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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Spannen eines Zweiradzugmittels, wie z. B. einer Fahrradkette, eines Zahnriemens oder eines Keilriemens.
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Als Übertragungselement der Muskelkraft auf das angetriebene Rad eines Zweirades ist die Kette weit verbreitet. Zunehmend wird jedoch der Zahnriemen als Kraftübertragungsmittel verwendet. Anstatt eines Zahnriemens kann aber auch ein anderes endloses Zugmittel, zum Beispiel ein Keilriemen, als Kraftübertragungsmittel eingesetzt werden. Dabei wird der Riemen mit und ohne Spannvorrichtung eingesetzt.
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Wird aber ein endloses Zugmittel, also ein Zahnriemen oder ein Keilriemen als kraftübertragendes Antriebsglied in ein Fahrrad eingesetzt, so muss dieser einer ständigen Spannung unterliegen. Diese Spannung muss so groß gewählt werden, dass während der Betriebslasten immer eine Restspannung im Leertrum (der Abschnitt des Zugmittels in dem keine Zugkräfte wirken) vorhanden ist. Wird diese Restspannung während des Betriebs zu Null, besteht die Gefahr, dass der Riemen überspringt. In 14 sind die Kräfteverhältnisse bei einem Zweirad ohne Betriebslast dargestellt. Erkennbar ist hier, dass die Spannkräfte im Zugtrum (der Bereich des Zugmittels in dem die Zugkräfte wirken, sobald eine Belastung auftritt) sowie im Leertrum gleich groß sind. 15 dagegen zeigt die Kräfteverhältnisse bei einem Zweirad unter Betriebslast. Erkennbar wird anhand der Länge der Pfeile, welche die Größe der Kräfte darstellen, dass die Spannkraft im Zugtrum größer ist als die Spannkraft im Leertrum. Um der Gefahr vorzubeugen, dass die Spannkraft im Leertrum gleich Null wird, und damit der Riemen überspringt, ist es nötig den Riemen vorzuspannen. Für die Kette sind verschiedene Spanneinrichtungen bekannt, welche in das Ausfallende integriert sein können (11) oder als zusätzliches Anbauteil ausgeführt sein können (12 und 13).
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Eine in das Ausfallende integrierte Spannvorrichtung (11) hat mehrere Nachteile. Der Rahmen des Zweirades muss an die Spannvorrichtung angepasst werden, womit eine nachträgliche Nachrüstung der Spannvorrichtung in diesem Fall nicht mehr möglich ist. Außerdem ist die Spannvorrichtung anfällig gegen Schmutz und bei einem Defekt schwer zu wechseln.
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Zusätzliche Anbauteile haben den Nachteil, dass sie komplex sind (12) oder eine präzise Spannung des Zugmittels, aufgrund ihrer einfachen Beschaffenheit (13), nur schwer ermöglicht wird.
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Alle bisherigen Spannvorrichtungen haben gemein, dass das Spannen des Zugmittels durch Drehen einer Mutter bzw. einer Schraube senkrecht zur Bewegung der Zugmittelhalterung erreicht wird.
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Ein Nachteil dieser Vorrichtungen ist, dass die Kraft zum Spannen des Zugmittels auf eine sehr kleine Schraube bzw. Mutter mit der Hand aufgebracht werden muss. Dies ist für den Benutzer unangenehm, da sich die Schrauben schwer drehen lassen. Aufgrund ihrer kleinen Größe können die Schrauben außerdem leicht brechen.
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Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtungen ist, dass die Kraft, welche durch das Drehen der Schraube oder Mutter erzeugt wird, senkrecht zu der eigentlichen Bewegung aufgebracht wird. Dadurch entstehen Kraftverluste beim Spannen des Zugmittels und das Zugmittel ist nicht präzise spannbar und positionierbar.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine für den Benutzer einfach anzuwendende Spannvorrichtung zu schaffen, welche ein präzises Spannen eines Zweiradzugmittels ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder einem Zweirad gemäß Anspruch 13 gelöst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Zugmittel eines Zweirads gespannt werden kann, wenn ein erstes Spannelement fest an dem Rahmen des Zweirades angebracht ist und ein zweites Spannelement mit der Achse des angetriebenen Laufrades verbunden ist, wobei das zweite Spannelement drehbar bezüglich des ersten Spannelementes gelagert ist. Eine Spannung des Zugmittels erfolgt dann durch Drehen des zweiten Spannelements und damit Bewegen der Achse des angetriebenen Laufrades bezüglich des Zweiradrahmens, wobei die Drehung des zweiten Spannelementes in eine translatorische Bewegung desselben umgesetzt wird.
