DE102018116035A1

DE102018116035A1 - Gleitende komponente und interne fahrradgetriebevorrichtung

Info

Publication number: DE102018116035A1
Application number: DE102018116035.6A
Authority: DE
Inventors: Toru Iwai; Masanori Taniguchi
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2019-01-10
Also published as: US20190011037A1; US10823277B2

Abstract

Gleitende Komponente umfasst ein Basiselement, eine plattierte Schicht und ein Schmiermittel. Die plattierte Schicht umfasst ein metallisches Material und ist auf dem Basiselement angeordnet. Das Schmiermittel umfasst eine Fettsäure, die eine Carboxylgruppe aufweist. Das Schmiermittel kontaktiert die plattierte Schicht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
VERWEIS AUF ANDERE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 10. Juli 2017 eingereichten US-Patentanmeldung US 15/645,999 . Die gesamte Offenbarung der US-Patentanmeldung US 15/645,999 wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gleitende Komponente und eine Nabenschaltung beziehungsweise interne Fahrradgetriebevorrichtung.
DISKUSSION DES HINTERGRUNDES
Radfahren wird eine immer beliebter werdende Form der Freizeitgestaltung sowie ein Fortbewegungsmittel. Darüber hinaus ist das Radfahren zu einem sehr beliebten Wettkampfsport für Amateure und Profis geworden. Ob das Fahrrad für Freizeit, Transport oder Wettkampf genutzt wird, die Fahrradindustrie verbessert ständig die verschiedenen Komponenten des Fahrrades. Eine Fahrradkomponente, die umfassend überarbeitet wurde, ist eine gleitende Komponente.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine gleitende Komponente beziehungsweise Gleit-Komponente beziehungsweise gleitfähige Komponente ein Basiselement, eine plattierte Schicht und ein Schmiermittel. Die plattierte Schicht umfasst ein metallisches Material. Die plattierte Schicht ist auf dem Basiselement angeordnet. Das Schmiermittel umfasst eine Fettsäure, die eine Carboxylgruppe aufweist. Das Schmiermittel kontaktiert die plattierte Schicht beziehungsweise berührt diese.
Bei der gleitenden Komponente nach dem ersten Aspekt erleichtert die Carboxylgruppe in dem Schmiermittel die Bildung eines Ölfilms auf der plattierten Schicht. Der Ölfilm ist bruchfest beziehungsweise widerstandsfähig bezüglich Brechen oder Reissen.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach dem ersten Aspekt so eingerichtet, dass die Fettsäure eine Oleinsäure aufweist.
Bei der gleitenden Komponente nach dem zweiten Aspekt erleichtert die Oleinsäure ferner das Anhaften des Schmiermittels an dem metallischen Material der plattierten Schicht.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach dem ersten Aspekt so eingerichtet, dass die Fettsäure Stearinsäure aufweist.
Bei der gleitenden Komponente nach dem dritten Aspekt erleichtert die Stearinsäure ferner das Anhaften des Schmiermittels an dem metallischen Material der plattierten Schicht.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach dem ersten Aspekt so eingerichtet, dass die Fettsäure eine Linolsäure aufweist.
Bei der gleitenden Komponente nach dem vierten Aspekt erleichtert die Linolsäure ferner die Haftung des Schmiermittels an dem metallischen Material der plattierten Schicht.
Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach einem der Aspekte eins bis vier so eingerichtet, dass die plattierte Schicht eine Vickers-Härte im Bereich von 10HV bis 200HV aufweist.
Bei der gleitenden Komponente nach dem fünften Aspekt wird eine Außenfläche der plattierten Schicht plastisch verformt, um glatter zu werden, wenn die plattierte Schicht auf einem anderen Material gleitet. Daher wird es für die plattierte Schicht weniger möglich, das andere Material direkt zu kontaktieren.
Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach einem der Aspekte eins bis fünf so eingerichtet, dass die plattierte Schicht Zinn aufweist.
Bei der gleitenden Komponente nach dem sechsten Aspekt erleichtert das Schmiermittel ferner die Haftung des Schmiermittels an dem Zinn der plattierten Schicht, und die Carboxylgruppe erleichtert die Bildung eines Ölfilms auf der plattierten Schicht.
Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die gleitende Komponente nach dem sechsten Aspekt ferner eine chromierte beziehungsweise chromatierte Schicht, um die plattierte Schicht gleitend zu kontaktieren.
Bei der gleitenden Komponente nach dem siebten Aspekt ist ein Reibungskoeffizient zwischen der plattierten Schicht und der chromierten Schicht relativ niedrig. Ferner ist ein Koeffizient der wechselseitigen Löslichkeit zwischen Zinn und Chrom über das Schmiermittel relativ niedrig. Daher werden, selbst wenn der Ölfilm bricht, die chromierte Schicht und die plattierte Schicht nicht verklebt. Zusätzlich wird die Außenfläche der plattierten Schicht plastisch verformt, um glatter zu werden, wenn die plattierte Schicht auf der chromierten Schicht gleitet. Daher wird es für die plattierte Schicht weniger möglich, die chromierte Schicht direkt zu kontaktieren.
Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach einem der Aspekte eins bis fünf so eingerichtet, dass die plattierte Schicht Silber aufweist.
Bei der gleitenden Komponente nach dem achten Aspekt erleichtert das Schmiermittel das Anhaften des Schmiermittels an das Silber der plattierten Schicht und die Carboxylgruppe erleichtert die Bildung eines Ölfilms auf der plattierten Schicht.
