DE3036111A1

DE3036111A1 - Kettenschaltung

Info

Publication number: DE3036111A1
Application number: DE19803036111
Authority: DE
Inventors: Eduard Ing. Graz Bergles
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1980-09-25
Publication date: 1982-05-06
Also published as: IT8168238A0; IT1145111B; JPS5787777A; FR2490577A1; IT8153631V0

Description

PICHTEL &■ SACHSAG .-. . S C H W E INPURT PATENT- UND GEBRAUCHSMÜSTERHILPSANMELDÜNG

Kettenschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kettenschaltung, insbesondere - i für das angetriebene Rad von Fahrrädern, bestehend u. a. aus einem rahmenfesten Gelenkkopf, einem beweglichen Gelenkkopf zum Führen des Kettenleitrades, einer Lenkeinrichtung zum Schwenken 40% des beweglichen Gelenkkopfes im wesentlichen parallel zum festen Gelenkkopf, einem Seilzug .zum Betätigen einer federbelasteten Kurvenscheibe-Kurvenfolger-Einrichtung sowie einem Mehrfachzahnkranz auf dem angetriebenen Rad.

Eine solche Kettenschaltung ist beispielsweise durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 834 646 bekannt. Bei dieser bekannten Kettenschaltung treten vor allem dann, wenn die einzelnen Teilkurven der Kurvenscheibe zum Zwecke einer Unempfindlichkeit im Hinblick auf eine Seillängenänderung über einen bestimmten Bereich einen gleichbleibenden Radius aufweisen, relativ große Verdrehwinkel der Kurvenscheibe und somit relativ große Wege am Schalthebel auf. ' .

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kettenschaltung der obengenannten Bauart zu erstellen, welche leicht und exakt zu schalten ist, mit geringen Schaltwegen auskommt und raumsparend am Fahrrad zu befestigen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Auf diese Weise werden- trotz geringen Drehwinkels relativ große Schaltwege erreicht, was die gesamte Schalteinrichtung relativ unempfindlich gegenüber beispielsweise Ungenauigkeiten in der Herstellung macht.

Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 2 ist es möglich, die Rückholfeder gegenüber dem Stand der Technik als niedriger belastetes

ORlGiNALlNSPEGTED

Teil auszuführen, da diese über den gesamten Schaltbereich nur eine geringe Veränderung ihrer Vorspannkraft erfährt.

Durch die Maßnahme von Anspruch 3 erfährt die Kettenschaltung eine wesentliche Vereinfachung, da die Drehachse von Kurvenscheibe, Lenker und Gelenkkopf in einem Teil zusammengefaßt sind.

Durch die Maßnahme gem. Anspruch 4 ist es möglich, mit sehr geringen Schaltkräften auszukommen, da die Reaktionskraft der Seilhose zusätzlich eingesetzt wird. Zudem können am Seilzug durch Bewegen der Seilhose längere Schaltwege genutzt werden.

Die Maßnahme gemäß Anspruch 5 bringt den großen Vorteil mit sich, daß weder am Seilzug noch an der Seilhose eine Verstellmöglichkeit vorgesehen werden muß, wenn die Seillänge einmal richtig ab-.gestimmt ist. Die Einstellung der gesamten Schaltung erfolgt dann lediglich über die nachstellbare Kurvenscheibe.. Selbst bei unbeabsichtigten Verbiegen der Schaltbefestigung am Rahmen ist es nur nötig, über die nachstellbare Kurvenscheibe die Ausgangsposition der gesamten Schalteinrichtung neu zu justieren.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 6 ergibt sich eine sehr schmal bauende Kettenschaltung, bei welcher eventuell störend hervorstehende Bauteile dem angetriebenen Rad zugewendet sind und somit nicht nach außen hin vorstehen. Desgleichen ist die Anbringung des Seilzuges auf der dem Rad zugewandten Seite besonders praktisch, da dieses von außen her nicht verletzt werden kann.

