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DE9416051U1 - Kettenwechsler und Umwerfer in Integralbauweise, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen - Google Patents

Kettenwechsler und Umwerfer in Integralbauweise, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen

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Publication number
DE9416051U1
DE9416051U1 DE9416051U DE9416051U DE9416051U1 DE 9416051 U1 DE9416051 U1 DE 9416051U1 DE 9416051 U DE9416051 U DE 9416051U DE 9416051 U DE9416051 U DE 9416051U DE 9416051 U1 DE9416051 U1 DE 9416051U1
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DE
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derailleur
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chain
parallelogram
cage
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DE9416051U
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    • B62M9/126Chain guides; Mounting thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

Kettenwechsler und Umwerfer in Integralbauweise insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen
Die Erfindung betrifft einen hinteren Kettenwechsler und einen vorderen Umwerfer insbesondere für Rennräder und Mountainbikes.
An Fahrrad- Kettenschaltungen werden hohe Anforderungen an die Funktionssicherheit auch bei mangelhafter Wartung gestellt. Sie sollen möglichst unempfindlich gegen Verschmutzung und Korrosion sein. Zudem sollte das Gewicht möglichst gering sein.
Fahrrad- Kettenschaltungen bestehen aus mehreren Einzelteilen, die in der Regel jeweils für sich nur eine einzige Funktion erfüllen. Es sind dies in der Hauptsache die Schenkel der Parallelogrammführung, die Schaltungsbolzen, der Käfig zur Aufnahme der Schaltungsrädchen und die Rückholfedern.
Die Dreh/Schwenklagerungen der Parallelogrammführung sind meistens als Gleitlagerungen, bei besseren Ausführungen allerdings als Nadellagerung ausgeführt. Separate Rückholfedern sind in Aussparungen und/oder Befestigungshaken mit den Bauteilen des Kettenwechslers bzw. des Umwerfers verbunden und sind während der Schaltungsbetätigung (Bewegung der Schenkel des Parallelogramms) durch Reibung beansprucht. Während der Bewegung der Schaltungen reiben sich Rückholfeder bzw. Rückholfedern (aus Federstahl) an den Befestigungspunkten (in der Regel Aluminium). An diesen Punkten tritt verstärkt Korrosion und somit Materialabtrag auf. Aufgrund des Straßenschmutzes kommt es zu einem zusätzlichen Materialabtrag an bzw. in den Befestigungspunkten. Zwischen den einzelnen Bauteilen der Schaltung kann sich Schmutz und Staub ansammeln, was die Beweglichkeit stark einschränken kann, d.h. es tritt eine zunehmende Schwergängigkeit ein; im Extremfall kann die Schaltung festsitzen und nicht mehr betätigt werden. Staub und Schmutz kann auch bei guter Abdichtung in die Lager eindringen. Dadurch werden die Drehlager abgenutzt und im Laufe der Zeit der Lageirsitz zerstört. Es ist als Nachteil zu bezeichnen, wenn in regelmäßigen Abständen eine Schaltung auseinandergenommen und gereinigt werden muß.
Da für jede Funktion ein separates Bauteil verwendet werden muß, ergibt sich ein relativ hohes Gesamtgewicht der Schaltungseinheit, ein hoher konstruktiver und fertigungstechnischer Aufwand sowie eine hohe Stückzeit. Da bei dem Konstruktionsprinzip eines herkömmlichen Kettenwechslers bzw. Umwerfers die Anwendung von Faserverbundwerkstoffen nur sehr eingeschränkt möglich ist, können diese zur Reduzierung der Masse einer Schaltung kaum eingesetzt werden.
Desweiteren kann sich die Einstellung durch Ansammlung von Schmutz und Staub zwischen den Rückholfedern und den anderen Bauteilen im Betrieb im Laufe der Zeit verstellen. Generell neigt die aus vielen Einzelteilen bestehende Bauweise eines herkömmlichen Kettenwechslers bzw. Umwerfers aufgrund ihrer verästelten Bauweise dazu, Schmutz und Staub aufzufangen und festzuhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Nachteile, die eine aus mehreren Teilen aufgebaute Fahrrad - Kettenschaltung d.h. der an der Hinterachse befindliche Kettenwechsler und der beim Tretlager befindliche Umwerfer besitzt, zu eliminieren bzw. zu minimieren.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs- Geometrie und -Bauweise und ein Herstellungsverfahren zu entwickeln, die die rationelle bzw. sinnvolle Verwendung von Faserverbundwerkstoffen als Werkstoff für Kettenwechsler und Umwerfer ermöglichen. Desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch zu aktivierende Schaltung zu entwerfen, die ohne konventionellen Hydraulikzylinder und mit möglichst wenig Einzelteilen auskommt.