Nach einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die gleitende Komponente nach dem achten Aspekt ferner eine Chromschicht beziehungsweise eine chromierte beziehungsweise chromatierte Schicht, um die plattierte Schicht gleitend zu kontaktieren/berühren.
Bei der gleitenden Komponente nach dem neunten Aspekt ist ein Reibungskoeffizient zwischen der plattierten Schicht und der chromierten Schicht relativ niedrig. Ferner ist ein Koeffizient der wechselseitigen Löslichkeit zwischen Silber und Chrom über das Schmiermittel relativ gering. Daher werden, selbst wenn der Ölfilm bricht oder reisst, die chromierte Schicht und die plattierte Schicht nicht verklebt. Zusätzlich wird eine Außenfläche der plattierten Schicht plastisch verformt, um glatter zu werden/sein, wenn die plattierte Schicht auf der chromierten Schicht gleitet. Daher ist die Wahrscheinlichkeit reduziert beziehungsweise wird es weniger möglich, dass die plattierte Schicht die chromierte Schicht direkt kontaktieren/berühren kann.
Nach einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die gleitende Komponente nach einem der Aspekte eins bis neun ferner eine Fahrradkette, die das Basiselement und die plattierte Schicht umfasst.
Bei der gleitenden Komponente nach dem zehnten Aspekt verbessert die gleitende Komponente die Lebensdauer der Fahrradkette und verringert den Leistungsverlust der Fahrradkette.
Nach einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach dem zehnten Aspekt so eingerichtet, dass die Fahrradkette eine innere Verbindungsplatte und eine äußere Verbindungsplatte umfasst. Die wenigstens eine von der inneren Verbindungsplatte und der äußeren Verbindungsplatte umfasst das Basiselement und die plattierte Schicht.
Bei der gleitenden Komponente nach dem elften Aspekt verbessert die gleitende Komponente weiter die Lebensdauer der Fahrradkette und verringert weiter den Leistungsverlust der Fahrradkette, weil die mindestens eine von der inneren Verbindungsplatte und der äußeren Verbindungsplatte häufig auf dem Stift gleitet.
Nach einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach einem von dem zehnten und elften Aspekt so eingerichtet, dass die Fahrradkette einen Stift aufweist, der chromatiert ist.
Bei der gleitenden Komponente nach dem zwölften Aspekt verbessert die gleitende Komponente die Lebensdauer der Fahrradkette und verringert weiter den Leistungsverlust der Fahrradkette, da der chromierte Stift die Außenfläche der plattierten Schicht plastisch verformt, um glatter zu werden. Dementsprechend wird es für die plattierte Schicht weniger möglich, die chromierte Schicht direkt zu kontaktieren.
Nach einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach einem von dem elften und zwölften Aspekt so eingerichtet, dass die innere Verbindungsplatte das Basiselement und die plattierte Schicht umfasst. Der Stift ist so eingerichtet, dass er die innere Verbindungsplatte gleitend kontaktiert.
Bei der gleitenden Komponente nach dem dreizehnten Aspekt verbessert die gleitende Komponente die Lebensdauer der Fahrradkette weiter und verringert weiter den Leistungsverlust der Fahrradkette, da die innere Verbindungsplatte eine breitere den Stift kontaktierende Fläche aufweist als die der äußeren Verbindungsplatte.
Nach einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die gleitende Komponente nach einem der Aspekte eins bis neun ferner ein Bowdenkabel, das das Basiselement und die plattierte Schicht umfasst.
Bei der gleitenden Komponente nach dem vierzehnten Aspekt verbessert die gleitende Komponente die Lebensdauer und die Gleitleistung des Bowdenkabels.
Nach einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach dem vierzehnten Aspekt so eingerichtet, dass das Bowdenkabel einen Innendraht und ein Außengehäuse aufweist. Der Innendraht umfasst das Basiselement und die plattierte Schicht.
Bei der gleitenden Komponente nach dem fünfzehnten Aspekt verbessert die gleitende Komponente die Lebensdauer und die Gleitleistung des Bowdenkabels weiter, da der Innendraht häufig auf dem Außengehäuse gleitet.
Nach einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die gleitende Komponente nach einem der Aspekte eins bis neun weiterhin ein Zahnrad, das das Basiselement und die plattierte Schicht umfasst.
Bei der gleitenden Komponente nach dem sechzehnten Aspekt verbessert die gleitende Komponente die Lebensdauer des Zahnrads und verringert den Leistungsverlust des Zahnrads, weil das Zahnrad häufig auf einem anderen Zahnrad gleitet.
Nach einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die gleitende Komponente nach dem sechzehnten Aspekt so eingerichtet, dass das Zahnrad ein Teil eines Fahrradantriebsstrangs ist.
Bei der gleitenden Komponente nach dem fünfzehnten Aspekt verbessert die gleitende Komponente die Lebensdauer des Zahnrads weiter und verringert weiter den Leistungsverlust des Zahnrads, weil das Zahnrad des Fahrradantriebsstrangs häufig auf einem anderen Zahnrad des Fahrradantriebsstrangs gleitet.
Nach einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Nabenschaltung beziehungsweise interne Fahrradgetriebevorrichtung ein Gehäuse und die gleitende Komponente nach einem der Aspekte eins bis neun. Die gleitende Komponente ist in dem Gehäuse angeordnet.
