DE102006022343B4

DE102006022343B4 - Mehrkomponentenzahnrad

Info

Publication number: DE102006022343B4
Application number: DE102006022343A
Authority: DE
Inventors: Atsuhiro Sakai Emura; Testu Sakei Nonoshita
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2026-05-13
Also published as: US7967709B2; US20070265122A1; DE102006022343A1

Abstract

Fahrradzahnrad, umfassend:
einen metallischen Zahnradringabschnitt (20) mit einer einer Kurbel gegenüberstehenden Fläche (21), einer entgegengesetzten Fläche (23), einer Innenperipherie (24) und einer Außenperipherie (25) mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen (22), die an dieser angeordnet sind, wobei der Zahnradringabschnitt (20) zumindest einen Kurbelverbindungsteilabschnitt (28), der integral mit dem Zahnradringabschnitt (20) ausgebildet ist, umfasst; und einen nicht-metallischen Innenringabschnitt (30), der zumindest teilweise nicht beweglich an den Zahnradringabschnitt gekoppelt ist und zumindest teilweise mit der Innenperipherie (24) des Zahnradringabschnitts überlappend ist, wobei der Zahnradringabschnitt (20) und der Innenringabschnitt (30) gegenseitig so gekoppelt sind, dass in zumindest einem ausgewählten Teilabschnitt eine relative Axialbewegung möglich ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Fahrradzahnrad beziehungsweise ein Fahrradritzel. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein zusammengesetztes Fahrradzahnrad, das ein metallisches Element und ein nicht-metallisches Element aufweist und konfiguriert ist, um an eine Drehantriebseinheit, wie beispielsweise eine Kurbel eines Fahrrads, montiert zu werden und um eine Fahrradkette aufzuweisen, die um den Außenumfang von diesem angeordnet ist.
HINTERGRUNDINFORMATION
Ein Fahrrad ist im Allgemeinen mit einer Antriebseinheit oder einem Antriebsstrang mit vorderen und hinteren Zahnrädern und einer Kette, die um die Zahnräder angeordnet ist, versehen. Das vordere Zahnrad beziehungsweise die vorderen Zahnräder sind am Tretlager des Fahrrads bereitgestellt und das hintere Zahnrad beziehungsweise die hinteren Zahnräder sind an der Freilaufnabe des Fahrrads bereitgestellt. Diese Art von Fahrradzahnrad ist üblicherweise aus Materialien hergestellt, wie beispielsweise Aluminium oder Eisen. Wenn eine Vielzahl von Zahnrädern am Tretlager und der Freilaufnabe montiert sind, um mehrere Gänge zu Verfügung zu stellen, wird vorzugsweise Aluminium als Material verwendet, um das Gewicht zu reduzieren.
Des Weiteren sind Fahrradzahnradgestaltungen bekannt, um das Gewicht sogar noch weiter mittels Aufweisens eines Zahnradringabschnitts zu reduzieren, der aus Metall hergestellt ist, wie beispielsweise Aluminium. Solch ein Fahrradzahnrad umfasst üblicherweise einen Zahn radringabschnitt mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen, die an diesem ausgebildet sind, und einen Befestigungsabschnitt, der aus nicht-metallischen Materialien hergestellt ist, wie beispielsweise ein Carbonfaser-Material oder Kunstharz, angebracht am Innenumfang des Zahnradringabschnitts und befestigt am Tretlager, wie dies beispielsweise in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 202 18 755 U1 offenbart ist.
Weitere Fahrradzahnradvorrichtungen mit einem metallischen Zahnradringabschnitt und einem nicht-metallischen Innenringabschnitt sind in der EP 1 504 988 A2 und der EP 1 609 714 A2 offenbart, die beide darauf abzielen, ein Spiel oder Lockersein zu vermeiden, dem man begegnet, wenn man eine Vorrichtung gemäß dem vorstehend erwähnten Gebrauchsmuster verwendet.
Der allgemeine Ansatz bei all den Fahrradzahnradkonfigurationen gemäß des Stands der Technik und die allgemeinste Aufgabe ist es, soviel Gewicht wie möglich einzusparen, so dass der metallische Zahnradringabschnitt konfiguriert ist, so klein wie möglich zu sein, da der nicht-metallische Innenringabschnitt üblicherweise ein geringeres Gewicht aufweist.