Gemäß Anspruch '8 ist die Kettenschalteinrichtung für eine allgemein bekannte Parallelogrammführung festgelegt. Sie hat prinzipiell, wie auch bei Anspruch 9 beschrieben, die gleichen Vorteile wie dort bei einem Fünfgelenkgetriebe. Bei diesem Fünfgelenkgetriebe ist zusätzlich gemäß dem Merkmal des Anspruches 10 eine Anordnung der einzelnen Gelenke bzw. Drehachsen so getroffen, daß die Kettenschalteinrichtung trotz Begrenzung der im Gelenkhebel notwendigen Langlöcher auf ein vertretbares Maß die Auslenkung in Richtung auf das angetriebene Rad wesentlich größer ist als die Auslenkung in die entgegengesetzte Richtung.

Die Erfindung wird anschließend an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 und 2 eine Kettenschaltung auf der Basis eines Parallelogrammes; ■ .

Fig. 3 und 4 eine Kettenschaltung auf der Basis eines Fünfgelenkgetriebes mit einer Innenkurve der Kurvenscheibe;

Fig. 5 und 6 eine Kettenschaltung auf der Basis eines Fünfgelenkgetriebes mit einer Außenkurve der Kurvenscheibe.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Kettenschaltung mit einer Lenkeinrichtung 7 auf der Basis eines Parallelogrammes dargestellt. Dabei ist in Fig. 1 in verkleinerter Darstellung das angetriebene Rad 1 mit dem Mehrfachzahnkranz 6 .sowie dem Kettenleitrad 4 und der Kette 5 angedeutet. Für sämtliche Figuren 2 bis 6 gilt prinzipiell diese Anordnung gegenüber dem angetriebenen Rad 1. Die Lenkeinrichtung 7 ist über den rahmenfesten Gelenkkopf.2 in nicht dargestellter Weise am Rahmen des Fahrrades angebracht. Der Gelenkkopf 2 weist zwei Drehachsen 34 und 35- auf, um welche sich die beiden Lenker 14 und 15 schwenken lassen. Beide Lenker 14 und 15 sind über die Drehachsen 20 und 36 mit dem beweglichen Gelenkkopf 3 verbunden. Durch Verschwenken des beweglichen Gelenkkop- · fes 3 führt dieser in einer Ebene eine im wesentlichen parallele Bewegung gegenüber dem Gelenkkopf 2 aus. Dabei ist das Kettenleitrad 4 zum Überführen der Kette 5 von einem Zahnkranz auf den anderen des Mehrfachzahnkranzes 6 drehbar am Gelenkkopf· 3 gelagert. Auf dem dem Rad 1 abgewandten Lenker ±4 ist auf der Drehachse 19'der Kurvenfolger 13 drehbar gegen die Kraft der Rückholfeder 18 gelagert. Der Kurvenfolger 13.liegt mit seinem Finger 24 an der Innenkurve der Kurvenscheibe 11 an. Dabei stützt sich die Seilhose 10 direkt an einem Fortsatz 23 des Kurvenfolgers 13 ab. Der Seilzug 9 stützt sich über seinen Nippel 22 an der Kurvenscheibe 11 ab. Die Kurvenscheibe 11 ist über die Drehachse 20 einstellbar gegenüber dem Gelenkkopf 3 gelagert. Zu diesem Zwecke ist die Stelleinrichtung 21 vorgesehen, welche eine Stellschraube 37 aufweist, mit zwei Anschiagwänden 38, in welche der Fortsatz 39 der Kurvenscheibe 11 ohne Spiel eingreift, .

Die Funktion ist folgende:

