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Technisches Gebiet
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Diese Anmeldung betrifft einen elektrischen vorderen Umwerfer, durch den vermieden werden kann, dass durch Stöße gegen das Umwerferelement verursachte Kräfte zurück zum Übertragungsmechanismus gehen und es dadurch zu einer Verformung und zu einem Klemmen der Gangschaltung oder zu einem Genauigkeitsverlust kommt.
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Stand der Technik
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Der vordere Umwerfer eines Fahrrads ist im Allgemeinen am Fahrradrahmenrohr montiert. Durch Betätigung der Gangschaltung kann die Kette eines Fahrrads mittels des vorderen Umwerfers auf das Zielkettenrad umgeworfen werden, um ein Gangschalten zu ermöglichen. Der vordere Umwerfer stellt beim Fahrrad derzeitig einen sehr häufig eingesetzten Aufbau dar. Vor allem ersetzt der elektrische Umwerfer zunehmend die herkömmliche Methode, bei der das Seil manuell gesteuert wird.
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Ein herkömmlicher vorderer Umwerfer eines Fahrrads ist in
1, welche das
US-Patent US 6 648 782 B2 ("Actuating apparatus for a bicycle derailleur, with coupling connected to the driven shaft ") zeigt, dargestellt, die Folgendes umfasst: einen festen Stützkörper
2, ein ringförmiges Klemmelement
3, eine Gabelungseinheit
5, einen hakenförmigen Arm
6 und ein Gestänge
6a. Der feste Stützkörper
2 umschließt mittels des ringförmigen Klemmelements
3 das Fahrradrahmenrohr
4 und wird durch Durchstecken einer Schraube durch die beiden Enden des Klemmelements
3 am Fahrradrahmenrohr
4 befestigt. Beim festen Stützkörper
2 ist ein Bolzen
10 durch den Arm
6 und durch die Zwischenposition des festen Stützkörpers
2 durchgesteckt, sodass der Arm
6 auf dem festen Stützkörper
2 schwenkbar verbunden ist. Ein Ende des Arms
6 ist nach unten gerichtet und mittels eines anderen Bolzenschafts
11 schwenkbar mit der Gabelungseinheit
5 verbunden. Die Gabelungseinheit
5 ist eine offene U-förmige Aussparung, deren Öffnung nach unten gerichtet ist. Die offene Aussparung dient zur Durchführung einer Kette. Am anderen Ende des Arms
6 ist ein bogenförmiges Schneckenrad
31 angeordnet. Das Schneckenrad
31 ist mit einer Schneckenstange
29 in Eingriff gebracht. Der untere Teil der Schneckenstange
29 ist mit einer elektrischen Betätigungseinrichtung
12 verbunden. Ein erstes Verbin-dungsbauteil ist in der von der Gabelungseinheit
5 zur Betätigungseinrichtung
12 weisenden Richtung vorgesehen. Das erste Verbindungsbauteil ist mittels eines Bolzenschafts
9 schwenkbar mit dem Gestänge
6a verbunden, wodurch das obere Ende des Gestänges
6a mittels eines Bolzenschafts
8 schwenkbar mit dem festen Stützkörper
2 verbunden ist.
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Im Betrieb wird die Schneckenstange 29 mittels einer elektrischen Kraft von der Betätigungseinrichtung 12 zum Drehen angetrieben. Durch den Eingriff zwischen der Schneckenstange 29 und dem Schneckenrad 31 kann das Schneckenrad 31 um den als Mittelpunkt dienenden Bolzenschaft 10 geschwenkt werden, sodass sich die mit dem unteren Ende des Arms 6 schwenkbar verbundene Gabelungseinheit 5 bewegen lässt, um sich dem Fahrradrahmenrohr 4 zu nähern oder sich vom Fahrradrahmenrohr 4 zu entfernen, sodass die Kette zum Umwerfen auf das Zielkettenrad A oder Kettenrad B mitbewegt wird, um das Gangschalten zu ermöglichen.
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Wenn man mit einem Fahrrad auf der Straße und vor allem auf den Bergen oder auf dem Land fährt, wird es unweigerlich mit unebenen Straßen konfrontiert und hüpft dadurch auf und ab. Hierbei besteht die Gefahr, dass die Gabelungseinheit
5, der Arm
6 und das Gestänge
6a mit harten Gegenständen zusammenstoßen können, wodurch der Arm
6 verrückt wird und dann dazu führt, dass das Schneckenrad
31 eng mit der Schneckenstange
29 verrastet wird, wodurch die Betätigungseinrichtung
12 nicht imstande ist, die Schneckenstange
29 in freier Drehung anzutreiben und diese daher beschädigt wird. Im Betrieb des Gangschaltens treten somit die Probleme der Verformung und des Klemmens oder des Genauigkeitsverlustes auf. Außerdem ist auch aus dem Dokument
DE 10 2013 202 510 A1 eine herkömmliche Schalteinrichtung für eine Kettenschaltung eines Fahrrades bekannt. Das Dokument
WO 2013 / 117 450 A1 offenbart ebenfalls eine konventionelle Schaltvorrichtung für ein Fahrrad, wobei diese mit einem vorderen oder hinteren Umwerfer ausgebildet ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines elektrischen vorderen Umwerfers, mit welchem verhindert werden kann, dass es beim Fahrradfahren aufgrund von Stößen oder Erschütterungen beim Schalten der Gänge zu einem Klemmen kommt oder dass dabei die Präzision verloren geht.