Fahrradzahnräder mit einem metallischen Zahnradringabschnitt und einem nicht-metallischen Innenringabschnitt haben sich als sehr vorteilhaft bezüglich der Gewichtseinsparung herausgestellt, während sie dennoch eine ausreichende Steifigkeit und Starrheit zur Verfügung stellen. Nachteilig ist jedoch der vorzeitige Verschleiß des nicht-metallischen Innenringabschnitts während des Alterungsprozesses und konstanter Beanspruchung. Folglich besteht ein Bedarf daran, solch eine Fahrradzahnradkonfiguration zu verbessern, um die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrradzahnrad beziehungsweise ein Fahrradritzel, umfassend einen metallischen Zahnradringabschnitt mit einer einer Kurbel gegenüberstehenden Fläche, einer entgegengesetzten Fläche, einer Innenperipherie und einer Außenperipherie mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen, die an dieser angeordnet sind, wobei der Zahnradringabschnitt zumindest einen Kurbelverbindungsteilabschnitt umfasst, der integral mit dem Zahnradringabschnitt ausgebildet ist; und einen nicht-metallischen Innenringab schnitt, der zumindest teilweise nicht beweglich an den Zahnradringabschnitt gekoppelt ist und zumindest teilweise mit der Innenperipherie des Zahnradringabschnitts überlappend ist; wobei der Zahnradringabschnitt und der Innenringabschnitt gegenseitig so gekoppelt sind, dass eine relative Axialbewegung bezüglich zumindest eines ausgewählten Teilabschnitts möglich ist. In vollem Gegensatz zum Stand der Technik und gegen die allgemeine Tendenz, den metallischen Zahnradringabschnitt so klein wie möglich bereitzustellen, wurde überraschenderweise herausgefunden, dass es vorteilhaft ist, ein wie vorstehend erwähntes Fahrradzahnrad zur Verfügung zu stellen. Die Bildung von Rissen oder Brüchen an dem nicht-metallischen Abschnitt wird effektiv verhindert mittels des Aufweisens zumindest eines Teilabschnitts, der eine relative Axialbewegung berücksichtigt beziehungsweise zulässt. Somit stellt die Erfindung ein Fahrradzahnrad zur Verfügung, das eine Kopplung einer Kurbel direkt an einen metallischen Abschnitt ermöglicht, während ein nicht-metallischer Innenringabschnitt zumindest teilweise nicht beweglich an den metallischen Zahnradringabschnitt gekoppelt ist, was ein leichtgewichtiges Komplement bezüglich verschiedener Gründe zur Verfügung stellt, wie beispielsweise zur Erhöhung der Steifigkeit, ästhetische Aspekte und eine verbesserte Kettenführung während Schaltvorgängen.
Beim Fahren eines Fahrrads, an dem ein zusammengesetztes Fahrradzahnrad montiert ist, wird ein Moment, das auf die Kurbel übertragen wird, entsprechend direkt zu dem metallischen Fahrradringsabschnitt übertragen, welcher eine Torsionskraft erfahren könnte, was zu einer kleinen relativen Axialdeformation führt, auf Grund der Tatsache, dass metallisches Material üblicherweise ein elastisches Deformationsverhalten aufweist. Um die Entstehung solcher Risse oder Brüche in dem nicht-metallischen Innenringabschnitt weiter zu vermeiden, sind der Zahnradringabschnitt und der Innenringschnitt so gekoppelt, dass bei zumindest einem ausgewählten Teilabschnitt zumindest ein kleiner Betrag einer relativen Axialbewegung möglich ist. Folglich kann mittels der Ermöglichung einer relativen Axialbewegung die elastische Deformation im Zahnradringabschnitt stattfinden, ohne dass dies zur Entstehung von Rissen oder Brüchen in dem nicht-metallischen Innenringabschnitt führt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel fällt der ausgewählte Teilabschnitt (beziehungsweise die Teilabschnitte) im Wesentlichen mit dem Kurbelverbindungsteilabschnitt (beziehungsweise den Kurbelverbindungsteilabschnitten) zusammen. Mit anderen Worten heißt das, dass es vorteilhaft ist, eine relative tatsächliche Bewegung in einer Sektion zu er lauben, bei der ein Antriebsmoment auf das Fahrradzahnrad ausgeübt wird, wobei somit eine Option bereitgestellt wird, solche elastischen Deformationen zu bewältigen, ohne einen Bruch oder Riss des nicht-metallischen Abschnitts des Fahrradzahnrads hervorzurufen.