Außerdem liegt der Erfindung die Idee und Aufgabe zugrunde, eine Ketten wechsler- bzw. Umwerfer- Struktur zu gestalten bzw. zu entwerfen, die aus deutlich weniger Einzelteilen als eine konventionelle Bremse aufgebaut ist; möglichst sogar nur aus einem Teil besteht. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die sehr hohen elastischen Dehnungen, d.h. die im Vergleich zu anderen Werkstoffen sehr hohen Streckgrenzen für die Konstruktion von Gelenken an Fahrrad- Schaltungen auszunützen.
Die Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine möglichst integrale Konstruktion zur Anwendung kommt, d.h. daß eine Schaltungseinheit aus möglichst wenig Einzelteilen aufgebaut ist. Daher ist für die einzelnen Bauteile anzustreben, daß diese nicht nur eine Funktion sondern mehrere Funktionen übernehmen können. Bei der erfindungsgemäßen Integralbauweise werden artikulierende Gelenke bzw. Gelenke, die um einen Bolzen drehen durch solche, die durch konstruktive Schwächung der Struktur entstehen, ersetzt, d.h. bei einem Balken- Struktur- Element wird ein Gelenkpunkt erzeugt indem der Querschnitt an dieser Stelle verringert wird und ohne am Rand die Bruchdehnung zu erreichen über einen möglichst großen Winkel biegbar wird. Da an den durch konstruktive Schwächung entstandenen Biege- bzw. Drehgelenkstrukturen trotzdem sehr große Randdehnungen auftreten können werden hier erfindungsgemäß vorzugsweise Faserverbundwerkstoffe als Konstruktionswerkstoffe eingesetzt. Bei kleinen zuerwartenden Randdehnungen können auch andere Werkstoffe mit geringeren Streckgrenzen eingesetzt werden.
Es sollte - allerdings je nach Anwendungsfall - darauf geachtet werden, daß die entstehenden Schwenkachsen so orientiert und positioniert werden, daß die bei der Betätigung entstehenden Zusatzverformungen und Zusatzverdrehungen der einzelnen Komponenten so gewählt werden, daß sich diese in funktionsoptimierterweise relativ zu Zahnkränzen bzw. Kettenblättern bewegen können. Für bestimmte Anforderungen können jedoch - weil wünschenswert-Zusatzverformungen und/oder Zusatzverdrehungen konstruktiv erzielt werden. Der Aufgabenteil der Verringerung des Strukturgewichts sowie der Korrosionsanfälligkeit wird erfindungsgemäß unter anderem dadurch gelöst, daß eine Kettenwechsler- bzw. Umwerfer- Konfiguration entworfen wird, die ebenfalls die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen als Konstruktionswerkstoff ermöglicht. Ferner dadurch, daß die einzelnen Bauteile multifunktional sind und somit auf verschiedene Teile wie z.B. auf die Bolzen und Lagerteile und Federn verzichtet werden und somit Gewicht eingespart werden kann.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß anstelle einer Vielzahl verschiedener Teile für Ketten wechsler bzw. Umwerfer nun wesentlich weniger erforderlich sind. Bei optimaler integration der einzelnen Teile kann eine erfindungsgemäße Struktur für einen Kettenwechsler bzw. Umwerfer aus nur einem einzigen Teil bestehen. Dies verringert die Produktionskosten erheblich.
Für eine Fertigung in hohen Stückzahlen bieten sich faserverstärkte Thermoplaste insbesondere die sog. Organo- Bleche an, welche in einem Pressverfahren unter Druck und Temperatur in kurzen Taktzeiten umgeformt werden können und sich durch ihre Wiederverwertbarkeit als Spritzgußqualität auszeichnen.
Vorteilhaft ist die geringe Anfälligkeit eines erfindungsgemäßen Kettenwechslers bzw. Umwerfers mit integraler Struktur gegen Verschmutzung und Korrosion. Aufgrund ihrer unverzweigten klaren fließenden Formgebung kann sich nur sehr wenig Schmutz und Staub festsetzen. Ein weiterer Vorteil ist das geringe Gewicht, was insbesondere für den Sportbereich von Bedeutung ist.
Ein in der Zukunft immer wichtiger werdender weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß eine erfindungsgemäße integrale Struktur vorzugsweise nur aus einem einzigen Werkstoff aufgebaut sein kann und somit die Recyclierbarkeit einer derartigen Bremse aufgrund des entfallenden Zeriegungszwangs sehr vereinfacht und somit wesentlich wirtschaftlicher wird.