Ausgehend von Fig. 2, bei welcher die Lenkeinrichtung 7 beispielsweise die langsamste Übersetzung erzielt, wird durch Zug am Seilzug 9 der Kurvenfolger 13 durch die Kraft der Seilhose 10 gegen die Kraft der Rückholfeder 18 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht« Dazu ist lediglich ein geringer Kraftaufwand nötig, da sowohl die Aktionskraft des Seilzuges 9 als auch die Reaktionskraft der Seilhose 10 ausgenutzt werden. Die Verdrehung des Kurvenfolgers 13 entgegen dem Uhrzeigersinn bedingt, daß der Finger 2k an der Innenkurve der Kurvenscheibe 11 nach innen rückt und sich von dieser Innenkurve ohne Vorhandensein der Rückholfeder 18 von dieser wegbewegen würde. Durch "diese Rückholfeder 18 wird jedoch die Lenkeinrichtung 7 nach rechts verspannt, so daß -unter der Voraussetzung, daß die Kette umläuft und jederzeit■auf den nächsten Zahnkranz auflaufen kann - der Finger 24 und.,die Innenkurve in dauernder Anlage bleiben. Dadurch bewegt sich der bewegliche Gelenkkopf 3 durch entsprechende Ausbildung der Innenkurve in der Darstellung nach rechts, d. h., weg vom angetriebenen Rad 1. Die umgekehrte Schaltrichtung wird dadurch erzielt, daß der Seilzug 9 um ein entsprechendes Maß gelöst wird. Während j.eder Schaltbewegung führen sowohl der Kurvenfolger 13 als auch die beiden Lenker l4 und 15, an welchen sich die Rückholfeder 18 abstützt, eine Drehbewegung unterschiedlicher Größe aber gleichen Drehsinnes aus. Dadurch ist es möglich, daß die Kraftzunähme durch Spannen der Rückholfeder 18 auf ein sehr niedriges Niveau beschränkt bleibt, wodurch die Feder selbst stark entlastet ist und auch die Schaltkräfte von einer Extremstellung in die andere Extremstellung nur unwesentlich zunehmen. Die Einstellung der gesamten Lenkeinrichtung 7 erfolgt über die Stellschraube 37 _s welche die Stellung der Kurvenscheibe 11 gegenüber dem Gelenkkopf 3 verändern kann. Mit dieser Veränderung wird gleichfalls die Stellung des Gelenkkopfes 3 gegenüber dem Gelenkkopf 2 verändert. Bei dieser Justierung, welche normalerweise nur einmal beim Anbau der Kettenschaltung an das Fahrrad vorgenommen werden muß, ändert sich nicht die Einstellung von Seilzug 9 und Seilhose IO zueinander. Dies ist ein ganz wesentlicher Vorteil, Durch einmaliges exaktes Ablängen von Seilzug 9 und Seilhose 10 erübrigt sich hierbei somit eine Nachstelleinrichtung zwischen beiden Teilen, wodurch sowohl der

Herstellungsaufwand als auch der Wartungsaufwand gering gehalten

werden können. !

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Kettenschaltung mit einer Lenkeinrichtung 8, welcher das Prinzip eines Fünfgelenkgetriebes zugrunde liegt. Dieses Fünfgelenkgetriebe besteht im Gegensatz zu einem Parallelogramm aus einem Führungsteil 16, welches über die Gelenke 20 und 31 mit dem rahmenfesten Gelenkkopf 2 bzw. dem beweglichen Gelenkkopf-3 schwenkbar verbunden' ist. Weiterhin weist das Führungsteil 16 etwa in seiner Mitte die Drehachse 19 auf, auf welcher der Gelenkhebel 17 drehbar gelagert ist. Der Gelenkhebel 17 ist kürzer als das Führungsteil· 16 ausgeführt und weist seinerseits die beiden Langlöcher 40 und 4i auf, welche zusammen (3 mit den Zapfen 42 und 43 der beiden Gelenkköpfe die Drehachsen und 33 bilden. Um die Drehachse 19 herum ist die Rückholfeder 18 angeordnet, welche einerseits in das Führungsteil 16 eingreift und Y andererseits in den Kurvenfolger 13. Dieser-Kurvenfolger 13 ist praktisch identisch mit demjenigen der Figuren 1 und 2 und er greift mit seinem Finger 24 in die Innenkurve der -Kurvenscheibe ein. Diese Kurvenscheibe 11 ist drehbar um die Drehachse 20 auf dem beweglichen Gelenkkopf 3 gelagert. Durch die Stelleinrichtung 21 in bereits bekannter Weise kann diese Kurvenscheibe 11 gegenüber der Drehachse 20 verschwenkt werden. Auch hier stützt sich der . Seilzug 9 über seinen Nippel 22 an der Kurvenscheibe 11 ab und die Seilhose 10 stützt sich am Fortsatz 23 des Kurvenfolgers 13 ab.