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Die Drehbewegung des zweiten Spannelementes ist vergleichbar mit dem Auf- und Zudrehen eines Wasserhahnes oder eines Heizungsthermostats. Diese Drehbewegung ist dem Benutzer bekannt, daher fällt es dem Benutzer leicht, das zweite Spannelement zu drehen und es präzise auf der gewünschten Spannposition zu positionieren.
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Da die Drehbewegung des zweiten Spannelements direkt in eine translatorische Bewegung desselben umgesetzt wird, erhält der Benutzer direktes Feedback, dadurch dass sich der Widerstand beim Drehen des zweiten Spannelements erhöht bzw. reduziert weil das Zugelement gespannt bzw. entspannt wird.
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Auch ist für den Benutzer sofort klar in welche Richtung er das zweite Spannelement drehen muss um das Zugmittel zu spannen oder zu entspannen.
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Der Vorteil eines vorliegenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass durch die Platzierung des zweiten Spannelementes auf der Achse des angetriebenen Rades, eine Drehung des zweiten Spannelementes direkt, in eine Bewegung der Zugmittelhalterung und damit eine Spannung des Zugmittels umgesetzt wird.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Explosionszeichnung eines Zweiradrahmenabschnitts mit Ausfallendenteilen, einem Zwischenstück, sowie einer Spannschraube und einem Gewindebolzen
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2a eine Schrägzeichnung eines Zweiradrahmenabschnitts aus der Frontperspektive;
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2b eine Schrägzeichnung eines Zweiradrahmenabschnitts aus der Rückperspektive;
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3a eine Explosionszeichnung eines Zweiradrahmenabschnitts aus der Frontperspektive;
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3b eine Explosionszeichnung eines Zweiradrahmenabschnitts aus der Rückperspektive;
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4 eine Strichzeichnung zur Funktionsdarstellung der Spannschraube eines Zweiradrahmenabschnitts;
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5 eine Funktionsdarstellung zur Einbringung eines endlosen Zugmittels unter Nutzung eines Zweiradrahmenabschnitts;
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6a eine Schrägbildzeichnung eines Zweiradrahmenabschnitts mit einer Spannvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6b eine Zeichnung eines Zweiradrahmenabschnitts mit einer Spannvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Zeichnung einer Spannvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8 eine Schrägbildzeichnung einer Spannvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9 ein Zweiradrahmenabschnitt mit einer Spannvorrichtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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10 ein Prinzipbild zur Funktionsweise der Spannvorrichtung gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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11 ein Bild eines Zweiradrahmenabschnitts mit einer in das Ausfallende integrierten Spannvorrichtung für ein Zweiradzugmittel;
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12 ein Bild eines Zweiradrahmenabschnitts mit einer Spannvorrichtung welche als zusätzliches Anbauteil ausgeführt ist;
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13 ein Bild einer Spannvorrichtung, welche als zusätzliches Anbauteil an einen Zweiradrahmen angebracht werden kann;
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14 ein Bild eines Zweirahmenabschnitts zur Verdeutlichung der Spannkräfte an einem Zweiradzugmittel im Ruhezustand; und
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15 ein Bild eines Zweirahmenabschnitts zur Verdeutlichung der Spannkräfte an einem Zweiradzugmittel im Betriebszustand.
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Bezug nehmend auf 1 bis 10 werden nun ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. In den Figuren werden für Objekte und Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet. Funktionsgleiche Objekte und Elemente, die in mehreren Figuren auftreten, werden darüber hinaus mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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6a zeigt einen Zweiradrahmenabschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Spannelement, welches fest an dem Rahmen angebracht wird, einstückig in einem Zwischenstück für einen Zweiradrahmen ausgeführt und wird daher im folgenden als Zwischenstück 130 bezeichnet. Das zweite Spannelement welches drehbar gegenüber dem ersten Spannelement gelagert ist, ist als eine Zahnkranzhülse ausgeführt und wird daher im folgenden als Zahnkranzhülse 640 bezeichnet. Eine Einrichtung zur Arretierung des zweiten Spannelements an das erste Spannelement ist als eine Schraube ausgeführt, und wird daher im folgenden als Schraube 650 bezeichnet.
