DE9416051U1 - Kettenwechsler und Umwerfer in Integralbauweise, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen - Google Patents
Kettenwechsler und Umwerfer in Integralbauweise, insbesondere aus FaserverbundwerkstoffenInfo
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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)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9416051U DE9416051U1 (de) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Kettenwechsler und Umwerfer in Integralbauweise, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9416051U DE9416051U1 (de) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Kettenwechsler und Umwerfer in Integralbauweise, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9416051U1 true DE9416051U1 (de) | 1996-02-01 |
Family
ID=6914528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9416051U Expired - Lifetime DE9416051U1 (de) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Kettenwechsler und Umwerfer in Integralbauweise, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9416051U1 (de) |
Cited By (3)
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 |
-
1994
- 1994-10-06 DE DE9416051U patent/DE9416051U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111169590B (zh) * | 2016-03-22 | 2021-12-31 | 株式会社岛野 | 具有安装托架的自行车前变速器 |
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