DE69014395T2 - Mehrstufiges Kettenrad für Fahrrad. - Google Patents
Mehrstufiges Kettenrad für Fahrrad.Info
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstufige Kettenradvorrichtung mit einer Kette für ein Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
- Zunächst wird ein zum Zwecke dieser Beschreibung verwendeter Begriff hier definiert. Unter der Formulierung "die Kette löst sich von einem bestimmten Zahn auf dem großen Keftenrad bzw. wird außer Eingriff mit diesem gebracht" ist zu verstehen, daß die Kette mit den Zähnen, die, bezogen auf eine Drehrichtung der Kettenräder, vor dem genannten bestimmten Zahn liegen, in Eingriff bleibt und sich von dem bestimmten Zahn und den Zähnen löst bzw. außer Eingriff mit diesen gebracht wird, die, bezogen auf die Drehrichtung zur Bewegung zum kleinen Kettenrad hin, dahinter liegen.
- Mehrstufige Kettenradvorrichtungen für Fahrräder sind an sich bekannt (FR-PS A-2401 367 und 24 69 624, GB-PS A-20 05 363, US-PS A-4 198 876).
- Des weiteren ist ein mehrstufiges Kettenrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bekannt (vgl. EP-A2 0 313 345). Diese bekannte Vorrichtung umfaßt ein großes Kettenrad, in dem unter seinen Zähnen auf dem Umfang ein Zahn ausgebildet ist, mit dem leicht ein Griff herstellbar ist. Damit die Kette korrekt in Eingriff mit einem Zahn kommen kann, der neben dem Zahn für einen einfachen Eingriff liegt, wenn vom kleinen auf das große Kettenrad um geschaltet wird, entspricht der Abstand zwischen einem Teilungsmittelpunkt nahe dem Zahn für den leichten Eingriff und einem Teilungsmittelpunkt nahe einem der Zähne auf dem kleinen Kettenrad, von dem die Kette gelöst wird, im wesentlichen einem Produkt aus einer Kettenteilung und einer ganzen Zahl.
- Die vorgenannte bekannte Vorrichtung kann so verändert werden, daß die beiden Kettenräder in der Weise zusammengebaut werden, daß der vorgenannte Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Teilungsmittelpunkt einen entsprechenden Wert aufweist, um einen reibungslosen Übergang vom großen Kettenrad auf das kleine Kettenrad zu gestatten.
- Bei dieser Abänderung können auf dem großen Kettenrad ein oder mehrere Zähne für ein leichtes Lösen des Eingriffs ausgebildet sein, um so zu ermöglichen, daß die Kette leicht außer Eingriff gebracht mit dem ersten Zahn und den in Drehrichtung davor und dahinter liegenden Zähnen gebracht und zum kleinen Kettenrad hin verlagert werden kann, wahrend das große Kettenrad gegebenenfalls aus einem Metall mit geringer Abriebfestigkeit hergestellt sein kann, beispielsweise Aluminium. In diesem Fall nutzt sich infolge des Schleifkontakts mit der Kette das große Kettenrad örtlich begrenzt an Stellen ab, die nahe dem ersten Zahn und auf der dem kleinen Kettenrad gegenüberliegenden Seite liegen. Bei fortgeschrittenem Verschleiß des großen Kettenrads, wie Fig. 6 dies zeigt, fällt die Kette 3', nachdem sie außer Eingriff mit dem ersten Zahn bzw. benachbarten Zähnen gekommen ist und sich nun zum kleinen Kettenrad 2' hin bewegt, zum Mittelpunkt der Kettenräder ab und nimmt, verglichen zu einem ursprünglich vorgesehenen Winkel, der in durchgezogener Linie eingezeichnet ist, eine Schrägstellung unter einem großen Winkel 40' gegenüber dem großen Kettenrad ein. Infolgedessen erreicht die Kurve der Kette 3' bei der Verlagerung ihre Grenze, wodurch die Kette zum Abfallen zur Seite des kleinen Kettenrads 2' hin und vom großen Kettenrad 1' weg neigt.
- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine mehrstufige Kettenradvorrichtung für ein Fahrrad zu schaffen, die es ermöglicht, daß die Kette auch dann reibungslos mit dem kleinen Kettenrad in Eingriff kommt, wenn die Kette von einem Zahn ausgerückt wird, der nahe dem ersten Zahn liegt, welcher als Bezugselement zur Lageregelung der beiden Kettenräder dient, und auch dann, wenn das große Kettenrad in gewissem Umfang verschleißt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Hauptanspruchs gelöst.
- Bei dem vorstehend erläuterten Aufbau wird die ausgerückte Kette vom Kettenträger übernommen und wird auch dann nicht in erheblichem Umfang zum Mittelpunkt der Kettenräder verlagert, wenn sich die Kette von einem zweiten Zahn löst, der bezüglich der Drehrichtung vor dem ersten Zahn liegt. Die außer Eingriff mit dem zweiten Zahn gebrachte Kette bewegt sich zum kleinen Kettenrad hin in im wesentlichen gleicher Weise wie beim Ausrücken vom ersten Zahn. Infolgedessen wird die Kette mit den Zähnen auf dem kleinen Kettenrad korrekt in Eingriff gebracht, um so eine reibungslose Gangumschaltung zu gewährleisten.
- Das große Kettenrad weist gegebenenfalls leicht außer Eingriff bringbare Zähne auf, die ein Ausrücken der Kette vom ersten Zahn und dem in Drehrichtung davor liegenden benachbarten Zahn zum kleinen Kettenrad vereinfacht Erfindungsgemäß findet zwischen der wiederholt vom ersten Zahn bzw. dem diesem benachbarten Zahn ausgerückten Kette und dem großen Kettenrad kein Schleifkontakt statt. Damit ist das große Kettenrad gegen Verschleiß geschützt, während die vom großen Kettenrad gelöste Kette in etwa in unveränderlicher Lage gehalten wird, um so eine hohe Leistung bei Gangumschaltung sicherzustellen.
- Der Kettenträger kann einen Vorsprung aufweisen oder dadurch gebildet werden, daß ein Teil einer Seitenfläche des großen Kettenrads nahe dem ersten Zahn ausgeschnitten wird.
- Weitere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels.
- Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Teilvorderansicht einer erfindungsgemäßen mehrstufigen Kettenradvorrichtung, aus der die Art und Weise ersichtlich ist, in der eine Kette von einem großen auf ein kleines Kettenrad umgeschaltet wird;
- Fig. 3 ist eine Fig. 1 entsprechende vergrößerte Draufsicht;
- Fig. 4 ist eine Fig. 2 entsprechende vergrößerte Draufsicht;
- Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlahg der Linie 5-5 in Fig. 1; und
- Fig. 6 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Vorrichtung.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
- Gemäß Fig. 1 bis 4 umfaßt eine erfindungsgemäße mehrstufige Kettenradvorrichtung ein großes Kettenrad 1 mit einem Radhauptkörper 1a, in dem eine Vielzahl von Zähnen auf dem Umfang ausgebildet ist, sowie ein kleines Kettenrad 2 mit einem Radhauptkörper 2a, auf dessen Umfang eine Vielzahl von Zähnen vorgesehen ist. Um das große Kettenrad 1 oder das kleine Kettenrad 2 und ein hier nicht dargestelltes rückwärtiges Kettenrad ist eine Kette 3 geführt. Diese Kette 3 weist Innenplatten 31 und Außenplatten 32 auf, die jeweils paarweise angeordnet sind und die Funktion von Gelenkplatten haben, sowie zwischen gegenüberliegenden Enden der Innenplatten 31 angeordnete Rollen. Die Kette ist zur Umschältung von einem Kettenrad zum anderen durch eine vorn liegende Kettenschaltung in axialer Richtung des großen und kleinen Kettenrads 1 und 2 bewegbar, wobei die Kettenschaltung radial außerhalb des kleinen Kettenrads 2 liegt. Damit wird die beim Treten der Pedale aufgebrachte Kraft mit einem jeweils gewahten Übersetzungsverhältnis auf das Hinterrad übertragen. Diese Kettenräder drehen sich während der normalen Fahrt des Fahrrads in die in der Zeichnung mit dem Pfeil Y angegebene Richtung. Die Kettenräder 1 und 2 bestehen hauptsächlich aus Leichtmetall wie Aluminium, was jedoch keinerlei Einschränkung bedeuten soll.