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Der Zweiradrahmenabschnitt in 6a wird in seiner Gesamtheit mit 100 bezeichnet. Der Zweiradrahmenabschnitt in 6a umfasst ein oberes Ausfallendenteil 110, welches mit einer oberen Strebe (Sitzstrebe) verbunden ist, ein unteres Ausfallendenteil 120, welches mit einer unteren Strebe (Kettenstrebe) verbunden ist, ein Zwischenstück 130, welches zwischen dem oberen Ausfallendenteil 110 und dem unteren Ausfallendenteil 120 positioniert ist, eine angetriebene Achse 630 eines Laufrades mit einem Zahnrad 620, welche mit einer Schraube 650 und einer Zahnkranzhülse 640 an dem Zwischenstück 130 befestigt ist, und einen Zahnriemen 160, welcher Eingriff in das Zahnrad 620 nimmt. Das Zwischenstück 130 ist ein längliches Bauteil, welches in Betriebsrichtung des Zweirades hinten geöffnet ist. An der oberen Seite der Öffnung befindet sich eine obere profilierte Eingriffstrecke 170, an der unteren Seite der Öffnung befindet sich ein unteres nicht profiliertes Element 180. Die obere profilierte Eingriffstrecke 170 ist mit dem unteren nicht profilierten Element 180 über eine U-förmige Verbindung am in Betriebsrichtung vorderen Teil des Zwischenstücks 130 verbunden. Am in Betriebsrichtung hinteren Ende der oberen profilierten Eingriffstrecke 170, befindet sich ein Schraubenloch 350. Am in Betriebsrichtung hinteren Ende des unteren nicht profilierten Elements 180 befindet sich ein Schraubenloch 360. Zwischen der oberen profilierten Eingriffstrecke 170 und dem unteren nicht profilierten Element 180, also in der Öffnung des Zwischenstücks 130, befindet sich die Schraube 650, welche fest mit dem Zahnrad 620 und der Achse 630 des angetriebenen Laufrades verbunden ist. Im Detail fixiert die Schraube 650 die Achse 630 des angetriebenen Laufrades. Auf der Achse 630 befindet sich drehbar eine Nabe, auf welcher sich das Zahnrad 620 befindet. Wobei das Zahnrad 620 fest in beide Drehrichtungen mit der Nabe verbunden ist oder entkoppelt durch einen Freilauf. Auf der Schraube 650 befindet sich die Zahnkranzhülse 640, welche Eingriff mit der oberen profilierten Eingriffstrecke 170 nimmt. 6b zeigt dasselbe wie in 6a, nur aus einer Frontperspektive. Die Achse 630 des angetriebenen Laufrades ist hier nicht sichtbar.
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7 zeigt das Zwischenstück 130 in nicht eingesetztem Zustand von seiner Rückseite. Das Zwischenstück 130 besitzt in seiner in Betriebsrichtung vorderen Seite, also der geschlossenen Seite, eine obere Zwischenstückauflagefläche 160 sowie eine untere Zwischenstückauflagefläche 190. Die obere Zwischenstückauflagefläche 160, sowie die untere Zwischenstückauflagefläche 190 besitzen ein wellenförmiges Profil in Form zweier Zähne eines Zahnriemens. Die obere Zwischenstückauflagefläche 160 ist symmetrisch zu der unteren Zwischenstückauflagefläche 190. Die Zahnkranzhülse 640, welche zwischen der oberen profilierten Eingriffstrecke 170 und dem unteren nicht profilierten Element 180 positioniert ist, besitzt einen Zahnkranz 710, welcher Eingriff mit dem Profil der oberen profilierten Eingriffstrecke 170 nimmt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel, ist es auch möglich, dass das gewellte Profil nicht in der Form zweier Zähne eines Zahnriemens ausgeführt ist, sondern eine andere Profilierung hat. Außerdem ist eine obere Zwischenstückauflagefläche 160 verwendbar, welche unsymmetrisch zu der unteren Zwischenstückauflagefläche 190 ist.
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8 zeigt das Zwischenstück 130 mit der Schraube 650 und der Zahnkranzhülse 640 in nicht eingesetztem Zustand von seiner Vorderseite. Erkennbar ist hier, dass die Zahnkranzhülse 640 über eine Profilierung 810 an ihrer Außenseite verfügt. Die Schraube 650 sowie die sie umfassende Zahnkranzhülse 640 sind in der Öffnung des Zwischenstücks 130 zwischen der oberen profilierten Eingriffstrecke 170 und dem unteren nicht profilierten Element 180 positioniert.