Fig. 1a, 1b, 1c zeigen eine erfindungsgemäße Hinterradschaltung, d.h. einen Kettenwechsler, bei der zwischen dem Käfig KR für die Schaitungsrädchen R und der Parallelogrammführung PF ein flaches Struktur-Element T vorhanden ist, welches aufgrund seiner Torsionselastizität den Käfig KR federnd in eine die Kette spannende Position mit einem konstruktiv festlegbaren Drehmoment dreht. Die Verschiebung des Parallelogrammgelenks erfolgt wie bei einer konventionellen Hinterradschaltung; jedoch sind keine herkömmlichen Dreh-/ Schwenkgelenke mit Bolzen/ Buchsen- Verbindung vorhanden, sondern die Beweglichkeit wird durch die erfindungsgemäße Schwächung des Parallelogramm- Verbundes an den Punkten F in der Nähe der Eckpunkte der Parallelogrammführung PF erreicht.
Fig. 2a und 2b zeigen einen erfindungsgemäßen Umwerfer. Der Ketten- Käfig KK ist zusammen mit der Parallelogamm- Führung PF und der Schelle BS zur Befestigung am Rahmen- Rohr RR ein integrales Bauteil. Die gezeigte Stellung ist die Stellung bei nicht betätigtem Seilzug SZ. Aufgrund der inneren Federwirkung der Parallelogrammführung PF befindet sich die Parallelogrammführung PF bei entspanntem Seilzug SZ in der gezeigten Stellung.

Claims (14)

Ansprüche:
1. Kettenwechsler bzw. Umwerfer dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Funktionselemente bzw. Funktionsgruppen bzw. Bauteile bzw. Komponenten bzw. Baugruppen zu einer integral- Struktur, welche erfindungsgemäß möglichst nur ein einziges Bauteil darstellt, zusammengefaßt sind, dergestalt, daß in einem Sonderfall auch die kleinen Umlenkvorrichtungen (Führungsrollen) für die Kette durch ein feststehendes Strukturelement Teil der Integralstruktur sein können.
Ein erfindungsgemäßer Kettenwechsler kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die Parailelogrammführung PF z.B. zusammen mit dem Träger T und dem Käfig KR eine integrale Struktur aufweist. Der Träger T ist in diesem Fall als Verlängerung des unteren Parallelogrammteils zum Hinterrad hin ausgeführt. Durch den Käfig KR und die in diesem gehaltenen Rädchen R wird die Kette vorgespannt. Dazu muß der Träger T tordierbar sein. Zu diesem Zweck funktioniert der Träger T erfindungsgemäß als Torsionsfeder-Element. Ferner kann ein erfindungsgemäßer Kettenwechsler dadurch gekennzeichnet sein, daß der oben liegende Schenkel SG der Paraiielogrammführung PF mit der Befestigungslasche B über einen quer zur Fahrtrichtung liegenden Steg ST integral verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen Steg ST und Befestigungslasche B sehr steif ist, um ein Schwenken des Käfigs KR in einer anderen Achse als einer zur Hinterradachse parallelen Achse auszuschließen und wobei ferner die Verbindung zwischen dem oberen Schenkel SG der Parallelogrammführung PF und dem Steg ST biegeweich um eine Achse parallel zur Hinterachse ist, um in dieser Richtung eine Schwenkbarkeit des Kettenwechslers zu erreichen. Diese Verbindung kann vorzugsweise als Blattfederelement BF ausgeführt sein und die Rückstellung bzw. Vorspannung des Kettenwechsiers bewirken. Ferner ist diese Verbindung dadurch gekennzeichnet, daß sie sich über die ganze Breite des Steges ST erstreckt, um ein Schwenken des Kettenwechslers um zur Hinterachse nicht parallele Achsen zu vermeiden.
2. Kettenwechsler bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch Verringerung der Struktur- Steifigkeit an bestimmten konstruktiv festgelegten Stellen einer erfindungsgemäßen Integral-Struktur z.B. eines Guß- und/oder Fräskörpers insbesondere aber einer aus Faserverbundwerkstoffen aufgebauten Integral-Struktur dreh- bzw. torsionsgelenkartige Stellen bzw. Bereiche in dieser Integral-Struktur erzeugt sind, die es ermöglichen, die Integral- Struktur ohne allzugroßen Kraftaufwand zu verformen d h . in verschiedene Konfigurationen zu bringen d.h. die Rädchen R in verschiedene Positionen relativ zu den einzelnen Zahnkränzen zu bringen, um dadurch die Kette von einem Zahnkranz auf den anderen bzw. von einem Kettenblatt auf das andere umzulegen.
Zu diesem Zweck wird in den Ecken oder in der Nähe der Ecken (Punkte F) der Paraüeiogramführungen PF von Kettenwechsler bzw. Umwerfer der Querschnitt der Struktur verringert, um dadurch eine veränderliche Parallelogramm- Geometrie einstellen zu können.