- Wegen einer hier nicht dargestellten Kurbelkonstruktion wird die Pedaltretkraft an einem oberen und unteren Totpunkt klein. Das große Kettenrad 1 weist einen ersten Zahn 11 und einen zweiten Zahn 13 auf, die beide an den Positionen, die den beiden Totpunkten entsprechen, als leicht ausrückbare Zähne fungieren, so daß mit kleiner Schaltkraft die Kette 3 leicht vom großen Kettenrad 1 auf das kleine Kettenrad 2 umgesetzt werden kann. Wie Fig. 1 zeigt, weisen das erste und das zweite leicht außer Eingriff bringbare Rad 11 und 13 jeweils eine geringere Höhe auf, wobei ihre Zahnköpfe abgeschnitten sind. Eine Vielzahl von Zähnen, die neben dem zweiten Zahn 13 und, bezogen auf die Drehrichtung, vor diesem liegen (in der Zeichnung sind es zwei) sind vorzugsweise innerhalb des Bereichs der Dicke des Radkörpers 1a und auf der Innenseite der vom kleinen Kettenrad 2 entfernten Seite bezüglich der Mittellinie der Breite schräggestellt. Damit wird es noch leichter, die Kette von den Zähnen 11 und 13 zu lösen.
- Das große Kettenrad 1 weist einen auf einer Seite darauf ausgebildeten Vorsprung auf, der dem kleinen Kettenrad 2 gegenüberliegt und dem ersten Zahn 11 benachbart ist, um so als Kettenträger 12 zur Übernahme einer Gelenkplatte der Kette 3 nach deren Lösung vom ersten Zahn 11 bzw. zweiten Zahn 13 zu dienen. Dieser Kettenträger 12 ist so positioniert, daß er das Unterteil einer Gelenkplatte, das seitlich vom ersten Zahn 11 liegt, abzustützen, gleich ob die Kette außer Eingriff mit dem ersten Zahn 11 oder dem zweiten Zahn 13 gebracht wird. Infolgedessen wird die so außer Eingriff gebrachte Kette 3 dazu veranlaßt, sich zum kleinen Kettenrad 2 hin um eine Position zu neigen, die im wesentlichen einem ersten Teilungsmittelpunkt 01 nahe dem ersten Zahn 11 und in Drehrichtung hinter diesem entspricht. Der Kettenträger 12 muß unbedingt unter Bedingungen vorgesehen werden, unter denen er den Eingriff zwischen der Kette 3 und anderen normalen Zähnen auf dem großen Kettenrad 1 nicht behindert. Vorzugsweise besteht der Kettenträger 12 aus einem härteren Material als die Kettenräder 1 und 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in das große Kettenrad 1 ein harter Metallstift eingesetzt. Stattdessen kann auch ein Teil des großen Kettenrades 1 so geformt sein, daß er über den übrigen Teil des Rades übersteht
- Auf diese Weise wird die außer Eingriff gebrachte Kette 3 im wesentlichen um den ersten Teilungsmittelpunkt 01 geneigt, wenn sie vom großen Kettenrad 1 auf das kleine Kettenrad 2 umgesetzt wird. Auf diese Weise ist ein reibungsloser Eingriff zwischen der Kette 3 und den Zähnen auf dem kleinen Kettenrad 2 dadurch sichergestellt, daß die Zähne des kleinen Kettenrads 2 unter Heranziehung des ersten Teilungsmittelpunkts 01 als Bezugspunkt in ihrer Position eingestellt werden. Insbesondere sind die beiden Kettenräder 1 und 2 so montiert, daß ein Abstand zwischen dem ersten Teilungsmittelpunkt 01 und einem zweiten Teilungsmittelpunkt 02 auf dem kleinen Kettenrad 2 nahe einer tangentialen Linie des kleinen Kettenrads 2, die sich vom ersten Teilungsmittelpunkt 01 aus bezüglich der Drehrichtung der Kettenräder 1 und 2 nach hinten erstreckt, im wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung der Kette 3 ist
- Nun wird anhand der Figuren 1 bis 4 die Art und Weise bei schrieben, in der die Kette 3 mit den beiden Kettenrädern 1 und 2 bei Umschaltung der Kettenschaltung in Eingriff gelangt.