Bei solch einer Konfiguration, bei welcher eine relative Axialbewegung ermöglicht ist, ist es vorteilhaft, dass der Innenringabschnitt an den Zahnradringabschnitt so gekoppelt ist, dass dieser mit zumindest der Kurbelfläche des Zahnradringabschnitts in dem ausgewählten Teilabschnitt (beziehungsweise den Teilabschnitten) nicht überlappend ist. Solch eine Konfiguration ermöglicht es somit, entweder in dem ausgewählten Teilabschnitt (beziehungsweise den Teilabschnitten) eine Überlappung an der entgegengesetzten Fläche aufzuweisen, oder ein Überlappen an keiner der beiden lateralen Flächen des metallischen Zahnradringabschnitts in dem ausgewählten Abschnitt (beziehungsweise Teilabschnitten) aufzuweisen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Innenperipherie von solch einem Zahnradringabschnitt eine radiale Innenfläche, die einer radialen Außenfläche des Innenringabschnitts bezüglich des entsprechenden Axialausmaßes des Zahnradringabschnitts entspricht, so dass dort auch im Wesentlichen kein Spalt zwischen dem metallischen Zahnradringabschnitt und dem nicht-metallischen Innenringabschnitt bezüglich einer radialen Richtung vorhanden ist. Solch eine Anordnung verhindert effektiv ein unerwünschtes Eindringen von beispielsweise Staub, Feuchtigkeit, etc. zwischen dem Zahnradringabschnitt und dem Innenringabschnitt.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel stellt dem Innenringabschnitt und dem Zahnradringabschnitt zumindest einen lateralen Teilabschnitt zur Verfügung, wo beide Abschnitte im Wesentlichen bündig sind. Solch eine Vorkehrung von zumindest einem lateralen Teilabschnitt, wo beide Abschnitte im Wesentlichen bündig sind, kann eine gemeinsame Kopplungsfläche zur Fixierung der Kurbel bereitstellen und ermöglicht außerdem eine ästhetische zufrieden stellende Erscheinung und des Weiteren eine leichte Herstellung des Fahrradzahnrades, da es vorstellbar ist, beispielsweise den nicht-metallischen Innenringabschnitt zu formen, um den metallischen Zahnradringabschnitt an beiden lateralen Seitenflächen zu überlappen, gefolgt durch einen mechanischen Arbeitsvorgang, wie beispielsweise Schleifen des nicht-metallischen Innenringabschnitts, lateral bis der metallische Zahnradringabschnitt erreicht ist, so dass der bündige Teilabschnitt bereitgestellt wird, bei dem keine Überlappung mehr vorhanden ist, wobei somit die relative Axialbewegung berücksichtigt beziehungsweise ermöglicht wird.
Der Innenringabschnitt kann aus jedwedem nicht-metallischen Material hergestellt sein, obwohl es vorteilhaft ist, dass dieser aus einem Kunstharz hergestellt ist, insbesondere ausgebildet mittels Imprägnierens eines Carbonfaserfüllstoffs in einem Polyamid-basierten Kunstharz. Diese Konfiguration ermöglicht ein geeignetes Haftvermögen an dem metallischen Abschnitt und sorgt für eine geeignete Steifigkeit, trotz leichtgewichtiger Ausbildung.
Obwohl der Zahnradringabschnitt aus Aluminium oder Eisen wie im Stand der Technik hergestellt sein kann, wird es am meisten bevorzugt, dass der Zahnradringabschnitt aus einer Titanlegierung konstruiert ist, was für eine gute Steifigkeit sorgt, trotz des reduzierten Gewichts.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel zur kostengünstigen Herstellung wird der Zahnradringabschnitt mittels (Matrizen-)Stanzens einer Metallplatte in eine ringförmige Ringform konstruiert, die die Zahnradzähne aufweist, die an der Außenperipherie davon ausgebildet sind. Selbstverständlich sorgt das Matrizenstanzen auch für den Kurbelverbindungsteilabschnitt (beziehungsweise die Kurbelverbindungsteilabschnitte), der beispielsweise als radial einwärts vorragender und verbindender Teilabschnitt (beziehungsweise Teilabschnitte) ausgebildet ist, mit einem Durchgangsloch zur Aufnahme eines Bolzens, um die Kurbel zu fixieren. Es versteht sich, dass die Erfindung auch andere Optionen des Aufbauens beziehungsweise der Herstellung des metallischen Abschnitts umfasst, wie beispielsweise Gießen/Formen oder andere bekannte Techniken (beispielsweise Kaltpressvorgänge).
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Zahnradzähneabschnitt zumindest einen integralen metallischen Verstärkungsteilabschnitt umfassen, insbesondere bereitgestellt mittels Biegens des Zahnradringabschnittsmaterials, so dass ein Grat bereitgestellt wird. Beispielsweise kann der nach innen vorragende Kurbelverbindungsteilabschnitt des Zahnradringabschnitts so konfiguriert sein, dass dieser ermöglicht, dass der periphere Rand davon gebogen ist, um einen mit einem Grat versehenen Teilabschnitt in diesem Bereich auszubilden.