Bei der gleitenden Komponente nach dem achtzehnten Aspekt ist es möglich, das Schmiermittel in dem Gehäuse zu halten, um Qualität und Menge des Schmiermittels in der gleitenden Komponente aufrechtzuerhalten.
Nach einem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Nabenschaltung beziehungsweise die interne Fahrradgetriebevorrichtung nach dem achtzehnten Aspekt ferner einen Planetenradmechanismus, der mindestens ein Planetenrad, mindestens ein Sonnenrad und mindestens ein Hohlrad umfasst. Zumindest eines von dem mindestens einen Planetenrad, dem mindestens einen Sonnenrad und dem mindestens einen Hohlrad umfasst das Basiselement und die plattierte Schicht.
Bei der gleitenden Komponente nach dem neunzehnten Aspekt verbessert die gleitende Komponente die Lebensdauer des Planetenradmechanismus und verringert den Leistungsverlust des Planetenradmechanismus, weil das mindestens eine Planetenrad häufig auf dem mindestens einen Sonnenrad und dem mindestens einen Zahnkranz gleitet.
Figurenliste
Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und viele der damit verbundenen Vorteile werden ohne weiteres erhalten, wenn sie unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.

1 ist eine Seitenaufrissansicht eines Fahrrads, das mit einer internen Fahrradgetriebevorrichtung nach einer ersten Ausführungsform versehen ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht der internen Fahrradgetriebevorrichtung, die an dem Fahrradrahmen des in 1 dargestellten Fahrrads montiert ist.
3 ist eine perspektivische Ansicht der internen Fahrradgetriebevorrichtung, die an dem Fahrradrahmen des in 1 dargestellten Fahrrads montiert ist.
4 ist eine Querschnittsansicht der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung.
5 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung ohne ein Gehäuse.
6 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung.
7 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung.
8 ist eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte interne Fahrradgetriebevorrichtung ohne Gehäuse bei diagonal rückwärtiger Betrachtung.
9 ist eine Seitenaufrissansicht eines ersten Getriebeelements der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung.
10 ist eine Seitenaufrissansicht eines zweiten Getriebeelements der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung.
11 ist eine weitere Draufsicht der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung ohne das Gehäuse, bei diagonal rückwärtiger Betrachtung.
12 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung des ersten Getriebeelements, des zweiten Getriebeelements und eines Kettenführungsmechanismus der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung zeigt.
13 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung des ersten Getriebeelements, des zweiten Getriebeelements und des Kettenführungsmechanismus der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung zeigt.
14 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung des ersten Getriebeelements, des zweiten Getriebeelements und des Kettenführungsmechanismus der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung zeigt.
15 zeigt ein Beispiel von Übersetzungsverhältnissen, die durch das erste Getriebeelement und das zweite Getriebeelement der in 1 dargestellten internen Fahrradgetriebevorrichtung definiert sind.
16 ist eine Vorderansicht einer Fahrradkette.
17 ist eine Teilquerschnittsansicht der Fahrradkette entlang der Linie XVII-XVII, die in 16 dargestellt ist.
18 ist eine vergrößerte beispielhafte Ansicht von mindestens einem von einem Teil P, einem Teil Q, einem Teil R und einem Teil S der in 17 dargestellten Fahrradkette.
19 ist eine perspektivische Ansicht eines Bowdenkabels des in 1 dargestellten Fahrrads.
20 ist eine schematische Querschnittsansicht des in 19 dargestellten Bowdenkabels.
21 zeigt experimentelle Ergebnisse von Reibungskoeffizienten zwischen einem Chromstift und einer Zinnplatte über verschiedene Arten von Schmiermitteln.
22 zeigt experimentelle Ergebnisse von Reibungskoeffizienten zwischen einem chromierten Stift und mehreren Arten von Metallplatten über verschiedene Arten von Schmiermitteln.
23 ist eine vergrößerte beispielhafte Ansicht einer gleitenden Komponente vor und nach dem Scherbruch.
24 ist eine Seitenaufrissansicht eines Fahrrads, das mit einer internen Fahrradgetriebevorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform versehen ist.
25 zeigt eine Querschnittsansicht der internen Fahrradgetriebevorrichtung nach der zweiten Ausführungsform.
26 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der internen Fahrradgetriebevorrichtung von 25 in einer Rückschaltposition.
27 ist eine Schrägansicht eines Betätigungsmechanismus, der in der in 25 gezeigten internen Fahrradgetriebevorrichtung verwendet wird.
28 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der internen Fahrradgetriebevorrichtung von 25 in einer Direktantriebsposition.
29 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der internen Fahrradgetriebevorrichtung von 25 in einer Hochschaltposition.
30 ist eine vergrößerte beispielhafte Ansicht einer gleitenden Komponente nach der zweiten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende oder identische Elemente in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen.
Erste Ausführungsform
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrrad 10 dargestellt, das mit einer Nabenschaltung beziehungsweise internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 nach einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist. Während das Fahrrad 10 als ein Mountainbike dargestellt ist, kann die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 auf Straßenräder oder irgendeine Art von Fahrrad angewendet werden.