- Fig. 3 und 4 zeigen einen Zustand, in welchem die Kette 3 vom großen Kettenrad 1 auf das kleine Kettenrad 2 unter Bewegung der Kettenführung der Kettenschaltung in der mit dem Pfeil F angegebenen Richtung umgesetzt wird. Wird die mit den Zähnen des großen Kettenrads 1 in Eingriff kommende Kette 3 durch die Kettenschaltung umgesetzt, bewegt sich der Teil der Kette 3, auf den die Kettenschaltung einwirkt, in eine Position, die radial außerhalb des kleinen Kettenrads 2 liegt, und wird dabei schräggestellt. Zu diesem Zeitpunkt bleibt der Teil der Kette, der sich in Drehrichtung der beiden Kettenräder 1 und 2 davor befindet (wobei diese Richtung mit dem Pfeil Y angegeben ist), auf dem großen Kettenrad 1. Der Teil der Kette, der mit dem großen Kettenrad 1 in Eingriff steht, löst sich aus dem Eingriff mit dem ersten Zahn 11 oder dem zweiten Zahn 13. Dies bedeutet, daß dann, wenn die Innenplatte 31 nahe dem ersten Zahn 11 liegt, dieser Teil der Kette sich vom ersten Zahn 11 löst, wie Fig. 2 und 4 dies zeigen. Liegt dagegen die Innenplatte 31 nahe dem zweiten Zahn 13, so gelangt der Teil der Kette außer Eingriff mit dem zweiten Zahn 13, wie Fig. 1 und 3 dies zeigen.
- Wird die Innenplatte 31 außer Eingriff mit dem zweiten Zahn 13 gebracht, wie Fig. 1 und 3 dies zeigen, so wird die Außenplatte 32, die der außer Eingriff gebrachten Innenplatte in Bewegungsrichtung am nächsten liegt, vom Kettenträger 12 an einer in dessen Längsrichtung in der Mitte liegenden Position übernommen. Infolgedessen neigt sich die außer Eingriff gebrachte Kette 3 vom ersten Teilungsmittelpunkt 01 zum kleinen Kettenrad 2 hin. Wenn andererseits die Innenplatte 31 außer Eingriff mit dem ersten Zahn 11 gebracht wird, wie Fig. 2 und 4 dies zeigen, so wird die Innenplatte 31 vom Kettenträger 12 an einer in Längsrichtung derselben in der Mitte liegenden Position übernommen. Die außer Eingriff gebrachte Kette 3 neigt sich wieder vom ersten Teilungsmittelpunkt 01 zum kleinen Kettenrad 2 hin. Auf diese Weise bewegt sich die Kette 3 vom ersten Teilungsmittelpunkt 01, an dem die Lageregelung vorgenommen wurde, zum kleinen Kettenrad 2 hin, gleich ob die Innenplatte 31 außer Eingriff mit dem ersten Zahn 11 oder dem zweiten Zahn 13 gebracht wird. Dies vereinfacht eine Umschaltung vom großen Kettenrad 1 auf das kleine Kettenrad 2.