Zusätzlich zu den vorstehenden Merkmalen hat ein intensives Studieren hinsichtlich des nicht-metallischen Innenringabschnitts zu Tage gebracht, dass es möglich ist, die Kettenhandhabung zu verbessern, mittels Bereitstellen einer speziellen Konfiguration der lateralen Fläche des Innenringabschnitts, die einem kleineren Zahnrad gegenüber steht. Diese spezielle Konfiguration der Fläche, die einem kleineren Zahnrad gegenüber steht, ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel bezüglich des vorher Erwähnten. Die spezielle Konfiguration der Fläche ist gekennzeichnet durch das Aufweisen zumindest einer Kettenführungsaussparung, die an der einem kleineren Zahnrad gegenüberstehenden Fläche ausgebildet ist, wobei die Kettenführungsaussparung insbesondere eine Schaltvorgangsassistieraussparung und/oder Torsinnsverhinderungsaussparung darstellt. Die Schaltvorgangsassistieraussparung kann entweder eine Aussparung sein, die beim Aufwärtsschalten von einem kleineren Zahnrad zu dem Zahnrad gemäß der Erfindung Hilfestellung leistet, oder eine Aussparung, die beim Schaltvorgang von dem erfindungsgemäßen Fahrradzahnrad zu einem benachbarten kleineren Zahnrad Hilfestellung leistet. Zusätzlich oder alternativ kann die Kettenführungsaussparung eine Torsionsverhinderungsaussparung sein, beispielsweise im Fall einer extremen Einstellung, wie beispielsweise, wenn der große vordere Zahnkranz in Verbindung mit einem sehr kleinen Zahnrad am hinteren Teilabschnitt des Fahrrads verwendet wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten beim Lesen der folgenden Beschreibung von konkret bevorzugten Ausführungsbeispielen ersichtlich, wobei die Beschreibung nicht beabsichtigt, den Umfang, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, zu beschränken, sondern lediglich Beispiele darstellt, die eine konkrete Art und Weise des Ausführen der Erfindung zeigen. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können Merkmale, die in Kombination beschrieben sind, auch separat bereitgestellt sein und es versteht sich, dass ein Merkmal von einem beschriebenen Ausführungsbeispiel frei durch andere Merkmale ersetzt werden kann, die für andere Ausführungsbeispiele beschrieben sind. Außerdem können die wie beschriebenen Konfigurationen unter Anwen dung des Wissens des Fachmanns frei geändert werden, beispielsweise mittels Ersetzens der beschriebenen Merkmale mit äquivalenten Mitteln, die zu der gleichen Funktion führen.
Die weiteren Ausführungsbeispiele werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 zeigt eine Seitenansicht eines Zahnrades gemäß der vorliegenden Erfindung, bei Betrachtung von der Außenseite aus, das heißt, von der Seite aus, an der eine Kurbel montiert werden kann;
2 zeigt eine Teilschnittansicht gemäß Schnitt B-B, wie in 1 gezeigt;
3 zeigt ähnlich zur 2 eine weitere Teilschnittansicht bei einer anderen Winkelposition entsprechend der Stelle eines Kurbelverbindungsteilabschnitts zur Montage einer Kurbel, unter Bezugnahme auf Schnitt A-A in 1;
4 zeigt das in den 1–3 gezeigte Ausführungsbeispiel von der Innenseite aus, das heißt von der Seite aus, die einem kleineren Zahnrad gegenübersteht;
5 und 6 stellen jeweils eine Innenseitenansicht und eine Außenseitenansicht eines metallischen Zahnradringabschnitts dar, wie beim bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet, einschließlich einer Linie, die gezeichnet wurde, um die Außenperipherie eines nicht-metallischen Innenringabschnitts darzustellen;
7 zeigt ein Detail eines Kurbelverbindungsteilabschnitts des metallischen Abschnitts während eines speziellen Herstellungsprozesses und als geeignete Alternative zu dem Kurbelverbindungsteilabschnitt, wie in den 5 und 6 dargestellt.
Der Begriff „umfassen” und seine Ableitungen, wie diese hierin verwendet werden, sind als offene Begriffe zu verstehen, die das Vorhandensein der genannten Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder Schritte spezifizieren, aber das Vorhandensein anderer nicht genannter Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder Schritte nicht ausschließen. Diese Definition gilt auch für Wörter ähnlicher Bedeutung, beispielsweise für die Begriffe „aufweisen”, „beinhalten”, „versehen mit” und deren Ableitungen.