Die Funktion dieser Lenkeinrichtung 8 unterscheidet sich praktisch nicht Von derjenigen gemäß den Figuren 1 und 2, es ist lediglich das Fünfgelenkgetriebe vorgesehen - zur im wesentlichen parallelen-Verschwenkung des beweglichen Gelenkkopfes 3 gegenüber dem festen Gelenkkopf 2. Auch hier erfolgt die Grundeinstellung der gesamten Lenkeinrichtung 8 über die Stellschraube 37 und die bereits bekannten Einzelteile der Stelleinrichtung 21. Als nicht unwesentliche Besonderheit gegenüber den bisher bekannten Fünfgelenkgetrieben sei auf die Anordnung der verschiedenen. Verbindungslinien 25 bis 30 hingewiesen. So weisen beispielsweise die beiden Verbindungslinien 25 und 26, welche die Drehachse 19 mit den Drehachsen 31 bzw. 20 verbinden, einen Winkel auf, der geringer ist als i8o , und zwar vom angetriebenen Rad 1 wegweisend.

ft · β**

• » w β * *

-9-

Die beiden Verbindungslinien 27 und 28, welche die Drehachse 19 mit den Drehachsen 32 bzw. 33 verbinden, sind ebenfalls mit einem Winkel kleiner als 18O° ausgebildet und die beiden Verbindungslinien 29 und 30 zwischen den Gelenken 31 und 32 einerseits sowie 20 und 33 andererseits sind ebenfalls unter einem spitzen Winkel und nicht parallel angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es, die Langlöcher 40 und 41 im Gelenkhebel 17 zur Verschiebung der Zapfen 42 und 43 in normalen Grenzen zu halten, obgleich die gesamte Lenkeinrichtung 8 einen wesentlich größeren' Schwenkweg in Richtung auf das angetriebene Rad ausführt als in die andere Richtung, ausgehend von der Mittelstellung. Die Langlöcher weisen somit etwa die gleiche Längserstreckung wie bei einer Lenkeinrichtung, welche aus ihrer Mittelstellung gleich weit nach der einen oder nach der anderen Seite ausgeschwenkt wird, auf. Trotzdem ist es im vorliegenden Falle möglich, einen geringen Schwenkweg vom angetriebenen Rad weg nach außen auszuführen, wodurch die gesamte Kettenschaltung am Fahrrad kompakter ausgeführt werden kann und nicht so sturzempfindlich ist.

In den Figuren 5 und 6 ist eine Variante der Ausführung gemäß den Figuren 3 und 4 dargestellt. Auch hier ist- die Lenkeinrichtung als Fünfgelenkgetriebe ausgeführt, mit den gleichen Merkmalen gemäß den Figuren 3 und 4, Zum Unterschied zu den beiden vorgenannten Ausführungen weist die Kurvenscheibe 12 im vorliegenden Falle eine Außenkurve auf. Diese wirkt ebenfalls mit dem Finger des Kurvenfolgers 13 zusammen. Allerdings muß zu diesem Zweck die Rückholfeder 18 eine entgegengesetzte Kraftwirkung aufbringen als bei den vorgenannten Beispielen. Zudem.ist hier eine normale Seilzugbefestigung vorgesehen, und zwar wird der Seilzug 9 am Kurvenfolger 13 befestigt und die Seilhose 10 stützt sich am rahmenfesten Gelenkkopf 2 ab. Auch hier ist die Stellschraube 37 zur Durchführung der Grundeinstellung vorgesehen, welche direkt auf die Kurvenscheibe 12 wirkt und diese gegenüber der Drehachse 20 verschwenkt. Die übrigen Merkmale und Einzelteile dieser Ausführung Find gleich denjenigen der Figuren 3 und 4.

