-
Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit Kettenschaltung am Hinterrad und mit Getriebeschaltung in der Hinterradnabe.
-
Aus der
DE 19609723 C2 ist ein Fahrrad mit zwei Gangschaltungen bekannt, wie es in seinem grundsätzlichen Aufbau in der Praxis weit verbreitet ist. Das dort gezeigte Fahrrad hat am Tretlager eine Drei-Gang-Kettenschaltung und am Hinterrad eine Sieben- oder Achtgang-Kettenschaltung. Das führt zu einer möglichen 21- bzw. 24-fachen Übersetzungsvariation. Für viele Fahrradfahrer ist die richtige Kombination der verzahnten Blätter vorne und der Kettenritzel hinten zu unübersichtlich. Ergänzend kommt hinzu, dass unterschiedliche Kombinationen der Kettenblätter zu gleichen oder annähernd gleichen Übersetzungsverhältnissen führen. Einige Gangkombinationen der Kettenblätter vorne und der Kettenritzel hinten sind von daher überflüssig.
-
Erwähnt sind bei der bekannten Lösung auch Vorschläge, die eine Nabenschaltung in der Hinterradnabe und eine Kettenschaltung am Hinterrad kombinieren. Was die Übersetzungsverhältnisse anbetrifft, so besteht kein oder kaum ein Unterschied zwischen der Nabenschaltungsversion und der Kettenschaltungsversion am Tretlager. Die Dreigangschaltung in der Hinterradnabe und die Dreigangschaltung am Tretlager haben stets eine Vorgelege-Funktion. Die Übersetzungssprünge an der Dreigangschaltung sind zwei- bis dreimal so groß wie die Abstufung der Ritzel an der Kettenschaltung am Hinterrad. Deshalb trifft die bekannte Lösung eine Auswahl an Übersetzungsverhältnissen, indem sie eine feste Zuordnung jedes Ganges der Dreigangschaltung zu einer Auswahl an Gängen der Kettenschaltung am Hinterrad vorsieht. Diese Zuordnung erfolgt durch je eine Kurvenscheibe für die beiden Gangschaltungen, die über Schlepphebel auf die bekannten Bowdenzüge einwirken. Die beiden Kurvenscheiben sind fest auf einer gemeinsamen Welle angeordnet und werden deshalb beim Schalten immer synchron gedreht. Die Drehung wird von einem drehbaren Handgriff am Lenker abgeleitet.
-
Nachteilig dabei ist, dass für eine kontinuierliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses beide Schaltungen gleichzeitig betätigt werden müssen, was die erforderlichen Schaltkräfte erhöht.
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsmöglichkeit für eine Kombination aus einer Nabenschaltung im Hinterrad und einer Kettenschaltung am Hinterrad vorzusehen, die eine kontinuierliche Änderung der Übersetzungsverhältnisse pro Schaltvorgang erlaubt und die leicht zu handhaben ist
-
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 wiedergegeben. Der Benutzer kann im Rahmen der zur Verfügung stehenden Gänge an jeder der beiden Schaltungen schalten und kommt zu dem erwarteten Ergebnis eines leicht erhöhten oder leicht reduzierten Übersetzungsverhältnisses. Für eine kontinuierliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses muss im Rahmen der vorgesehenen Schalthebelstellungen „eins” hoch- oder runtergeschaltet werden. Wenn die eine Schaltung erschöpft oder unvorteilhaft ist, wird an der anderen weitergeschaltet. Die Übersetzungsstufungen beider Schaltungen sind innerhalb der einzelnen Schaltungen und zwischen den beiden Schaltungen etwa gleich. Technisch notwendige Abweichungen von dieser Gleichheit zwischen den einzelnen Stufen, die sich nicht vermeiden lassen, weil es bei Verzahnungsgetrieben keine halben Zähne gibt, sollen dabei außer Betracht bleiben. Angestrebt sind Stufungen von 15 Prozent Änderung des Übersetzungsverhältnisses von Gang zu Gang.
-
Bevorzugt sind Nabenschaltungen mit mehr als vier Gängen vorgesehen, um eine gewünschte Bandbreite bei den beiden End-Übersetzungsverhältnissen des gesamten Schaltungsvermögens anbieten zu können. Dies vor dem Hintergrund, dass sich in der Wahrnehmung des Fahrradfahrers bei der Erfindung die Gangzahlen der Schaltgetriebe addieren und nicht multiplizieren.
-
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die geometrische Stufung in beiden Schaltungen etwa gleich ist mit Abweichungen kleiner +/–70% vom arithmetischen Mittelwert aller Stufen. Vorzugsweise liegt die Toleranz bei +/–50%.
-
Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass beide Schaltungen von einer einzigen Handbetätigung am Lenker des Fahrrades geschaltet werden. Das erlaubt einen Schaltungskomfort wie bei großen Nabenschaltungen mit z. B. 14 Gängen, ist jedoch wesentlich preiswerter und vom Gewicht her leichter.