Die 1 zeigt eine Seitenansicht eines Fahrradzahnrades beziehungsweise eines Fahrradritzels gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei Betrachtung von der Außenseite beziehungsweise der Seite, an der eine Kurbel montiert werden soll. Das Fahrradzahnrad wie gezeigt umfasst einen metallischen Zahnradringabschnitt 20 und einen nicht-metallischen Innenringabschnitt 30. Es ist zu beachten, dass der nicht-metallische Innenringabschnitt zu Darstellungszwecken als nicht farbig dargestellt ist, wohingegen üblicherweise der nicht-metallische Innenringabschnitt aus einem Kunstharz mit Carbonfasern integriert hergestellt ist, wobei dieser somit farbig ist.
Der metallische Zahnradringabschnitt 20 wie gezeigt hat eine Innenperipherie 24, die zumindest teilweise durch den nicht-metallischen Innenringabschnitt 30 bedeckt ist, und eine Außenperipherie 25 mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen 22 zum Eingriff mit einer Fahrradkette, wie dies im Stand der Technik wohl bekannt ist. Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist, dass der metallische Zahnradringabschnitt integral ausgebildete Kurbelverbindungsteilabschnitte 28 umfasst, die nach innen weisende Vorsprünge darstellen, die winkelartig gleichmäßig beabstandet sind und über die Innenperipherie des metallischen Zahnradringabschnitts verteilt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Kurbelverbindungsteilabschnitte 28 bereitgestellt, wobei jeder ein Durchgangsloch 26 zur Aufnahme eines Bolzens oder anderer Fixierungsmittel aufweist, wobei eine Fixierung oder Kopplung an eine Kurbel ermöglicht wird.
Das Zahnrad gemäß der Erfindung wie dargestellt umfasst außerdem einen nicht-metallischen Innenringabschnitt 30, der entlang der gesamten Innenperipherie des metallischen Zahnradringabschnitts 20 befindlich ist. Der nicht-metallische Innenringabschnitt 30 ist nicht beweglich an den Zahnradringabschnitt gekoppelt, wie dies später detaillierter beschrieben wird, und ist zumindest teilweise mit der Innenperipherie 24 des Zahnradringabschnitts überlappend. Wie durch die gestrichelten Teilabschnitte in der Zeichnung dargestellt ist, sind der metallische Zahnradringabschnitt 20 und der nicht-metallische Innringabschnitt 30 vorzugsweise bündig in den Zonen, die dazu gedacht sind, an einen Kurbelarm gekoppelt zu werden. Mit anderen Worten heißt das, dass der Innenringabschnitt 30 die Außenfläche des metallischen Zahnradringabschnitts 20 in den gestrichelten Bereichen nicht überlappt, wohingegen ein Überlappen der Außenfläche am Rest des metallischen Zahnradringabschnitts bereitgestellt ist. Folglich ist eine relative Bewegung des nach innen vorragenden Teilabschnitts, welcher der Kurbelverbindungsteilabschnitt ist, nicht durch einen überlappenden nicht-metallischen Abschnitt behindert.
Die vorstehende Konfiguration kann besser realisiert werden, indem die Teilschnittansichten wie dargestellt in den 2 und 3 betrachtet werden, die dem jeweiligen Schnitt B-B und A-A entsprechen. Wie dies in der 2 gezeigt ist, hat der metallische Zahnradringabschnitt 20 eine einer Kurbel gegenüberstehende Fläche 21 und eine entgegengesetzte Fläche 23. Die einer Kurbel gegenüberstehende Fläche 21 ist die Seitenfläche des Zahnradringabschnitts 20, welche einem Fahrradkurbelarm gegenübersteht, wenn das Fahrradzahnrad mit solch einem Fahrradkurbelarm zusammengebaut ist. Folglich kann die einer Kurbel gegenüberstehende Fläche 21 auch als die Außenfläche des Zahnradringabschnitts 20 betrachtet werden, da ein Kurbelarm typischerweise an der Außenfläche eines Fahrradzahnrads montiert ist. Die entgegengesetzte Fläche 23 ist die andere Seitenfläche des Zahnradringabschnitts 20. Folglich kann die entgegengesetzte Fläche 21 als die Innenfläche des Zahnradringabschnitts 20 betrachtet werden. Wie dies in der 2 dargestellt ist, ist der metallische Zahnradringabschnitt in den nicht-metallischen Innenringabschnitt eingebettet, überlappend diese lateralen Flächen 21 und 23 in Bereichen, die nicht in die Fixierung des Kurbelarms involviert sind.