Wie in 1 zu sehen, umfasst das Fahrrad 10 einen Lenker B1, einen Sattel B2, einen Fahrradrahmen B3, eine vordere Bremsbetätigungsvorrichtung B41, eine hintere Bremsbetätigungsvorrichtung B42, eine vordere Bremsvorrichtung B51, eine hintere Bremsvorrichtung B52, ein Vorderrad B61, ein Hinterrad B62 und eine Fahrradkurbel B7. Die vordere Bremsbetätigungsvorrichtung B41 ist mit der Vorderbremsvorrichtung B51 über ein Betätigungskabel 11 wirkgekoppelt. Das Betätigungskabel 11 ist beispielsweise ein Bowdenkabel. Dementsprechend kann das Betätigungskabel 11 als ein Bowdenkabel 11 bezeichnet werden. Die hintere Bremsbetätigungsvorrichtung B42 ist mit der hinteren Bremsvorrichtung B52 über das Betätigungskabel 11 wirkgekoppelt. Die Fahrradkurbel B7 weist Kurbelarme B71 und B72 auf, die jeweils mit der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 gekoppelt sind, um eine Pedalbetätigungskraft in die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 einzugeben.
In der vorliegenden Anmeldung beziehen sich die folgenden Richtungsterme „vorne“, „hinten“, „vorwärts“, „rückwärts“, „links“, „rechts“, „quer“, „aufwärts“ und „abwärts“ sowie andere ähnliche Richtungsbezeichnungen auf jene Richtungen, die auf der Basis eines Benutzers (z.B. eines Fahrers) bestimmt sind, der auf dem Sattel B2 des Fahrrads 10 sitzt und dem Lenker B1 zugewandt ist. Dementsprechend sollten diese Begriffe, wie sie zur Beschreibung der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 verwendet werden, relativ zu dem Fahrrad 10 interpretiert werden, das mit der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 ausgestattet ist, die in einer aufrechten Fahrposition auf einer horizontalen Fläche verwendet wird.
Das Fahrrad 10 umfasst eine Schaltbetätigungsvorrichtung 14, über die die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 durch den Benutzer (z.B. den Fahrer) zum Ändern einer Schalt- oder Geschwindigkeitsstufe der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 betätigt wird. Die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 ist an dem Lenker B1 montiert und grenzt beispielsweise an die vordere Bremsbetätigungseinrichtung B41 an. Die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 kann, wenn erforderlich und/oder gewünscht, in mindestens eine von der vorderen Bremsbetätigungsvorrichtung B41 und der hinteren Bremsbetätigungsvorrichtung B42 integriert werden/sein.
Die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 ist mit der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 wirkgekoppelt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 über ein Steuerkabel 16, das ein elektrisches Steuerkabel ist, elektrisch mit der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 verbunden. Während die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 in Reaktion auf eine Schaltbetätigung der Schaltbetätigungsvorrichtung 14 in der dargestellten Ausführungsform elektrisch betätigt wird, kann die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 über das Steuerkabel 16, z.B. ein Bowdenkabel, falls benötigt und/oder gewünscht, mechanisch mit der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 gekoppelt werden/sein. Ferner können die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 und die Schaltbetätigungsvorrichtung 14, wenn benötigt und/oder gewünscht, eine drahtlose Technologie verwenden.
Wie in 1 zu sehen, ist die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 an dem Fahrradrahmen B3 montiert. Die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 ist eingerichtet, um die Pedalbetätigungskraft auf das Hinterrad B62 bei einer variablen Geschwindigkeitsstufe zu übertragen. Die variable Geschwindigkeitsstufe umfasst unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen. Die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 kann mindestens zwei Geschwindigkeitsstufen aufweisen. Ferner kann die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12, falls benötigt und/oder gewünscht, eine stufenlose Geschwindigkeitsstufe aufweisen.
Wie in 2 und 3 zu sehen, umfasst die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 ein Gehäuse 18. Das Gehäuse 18 ist an dem Fahrradrahmen B3 montiert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Gehäuse 18 eingerichtet, um an dem Fahrradrahmen B3 als ein von dem Fahrradrahmen B3 separates Element angebracht zu sein. Jedoch kann zumindest ein Teil des Gehäuses 18, falls benötigt und/oder gewünscht, einstückig mit dem Fahrradrahmen B3 als ein einzelnes einheitliches Element vorgesehen werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst der Fahrradrahmen B3 einen ersten Rahmen B31 und einen zweiten Rahmen B32. Das Gehäuse 18 ist an dem ersten Rahmen B31 als ein von dem ersten Rahmen B31 separates Element montiert. Der zweite Rahmen B32 ist um eine Schwenkachse PA1 schwenkbar mit dem ersten Rahmen B31 gekoppelt. Der erste Rahmen B31 umfasst erste Unterrahmen B311 und B312, die voneinander in einer Querrichtung D0 des Fahrrads 10 beabstandet sind. Die Schwenkachse PA1 ist im Wesentlichen parallel zu der Querrichtung D0. Das Gehäuse 18 ist zwischen den ersten Unterrahmen B311 und B312 vorgesehen.
Der zweite Rahmen B32 umfasst zweite Teilrahmen B321 und B322, die in der Querrichtung D0 voneinander beabstandet sind. Der zweite Teilrahmen B321 ist mit dem zweiten Teilrahmen B322 gekoppelt, um ein einteiliges Element zu bilden. Der zweite Teilrahmen B321 ist um die Schwenkachse PA1 schwenkbar mit dem ersten Teilrahmen B311 gekoppelt. Der zweite Teilrahmen B322 ist um die Schwenkachse PA1 schwenkbar mit dem ersten Teilrahmen B312 gekoppelt.