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Technische Lösung
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe offenbart die vorliegende Erfindung einen elektrischen vorderen Umwerfer mit den Merkmalen nach Anspruch 1, welcher Folgendes umfasst: ein Stützelement, das am Fahrradrahmen angeordnet ist und einen ersten Montageabschnitt und einen zweiten Montageabschnitt aufweist, eine Antriebseinheit, die beim ersten Montageabschnitt angeordnet ist und zum Drehantrieb einer Schneckenstange dient, eine erste Übertragungseinheit, die mindestens ein Getriebezahnrad aufweist und beim ersten Montageabschnitt angeordnet ist, wobei diese von der Schneckenstange angetrieben wird und das Getriebezahnrad zum Drehen antreibt, eine zweite Übertragungseinheit, die eine Zahnstange, ein Gestänge und ein Schwenkelement umfasst, wobei die Zahnstange mit dem Getriebezahnrad in Eingriff gebracht und bewegbar beim zweiten Montageabschnitt angeordnet ist, wobei ein Ende des Gestänges mit der Zahnstange und das andere Ende des Gestänges mit dem Schwenkelement schwenkbar verbunden sind, ein Umwerferelement, das einen ersten Schwenkverbindungsabschnitt, einen zweiten Schwenkverbindungsabschnitt und einen Umwerferabschnitt aufweist, wobei der erste Schwenkverbindungsabschnitt und der zweite Schwenkverbindungsabschnitt schwenkbar mit dem Schwenkelement verbunden sind, wobei der Umwerferabschnitt zum Umwerfen einer Kette dient.
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Hierbei umfasst das Schwenkelement eine erste Zahnradwelle, eine zweite Zahnradwelle, ein Zwischenzahnrad, eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand. Die erste Zahnradwelle ist beim Stützelement fest angeordnet, wobei mehrere erste Ringzahnräder zum Eingriff mit dem Zwischenzahnrad auf dem Achskörper angeordnet sind. Die erste Seitenwand weist ein drittes Verbindungsende und ein viertes Verbindungsende auf. Die zweite Seitenwand weist ein erstes Verbindungsende und ein zweites Verbindungsende auf. Ein Verbindungsabschnitt ist auf dem zweiten Verbindungsende angeordnet und mit dem vierten Verbindungsende der ersten Seitenwand verbunden. Die beiden Enden der zweiten Zahnradwelle sind jeweils mit der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand befestigt, wobei mehrere zweite Ringzahnräder zum Eingriff mit dem Zwischenzahnrad auf den Achskörpern dieser angeordnet sind.
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Hierbei ist die erste Übertragungseinheit in einem Aufnahmeraum des ersten Montageabschnitts angeordnet, wobei die Öffnung des Aufnahmeraums mittels einer Verschlussabdeckung verschlossen wird.
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Hierbei sind bei der ersten Übertragungseinheit ein erstes Zahnradelement, ein zweites Zahnradelement und ein fünftes Zahnrad angeordnet. Das erste Zahnradelement ist mit der Schneckenstange in Eingriff gebracht und korrespondiert mit dem zweiten Zahnradelement. Das zweite Zahnradelement korrespondiert mit dem fünften Zahnrad. Das erste Zahnradelement, das zweite Zahnradelement und das fünfte Zahnrad sind zusammen im Aufnahmeraum angeordnet, wobei das fünfte Zahnrad und das Getriebezahnrad koaxial zueinander stehen.
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Hierbei ist die erste Übertragungseinheit ein Untersetzungsmechanismus. Das erste Zahnradelement umfasst eine erste Achse und ein erstes und zweites Zahnrad, durch welche die erste Achse durchgesteckt ist. Das zweite Zahnradelement umfasst eine zweite Achse und ein drittes und viertes Zahnrad, durch welche die zweite Achse durchgesteckt ist. Die zwei Enden der ersten und zweiten Achse sind jeweils schwenkbar mit dem ersten Montageabschnitt und mit der Verschlussabdeckung verbunden. Das zweite Zahnrad ist auf einer Seite des ersten Zahnrads und koaxial mit dem ersten Zahnrad angeordnet. Das vierte Zahnrad ist auf einer Seite des dritten Zahnrads und koaxial zum dritten Zahnrad angeordnet. Das erste Zahnrad ist mit der Schneckenstange in Eingriff gebracht. Das dritte Zahnrad ist mit dem zweiten Zahnrad in Eingriff gebracht. Das vierte Zahnrad ist mit dem fünften Zahnrad in Eingriff gebracht.
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Hierbei umfasst der zweite Montageabschnitt zwei gegenüberliegende Wandungen und eine die zwei Wandungen miteinander verbindende Verbindungswandung. Alle Wandungen sind jeweils mit einem entlang der Längsrichtung des zweiten Montageabschnitts verlaufenden länglichen Schlitz und einem Durchgangsloch versehen. Die Zahnstange ist im zweiten Montageabschnitt angeordnet. Eine Bolzenachse ist jeweils durch die Zahnstange und durch den länglichen Schlitz durchgesteckt, womit sich die Zahnstange entlang der Bahn des länglichen Schlitzes bewegt. Die Verschlussabdeckung ist mit einer Wellenbohrung zum Durchstecken eines Endes der Achse des Getriebezahnrads versehen. Das andere Ende der Achse des Getriebezahnrads ist im Durchgangsloch angeordnet.