Im Gegensatz dazu ist in Bereichen, die bei der Fixierung des Kurbelarms involviert sind, wie dies in der 3 dargestellt ist, zumindest die einer Kurbel gegenüberstehende Fläche 21 ohne jedwedes überlappendes nicht-metallisches Material des Innenringabschnitts bereitgestellt, wobei somit eine relative Axialbewegung ermöglicht wird. Wie dies in der 3 gezeigt ist, ist, in diesem speziellen Ausführungsbeispiel, die entgegengesetzte Fläche 23 minimal mit dem nicht-metallischen Innenringteilabschnittsmaterial überlappend, obwohl es auch vorstellbar ist, diesen ausgewählten Teilabschnitt 26 ohne überlappendes Material an einer der beiden oder beiden Seiten bereitzustellen. In 3 kann außerdem realisiert werden, dass in dem ausgewählten Teilabschnitt 26 der metallische Zahnradringabschnitt 20 und der nicht- metallische Innenringabschnitt 30 bündig sind, zumindest an der Seite, an der die Kurbel zu montieren ist.
4 ist eine Darstellung der Innenseite des Zahnrads gemäß der vorliegenden Erfindung, das in den 1 bis 3 gezeigt ist. Die Außenperipherie des nicht-metallischen Innenringabschnitts 30, die in der 1 durch das Bezugszeichen 36 dargestellt ist, ist an der Innenseitenfläche durch das Bezugszeichen 38 dargestellt. Wie dies vorstehend erklärt worden ist, ist der nicht-metallische Innenringabschnitt 30 entlang des gesamten Innenumfangs des metallischen Zahnradringabschnitts 20 angeordnet. Der nicht-metallische Innenringabschnitt 30 hat eine einem kleineren Zahnrad gegenüberstehende Fläche und eine entgegengesetzte Fläche. Die einem kleineren Zahnrad gegenüberstehende Fläche ist die Seitenfläche des Innenringabschnitts 30, die einem anderen kleineren Zahnrad gegenübersteht, wenn das Fahrradzahnrad mit solch einem kleineren Zahnrad als ein größeres Zahnrad zusammengebaut ist, beispielsweise ein mittleres oder oberstes Zahnrad. Folglich kann die einem kleineren Zahnrad gegenüberstehende Fläche auch als die Innenfläche des Innenringabschnitts 30 betrachtet werden, da ein kleineres Zahnrad üblicherweise einwärts eines größeren Zahnrads montiert wird. Die entgegengesetzte Fläche des Innenringabschnitts 30 ist die andere Seitenfläche des Innenringabschnitts 30. Folglich kann die entgegengesetzte Fläche auch als die Außenfläche des Innenringabschnitts 30 betrachtet werden. Der nicht-metallische Innenringabschnitt 30 ist mit einer Vielzahl von Kettenführungsaussparungen konfiguriert, die an der einem kleineren Zahnrad gegenüberstehenden Fläche des Innenringabschnitts 30 ausgebildet sind. Die Flächenkonfiguration der vorliegenden Erfindung umfasst drei verschiedene Arten von Kettenführungsaussparungen und es ist zu beachten, dass eine Kombination aller drei Arten von Aussparungen vorgesehen werden kann, ebenso wie eine Kombination von jedweden zwei von diesen oder sogar einer einzigen Art. Da solche Aussparungen an dem nicht-metallischen Innenringabschnitt 30 ausgebildet sind, ist es möglich, die Aussparung schnell und kostengünstig auszubilden, beispielsweise mittels eines Harz-Form-Prozesses, im Vergleich zu einem Ausbilden solcher Aussparungen an einem metallischen Abschnitt eines Zahnrads. Die Kettenführungsaussparungen können wie folgt differenziert werden:
Torsionsverhinderungsaussparungen 42, die in der Nähe der zwei Kopplungs- oder Kurbelverbindungsteilabschnitte 28 an beiden Seiten von diesen in dem Ausführungsbeispiel bereitgestellt sind. Diese Aussparungen sind dazu gedacht, ein Zahnradmoment zu vermeiden, das aus einer exzessiven Winkelkettenlage resultieren kann. Sechs Aussparungen sind vorgesehen und jeweils im Wesentlichen in der Form eines Halbmonds in dem dargestellten Ausführungsbeispiel konfiguriert.
Aufwärtsschaltassistieraussparungen 44, die auch benachbart zu einem jeweiligen Kurbelverbindungsteilabschnitt in dem Ausführungsbeispiel bereitgestellt sind. Diese Aussparungen können entweder in der Form eines Kanalteilabschnitts oder in einer Form entsprechend einem Kuchenstück konfiguriert sein und ermöglichen einen ruhigen beziehungsweise gleichmäßigen Schaltvorgang, wenn die Kette von einem benachbarten kleineren Zahnrad zu dem Zahnrad der Erfindung gleitet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier dieser Aussparungen bereitgestellt, und zwar zwei von jeder Konfiguration.
