, die sich im Wesentlichen bis zur Ebene durch die Planfläche (7) erhebt.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15; dadurch gekennzeichnet, dass Outboardige Abweisefasen(17) an mehreren, dem Passagezahn (45) entgegen der Antriebs-Drerichtung D folgenden Zähnen (30) vorgesehen sind, damit keine radial wirkende Abstützstelle für die äußere Peripherie von Außenlaschen (27) entsteht.
Kettenräder (3,4) einer Mehrfachkettenrad-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 16; dadurch gekennzeichnet, dass das größere Kettenrad (3) 52 Zähne aufweist.