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Hierbei sind die zwei Enden der Zahnstange jeweils mit einem ersten Schlitz und einem zweiten Schlitz versehen. Ein erster Radkörper ist im ersten Schlitz angebracht, wobei der erste Radkörper mittels eines ersten Steckbolzens drehbar mit der Zahnstange verbunden ist. Ein zweiter Radkörper ist im zweiten Schlitz angebracht, wobei der zweite Radkörper mittels eines zweiten Steckbolzens drehbar mit der Zahnstange verbunden ist. Der erste Radkörper und der zweite Radkörper drehen sich entlang der Innenfläche des zweiten Montageabschnitts.
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Hierbei sind ein erstes Verbindungsbauteil an einem Ende des Gestänges und ein zweites Verbindungsbauteil am anderen Ende des Gestänges vorgesehen. Der zweite Steckbolzen ist durch den zweiten Radkörper und die Zahnstange durchgesteckt, womit das erste Verbindungsbauteil mit diesen verbunden ist, sodass das Gestänge schwenkbar mit der Zahnstange verbunden ist. Der dritte Steckbolzen ist durch die Koppelabschnitte des Schwenkelements durchgesteckt, womit das zweite Verbindungsbauteil mit diesen verbunden ist, sodass das Schwenkelement schwenkbar mit dem Gestänge verbunden ist.
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Hierbei sind beim Schwenkelement ein erster Aufnahmeabschnitt und ein zweiter Aufnahmeabschnitt, die mit den Koppelabschnitten verbunden sind, angeordnet. Der erste Aufnahmeabschnitt und der zweite Aufnahmeabschnitt dienen jeweils zur Anordnung der ersten Zahnradwelle und der zweiten Zahnradwelle. Der äußere Umfang der ersten Zahnradwelle ist mit einem ersten Ringzahnrad versehen. An einem der ersten Seitenwand zugewandten Ende der ersten Zahnradwelle ist ein erster Eingriffabschnitt angeordnet. Der äußere Umfang der zweiten Zahnradwelle ist mit einem zweiten Ringzahnrad versehen. An einem der ersten Seitenwand zugewandten Ende der zweiten Zahnradwelle ist ein zweiter Eingriffabschnitt angeordnet. Das Zwischenzahnrad ist mit dem ersten Ringzahnrad und dem zweiten Ringzahnrad in Eingriff gebracht. Auf der ersten Seitenwand ist ein zurückgesetzter Rand angeordnet, wobei ein zweiter Einrastabschnitt im Innern des zurückgesetzten Rands vorgesehen ist, womit dieser mit dem zweiten Eingriffabschnitt in Eingriff gebracht ist. Der zweite Montageabschnitt weist eine verlängerte Wand auf, wobei der erste Eingriffabschnitt mit einem ersten Einrastabschnitt der verlängerten Wand in Eingriff gebracht ist. In der Mitte des Zwischenzahnrads ist eine Welle angeordnet, wobei ein Ende dieser einen dritten Eingriffabschnitt aufweist. Die Welle ist im Schwenkelement angeordnet und mittels des dritten Eingriffabschnitts mit einem dritten Einrastabschnitt der Koppelabschnitte in Eingriff gebracht.
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Hierbei ist ein nicht-kreisförmiger erster Verbindungsabschnitt an dem zum zweiten Montageabschnitt zugewandten Ende der ersten Zahnradwelle angeordnet. Ein nicht-kreisförmiger zweiter Verbindungsabschnitt ist an dem zur zweiten Seitenwand zugewandten Ende der zweiten Zahnradwelle angeordnet. Korrespondierend mit dem ersten Verbindungsabschnitt ist beim zweiten Montageabschnitt ein erster Andockabschnitt angeordnet. Die zweite Seitenwand ist mit einem zweiten Andockabschnitt versehen und korrespondiert dadurch mit dem Verbindungsabschnitt der zweiten Zahnradwelle.
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Wenn das Umwerferelement unterwegs beim Fahrradfahren Stöße abbekommt, werden die Stoßkräfte zuerst an den Umwerferabschnitt übertragen. Der Umwerferabschnitt überträgt mittels der Schwenkverbindungsabschnitte die Stoßkräfte an die erste und zweite Seitenwand, um eine erste Pufferung zu erreichen und dadurch die Stoßkraft zu verringern. Anschließend wird die Kraft von der ersten und zweiten Seitenwand weiter an das Schwenkelement übertragen. Die inneren Zahnräder im Schwenkelement absorbieren einen Teil der Stoßkraft, um hierdurch die Stoßkraft abzumildern. Die verbliebene Stoßkraft wird sequentiell durch das Gestänge, die Zahnstange, das Getriebezahnrad und das erste Übertragungselement noch weiter abgemildert, schließlich wird die nunmehr verbliebene schwache Kraft von der Schneckenstange absorbiert. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass es beim Fahrradfahren aufgrund von Stößen oder Erschütterungen beim Schalten der Gänge zu einem Klemmen kommt oder dass bei der Umwerferfunktion die Präzision verloren geht.
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Kurzbeschreibung der Darstellungen
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1 zeigt eine schematische Ansicht des US-Patents
US6648782 B2 "Eine Antriebseinrichtung für Fahrradumwerfer";
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2 zeigt eine schematische Darstellung, bei der das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel am Fahrradrahmen montiert ist;
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ohne Stützelement;
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4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5A zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem anderen Winkel;
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5B zeigt eine vergrößerte Ansicht des zweiten Montageabschnitts aus einem anderen Winkel gemäß 5A;
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6 zeigt eine teilweise Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
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7A zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Betätigung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
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7B zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Betätigung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform
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Siehe die 2 bis 6, welche den elektrischen vorderen Umwerfer des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigen, der ein Stützelement 10, eine Antriebseinheit 20 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Elektromotor), eine erste Übertragungseinheit 30, eine zweite Übertragungseinheit 40 und ein Umwerferelement 50 umfasst.