Abwärtsschaltassistieraussparungen 46, die intermittierend und paarweise zwischen zwei benachbarten Teilabschnitten in dem Ausführungsbeispiel bereitgestellt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Aussparungen in der Form eines Kanalteilabschnitts mit wellenförmigen Rändern konfiguriert, um zu der Form einer Kette zu passen und ermöglichen einen ruhigen beziehungsweise gleichmäßigen Schaltvorgang, wenn die Kette von dem Zahnrad der Erfindung zu einem benachbarten kleineren Zahnrad gleitet.
Die 5 und 6 zeigen jeweils Ansichten der Innenseite (das heißt der entgegengesetzten Fläche 23) und der Außenseite (das heißt der einer Kurbel gegenüberstehenden Fläche 21) des metallischen Zahnradringabschnitts 20, wie in dem in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet, wobei die Außenperipherie des nicht-metallischen Innenringabschnitts 30 jeweils durch Linien dargestellt ist, die Bezugszeichen 36 und 38 aufweisen. Es wird daran erinnert, dass die Außenseite der Seite entspricht, an der die Kurbelarme zu montieren sind, wohingegen die Innenseite der Seite entspricht, die einem kleineren Zahnrad gegenübersteht, wie dies Fachleuten bekannt ist. Wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist, ist die Innenperipherie 24 des metallischen Zahnradringabschnitts 20 mit einer Vielzahl von kleinen nach innen weisenden Vorsprüngen 23 mit jeweils einem Durchgangsloch zur Aufnahme geformten Materials des nicht-metallischen Innenringabschnitts 30 bereitgestellt. Wie dies vorstehend erklärt worden ist, ist die Außenperipherie des nicht-metallischen Innenringabschnitts 30 intermittierend überlappend und nicht überlappend bezüglich der äußeren lateralen Seitenfläche (das heißt die einer Kurbel gegenüberstehende Fläche 21) des metallischen Zahnradringsabschnitts 20 bereitgestellt, wohingegen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an der Innenseite (das heißt die entgegengesetzte Fläche 23) die Überlappung über den gesamten Umfang bereitgestellt ist. Jedoch ist zu beachten, dass die Außenperipherie des nicht-metallischen Innenringabschnitts 30 an der Innenseite exakt auf die gleiche Art und Weise konfiguriert sein kann, wie für die Außenseite, das heißt die ausgewählten Teilabschnitte, die dem Kurbelarmmontageteilabschnitt entsprechen, können konfiguriert sein, ohne jedwedes axial überlappendes Material, wobei somit ein geringer Betrag relativer Axialbewegung ermöglicht wird, wenn ein Moment auf die Kurbelarme aufgebracht wird, was zu einer kleinen Deformation des metallischen Zahnradringabschnitts führt, wobei somit die Bildung von Rissen oder Brüchen in dem nicht-metallischen Innenringabschnitt 30 verhindert wird.
Schließlich zeigt 7 eine alternative Konfiguration des Kurbelverbindungsteilabschnitts 28, der integral mit dem metallischen Zahnradringabschnitt 20 zur Steifigkeitserhöhung ausgebildet ist. Wie dies dargestellt ist, kann der Kurbelverbindungsteilabschnitt 28 mit einem peripheren Rand 29 bereitgestellt sein, der gebogen sein kann, um einen gerippten beziehungsweise mit einem Grat versehenen Teilabschnitt zu erzeugen, der mit dem Bezugszeichen 27 versehen ist. Solch ein gerippter Teilabschnitt 27 wirkt als ein integraler metallischer Verstärkungsteilabschnitt, insbesondere wenn das Fahrradzahnrad derart gestaltet ist, dass der nicht-metallische Innenringabschnitt 30 mit sowohl der einer Kurbel gegenüberstehenden Fläche 21 und der entgegengesetzten Fläche 23 des metallischen Zahnradringabschnitts 20 an dem Kurbelverbindungsteilabschnitt 28 nicht überlappt.
Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele vorstehend im Detail beschrieben worden sind, ist zu beachten, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen durch einen Fachmann durchgeführt werden können, ohne vom Umfang abzuweichen, wie dieser durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. In vollem Gegensatz zum Stand der Technik betrachtet die vorliegende Erfindung Kurbelverbindungsteilabschnitte, die in dem Metallabschnitt konstruiert sind. Gemäß der Erfindung ist die zumindest teilweise nicht bewegliche Kopplung zwischen dem Metallringabschnitt und dem Innenringabschnitt derart, dass bei ausgewählten Teilabschnitten eine relative Axialbewegung möglich ist, beispielsweise mittels Bereitstellung von Bereichen, ohne axiale Überlappung der lateralen Seitenflächen oder zumindest einer Seitenfläche des metallischen Zahnradringabschnitts, wobei dies zu einem Zahnrad führt, das mit einer geeigneten Steifigkeit konfiguriert sein kann und in der Lage ist, großen Momenten standzuhalten, ohne jedwede Beeinträchtigung des nicht-metallischen Innenringabschnitts, sogar während des Alterungsprozesses. Die spezielle Konfiguration von Kettenführungsaussparungen des nicht-metallischen Innenringabschnitts, ermöglicht einen ruhigen beziehungsweise gleichmäßigen Schaltvorgang, bei dem die Kette zu dem erfindungsgemäßen Zahnrad nach oben geschaltet wird oder von dem erfindungsgemäßen Zahnrad nach unten geschaltet wird, während spezielle Kettenführungsaussparungen auch die Einführung von Momentkräften aufgrund einer nicht angemessenen Einstellung vermeiden können, wie dies beispielsweise eintritt, wenn das vordere Zahnrad als das Größte ausgewählt wird, während das hintere Zahnrad als das Kleinste ausgewählt wird.