- Wenn sich die Innenplatte 31 vom ersten Zahn 11 löst, wird sie vom Kettenträger 12 in der in Fig. 2 und 5 dargestellten Weise übernommen. Infolgedessen verlagert sich die Innenplatte 31 nicht relativ zum ersten Teilungsmittelpunkt 01 zum Mittelpunkt des Radkörpers 1a hin. Auch wenn das große Kettenrad 1 verschleißt, weist die vom großen Kettenrad 1 zum kleinen Kettenrad 2 verlagerte Kette immer noch einen entsprechenden Winkel 40 gegenüber der Seitenfläche des Radkörpers auf. Der Teil der Kette, der sich zum kleinen Kettenrad 2 hin bewegt, gelangt mit den Zähnen auf dem kleinen Kettenrad 2 reibungslos in Eingriff.
- Die vorliegende Erfindung umfaßt auch die folgenden Modifizierungen und Abänderungen.
- I. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Kettenträger 12 die Form eines Vorsprungs auf der Seite des großen Kettenrads 1. Der Kettenträger 12 kann auch eine Stufe aufweisen, die durch Ausschneiden eines Teils aus der Seite des großen Kettenrads 1 nahe dem ersten Zahn 11 und gegenüber dem kleinen Kettenrad 2 gebildet wird. Die so gebildete Stufe dient bei entsprechender Ausformung dazu, das Unterteil mindestens der Gelenkplatte abzustützen, die seitlich vom ersten Zahn 11 liegt, wenn das seitliche Profil der die Kette 3 bildenden Gelenkplatten zur Ausformung herangezogen wird. Die Stufe kann über einen mit dem Bezugszeichen 41 in Fig. 2 und 4 angegebenen Bereich ausgebildet werden, d.h. über einen Bereich, der von einer Stelle nahe dem ersten Zahn 11 aus bezüglich der Drehrichtung nach hinten verläuft. Damit wird die Schrägstellung 40 der umgesetzten Kette 3 verringert, um so die Gangschaltleistung zu verbessern. Vorzugsweise wird die durch den Ausschnitt gebildete Stufe durch Abschrecken oder Beschichtung oberflächengehärtet.
- II. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die leicht außer Eingriff bringbaren Zähne 11 und 13 jeweils an Positionen angeordnet, die, bezogen auf die Kurbeln, dem oberen und unteren Totpunkt auf dem großen Kettenrad 1 entsprechen. Diese Zähne 11 und 13 können jedoch auch an anderen Stellen angeordnet werden. Oder es werden solche leicht ausrückbaren Zähne überhaupt nicht vorgesehen.
- III. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die vom großen Kettenrad 1 ausgerückte Kette vom Kettenträger 12 übernommen, gleich ob sich die Kette vom ersten Zahn 11 oder vom zweiten Zahn 13 löst. Dieser Aspekt kann gegebenenfalls so modifiziert werden, daß die Kette nur dann vom Kettenträger 12 übernommen wird, wenn sie vom zweiten Zahn 13 abgehoben wird.
- IV. In den Fällen, in denen der erste und der zweite Zahn 11 und 13 leicht ausrückbar sind, können an der Vorrichtung verschiedene Veränderungen vorgenommen werden, um das Ausrücken zu vereinfachen. Beispielsweise können die Zähne 11 und 13 innerhalb des Bereichs der Dicke des Radkörpers 1a und von der dem kleinen Kettenrad 2 gegenüberliegenden Seite aus nach außen, bezogen auf die Mittellinie der Breite, schräggestellt sein. Außerdem können die Zähne 11 und 13 innerhalb des Bereichs des Radkörpers 1a und bezüglich der Mittellinie der Dicke nach außen von der Seite weg geneigt sein, die dem kleinen Kettenrad 2 gegenüberliegt, sowie, bezogen auf die Drehrichtung, eine Vorwärtsneigung aufweisen.