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Das Stützelement 10 ist am Fahrradrahmen a angeordnet und umfasst eine obere Abdeckung 11, ein Gerätegehäuse 12, das sich an der Unterseite der oberen Abdeckung 11 befindet und entlang der Form der oberen Abdeckung 11 angeordnet ist, und einen zweiten Montageabschnitt 13. Ein Teil der oberen Abdeckung 11 ist mit einem ersten Montageabschnitt 34 abgedeckt. Der zweite Montageabschnitt 13 weist eine Sockelplatte 131 auf. Auf der Sockelplatte 131 sind ein Behälterkörper 132 und eine seitlich des Behälterkörpers 132 befindliche Nase 133 angeordnet. Der Behälterkörper 132 weist in etwa eine U-Form auf und umfasst zwei gegenüberliegende Wandungen 132a, 132b und eine Verbindungswandung 132c, die die zwei Wandungen 132a, 132b miteinander verbindet. Die obere Abdeckung 11 korrespondiert mit dem Gerätegehäuse 12 und verschließt somit den Behälterkörper 131 und die Nase 133. Alle Wandungen 132a, 132b sind mit einem entlang der Längsrichtung des Behälterkörpers 131 verlaufenden länglichen Schlitz 134 und mit einem auf einer Seite des länglichen Schlitzes 134 angeordneten Durchgangsloch 135 versehen. Die Wandung 132a in Richtung des Behälterkörpers 132 nahe dem Gerätegehäuse 12 ist mit einer oberen Schraubenbohrung 1371 und mit einer unteren Schraubenbohrung 1372 versehen. Eine verlängerte Wand 138 ist auf einer Seite der Sockelplatte 131 vorgesehen, wobei die verlängerte Wand 138 mit einem ersten Einrastabschnitt 139 versehen ist.
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Zur Aufnahme der Antriebseinheit 20 ist auf einer Seite des Gerätegehäuses 12 ein Hohlraum 121 vorgesehen. Auf der anderen Seite des Gerätegehäuses 12 ist ein offener Raum zum Kombinieren mit dem zweiten Montageabschnitt 13 angeordnet (vgl. 2). Eine seitliche Stützwand 122 ist in Richtung nahe zum Fahrradrahmen a angeordnet, wobei ein Teil dieser bis zur oberen Abdeckung 11 verlängert ist. Eine zur seitlichen Stützwand 122 vertikal stehende Stützplatte 123 erstreckt sich aus der seitlichen Stützwand 122 in Richtung des Hohlraums 121. Die Stützplatte 123 liegt auf der Sockelplatte 131 des zweiten Montageabschnitts 13. Beim Gerätegehäuse 12 ist ferner eine aus einer Seite der seitlichen Stützwand 122 herausragende Trennplatte 124 angeordnet, die den Hohlraum 121 und den offenen Raum trennt und definiert. Durch die seitliche Stützwand 122 ist eine dritte Schraube 127 durchgesteckt, wobei die dritte Schraube 127 dann mit der Nase 133 des zweiten Montageabschnitts 13 verschraubt wird.
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Die Antriebseinheit 20 weist eine Welle 21 auf. Mittels der Welle 21 wird eine Antriebskraft ausgegeben. Die Welle 21 weist ferner eine Schneckenstange 22 auf, sodass die Antriebskraft über die Schneckenstange 22 ausgegeben wird.
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Die erste Übertragungseinheit 30 wird von der Schneckenstange 22 angetrieben und stellt einen Untersetzungsmechanismus dar, welcher aus miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern verschiedener Größe besteht, um ein Getriebezahnrad 33 zur Drehung anzutreiben. Bei der Antriebseinheit 20 ist ein mit der Schneckenstange 22 in Eingriff stehendes erstes Zahnradelement 31 angeordnet. Ein zweites Zahnradelement 32 korrespondiert mit dem ersten Zahnradelement 31 und ist zusammen mit diesem im ersten Montageabschnitt 34 angeordnet. Wenn die Schneckenstange 22 das erste Zahnradelement 31 zum Drehen antreibt, treibt das zweite Zahnradelement 32 das Getriebezahnrad 33 zum Drehen an.