Wie in 1 zu sehen, ist der zweite Rahmen B32 mit einer Nabenwelle einer Nabenanordnung des Hinterrads B62 gekoppelt. Der Fahrradrahmen B3 umfasst ferner eine Aufhängungsvorrichtung B33, eine erste Verbindung B34 und eine zweite Verbindung B35. Die erste Verbindung B34 ist schwenkbar mit dem ersten Rahmen B31 gekoppelt. Die zweite Verbindung B35 ist drehbar mit dem Hinterrad B62 und einem Ende der ersten Verbindung B34 gekoppelt. Die zweite Verbindung B35 ist starr mit den zweiten Teilrahmen B321 und B322 gekoppelt. Die zweite Verbindung B35 und die zweiten Teilrahmen B321 und B322 können einstückig als ein einzelnes einheitliches Element vorgesehen werden. Die Aufhängungsvorrichtung B33 ist schwenkbar mit dem ersten Rahmen B31 und dem anderen Ende der ersten Verbindung B34 gekoppelt, um einen auf den Fahrradrahmen B3 ausgeübten Stoß zu absorbieren.
Wie in 4 bis 6 zu sehen, umfasst die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 eine Eingangswelle 20. Die Eingangswelle 20 ist an dem Gehäuse 18 (6) angebracht, um ein Eingangsdrehmoment aufzunehmen. Die Eingangswelle 20 weist eine Eingangsdrehachse A1 auf, die im Wesentlichen parallel zu der Querrichtung D0 ist. Die Eingangswelle 20 ist in Reaktion auf das Eingangsdrehmoment relativ zu dem Gehäuse 18 (6) um die Eingangsdrehachse A1 drehbar. Die Eingangswelle 20 ist drehbar an dem Gehäuse 18 (6) über Eingangslageranordnungen 22 (5) montiert.
Wie in 6 und 7 zu sehen, ist die Eingangswelle 20 so eingerichtet, dass sie mit einem Kurbelarm der Fahrradkurbel B7 als eine Kurbelachse der Fahrradkurbel B7 gekoppelt ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Eingangswelle 20 eingerichtet, um mit den Kurbelarmen B71 und B72 der Fahrradkurbel B7 als der Kurbelachse der Fahrradkurbel B7 gekoppelt zu sein. Die Eingangswelle 20 umfasst ein erstes Achsenende 20a und ein zweites Achsenende 20b gegenüber dem ersten Achsenende 20a in einer axialen Richtung D1, die parallel zu der Eingangsdrehachse A1 ist. Das erste Achsenende 20a und das zweite Achsenende 20b sind außerhalb des Gehäuses 18 vorgesehen. Der Kurbelarm B71 ist mit dem ersten Achsenende 20a gekoppelt. Der Kurbelarm B72 ist mit dem zweiten Achsenende 20b gekoppelt.
Wie in 4 und 8 zu sehen, umfasst die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 ferner eine Einwegkupplung 24 und ein Eingangszahnrad 26. Die Einwegkupplung 24 ist eingerichtet, das Eingangszahnrad 26 mit der Eingangswelle 20 zu koppeln und ist zwischen der Eingangswelle 20 und dem Eingangszahnrad 26 vorgesehen. Wie in 4 gezeigt, ist die Einwegkupplung 24 eingerichtet, um eine erste Drehung R1 der Eingangswelle 20 auf das Eingangszahnrad 26 zu übertragen und ist eingerichtet, um zu verhindern, dass eine zweite Drehung R2 der Eingangswelle 20 von der Eingangswelle 20 auf das Eingangszahnrad 26 übertragen wird. Die zweite Drehung R2 ist entgegengesetzt zu der ersten Drehung R1 um die Eingangsdrehachse A1. Die Einwegkupplung 24 kann aus der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 weggelassen werden, falls dies erforderlich und/oder gewünscht ist.
Wie in den 4, 5 und 8 zu sehen, umfasst die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 ein Eingangskupplungselement 28, eine erste Welle 30 und ein Zwischenzahnrad 32. Die erste Welle 30 weist eine erste Drehachse A2 auf, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Eingangsdrehachse A1 ist. Wie in 8 zu sehen, ist die erste Welle 30 über erste Lageranordnungen 31 um eine erste Drehachse A2 drehbar an dem Gehäuse 18 angebracht. Das Zwischenzahnrad 32 ist an der ersten Welle 30 angebracht, um relativ zu dem Gehäuse 18 um die erste Drehachse A2 drehbar zu sein. Das Eingangskopplungselement 28 ist eingerichtet, um das Eingangszahnrad 26 mit dem Zwischenzahnrad 32 zu koppeln, um eine Drehung der Eingangswelle 20 auf das Zwischenzahnrad 32 zu übertragen. Wie in 4 zu sehen, umfasst das Eingangskopplungselement 28 eine Fahrradkette BC1 (teilweise dargestellt), und sowohl das Eingangszahnrad 26 als auch das Zwischenzahnrad 32 umfassen ein Kettenrad, das Zähne aufweist. Das Eingangskopplungselement 28 ist eingerichtet, um sowohl mit dem Eingangszahnrad 26 als auch mit dem Zwischenzahnrad 32 in Eingriff zu gelangen/stehen.