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9 zeigt ein Schrägbild eines Zweiradrahmenabschnitts mit einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in seiner Struktur. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel besitzt das zweite Ausführungsbeispiel keine Schraubenlöcher in der oberen profilierten Eingriffstrecke 170, sowie in dem unteren nicht profilierten Element 180. Außerdem sind die obere Zwischenstückauflagefläche 160 sowie die untere Zwischenstückauflagefläche 190 im zweiten Ausführungsbeispiel auch von der Vorderseite des Zwischenstücks 130 sichtbar. Als weiteres Unterscheidungsmerkmal zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel besitzt das obere Ausfallendenteil 110 eine dreieckige Aussparung sowie das untere Ausfallendenteil 120 eine viereckige Aussparung. Außerdem zeigt 4 die Zahnkranzhülse 640 ohne die Schraube 650. Somit ist zu erkennen, dass die Zahnkranzhülse 640 ein Loch besitzt, durch das die Schraube 650 geführt werden kann.
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4 zeigt die Befestigung der Spannvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 oder dem Ausführungsbeispiel 2 an dem Zweiradrahmen. Eine Spannschraube 140 ist durch eine Bohrung in dem unteren Ausfallendenteil 120, eine Bohrung in dem Zwischenstück 130 und eine Bohrung in dem oberen Ausfallendenteil 110 geführt.
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Ausgehend von der strukturellen Beschreibung wird nun die Funktionsweise der vorliegenden Spannvorrichtung beschrieben. Durch Drehen der Zahnkranzhülse 640 kann die Zahnkranzhülse 640 in dem Zwischenstück 130 bewegt werden. Dabei nimmt der Zahnkranz 710 Eingriff in die obere profilierte Eingriffstrecke 170 des Zwischenstücks 130. Hierbei wird eine Drehbewegung der Zahnkranzhülse 640 in eine translatorische Bewegung der Zahnkranzhülse 640 bezüglich des Zwischenstücks 130 umgesetzt. Diese translatorische Bewegung der Zahnkranzhülse 640 erzeugt damit auch eine translatorische Bewegung der Schraube 650, auf welcher die Zahnkranzhülse 640 gelagert ist. Die Schraube 650 ist fest mit der Achse 630 des angetriebenen Laufrades und mit dem Zahnrad 620 verbunden. Damit bewirkt eine Drehbewegung der Zahnkranzhülse 640 auch eine Verschiebung der Achse 630 des angetriebenen Laufrades bezüglich des Zweiradrahmens, und damit eine Spannung des Zugmittels 610.
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10 stellt diese Funktion schematisch dar. Durch Drehen der Zahnkranzhülse 640, welche auf der Achse 630 des angetriebenen Laufrades drehbar gelagert ist und in die Profilstrecke des Zwischenstücks 130 eingrifft, wird eine Verschiebung der Achse 630 des angetriebenen Laufrades entlang des Schlitzes im Ausfallende realisiert. Das Zwischenstück 130 ist dabei fest mit dem Rahmen des Zweirades verbunden. Die Profilierung 810 an der Außenseite der Zahnkranzhülse 640 ist so geformt, dass die Drehung der Zahnkranzhülse 640 mit Hilfe der Hand oder eines geeigneten Werkzeugs erfolgen kann. Die Arretierung der Zahnkranzhülse 640 bezüglich des Zwischenstücks 130 erfolgt durch Anziehen der Schraube 650. Somit ist eine Bewegung der Zahnkranzhülse 640 und damit der Achse 630 des angetriebenen Laufrades bezüglich des Zweiradrahmens ausgeschlossen. Zur Arretierung der oberen profilierten Eingriffstrecke 170 sowie dem unteren nicht profilierten Element 180 am Zweiradrahmen können die Schraubenlöcher 350 sowie 360 genutzt werden.
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Es ist anzumerken, dass obwohl das fest mit dem Rahmen verbundene erste Spannelement in dem ersten und in dem zweiten Ausführungsbeispiel einstückig in einem Zwischenstück ausgebildet sind, es auch möglich ist, dass das fest mit dem Rahmen verbundene Spannelement nicht in einem Zwischenstück ausgeführt ist. Dies hat den Vorteil, dass sowohl Rahmen für endlose Zugmittel, welche geöffnet werden können um ein Zugmittel einzubringen, als auch Rahmen für nicht endlose Zugmittel, welche im hinteren Rahmendreieck geschlossen sind, mit der Spannvorrichtung ausgerüstet werden können.
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Ein fest mit dem Rahmen verbundenes erstes Spannelement kann auch, aus nur einer oberen Eingriffsstrecke sowie einer unteren Eingriffsstrecke bestehen. Diese Eingriffsstrecken müssen nicht zwangsweise miteinander verbunden sein. Die Eingriffstrecken können als Schienen ausgeführt sein, welche an dem Rahmen geklemmt oder geschraubt werden. Wobei die Schienen mit separaten Klemmen an den Rahmen geklemmt werden können.