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Bezugnehmend auf 4 soll hier ferner noch beschrieben werden, dass das erste Zahnradelement 31 eine erste Achse 313, ein erstes Zahnrad 311, das zum Eingriff mit der Schneckenstange 22 bestimmt ist, und ein zweites Zahnrad 312, das auf einer Seite des ersten Zahnrads 311 angeordnet und dessen Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des ersten Zahnrads 311 ist, umfasst. Die erste Achse 313 ist durch die Mitte des ersten Zahnrads 311 und die des zweiten Zahnrads 312 durchgesteckt, womit das erste Zahnrad 311 und das zweite Zahnrad 312 zur gemeinsamen Drehung angetrieben werden. Das zweite Zahnradelement 32 umfasst eine zweite Achse 323 und ein drittes Zahnrad 321, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des zweiten Zahnrads 312 ist. Das dritte Zahnrad 321 steht in Eingriff mit dem zweiten Zahnrad 312. Auf einer Seite des dritten Zahnrads 321 ist ein viertes Zahnrad 322 angeordnet, dessen Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des dritten Zahnrads 321 ist. Die zweite Achse 323 ist durch die Mitte des dritten Zahnrads 321 und die des vierten Zahnrads 322 durchgesteckt, wodurch das dritte Zahnrad 321 und das vierte Zahnrad 322 zur gemeinsamen Drehung angetrieben werden. Das vierte Zahnrad 322 steht in Eingriff mit dem fünften Zahnrad 331, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des vierten Zahnrads 322 ist. Das fünfte Zahnrad 331 befindet sich auf einer Seite des Getriebezahnrads 33 und ist mit dem Getriebezahnrad 33 verbunden, wobei bei der vorliegenden Erfindung das fünfte Zahnrad 331 koaxial zum Getriebezahnrad 33 ist. Zur Unterbringung des ersten Zahnradelements 31, des zweiten Zahnradelements 32 und des fünften Zahnrads 331 ist beim ersten Montageabschnitt 34 ein Aufnahmeraum 341 angeordnet. Beim ersten Montageabschnitt 34 sind ein Vorsprung 342 und eine Verschlussabdeckung 343 vorgesehen, um die Öffnung des Aufnahmeraums 341 zu verschließen. Durch die obere Abdeckung 11 ist von außen nach innen eine erste Schraube 125 durchgesteckt. Die erste Schraube 125 wird durch die Vorsprung 342 des ersten Montageabschnitts 34 durchgesteckt und dann mit der oberen Schraubenbohrung 1371 des zweiten Montageabschnitts 13 verschraubt, wodurch der erste Montageabschnitt 34 und der zweite Montageabschnitt 13 miteinander verbunden sind. Eine zweite Schraube 126 wird durch den Boden des Gerätegehäuses 12 und dann weiter durch eine Trennplatte 124 durchgesteckt, wobei diese mit der unteren Schraubenbohrung 1372 des zweiten Montageabschnitts 13 verschraubt wird.
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Die Verschlussabdeckung 343 ist mit einer Wellenbohrung 344 zum Durchstecken des Getriebezahnrads 33 versehen. Das erste Zahnradelement 31, das zweite Zahnradelement 32 und das fünfte Zahnrad 331 sind im Aufnahmeraum 341 des ersten Montageabschnitts 34 angeordnet. Die beiden Enden der ersten Achse 313 und der zweiten Achse 323 sind jeweils mit dem ersten Montageabschnitt 34 und mit der Verschlussabdeckung 343 schwenkbar verbunden. Ein Ende der Achse des Getriebezahnrads 33 ist mit dem fünften Zahnrad 331 verbunden und wird zusammen mit dem fünften Zahnrad 331 gedreht. Das Getriebezahnrad 33 ist durch die Wandung 132b des Behälterkörpers 132 durchgesteckt und befindet sich im Innenraum des Behälterkörpers 132. Das andere Ende der Achse des Getriebezahnrads 33 ist schwenkbar mit dem Durchgangsloch 135 der Wandung 132a verbunden.
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Die zweite Übertragungseinheit 40 umfasst eine mit dem Getriebezahnrad 33 in Eingriff stehende Zahnstange 41, ein schwenkbar mit dem unteren Ende der Zahnstange 41 verbundenes und durch den zweiten Montageabschnitt 13 durchgestecktes Gestänge 42, ein schwenkbar mit dem Gestänge 42 verbundenes Schwenkelement 43, eine erste Seitenwand 44 und eine zweite Seitenwand 45. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zahnstange 41 im Behälterkörper 132 des zweiten Montageabschnitts 13 angeordnet. Die zwei Enden der Zahnstange 41 sind jeweils mit einem ersten Schlitz 411 und mit einem zweiten Schlitz 412 versehen. Im ersten Schlitz 411 ist ein erster Radkörper 413 angebracht. Der erste Radkörper 413 ist mittels eines ersten Steckbolzens 414 drehbar mit einem Ende der Zahnstange 41 verbunden. Im zweiten Schlitz 412 ist ein zweiter Radkörper 415 angebracht. Der zweite Radkörper 415 ist mittels eines zweiten Steckbolzens 416 drehbar mit dem anderen Ende der Zahnstange 41 verbunden. Der erste Radkörper 413 und der zweite Radkörper 415 drehen sich entlang der Innenfläche der Verbindungswandung 132c des Behälterkörpers 132. Eine Bolzenachse 417 ist in der Mitte der Zahnstange 41 angeordnet. Das linke Ende und das rechte Ende der Bolzenachse 417 sind jeweils schwenkbar mit den zwei länglichen Schlitzen 134 des Behälterkörpers 132 verbunden.
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Ein Ende des Gestänges 42 stellt ein erstes Verbindungsbauteil 421 und das andere Ende des Gestänges 42 ein zweites Verbindungsbauteil 422 dar. Der zweite Steckbolzen 416 ist durch das erste Verbindungsbauteil 421, den zweiten Radkörper 415 und die Zahnstange 41 durchgesteckt, wodurch das Gestänge 42 schwenkbar mit der Zahnstange 41 verbunden ist. Beim Schwenkelement 43 sind zwei einander zugewandte Koppelabschnitte 431, ein erster Aufnahmeabschnitt 432 und ein zweiter Aufnahmeabschnitt 433 angeordnet, wobei der erste Aufnahmeabschnitt 432 und der zweite Aufnahmeabschnitt 433 jeweils mit den beiden Koppelabschnitten 431 verbunden sind. Das zweite Verbindungsbauteil 422 des Gestänges 42 ist mittels eines dritten Steckbolzens 434 mit den beiden Koppelabschnitten 431 und dem zweiten Verbindungsbauteil 422 verbunden, sodass das Schwenkelement 43 schwenkbar mit dem Gestänge 42 verbunden ist. Beim Schwenkelement 43 ist ein Zwischenzahnrad 48 angeordnet. Die zwei gegenüberliegenden Seiten des zweiten Aufnahmeabschnitts 433 sind jeweils mit der ersten Seitenwand 44 und mit der zweiten Seitenwand 45 kombiniert. Ein dritter Einrastabschnitt 435 ist auf dem zur ersten Seitenwand 44 benachbarten Koppelabschnitt 431 angeordnet.