04.08.1980
TPP-2 Ho/whm-

VHSPECTED

Claims

PATENTANSPRÜCHE

il./Kettenschaltung, insbesondere für das angetriebene Rad von Fahrrädern, bestehend u. a. aus einem rahmenfesten Gelenkkopf, einem beweglichen Gelenkkopf zum Führen des Kettenleitrades, einer Lenkeinrichtung zum Schwenken des beweglichen Gelenkkopfes im wesentlichen parallel zum festen Gelenkkopf, einem Seilzug zum Betätigen einer federbelasteten Kurvenscheibe-Kurvenfolger-Einrichtung sowie einem Mehrfachzahnkranz auf dem angetriebenen Rad, dad, gek., daß der Kurvenfolger (13) drehbar auf einem schwenkbaren Lenker (14, 17) angeordnet ist, die Kurvenscheibe (11, 12) am beweglichen Gelenkkopf (3) fest angebracht ist und bei jedem Schaltvorgang sowohl Kurvenfolger als auch Lenker eine Drehbewegung unterschiedlicher Größe aber gleichen Drehsinnes ausführen.
2. Kettenschaltung nach Anspruch 1, dad. gek., daß eine Rückholfeder (18) konzentrisch zur Drehachse (19) des Kurvenfolgers (13) angeordnet, ist und einerseits am Kurvenfolger selbst und andererseits an dem mit der Drehachse ausgestatteten Lenker (15j 16) eingehängt ist.
3. Kettenschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dad. gek., daß · die Kurvenscheibe (11, 12) relativ zum beweglichen Gelenkkopf (3) einstellbar ist und eine Drehachse (20) aufweist, die mit der Drehachse am Gelenkkopf desjenigen Lenkers (14, 17) zusammenfällt, auf welchem der Kurvenfolger (13) drehbar gelagert ist.
4. Kettenschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dad, gek., daß der Seilzug (9) am beweglichen Gelenkkopf (3) und die Seilhose (10) am Kurvenfolger (13) angelenkt sind.
5. Kettenschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dad. gek., daß der Seilzug (9) in die verstellbare Kurvenscheibe (11) eingehängt ist.
6. Kettenschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dad. gek., daß der bewegliche Gelenkkopf (3) in dem dem Rad (1) abgewandten

Bereich die Drehachse (20) für die Kurvenscheibe (11) und in dem dem Rad zugewandten Bereich die Stelleinrichtung (21) für die Kurvenscheibe aufweist und der Seilzug (9) zwischen Drehachse und Stelleinrichtung» vorzugsweise näher an· der Stelleinrichtung, eingehängt ist.
7. Kettenschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dad. gek., daß der Kurvenfolger (13) auf der dem Rad (1) zugewandten Seite einen Portsatz (23) zur Abstützung der Seilhose (10) aufweist.
8. Kettenschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei welcher die Lenkeinrichtung als Parallelogramm ausgeführt ist, dad. gek., daß, in Fahrtrichtung gesehen, der vom angetriebenen Rad (1)

O wegweisende Lenker (1*0 die Drehachse (19) des Kurvenfolgers (13) und die Rückholfeder (18) aufweist und die Kurvenscheibe (11) mit Innenkurve sich etwa halbkreisförmig zwischen Parallelogramm (7) und Rad erstreckt und einstellbar um die Drehachse (20) von Lenker (14) - beweglicher Lenkkopf (3) schwenkbar angeordnet ist, - .
9. Kettenschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei welcher die Lenkeinrichtung als Fünfgelenkgetriebe ausgeführt ist, dad. gek., daß der Kurvenfolger (13) um die gemeinsame Drehachse (19) von Gelenkhebel (17) und Führungsteil (16) schwenkbar gelagert ist, die Rückholfeder (18) um diese Drehachse herum an-

/-H geordnet ist und sowohl in den Kurvenfolger als auch in das Puhrungsteileingreift, die Kurvenscheibe (11) mit Innenkurve sich etwa halbkreisförmig zwischen Fünfgelenkgetriebe (8) und Rad (1) erstreckt und einstellbar um die Drehachse (20) von Führungsteil (16) - beweglicher Gelenkkopf (3) schwenkbar angeordnet ist,
10. Kettenschaltung nach Anspruch 9, dad, gek., daß die Verbindungslinien (25, 26) zwischen gemeinsamer Drehachse (19) von Gelenkhebel (17) und Führungsteil (16) und den Drehachsen (20, 31) von Führungsteil und beiden Gelenkköpfen' (2, 3) einen Winkel von weniger als l80°, vom Rad (1) wegweisend, einschließen, . die Verbindungslinien (27, 28) zwischen der gemeinsamen Drehachse und den Drehachsen (32, 33) des Gelenkhebels mit den Ge-

lenkköpfen ebenfalls einen Winkel von weniger als l8O°, vom Rad wegweisend, einschließen und die Verbindungslinien (29_S 30) zwischen den Drehachsen (20, 31) von Pührungsteil und den'Gelenkköpfen sowie den Drehachsen (32, 33) von Gelenkhebel und den Gelenkköpfen einen spitzen Winkel bilden.

04.08.1980
TPP-2 Ho/whm-