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Weiterhin ist es möglich, dass das fest mit dem Rahmen verbundene erste Spannelement nicht mit separaten Klemmen, aber durch die Einrichtung zur Arretierung des fest mit dem Rahmen verbundenen ersten Spannelements an das drehbare zweite Spannelement, an den Rahmen geklemmt werden kann. Die Schienen des fest mit dem Rahmen verbundenen ersten Spannelements können über eine U-förmige Verbindung miteinander verbunden sein und zwischen dem Ausfallende und dem drehbaren zweiten Spannelement positioniert sein. 11 zeigt ein U-förmiges Ausfallende an dem dieses fest mit dem Rahmen verbundene erste Spannelement montiert werden kann. Zur Vermeidung von transversalen Bewegung beim Spannen des Zugmittels, kann im Rahmen eine Einkerbung eingebracht werden in die eine dazu angepasste Nase des ersten Spannelements greift oder umgekehrt.
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Weiterhin ist auch ein fest mit dem Rahmen verbundenes erstes Spannelement verwendbar, welches nur eine obere oder eine untere Eingriffschiene aufweist.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das fest mit dem Rahmen verbundene erste Spannelement ein zusätzliches Anbauteil. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das fest mit dem Rahmen verbundene erste Spannelement einstückig mit dem Rahmen eines Zweirades sein. Das heißt, in den Rahmen ist eine Eingriffschiene geformt, so dass das bewegliche zweite Spannelement Eingriff in der Eingriffschiene nehmen kann.
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Obwohl in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Spannvorrichtung zum Spannen eines endlosen Zugmittels genutzt wird, kann auch ein konventionelles Zugmittel wie z. B. eine Kette mit der Spannvorrichtung gespannt werden.
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Weiterhin ist zu erwähnen, dass obwohl in den gezeigten Ausführungsbeispielen nur die obere Eingriffsstrecke profiliert ist, es auch möglich ist, dass nur die untere Eingriffsstrecke profiliert ist.
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Weiterhin ist es möglich, dass das drehbare zweite Spannelement nicht direkt auf der Achse eines angetriebenen Laufrades, welche mit einer Zugmittelhalterung verbunden ist, positioniert ist, sondern mit der Achse verbunden ist und neben dieser positioniert ist. Eine Drehung des zweiten Spannelements erzeugt dann eine translatorische Bewegung der Achse und damit eine Spannung des Zugmittels.
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Weiterhin ist es möglich, dass die „Zahnkranzhülse” aus einem weicheren Material als die obere und die untere Eingriffsstrecke ist und die obere oder die untere Eingriffsstrecke eine raue Oberfläche hat und umgekehrt. Die „Zahnkranzhülse” hat dann keinen Zahnkranz mehr, sondern eine raue Oberfläche. Damit wird auch ohne angepasste Fläche eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umgesetzt.
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Weiterhin ist es möglich, dass anstatt einer Schraube zur Arretierung des beweglichen zweiten Spannelements eine Schraubenmutter zur Arretierung des beweglichen zweiten Spannelementes eingesetzt wird, wobei das bewegliche zweite Spannelement nicht als Zahnkranzhülse, sondern als Scheibe ausgeführt wird, welche zwischen der Schraubenmutter und dem fest angebrachten ersten Spannelement positioniert ist. Auch ist es möglich, dass anstatt einer Schraube zur Arretierung des beweglichen zweiten Spannelements ein Schnellspanner, wie er häufig bei modernen Zweirädern vorkommt, eingesetzt wird.
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Wird eine Schraube zur Arretierung des beweglichen zweiten Spannelements eingesetzt, so weist die Achse des angetriebenen Laufrades ein Innengewinde auf, in das die Schraube greift, wobei der Durchmesser der Achse groß genug ist um von innen gegen das Ausfallende zu drücken und damit eine Gegenkraft zu der Schraube, welche von außen gegen das Ausfallende drückt, auszuüben. Wird ein Schnellspanner zur Arretierung des zweiten Spannelements eingesetzt, so weist die Achse kein Innengewinde auf.
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Wird eine Schraubenmutter zur Arretierung des beweglichen zweiten Spannelements eingesetzt, so weist die Achse des angetriebenen Laufrades eine Gewindestange auf, auf welche die Schraubenmutter greift, wobei der Durchmesser der Achse groß genug ist um von innen gegen das Ausfallende zu drücken und damit eine Gegenkraft zu der Schraubmutter, welche von außen gegen das Ausfallende drückt, auszuüben.
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Weiterhin kann auf dem fest angebrachten ersten Spannelement eine Skala angebracht werden, die es ermöglicht, die Position des beweglichen zweiten Spannelements reproduzierbar ablesbar zu machen.