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Siehe die 4 und 5A. Eine erste Zahnradwelle 46 ist im ersten Aufnahmeabschnitt 432 angebracht. Der äußere Umfang der ersten Zahnradwelle 46 ist mit einem ersten Ringzahnrad 461 versehen. Auf der zur ersten Seitenwand 44 zugewandten äußeren Umfangswand der ersten Zahnradwelle 46 ist ein erster Eingriffabschnitt 462 vorgesehen, um mit dem ersten Einrastabschnitt 139 des zweiten Montageabschnitts 13 in Eingriff gebracht zu werden. Eine zweite Zahnradwelle 47 ist im zweiten Aufnahmeabschnitt 433 angebracht. Der äußere Umfang der zweiten Zahnradwelle 47 ist mit einem zweiten Ringzahnrad 471 versehen. Auf der zur ersten Seitenwand 44 zugewandten äußeren Umfangswand der zweiten Zahnradwelle 47 ist ein zweiter Eingriffabschnitt 472 vorgesehen. Das Zwischenzahnrad 48 ist mit dem ersten Ringzahnrad 461 und dem zweiten Ringzahnrad 471 in Eingriff gebracht. Das andere Ende der zweiten Zahnradwelle 47 ist mit der zweiten Seitenwand 45 kombiniert.
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Nach der detaillierten Beschreibung der Verbindungsbeziehung zwischen erster und zweiter Zahnradwelle 46, 47 siehe bitte 4, 5A und 5B. Jeweils ein nicht-kreisförmiger erster und zweiter Verbindungsabschnitt 463, 473 sind an dem zur zweiten Seitenwand 45 zugewandten Ende der ersten und zweiten Zahnradwelle 46, 47 hervorstehend angeordnet. Der erste Verbindungsabschnitt 463 ist mit einem ersten Andockabschnitt 136, welcher mit einer eigenen Form beim zweiten Montageabschnitt 13 angeordnet ist, verbunden. Die zweite Seitenwand 45 ist mit einem zweiten Andockabschnitt 451 versehen, der korrespondierend mit der Form des zweiten Verbindungsabschnitts 473 angeordnet und mit diesem somit verbunden ist. Die zweite Seitenwand 45 ist mit einem ersten Verbindungsende 452 und einem zweiten Verbindungsende 453 versehen. Am zweiten Verbindungsende 453 ist ein in Richtung der ersten Seitenwand 44 verlängerter rohrförmiger Verbindungsabschnitt 454 angeordnet. Die erste Seitenwand 44 weist einen mit der zweiten Zahnradwelle 47 in Eingriff gebrachten zurückgesetzten Rand 441 auf. Der zurückgesetzte Rand 441 ist mit einem den zweiten Eingriffabschnitt 472 umfassenden zweiten Einrastabschnitt 444 versehen. Die erste Seitenwand 44 weist jeweils ein drittes Verbindungsende 442 und ein viertes Verbindungsende 443 auf. In der Mitte des Zwischenzahnrads 48 ist eine Welle 481 angeordnet. Ein der ersten Seitenwand 44 benachbartes Ende der Welle 481 ist mit einem dritten Eingriffabschnitt 482 versehen. Der dritte Eingriffabschnitt 482 ist mit dem dritten Einrastabschnitt 435 des Koppelabschnitts 431 in Eingriff gebracht. Bezugnehmend auf 5A ist ersichtlich, dass das der zweiten Seitenwand 45 benachbarte andere Ende der Welle 481 schwenkbar mit dem anderen Koppelabschnitt 431 verbunden ist.
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Das Umwerferelement 50 besitzt einen Umwerferabschnitt 51, der die Kette b gezielt versetzen und umwerfen kann, einen ersten Schwenkverbindungsabschnitt 52 und einen zweiten Schwenkverbindungsabschnitt 53. Der erste Schwenkverbindungsabschnitt 52 ist mittels eines ersten Schwenkverbindungselements 54 schwenkbar mit dem dritten Verbindungsende 442 der ersten Seitenwand 44 und mit dem ersten Verbindungsende 452 der zweiten Seitenwand 45 verbunden. Der zweite Schwenkverbindungsabschnitt 53 ist mittels eines zweiten Schwenkverbindungselements 55 schwenkbar mit dem vierten Verbindungsende 443 der ersten Seitenwand 44 und mit dem zweiten Verbindungsende 453 der zweiten Seitenwand 45 verbunden.