Die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 umfasst ferner ein erstes Getriebeelement 34. Das erste Getriebeelement 34 ist an der ersten Welle 30 befestigt und eingerichtet, um sich zusammen mit der ersten Welle 30 relativ zu dem Gehäuse 18 zu drehen. Das erste Getriebeelement 34 ist mit dem Zwischenzahnrad 32 gekoppelt, um sich zusammen mit dem Zwischenzahnrad 32 relativ zu dem Gehäuse 18 um die erste Drehachse A2 zu drehen. Das erste Getriebeelement 34 umfasst eine Vielzahl von ersten Zahnrädern CW11 bis CW17, die in der axialen Richtung D1 angeordnet sind, die nachstehend im Detail beschrieben werden.
Ferner umfasst die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 ein erstes Kopplungselement 36, eine Ausgangswelle 38 und ein zweites Getriebeelement 40. Die Ausgangswelle 38 weist eine zweite Drehachse A3 auf, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Eingangsdrehachse A1 ist. Wie in 8 zu sehen, ist die Ausgangswelle 38 drehbar um die zweite Drehachse A3 über die Ausgangslageranordnungen 39 an dem Gehäuse 18 angebracht. Das zweite Getriebeelement 40 ist mit der Ausgangswelle 38 gekoppelt, um sich zusammen mit der Ausgangswelle 38 relativ zu dem Gehäuse 18 um die zweite Drehachse A3 zu drehen. Das zweite Getriebeelement 40 umfasst mehrere zweite Zahnräder CW21 bis CW27, die in der axialen Richtung D1 angeordnet sind, die nachstehend im Detail beschrieben werden. Das erste Kopplungselement 36 ist eingerichtet, um das erste Getriebeelement 34 mit dem zweiten Getriebeelement 40 zu koppeln, um eine Drehung des ersten Getriebeelements 34 an das zweite Getriebeelement 40 bei einer variablen Geschwindigkeitsstufe zu übertragen. Wie in 4 zu sehen, umfasst das erste Kopplungselement 36 eine Fahrradkette BC2. Wie in 9 zu sehen, umfasst jedes der mehreren ersten Zahnräder CW11 bis CW17 außerdem ein Kettenrad, das erste Zähne 35 umfasst, um mit dem ersten Kopplungselement 36 in Eingriff zu gelangen/stehen. Wie in 10 zu sehen, umfasst jedes der mehreren zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 ein Kettenrad mit zweiten Zähnen 41, um mit dem ersten Kopplungselement 36 in Eingriff zu gelangen. Wie in 4 zu sehen, überlappen sich das erste Getriebeelement 34 und das zweite Getriebeelement 40 teilweise, wenn sie von der axialen Richtung D1 aus betrachtet werden.
Wie in 8 zu sehen, umfasst die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 ferner ein Abtriebs- oder Ausgangszahnrad 42. Das Ausgangszahnrad 42 ist so eingerichtet, dass es mit der Ausgangswelle 38 gekoppelt ist, um sich zusammen mit der Ausgangswelle 38 relativ zu dem Gehäuse 18 um die zweite Drehachse A3 zu drehen. Das heißt, das zweite Getriebeelement 40, die Ausgangswelle 38 und das Ausgangszahnrad 42 sind einstückig miteinander relativ zu dem Gehäuse 18 um die zweite Drehachse A3 drehbar. Das Ausgangszahnrad 42 umfasst ein Kettenrad mit Zähnen. Die Pedalbetätigungskraft wird von der Eingangswelle 20 auf das Ausgangszahnrad 42 über das Eingangszahnrad 26, das Eingangskopplungselement 28, das Zwischenzahnrad 32, das erste Getriebeelement 34, das erste Kopplungselement 36 und das zweite Getriebeelement 40 übertragen.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Antriebsbeziehungsweise Eingangszahnrad 26 auf einer ersten Seite SD1 relativ zu dem ersten Getriebeelement 34 in der axialen Richtung D1 vorgesehen. Das Zwischenzahnrad 32 ist auf der ersten Seite SD1 relativ zu dem ersten Getriebeelement 34 in der axialen Richtung D1 vorgesehen. Das Ausgangszahnrad 42 ist auf der ersten Seite SD1 relativ zu dem ersten Getriebeelement 34 in der axialen Richtung D1 vorgesehen.
Wie in 6 zu sehen, ist das Ausgangszahnrad 42 außerhalb des Gehäuses 18 vorgesehen. Wie in 1 und 6 zu sehen, steht ein Ausgangskopplungselement 44, wie etwa eine Fahrradkette, mit dem Ausgangszahnrad 42 und einem hinteren Kettenrad B9 (1) des Fahrrads 10 in Eingriff. Wie in 1 zu sehen, ist das hintere Kettenrad B9 mit dem Hinterrad B62 über einen Freilauf (nicht gezeigt) gekoppelt, um einstückig mit dem Hinterrad B62 in einer Drehantriebsrichtung drehbar zu sein. Die Drehung des Ausgangszahnrads 42 wird über das Ausgangskopplungselement 44 und das hintere Kettenrad B9 an das Hinterrad B62 übertragen.
Wie in 8 zu sehen, ist das erste Getriebeelement 34 relativ zu dem Gehäuse 18 in der axialen Richtung D1 parallel zu der Eingangsdrehachse A1 bewegbar. Das zweite Getriebeelement 40 ist in Bezug auf das Gehäuse 18 in der axialen Richtung D1 stationär. In der dargestellten Ausführungsform ist das erste Getriebeelement 34 relativ zu dem Gehäuse 18 und dem zweiten Getriebeelement 40 zwischen einer ersten axialen Position P1 und einer zweiten axialen Position P2 in der axialen Richtung D1 bewegbar. Das erste Getriebeelement 34 ist so eingerichtet, dass es durch einen Positionierungsmechanismus 46, wie etwa einen Kugelgewindemechanismus, positioniert wird.