3. Kettenwechsler bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Strukturbereich eines erfindungsgemäßen Kettenwechslers bzw. eines Umwerfers aufgrund seiner entsprechenden konstruktiven Ausführung mehrere Funktionen übernehmen kann, dergestalt, daß z. B. beim Kettenwechsler das Strukturelement Träger T den Käfig Kr mit der Parallelogrammführung PF verbindet und wegen seiner Ausführung als Tosionsfederelement den Käfig KR verdreht und dadurch die Vorspannung der Kette bewirkt wird.
4. Kettenwechsler nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß z.B. die Einrichtung für einen zu der Ebene, in der die Kette liegt, senkrechte Verschiebung des Käfigs KR und die Einrichtung für die Kettenspannung und die Einrichtung zur Rückstellung des Parallelogrammgeienks sowie die Einrichtung für die Befestigung am Ausfallende A insgesamt ein integrales Bauteil darstellen d.h., daß keine separaten Rückstellfedern und keine achsbolzenähnlichen Verbindungen erforderlich sind, um speziell dadurch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen für die Herstellung in werkstoffgerechter Weise zu ermöglichen.
i * i &idigr;
5. Kettenwechsler bzw. Umwerf er nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die integrale Struktur z. B. ein Guß- und/oder Spritzguß- und/oder Fräs- und/oder Schmiede- und/oder Laminier- Teil sein kann.
6. Kettenwechsler bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Integralstruktur oder Teile einer Integralstruktur aus Faserverbundwerkstoffen oder zu einem möglichst großen Teil aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt sein können.
7. Kettenwechsler bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbundwerkstoff in der Hauptsache eine mit Kohlefasern verstärkte Kunststoff- oder Metallmatrix sein kann aber an einem oder mehreren oder allen der Gelenkpunkte F eine mit einer anderen Faserart, z.B. Glasfasern verstärkte Matrix verwendet sein kann.
8. Kettenwechsler bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß an allen Stellen der gleiche Werkstoff vorhanden sein kann.
9. Kettenwechsler bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß in einem Guß- oder Spritzguß- Werkzeug bereits beim Gießen bzw. Spritzgießen der Integral- oder Teilintegralstruktur oder einem anderen Vorgang insbesondere in den Bereichen der Gelenkpunkte Faserverstärkungen eingelegt werden können.
10. Kettenwechsier bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder an mehreren Stellen anstelle der durch konstruktiv verringerte Biegesteifigkeit und/oder Torsionssteifigkeit entstandenen Gelenke konventionelle Gelenke mit Bolzen und Buchse (auch Kugellagerung) vorhanden sind, wenn mindestens ein Gelenk durch eine erfindungsgemäße Maßnahme erzeugt wird, z.B. der Träger T mit dem Käfig KR eine Integralstruktur darstellt.
11. Kettenwechsler bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Bewegen der Parallelogrammschenkel ein Hydraulikzylinder ist, welcher z.B. in einer Diagonalen der Parallelogrammstruktur PF angeordnet sein kann.
12. Kettenwechsler bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Parallelogramm- Führung PF eine hydraulisch oder pneumatisch oder ähnlich betätigte Balg- Struktur vorhanden ist, deren Querschnitt bei der Stellung für den kleinsten Zahnkranz bzw. dem kleinsten Kettenblatt ungefähr einer Ellipse gleicht und sich bei der Verschiebung zum größten Zahnkranz bzw. Kettenblatt hin einem kreisförmigen Querschnitt nähert.
13. Kettenwechsler bzw. Umwerfer nach Anspruch 1 bis 3 und 6 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß eine Integralstruktur einer erfindungsgemäßen Parallelogrammführung PF aus einem prismatischen Halbzeug z.B. dem Abschnitt einer strang -gepreßten oder -gezogenen Stange hergestellt sein kann.
14. Ketten wechsler bzw. Umwerfer nach Anpruch 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Innendruck z.B. einen hydraulischen Innendruck verformbarer gewissermaßen aufblasbarer Hohlkörper vorhanden sein kann, welcher im Querschnitt ein Viergelenk- oder einen elliptischen Querschnitt oder einen anderen geeigneten Querschnitt aufweist, welcher durch Druckbeaufschlagung dergestalt auseinandergedrückt bzw. verformt wird, daß dabei der Käfig KR bzw. KK parallelverschoben werden kann.
DE9416051U 1994-10-06 1994-10-06 Kettenwechsler und Umwerfer in Integralbauweise, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen Expired - Lifetime DE9416051U1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7874948B2 (en) * 2000-12-01 2011-01-25 Campagnolo Srl Rocker arm assembly for the rear derailleur of a bicycle
CN111169590A (zh) * 2016-03-22 2020-05-19 株式会社岛野 具有安装托架的自行车前变速器
WO2023086115A1 (en) * 2021-11-10 2023-05-19 The Cycle Group Rear derailleur with one-piece chain cage

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