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Siehe jetzt die 3, 6 und 7A gemeinschaftlich. Wenn die Antriebseinheit 20 die Welle zur Drehung antreibt, kann die Schneckenstange 22 zum Drehen angetrieben werden, wobei die Schneckenstange 22 mit dem ersten Zahnrad 311 in Eingriff gebracht ist und somit das zweite Zahnrad 312 zum Drehen antreibt, wobei das zweite Zahnrad 312 mit dem dritten Zahnrad 321 in Eingriff gebracht ist und somit das vierte Zahnrad 322 zum Drehen antreibt, wobei das vierte Zahnrad 322 weiter mit dem fünften Zahnrad 331 in Eingriff gebracht ist und somit das fünfte Zahnrad 331 zum Drehen antreibt, wobei das koaxial zum fünften Zahnrad 331 stehende Getriebezahnrad 33 zum Drehen angetrieben wird, wobei das Getriebezahnrad 33 mit der Zahnstange 41 in Eingriff gebracht ist, wodurch die Zahnstange 41 zu einer vertikalen Bewegung angetrieben wird, wobei die schwenkbar mit den zwei länglichen Schlitzen 134 verbundene Bolzenachse 417 durch die Bewegung der Zahnstange 41 entlang dem länglichen Schlitz 134 nach oben und unten bewegt werden kann.
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Das beim oberen Ende des Gestänges 42 vorgesehene erste Verbindungsbauteil 421 und das untere Ende der Zahnstange 41 sind mittels eines zweiten Steckbolzens 416 schwenkbar miteinander verbunden, sodass die Zahnstange 41 durch die vertikale Bewegung das Gestänge 42 zur Aufwärts- und Abwärtsbewegung antreibt. Das Gestänge 42 ist mittels eines dritten Steckbolzens 434 mit den zwei Koppelabschnitten 431 und dem zweiten Verbindungsbauteil 422 des Gestänges 42 verbunden, wodurch das Schwenkelement 43 schwenkbar mit dem Gestänge 42 verbunden ist, sodass das Schwenkelement 43 mit dem Gestänge 42 eine vertikale Bewegung vollzieht.
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Der erste Eingriffabschnitt 462 der ersten Zahnradwelle 46 ist mit dem ersten Einrastabschnitt 139 des zweiten Montageabschnitts 13 in Eingriff gebracht. Wenn das Schwenkelement 43 angehoben wird, kann das Zwischenzahnrad 48 mit dem ersten Ringzahnrad 461 der ersten Zahnradwelle 46 in Eingriff gebracht und diese somit zum Drehen angetrieben werden. Das Zwischenzahnrad 48 ist mit dem zweiten Ringzahnrad 471 der zweiten Zahnradwelle 47 in Eingriff gebracht, anschließend wird die zweite Zahnradwelle 47 zum Drehen angetrieben. Da die zweite Zahnradwelle 47 im zweiten Aufnahmeabschnitt 433 mittels des nicht-kreisförmigen Verbindungsabschnitts 473 an einem Ende mit dem zweiten Andockabschnitt 451 der zweiten Seitenwand 45 verbunden ist, wird die zweite Seitenwand 45 zum Schwenken angetrieben. Der erste Schwenkverbindungsabschnitt 52 des Umwerferelements 50 ist jeweils schwenkbar mit dem dritten Verbindungsende 442 der ersten Seitenwand 44 und mit dem ersten Verbindungsende 452 der zweiten Seitenwand 45 verbunden. Der zweite Schwenkverbindungsabschnitt 53 ist jeweils schwenkbar mit dem vierten Verbindungsende 443 der ersten Seitenwand 44 und mit dem zweiten Verbindungsende 453 der zweiten Seitenwand 45 verbunden, sodass das Umwerferelement 50 zusammen mit dem Schwenkelement 43 bewegt wird.
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Siehe weiter 7A. Wenn das Getriebezahnrad 33 im Uhrzeigersinn gedreht und die Zahnstange 41 zu einer Aufwärtsbewegung angetrieben wird, werden die Koppelabschnitte 431 des Schwenkelements 43 gezogen und nach oben angehoben. Bei der ersten Zahnradwelle 46 wird der erste Eingriffabschnitt 462 vom ersten Einrastabschnitt 139 des zweiten Montageabschnitts 13 umfasst, wobei diese Kombination als Schwenkachse des Schwenkelements 43 fungiert. Der zweite Aufnahmeabschnitt 433 bewegt sich in die vom Fahrradrahmen a entfernte Richtung. Die im zweiten Aufnahmeabschnitt 433 angeordnete zweite Zahnradwelle 47 und die mit der zweiten Zahnradwelle 47 kombinierten ersten und zweiten Seitenwände 44, 45 bewegen sich zusammen in die vom Fahrradrahmen a entfernte Richtung, sodass das schwenkbar mit der ersten und zweiten Seitenwand 44, 45 verbundene Umwerferelement 50 mit der Kette b kontaktieren kann, womit die Kette b in die vom Fahrradrahmen a entfernte Richtung versetzt und auf ein Zielkettenrad (nicht gezeigt) aufgelegt wird.
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Im Gegensatz zur obigen Beschreibung werden, wie in 7B gezeigt, die Koppelabschnitte 431 des Schwenkelements 43, wenn das Getriebezahnrad 33 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und die Zahnstange 41 zu einer Abwärtsbewegung angetrieben wird, gezogen und nach unten abgesenkt. Der zweite Aufnahmeabschnitt 433 bewegt sich in die Richtung des Fahrradrahmens a. Die im zweiten Aufnahmeabschnitt 433 angeordnete zweite Zahnradwelle 47 und die mit der zweiten Zahnradwelle 47 kombinierten ersten und zweiten Seitenwände 44, 45 bewegen sich gemeinsam in Richtung des Fahrradrahmens a, sodass das schwenkbar mit der ersten und zweiten Seitenwand 44, 45 verbundene Umwerferelement 50 mit der Kette b kontaktiert, womit die Kette b in die Richtung des Fahrradrahmens a versetzt und auf ein anderes Zielkettenrad (nicht gezeigt) aufgelegt wird.