-
In weiterer Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die eine Schaltung arretiert ist, während die andere geschaltet wird und umgekehrt. Das spiegelt auf der Grundlage der Einhandbetätigung den nahtlosen Anschluss der Übersetzungsbereiche der beiden Schaltungen wieder.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine die Stellungen beider Schaltungen zusammenfassende, ein einziges Gesamtübersetzungsverhältnis darstellende Ganganzeige vorgesehen ist. Das vermittelt dem Fahrradfahrer den Eindruck einer übersichtlichen einzigen Gangschaltung.
-
Nach einem ergänzenden Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schalten über zwei Kulissen erfolgt, die vorzugsweise auf einer mit der Lenkstange konzentrischen, drehbaren Hülse im oder am Drehgriff des Lenkers ausgebildet sind. In den Kulissen gleiten Kulissensteine, die an axial geführten Schlitten vorgesehen sind, an die die Bowdenzüge angeschlossen sind.
-
Um In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Betätigen jeder der beiden Schaltungen ein motorischer Antrieb vorgesehen ist. Das dient der weiteren Erleichterung des Schaltvorgangs und stellt einen Einstieg in die vorzugsweise elektrische Steuerung der Motoren dar.
-
In ergänzender Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass beide Motoren an eine gemeinsame Steuerbaugruppe angeschlossen sind. Das erlaubt es mit moderner Technik, den Schaltvorgang komfortabel durchzuführen.
-
Mit einem ergänzenden Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerbaugruppe an das elektrische Bordnetz des Fahrrades angeschlossen ist. Bei vielen Fahrrädern gibt es bereits Akkus und einen Generator, die auch für die Schaltungssteuerung und die zu verrichtende Arbeit beim Schaltvorgang benutzt werden können.
-
Die Erfindung wird im Einzelnen anhand der Zeichnung erläutert, dabei zeigen:
-
1: einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines Fahrrades;
-
2: eine Gesamtansicht der Hinterradnabe;
-
3: eine Lenkeransicht;
-
4: einen Längsschnitt durch den Handgriff aus 3;
-
5: eine tabellarische Übersicht über die Übersetzungen;
-
1 zeigt ein Fahrrad 12 mit einem Rahmen 29, einem Hinterrad 15, einer Kette 31 und einem Pedal 28, das mit einem Kettenblatt 27 starr verbunden ist. Am Hinterrad 15 ist eine Kettenschaltung 13 mit einem Satz von Kettenritzeln 25 einem Schaltzug 32 und einem Umwerfer 34 vorgesehen.
-
Wie aus 2 ersichtlich, ist neben der Kettenschaltung 13 auch noch eine Nabenschaltung 14 vorgesehen, deren Abstufungen in vorteilhafter Weise kombiniert sind, was anhand der 5 noch erläutert wird. An der Nabe 16 sind, wie üblich zwei Lochkränze 35 zum Einhängen der Speichen (nicht gezeigt) ausgebildet. Die mit Gewinde versehene Hinterradachse 37 wird, wie üblich in die Ausfallenden des Rahmens 29 eingehängt und dort festgeschraubt. Aus der Achse 37 ist auf der rechten Seite der Schaltzug 33 für die Nabenschaltung 14 herausgeführt.
-
In 1 ist weiter gezeigt, dass der Schaltzug 32 für die Kettenschaltung 13 und der Schaltzug 33 für die Nabenschaltung 14 von je einem Motor 18, 19 unmittelbar betätigt werden. Die Motoren 18, 19 sind über Leitungen 36, 37 mit einer Steuerbaugruppe 20 verbunden, die an das elektrische Bordnetz mit einem Dynamo 23 und einem Akku 24 und einer Steuerleitung 30 zu einem Handgriff 21 und einer Ganganzeige 26 und den üblichen elektrischen Einrichtungen, wie Licht, etc., angeschlossen ist. Die Motoren 18, 19 sind an der waagerechten Hinterradgabel befestigt.
-
In 3 ist ein Lenker 22 für das Fahrrad 12 gezeigt, an dem beide Schaltungen 13, 14 von einer einzigen Handbetätigung 17 gesteuert werden. Als Bowdenzüge ausgeführte Leitungen 6, 9 führen bei 30 zu der Steuerbaugruppe 20 (1). Die gemeinsame Ganganzeige 26 von beiden Schaltungen ist elektrisch an die Steuerbaugruppe 20 angeschlossen.