Claims

Fahrradzahnrad, umfassend: einen metallischen Zahnradringabschnitt (20) mit einer einer Kurbel gegenüberstehenden Fläche (21), einer entgegengesetzten Fläche (23), einer Innenperipherie (24) und einer Außenperipherie (25) mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen (22), die an dieser angeordnet sind, wobei der Zahnradringabschnitt (20) zumindest einen Kurbelverbindungsteilabschnitt (28), der integral mit dem Zahnradringabschnitt (20) ausgebildet ist, umfasst; und einen nicht-metallischen Innenringabschnitt (30), der zumindest teilweise nicht beweglich an den Zahnradringabschnitt gekoppelt ist und zumindest teilweise mit der Innenperipherie (24) des Zahnradringabschnitts überlappend ist, wobei der Zahnradringabschnitt (20) und der Innenringabschnitt (30) gegenseitig so gekoppelt sind, dass in zumindest einem ausgewählten Teilabschnitt eine relative Axialbewegung möglich ist.
Fahrradzahnrad gemäß Anspruch 1, wobei der (die) ausgewählte(n) Teilabschnitt(e) im Wesentlichen mit dem (den) Kurbelverbindungsteilabschnitt(en) zusammenfällt (zusammenfallen).
Fahrradzahnrad gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Innenringabschnitt (30) so an den Zahnradringabschnitt (20) gekoppelt ist, dass dieser die einer Kurbel gegenüberstehende Fläche des Zahnradringabschnitts (20) in dem (den) ausgewählten Teilabschnitt(en) nicht überlappt.
Fahrradzahnrad gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Innenperipherie (24) des Zahnradringabschnitts (20) eine radiale Innenfläche aufweist, die einer radialen Außenfläche (34) des Innenringabschnitts (30) im entsprechenden Axialausmaß des Zahnradringabschnitts (20) entspricht.
Fahrradzahnrad gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Innenringabschnitt (30) und der Zahnradringabschnitt (20) zumindest einen lateralen Teilabschnitt umfassen, bei dem beide Abschnitte im Wesentlichen bündig sind.
Fahrradzahnrad gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Innenringabschnitt (30) aus einem Kunstharz hergestellt ist.
Fahrradzahnrad gemäß Anspruch 6, wobei der Innenringabschnitt (30) mittels Imprägnierens eines Carbonfaserfüllstoffs in einem Polyamid-basierten Kunstharz hergestellt ist.
Fahrradzahnrad gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Zahnradringabschnitt (20) aus einer Titanlegierung konstruiert ist.
Fahrradzahnrad gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Zahnradringabschnitt (20) konstruiert ist mittels Matrizenstanzens einer Metallplatte in eine ringförmige Ringform, die die Zahnradzähne aufweist, die an der Außenperipherie von dieser ausgebildet sind.
Fahrradzahnrad gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Zahnradzähneabschnitt zumindest einen integralen metallischen Verstärkungsteilabschnitt umfasst.
Fahrradzahnrad gemäß Anspruch 10, wobei der metallische Verstärkungsteilabschnitt mittels Biegens des Zahnradringabschnittmaterials derart bereitgestellt ist, dass ein Grat bereitgestellt ist.
Fahrradzahnrad gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Innenringabschnitt (30) eine einem kleineren Zahnrad gegenüberstehende Fläche und eine entgegengesetzte Fläche aufweist und zumindest eine Kettenführungsaussparung (42, 44, 46) umfasst, die an der einem kleineren Zahnrad gegenüberstehenden Fläche des Innenringabschnitts (30) ausgebildet ist.
Fahrradzahnrad gemäß Anspruch 12, wobei die Kettenführungsaussparung eine Schaltvorgangsassistieraussparung ist.
Fahrradzahnrad gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die Kettenführungsaussparung eine Torsionsverhinderungsaussparung ist.