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Die vorliegende Erfindung weist zumindest folgende Vorteile auf:
Da man mit Fahrrädern auf unebenen Straßen fährt, bekommt deren Umwerferelement 50 unweigerlich Stöße ab. Wenn das Umwerferelement 50 eine Stoßkraft empfängt, wird die Stoßkraft an das Schwenkelement 43 übertragen, wobei ein Teil der Stoßkraft vom Schwenkelement 43 absorbiert wird, wodurch die Stoßkraft verringert wird, anschließend wird die schon verringerte Stoßkraft vom Schwenkelement 43 über das Gestänge 42 weiter an die Zahnstange 41 und über die Zahnstange 41 weiter an das Getriebezahnrad 33 übertragen, wobei die Stoßkraft durch die erste Übertragungseinheit 30 noch einmal verringert wird, schließlich wird die verbliebene Kraft an die Schneckenstange 22 übertragen. Aufgrund der Kraftübertragungen über mehrere Mechanismen ist die Kraft schon so weit abgeschwächt, dass sie die Stärke der Schneckenstange 22 nicht überschreitet, diese somit nicht beschädigt und direkt von der Schneckenstange 22 aufgenommen werden kann, ohne die Antriebseinheit 20 zu beeinträchtigen oder interne Komponenten zu beschädigen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass es beim Fahrradfahren aufgrund von Stößen oder Erschütterungen beim Schalten der Gänge zu einem Klemmen kommt oder dass bei der Umwerferfunktion die Präzision verloren geht.
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Bezugszeichenliste
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(Stand der Technik)
- A, B
- Kettenrad
- 2
- fester Stützkörper
- 3
- Klemmelement
- 4
- Fahrradrahmenrohr
- 5
- Gabelungseinheit
- 6
- Arm
- 6a
- Gestänge
- 8, 9, 10, 11
- Bolzenschaft
- 12
- Betätigungseinrichtung
- 29
- Schneckenstange
- 31
- Schneckenrad
(die vorliegende Erfindung) - a
- Fahrradrahmen
- b
- Kette
- 10
- Stützelement
- 11
- obere Abdeckung
- 12
- Gerätegehäuse
- 121
- Hohlraum
- 122
- seitliche Stützwand
- 123
- Stützplatte
- 124
- Trennplatte
- 125
- erste Schraube
- 126
- zweite Schraube
- 127
- dritte Schraube
- 13
- zweiter Montageabschnitt
- 131
- Sockelplatte
- 132
- Behälterkörper
- 132a, 132b
- Wandung
- 132c
- Verbindungswandung
- 133
- Nase
- 134
- länglicher Schlitz
- 135
- Durchgangsloch
- 136
- erster Andockabschnitt
- 1371
- obere Schraubenbohrung
- 1372
- untere Schraubenbohrung
- 138
- verlängerte Wand
- 139
- erster Einrastabschnitt
- 20
- Antriebseinheit
- 21
- Welle
- 22
- Schneckenstange
- 30
- erste Übertragungseinheit
- 31
- erstes Zahnradelement
- 311
- erstes Zahnrad
- 312
- zweites Zahnrad
- 313
- erste Achse
- 32
- zweites Zahnradelement
- 321
- drittes Zahnrad
- 322
- viertes Zahnrad
- 323
- zweite Achse
- 33
- Getriebezahnrad
- 331
- fünftes Zahnrad
- 34
- erster Montageabschnitt
- 341
- Aufnahmeraum
- 342
- Vorsprung
- 343
- Verschlussabdeckung
- 344
- Wellenbohrung
- 40
- zweite Übertragungseinheit
- 41
- Zahnstange
- 411
- erster Schlitz
- 412
- zweiter Schlitz
- 413
- erster Radkörper
- 414
- erster Steckbolzen
- 415
- zweiter Radkörper
- 416
- zweiter Steckbolzen
- 417
- Bolzenachse
- 42
- Gestänge
- 421
- erstes Verbindungsbauteil
- 422
- zweites Verbindungsbauteil
- 43
- Schwenkelement
- 431
- Koppelabschnitt
- 432
- erster Aufnahmeabschnitt
- 433
- zweiter Aufnahmeabschnitt
- 434
- dritter Steckbolzen
- 435
- dritter Einrastabschnitt
- 44
- erste Seitenwand
- 441
- zurückgesetzter Rand
- 442
- drittes Verbindungsende
- 443
- viertes Verbindungsende
- 444
- zweiter Einrastabschnitt
- 45
- zweite Seitenwand
- 451
- zweiter Andockabschnitt
- 452
- erstes Verbindungsende
- 453
- zweites Verbindungsende
- 454
- Verbindungsabschnitt
- 46
- erste Zahnradwelle
- 461
- erstes Ringzahnrad
- 462
- erster Eingriffabschnitt
- 463
- erster Verbindungsabschnitt
- 47
- zweite Zahnradwelle
- 471
- zweites Ringzahnrad
- 472
- zweiter Eingriffabschnitt
- 473
- zweiter Verbindungsabschnitt
- 48
- Zwischenzahnrad
- 481
- Welle
- 482
- dritter Eingriffabschnitt
- 50
- Umwerferelement
- 51
- Umwerferabschnitt
- 52
- erster Schwenkverbindungsabschnitt
- 53
- zweiter Schwenkverbindungsabschnitt
- 54
- erstes Schwenkverbindungselement
- 55
- zweites Schwenkverbindungselement