Die variable Geschwindigkeitsstufe der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 ist in Übereinstimmung mit zumindest einer Positionsbeziehung zwischen dem ersten Getriebeelement 34, dem zweiten Getriebeelement 40 und dem ersten Kopplungselement 36 in der axialen Richtung D1 variabel. Die axiale Richtung D1 umfasst eine erste axiale Richtung D11 und eine zweite axiale Richtung D12 entgegengesetzt zu der ersten axialen Richtung D11. Insbesondere wird die Geschwindigkeitsstufe basierend auf einem Paar von einem ersten Zahnrad aus den mehreren ersten Zahnrädern CW11 bis CW27 und einem zweiten Zahnrad aus den mehreren zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 bestimmt.
Wie in 11 zu sehen, umfasst die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 ferner einen Kettenführungsmechanismus 48. Der Kettenführungsmechanismus 48 ist so eingerichtet, dass er das erste Kopplungselement 36 so führt, dass es zumindest eine erste relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 36 und dem ersten Getriebeelement 34 und eine zweite relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 36 und dem zweiten Getriebeelement 40 ändert. Der Kettenführungsmechanismus 48 ist in dem Gehäuse 18 vorgesehen und an dem Gehäuse 18 montiert. Der Kettenführungsmechanismus 48 kann einen ähnlichen Aufbau wie der Aufbau eines hinteren Fahrradumwerfers aufweisen. Der Kettenführungsmechanismus 48 ist eingerichtet, um sich in einer ersten Führungsrichtung D2 zu bewegen, um wenigstens eine von der ersten relativen Position und der zweiten relativen Position zu ändern.
Genauer gesagt, wie in 12 zu sehen, ist der Kettenführungsmechanismus 48 eingerichtet, um sich zwischen der ersten bis siebten Führungsposition P11 bis P17 in der ersten Führungsrichtung D2 zu bewegen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die erste Führungsrichtung D2 nicht parallel zu der axialen Richtung D1. Die erste Führungsrichtung D2 kann jedoch, falls benötigt und/oder gewünscht, parallel zur axialen Richtung D1 sein. Die erste bis siebte Führungsposition P11 bis P17 entsprechen jeweils den mehreren zweiten Zahnrädern CW27 bis CW21.
Wie in 12 und 13 zu sehen, ist das erste Getriebeelement 34 relativ zu dem Gehäuse 18 und dem ersten Kopplungselement 36 in der ersten axialen Richtung D11 bewegbar, ohne eine axiale Relativposition zwischen dem ersten Kopplungselement 36 und dem zweiten Getriebeelement 40 während des Hochschaltens zu verändern. Das erste Getriebeelement 34 ist relativ zu dem Gehäuse 18 und dem ersten Kopplungselement 36 in der zweiten axialen Richtung D12 bewegbar, ohne die axiale relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 36 und dem zweiten Getriebeelement 40 während des Herunterschaltens zu ändern.
Wie in 13 und 14 zu sehen, ist das erste Getriebeelement 34 zusammen mit dem ersten Kopplungselement 36 relativ zu dem Gehäuse 18 in der zweiten axialen Richtung D12 bewegbar, um so während des Hochschaltens die axiale relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 36 und dem zweiten Getriebeelement 40 zu ändern. Das erste Getriebeelement 34 ist zusammen mit dem ersten Kopplungselement 36 relativ zu dem Gehäuse 18 in der ersten axialen Richtung D11 beweglich, um während des Herunterschaltens die axial relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 36 und dem zweiten Getriebeelement 40 zu ändern.
15 zeigt eine Gesamtanzahl von ersten Zähnen 35 in jedem der mehreren ersten Zahnräder CW11 bis CW17, eine Gesamtanzahl von zweiten Zähnen 41 in jedem der mehreren zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 und Übersetzungsverhältnisse, die durch die ersten Zahnräder CW11 bis CW17 und die zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 definiert werden. Der Übertragungsweg RT1 ist durch dreizehn Übersetzungsverhältnisse unter den Übersetzungsverhältnissen definiert, die durch die ersten Zahnräder CW11 bis CW17 und die zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 definiert werden. Daten, die sich auf den Übersetzungsweg RT1 beziehen, werden in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert. Der Positionierungsmechanismus 46 und der Kettenführungsmechanismus 48 werden durch eine Getriebesteuerung (nicht gezeigt) gesteuert, die so eingerichtet ist, dass sie basierend auf der Getriebestrecke RT1 arbeitet, die ein Übersetzungsverhältnis entsprechend eines elektrischen Signals von der Schaltbetätigungsvorrichtung 14 einstellt.
Wie in 4 zu sehen, umfasst das Gehäuse 18 einen Innenraum 18i, in dem das Eingangszahnrad 26, das Eingangskopplungselement 28, das Zwischenzahnrad 32, das erste Getriebeelement 34, das erste Kopplungselement 36 und das zweite Getriebeelement 40 vorgesehen sind. Das Gehäuse 18 ist eingerichtet, um das Schmiermittel 50 in dem Innenraum 18i zu speichern. Das Schmiermittel 50 ist zum Schmieren von zumindest einem von dem Eingangszahnrad 26, dem Eingangskopplungselement 28, dem Zwischenzahnrad 32, dem ersten Getriebeelement 34, dem ersten Kopplungselement 36 und dem zweiten Getriebeelement 40 eingerichtet. Noch bevorzugter ist das Schmiermittel 50 eingerichtet, um zumindest eines von dem Eingangskopplungselement 28 (der Fahrradkette BC1) und dem ersten Kopplungselement 36 (der Fahrradkette BC2) zu schmieren. In der folgenden Beschreibung wird eine Fahrradkette, die durch das Schmiermittel 50 geschmiert wird, als eine Fahrradkette 52 bezeichnet.