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Das beschriebene fest am Rahmen angebrachte erste Spannelement ist in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel einstückig mit einem Zwischenstück, eines Zweirahmenabschnitts zur Einbringung eines endlosen Zugmittels, ausgeführt. Im folgenden wird das Zwischenstück detailliert erklärt.
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Der Zweiradrahmenabschnitt in 1 wird in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 versehen. Er umfasst ein oberes Ausfallendenteil 110, ein unteres Ausfallendenteil 120, ein Zwischenstück 130, eine Spannschraube 140 und einen Gewindebolzen 150. In 2a wird der Zweiradrahmenabschnitt in einer Schrägperspektive von der Vorderseite dargestellt, wobei das Zwischenstück 130 zwischen dem oberen Ausfallendenteil 110 und dem unteren Ausfallendenteil 120 positioniert ist. 2b zeigt den Zweiradrahmenabschnitt in einer Schrägperspektive von der Rückseite, wobei das Zwischenstück 130 zwischen dem oberen Ausfallendenteil 110 und dem unterem Ausfallendenteil 120 eingesetzt ist. Der Gewindebolzen 150 ist in das obere Ausfallendenteil eingesetzt. Aus 2a und 2b wird ersichtlich, dass das montierte Zwischenstück 130 mit dem oberen Ausfallendenteil 110 und dem unterem Ausfallendenteil 120 eine formschlüssige Verbindung herstellt.
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3a zeigt eine Explosionszeichnung des Zweiradrahmenabschnitts von der Vorderseite. Das Zwischenstück 130 ist hier nicht zwischen dem oberen Ausfallendenteil 110 und dem unterem Ausfallendenteil 120 eingesetzt.
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3b zeigt eine Explosionszeichnung des Zweiradrahmenabschnitts von der Rückseite, wobei das Zwischenstück 130 nicht zwischen dem oberen Ausfallendenteil 110 und dem unterem Ausfallendenteil 120 eingesetzt ist.
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Das Zwischenstück 120, die Spannschraube 140 sowie der Gewindebolzen 150, können aus einem härteren Material, wie z. B. Stahl, als die Ausfallendenteile, welche üblicherweise aus Aluminium sind, gefertigt sein.
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Anhand der 1, 2a, 2b, 3a und 3b wird nun der Zweiradrahmenabschnitt in seiner Struktur detailliert beschrieben. Das Zwischenstück 130 besitzt eine profilierte obere Eingriffstrecke 170 sowie ein unteres nicht profiliertes Element 180 Die obere profilierte Eingriffstrecke 170 ist über eine U-förmige Verbindung mit dem unteren nicht profilierten Element 180 verbunden. Damit ist das Zwischenstück 120 zu einer Seite geöffnet. Auf seiner nicht geöffneten Seite hat das Zwischenstück 120 eine obere Zwischenstückauflagefläche 160 sowie eine untere Zwischenstückauflagefläche 190. Die obere Zwischenstückauflagefläche 160 sowie die untere Zwischenstückauflagefläche 190 haben ein gewelltes Profil in der Form zweier Zähne eines Zahnriemens, wobei die obere Zwischenstückauflagefläche 160 symmetrisch zur unteren Zwischenstückauflagefläche 190 ist. In der Mitte der oberen Zwischenstückauflagefläche 160 und der unteren Zwischenstückauflagefläche 190, also in einem Tal des wellenförmigen Profils befindet sich eine Bohrung 340 zur Durchführung des Gewindebolzens 140. Am Ende der oberen profilierten Eingriffsstrecke 170, also am offenen Ende des Zwischenstücks 130, befindet sich ein Schraubenloch 350. Am Ende des unteren nicht profilierten Elements 180, also am offenen Ende des Zwischenstücks 130, befindet sich ein Schraubenloch 360.
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Das obere Ausfallendenteil 110 besitzt eine obere Ausfallendenauflagefläche 370. An dem in Betriebsrichtung hinteren Ende der oberen Ausfallendenauflagefläche 370 befindet sich ein Schraubenloch 320. Am in Betriebsrichtung vorderen Ende befindet sich ein gewelltes Profil 314, in der Form eines Zahnes eines Zahnriemens. In der Mitte des gewellten Profils 314 befindet sich eine Bohrung 312, welche in das obere Ausfallendenteil 110 übergeht. Das obere Ausfallendenteil 110 besitzt eine Bohrung 390, welche senkrecht zu der Bohrung 312 angeordnet ist und diese in ihrem Ende schneidet.