-
Mit dem in 4 gezeigten Handgriff 21 werden beide Schaltungen 13, 14 nacheinander betätigt. Der Handgriff 21 weist außen eine Kulissenhülse 1 auf, in der ein Kulissenstein 5 für die Nabenschaltung 14 und ein Kulissenstein 8 für die Kettenschaltung 13 gleiten. Die Kulissensteine 5, 8 haben vorzugsweise eine Bolzenform oder damit kombiniert eine Rollenbolzenform. Die Kulissenhülse 1 ist in dem oberen Teil der 4 abgewickelt dargestellt. Sie weist eine Kulisse 2 für die Nabenschaltung 14 und eine Kulisse 3 für die Kettenschaltung 13 auf. Jede Kulisse 2, 3 weist einen rechtwinklig zu den Mantellinien der Kulissenhülse 1 verlaufenden Abschnitt 39, 41, 45 und einen schräg dazu verlaufenden Abschnitt 38, 40, 44 auf. In den schräg angeordneten Abschnitten 38, 40 wird die jeweilige Schaltung 13, 14 durch Drehen an der Kulissenhülse 1 betätigt und in den rechtwinkligen Abschnitten ruht jeweils eine Schaltung 13, 14.
-
Die Kulissensteine 5, 8 sind in Schlitten 4, 7 fest eingebaut. Die Schlitten 4, 7 sind mit Passfedern 10 gegen Verdrehen gegen eine lenkerfeste Achse 11 gesichert. Die Schlitten 4, 7 können nur axial auf der Achse 11 gleiten. Beide Schlitten 4, 7 sind im Handgriff 21, im Griffbereich der Hand axial hintereinander angeordnet. An dem Schlitten 4 für die Nabenschaltung 14 ist der Bowdenzug 6 angeschlossen, der Hülle gegen Seele achsparallel zur Lenkerachse 11 verschiebt. Der Schlitten 7 macht das Gleiche mit dem Bowdenzug 9 für die Kettenschaltung 13. Hierzu hat der Schlitten 4 eine Axialbohrung 42, die von der Seele des Bowdenzuges 9 durchdrungen ist. Die Axialbohrung 42 kann auch als Nut außen am Schlitten 4 entlang einer Mantellinie des Schlittens 4 ausgeführt sein. Beide Bowdenzüge 6, 9 sind zum Vorbau 50 hin aus dem Handgriff 21 herausgeführt.
-
Beim Durchschalten aller Gänge durch Drehung der Kulissenhülse 1 werden zunächst an der Kettenschaltung 13 und der dafür zuständigen Kulisse 3 die Gänge a bis d geschaltet. Die Nabenschaltung 14 ruht derweilen. (Bereiche 39 und 44) Sobald der mittlere Bereich der Zahnritzel 25 erreicht ist, wird bei weiterer Drehung der Kulissenhülse 1 die Nabenschaltung 14 geschaltet und die Kettenschaltung 13 ruht (Kulissen-Bereiche 38 und 41). Dadurch wird für die in der Praxis am meisten benutzten, mittleren Übersetzungen eine gute Fluchtung des einzigen Kettenblattes 27 mit dem von der Kette 31 umschlungenen Ritzel aus dem Ritzelpaket 25 sichergestellt. Für die am schnellen Ende äußersten Bereiche 45 und 40 der Kulissen 2 und 3 ruht die Nabenschaltung 14 und die Kettenschaltung 13 wird mit den Gängen d bis g1 wieder betätigt. Die Schaltungen 13 und 14 werden bei jedem Schaltvorgang nur alternativ betätigt.
-
Die in 5 wiedergegebene Tabelle zeigt für die einzige Handbetätigung 17 aus 4, dass die Übersetzungen beider Schaltgetriebe 13, 14 in ihren einzelnen geometrischen Stufen aus beiden Schaltungen 13, 14 nur in einem engen Rahmen voneinander technisch notwendigen Rahmen abweichen. Die Zahlen in 5 beruhen auf Übersetzungen aus einem real existierenden Nabengetriebe und auf im Handel erhältlichen Zahnritzeln 25.
-
Von dem Fahrradfahrer wird nur eine einzige Schaltung schalt-gefühlsmäßig wahrgenommen.
-
Durch die elektrischen Motoren 18, 19 werden die erforderlichen Schaltkräfte minimiert. Aber auch ohne die Motoren 18, 19 werden die erforderlichen Schaltkräfte durch die Verwendung einer Nabenschaltung 14 gegenüber einer zweiten Kettenschaltung am Tretlager reduziert.
-
Die gewünschte Entfaltung lässt sich durch geeignete Auswahl der Zähnezahl des Kettenblattes 27 in geeigneter Weise einstellen.
-
Im Ergebnis erlaubt es die Erfindung, aufbauend auf real existierende Schaltungen für Kette und Nabe, eine große Variation des Übersetzungsverhältnisses der zwei zusammengefassten Schaltungen zu gestalten und dabei etwa gleichmäßige Stufensprünge von Gang zu Gang einzuhalten.
-
Alle beschriebenen oder bildlich dargestellten Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