- V. Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Kombination von zwei Kettenrädern vorgesehen ist, können auch drei oder mehr Kettenräder vorgesehen sein. Darüberhinaus kann die vorliegende Erfindung sowohl bei einer Kettenradvorrichtung für das Hinterrad wie auch bei einer Kettenradvorrichtung für das Vorderrad ausgeführt werden.
Claims (8)
1. Mehrstufige Kettenradvorrichtung mit einer Kette (3) für ein
Fahrrad, mit zumindest einem größeren Kettenrad (1) und einem
kleineren Kettenrad (2) aufweist, die nebeneinander angebracht
sind, wobei auf jedem Kettenrad (1, 2) eine Vielzahl von Zähnen
definiert ist, die jeweils zum Eingriff mit der Kette (3) auf dem
Umfang des Kettenrads vorgesehen sind,
bei welcher die beiden Kettenräder (1, 2) in gleicher
Drehrichtung (Y) gedreht werden und so montiert sind, daß ein erster
Teilungsmittelpunkt (01), der zwischen zwei benachbarten
Zähnen auf dem größeren Kettenrad (1) liegt, und ein zweiter
Teilungsmittelpunkt (02) vorgesehen sind, der zwischen zwei
benachbarten Zähnen auf dem kleineren Kettenrad (2) liegt, wobei
die Verbindungslinie zwischen den Teilungsmittelpunkten eine an
das kleinere Kettenrad (2) angelegte Tangente bildet und der
Abstand dazwischen im wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches
einer Teilung der Kette darstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf dem großen Kettenrad (1) auf der dem kleineren Kettenrad
(2) zugewandten Seite an einer Position entlang eines ersten
Zahnes (11), der, bezogen auf die Drehrichtung (Y), dem ersten
Teilungsmittelpunkt (01) zunächst und auf dessen Vorderseite
liegt, ein Kettenträger (12) zur Aufnahme eines Teils der Kette
(3) vorgesehen ist, die auf einer Seite des ersten Zahnes (11)
liegt, die dem kleinen Kettenrad (2) zugewandt ist, wenn die
Kette zum kleinen Kettenrad (2) hin außer Eingriff mit dem
ersten Zahn (11) bzw. dem bezüglich der Drehrichtung (Y) vor
diesem liegenden nächsten Zahn gelangt, wobei der Kettenträger
(12) zum kleinen Kettenrad (2) hin übersteht und im
wesentlichen am Fußkreis des großen Kettenrads (1) vorgesehen ist.
2. Mehrstufige Kettenradvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zum einfacheren Ausrücken der Kette (3)
vom ersten Zahn (11) bzw. dem bezüglich der Drehrichtung (Y)
davor liegenden nächsten Zahn zum kleinen Kettenrad (2) hin
das große Kettenrad (1) leicht außer Eingriff bringbare Zähne
aufweist.
3. Mehrstufige Kettenradvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kettenträger (12) so ausgebildet ist,
daß er eine Passung mit dem seitlichen Profil von Gelenkplatten
aufweist, welche die Kette (3) bilden.
4. Mehrstufige Kettenradvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kettenträger (12) über einen Bereich
ausgebildet ist, der sich, bezogen auf die Drehrichtung (Y), von
einer Stelle am Fuß des ersten Zahnes (11) aus nach hinten
erstreckt.
5. Mehrstufige Kettenradvorrichtung nach einem der Ansprüche 2
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leicht außer Eingriff
bringbaren Zähne zum einfacheren Ausrücken der Kette (3) vom
ersten Zahn (11) und dem bezüglich der Drehrichtung (Y) davor
liegenden nächsten Zahn vorgesehen sind.
6. Mehrstufige Kettenradvorrichtung mit Kette nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (12) ein Stiftteil
ist
7. Mehrstufige Kettenradvorrichtung mit Kette nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung
aus härterem Werkstoff als die Kettenräder (1) und (2)
hergestellt ist.
8. Mehrstufige Kettenradvorrichtung mit Kette nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des großen Kettenrads (1)
so geformt ist, daß er zur Bildung des Vorsprungs (12) über
den übrigen Teil vorsteht.
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