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Das untere Ausfallendenteil 120 besitzt eine untere Ausfallendenauflagefläche 380. Die untere Ausfallendenauflagefläche 380 besitzt am in Betriebsrichtung hinteren Teil eine Bohrung 330 sowie am in Betriebsrichtung vorderen Teil ein wellenförmiges Profil 316, welches die Form eines Zahnes eines Zahnriemens aufweist. In der Mitte des wellenförmigen Profils 316 befindet sich eine Bohrung 310, welche in das untere Ausfallendenteil 120 übergeht und am unteren Ende des unteren Ausfallendenteils 120 austritt.
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Ausgehend von der strukturellen Beschreibung des Zweiradrahmenabschnitts wird nun die Funktionsweise erläutert. Durch Entfernen des Zwischenstücks 130 wird eine Lücke im Ausfallende, also auch im hinteren Dreieck des Rahmens freigegeben. Durch diese Lücke kann das Zugmittel (z. B. Zahnriemen) in den Rahmen eingeführt werden. Dieses Prinzip wird auch in 5 gezeigt. Durch Herausnehmen des Zwischenstücks 130, entsteht zwischen der oberen Ausfallendenauflagefläche 370 und der unteren Ausfallendenauflagefläche 380 eine Lücke, welche groß genug ist, um ein endloses Zugmittel hindurchzuführen. Wird das Zwischenstück 130 wieder in das Ausfallende eingesetzt, dann greift ein Profil (ähnlich einem Puzzle) in das obere Ausfallendenteil 110 und gleichzeitig in das untere Ausfallendenteil 120 ein. Das obere Ausfallendenteil 110 sowie das Zwischenstück 130 und das untere Ausfallendenteil 120 werden durch die Spannschraube 140 fest miteinander verspannt und fixiert. Also wird die obere Ausfallendenauflagefläche 370 gegen die obere Zwischenstückauflagefläche 160 gepresst und die untere Ausfallendenauflagefläche 380 gegen die untere Zwischenstückauflagefläche 190 gepresst. Dabei greift das wellenförmige Profil der oberen Ausfallendenauflagefläche 370 in das angepasste wellenförmige Profil der oberen Zwischenstückauflagefläche 160 ein, und greift das wellenförmige Profil der unteren Ausfallendenauflagefläche 380 in das angepasste wellenförmige Profil der unteren Zwischenstückauflagefläche 190 ein. Eine Lageänderung der Teile in Längsrichtung unter der Betriebsbedingung ist durch das Profil ausgeschlossen. Eine Lageänderung der Teile in Querrichtung ist durch die Spannschraube 140 ausgeschlossen.
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Im Gegensatz zu den bisherigen Lösungen, besitzt die Spannschraube 140 einen größeren Durchmesser als die Schrauben bei den bisherigen Lösungen. Damit wird ein höheres Anzugsdrehmoment möglich, so dass das Zwischenstück 130 fester als beim Stand der Technik zwischen den beiden Ausfallendenteilen arretiert werden kann. Dies liegt daran, dass die Spannschraube 140 durch das Zwischenstück 130 zwischen dem oberen Ausfallendenteil 110 und dem unteren Ausfallendenteil 120 verläuft.
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Da das wellenförmig Profil zwischen dem Zwischenstück 130 und den Ausfallendenteilen die entstehenden Längskräfte bereits abfängt, muss die Spannschraube 140 nur die entstehenden Querkräfte abfangen und wird somit entlastet.
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Um die Spannschraube 140 fixieren zu können, wird in die Bohrung 390 der Gewindebolzen 150 eingesetzt. Die Spannschraube 140 kann dann durch die Bohrungen 310, 340 und 312 hindurch geführt werden und im Gewindebolzen 150 festgeschraubt werden. Das Zwischenstück 130 kann zusätzlich am oberen Ausfallendenteil 110 mit einer Schraube, welche durch die Bohrung 350 und die Bohrung 320 geht, arretiert werden. Außerdem kann das Zwischenstück 130 weiterhin an dem unterem Ausfallendenteil 120 mit einer Schraube, welche durch die Bohrung 360 und die Bohrung 330 geht, arretiert werden.
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Die Nutzung eines Gewindebolzens 150 zur Arretierung der Spannschraube 140, ermöglicht es die Spannvorrichtung in einen Zweiradrahmen einzubringen, welcher aus einem beliebigen Material (z. B. Aluminium oder Kohlefaser) hergestellt ist.
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4 zeigt die Funktionsweise der Spannschraube 140 in Verbindung mit dem Gewindebolzen 150 um das untere Ausfallendenteil 120 mit dem Zwischenstück 130 sowie dem oberen Ausfallendenteil 110 zu arretieren. Durch die Arretierung dieser drei Teile mit der Spannschraube 140 und dem Gewindebolzen 150 ist eine Lageänderung des Zwischenstücks 130 ausgeschlossen.
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In einem Zweiradrahmen wird das obere Ausfallendenteil 110 mit einer Strebe eines Rahmens sowie das untere Ausfallendenteil 120 mit einer anderen Strebe des Rahmens verbunden, wobei das obere Ausfallendenteil 110 vorzugsweise mit einer Sitzstrebe des Rahmens verbunden wird, und das untere Ausfallendenteil 120 vorzugsweise mit einer Kettenstrebe des Rahmens verbunden wird. 5 zeigt das erfindungsgemäße erste Ausführungsbeispiel, wobei das obere Ausfallendenteil 110 an einer Sitzstrebe eines Rahmens angebracht ist, und das untere Ausfallendenteil 120 an einer Kettenstrebe eines Rahmens angebracht ist. Außerdem wird in 5 erklärt, wie ein Zahnriemen durch die Lücke zwischen oberen Ausfallendenteil 110 und unteren Ausfallendenteil 120 geführt wird. Der Zahnriemen befindet sich nach der Durchführung durch die Lücke im Ausfallende im hinteren Dreieck des Rahmens.
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Alternativ zur Arretierung des Zwischenstücks 130 zwischen dem oberen Ausfallendenteil 110 und dem unteren Ausfallendenteil 120 kann, anstatt einer oder mehrerer Schrauben, eine schraubenlose Klemmverbindung zur Arretierung des Zwischenstücks 130 zwischen den beiden Ausfallendenteilen eingesetzt werden. Wobei die Klemmverbindung ähnlich eines Schnellspanners für eine Radbefestigung oder eine Sitzbefestigung ausgeführt ist. Das eine Ende des Schnellspanners greift wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel z. B. in einen Gewindebolzen in dem oberen Ausfallendenteil, das andere Ende besitzt einen Schnellspannhebel mit dem der Schnellspanner an einer Unterseite des unteren Ausfallendenteils 120 arretiert wird.
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Weiterhin sind andere Möglichkeiten zur Arretierung des Zwischenstückes 130 zwischen den beiden Ausfallendenteilen verwendbar, wobei die Spannvorrichtung eine Kraft senkrecht zu einer Längsachse des Zwischenstückes 130 ausübt und damit die beiden Ausfallendenteile an das Zwischenstück 130 drückt.
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Es wird darauf hingewiesen dass es möglich ist dass der Gewindebolzen 150 und die Spannschraube 140 aus einem härteren Material als die Ausfallendenteile sind. Die Ausfallendenteile sind üblicherweise fest mit dem Rahmen eines Zweirades verbunden und daher aus dem gleichen Material wie der Rahmen des Zweirades hergestellt. Als bevorzugtes Material wird hier, um das Gewicht des Rahmens gering zu halten, Aluminium benutzt. Aluminium hat den Nachteil, dass es ein weiches Material ist. Dies macht es ungeeignet zur Aufnahme eines Gewindes für eine Schraube, da beim Festdrehen der Schraube das Gewinde zerstört werden kann, wenn keine ausreichende Einschraubtiefe gewährleistet werden kann. Durch die Nutzung eines Gewindebolzen 150 aus einem härteren Material (z. B. Stahl), welcher in eines der Ausfallendenteile eingebracht wird, und einer Spannschraube 140 aus demselben Material lässt sich dieses Problem umgehen. Außerdem kann so ein genügend hohes Anzugsdrehmoment erreicht werden um das Zwischenstück 130 zwischen den Ausfallendenteilen zu arretieren.
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Weiterhin ist es möglich, dass auch das Zwischenstück 130 aus einem härteren Material (z. B. Stahl) als die Ausfallendenteile ist. Damit können in das Zwischenstück 130 Gewinde eingebracht werden. So kann das Zwischenstück 130 mit einer Schraube welche durch eine Bohrung im oberen Ausfallendenteil 110 geht und mit einer zweiten Schraube welche durch eine Bohrung im unteren Ausfallendenteil 120 geht, zwischen den beiden Ausfallendenteilen arretiert werden. Ein Gewindebolzen 150 wird hier nicht mehr benötigt.
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Der beschriebene Zweiradrahmenabschnitt bzw. das Zwischenstück sind Teil eines Rahmens für ein Zweirad, wobei ein Zweirad nur mit Muskelkraft angetrieben kann, oder über einen Hilfsmotor verfügt, welcher den Benutzer beim Bewegen des Zweirades mit zusätzlicher Kraft unterstützt, wie es beispielsweise bei Elektrofahrrädern bekannt ist.