Wie in 16 und 17 zu sehen, umfasst die Fahrradkette 52 eine innere Lasche oder Verbindungsplatte 54 und eine äußere Lasche oder Verbindungsplatte 56. Wie ferner in 17 zu sehen ist, umfasst die Fahrradkette 52 eine innere Lasche oder Verbindungsplatte 58 und eine äußere Lasche oder Verbindungsplatte 60. Zur Vereinfachung der Erklärung kann die innere Verbindungsplatte 54 auch als eine erste innere Verbindungsplatte 54 bezeichnet werden. Die innere Verbindungsplatte 58 kann auch als eine zweite innere Verbindungsplatte 58 bezeichnet werden. Die äußere Verbindungsplatte 56 kann auch als eine erste äußere Verbindungsplatte 56 bezeichnet werden. Die äußere Verbindungsplatte 60 kann als eine zweite äußere Verbindungsplatte 60 bezeichnet werden. Genauer gesagt, die Fahrradkette 52 umfasst mehrere der ersten inneren Verbindungsplatten 54, mehrere der zweiten inneren Verbindungsplatten 58, mehrere der ersten äußeren Verbindungsplatten 56 und mehrere der zweiten äußeren Verbindungsplatten 60.
Wie in 16 und 17 zu sehen, umfasst die Fahrradkette 52 einen Stift 62. Insbesondere umfasst die Fahrradkette 52 mehrere Stifte 62. Jeder der mehreren Stifte 62 weist eine zylindrische Form mit einer Mittelachse A4 auf und erstreckt sich in einer axialen Stiftrichtung D3. Jede der mehreren zweiten inneren Verbindungsplatten 58 ist einer entsprechenden der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54 in der axialen Stiftrichtung D3 gegenüberliegend angeordnet. Jede der mehreren zweiten äußeren Verbindungsplatten 60 ist einer entsprechenden der mehreren ersten äußeren Verbindungsplatten 56 in der axialen Stiftrichtung D3 gegenüberliegend angeordnet. Paare von der ersten inneren Verbindungsplatte 54 und der zweiten inneren Verbindungsplatte 58 sind abwechselnd zwischen Paaren von der ersten äußeren Verbindungsplatte 56 und der zweiten äußeren Verbindungsplatte 60 angeordnet. Jeder der mehreren Stifte 62 verbindet eine der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54, eine der mehreren zweiten inneren Verbindungsplatten 58, eine der mehreren ersten äußeren Verbindungsplatten 56 und eine der mehreren zweiten äußeren Verbindungsplatten 60.
Wie in 16 und 17 zu sehen, umfasst die Fahrradkette 52 eine Rolle 64. Insbesondere umfasst die Fahrradkette 52 mehrere der Rollen 64. Jede der mehreren Rollen 64 ist zwischen einer der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54 und den zugehörigen der mehreren zweiten inneren Verbindungsplatten 58 angeordnet, die der einen aus den mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54 gegenüberliegt. Jede der mehreren Rollen 64 wird von einer der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54 und der zugehörigen der mehreren zweiten inneren Verbindungsplatten 58 gestützt, die der einen der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54 gegenüberliegt, und ist um die Mittelachse A4 des einen der mehreren Stifte 62 drehbar.
Jede der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54, der mehreren zweiten inneren Verbindungsplatten 58, der mehreren ersten äußeren Verbindungsplatten 56 und der mehreren zweiten äußeren Verbindungsplatten 60 ist ein Plattenelement mit einer Kürbisform. Jede der mehreren ersten äußeren Verbindungsplatten 56 weist eine erste Außenfläche 56a und eine erste Innenfläche 56b auf, die der ersten Außenfläche 56a in der Stiftachsenrichtung D3 gegenüberliegt. Jede der mehreren zweiten äußeren Verbindungsplatten 60, die jeder der mehreren ersten äußeren Verbindungsplatten 56 gegenüberliegt, weist eine zweite Außenfläche 60a und eine zweite Innenfläche 60b auf, die der zweiten Außenfläche 60a in der axialen Richtung D3 des Stiftes gegenüberliegt. Die erste Innenfläche 56b ist der zweiten Innenfläche 60b in der Stiftachsenrichtung D3 zugewandt. Jede der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54 weist eine dritte Außenfläche 54a und eine dritte Innenfläche 54b auf, die der dritten Außenfläche 54a in der Stiftachsenrichtung D3 gegenüberliegt. Jede der mehreren zweiten inneren Verbindungsplatten 58, die jeder der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54 gegenüberliegt, umfasst eine vierte Außenfläche 58a und eine vierte Innenfläche 58b auf, die der vierten Außenfläche 58a in der axialen Stiftrichtung D3 gegenüberliegt. Die dritte Innenfläche 54b ist der vierten Innenfläche 58b in der Stiftachsenrichtung D3 zugewandt.
Jede der mehreren ersten äußeren Verbindungsplatten 56 umfasst zwei erste Lochumfangsflächen 56h an beiden Enden jeder der mehreren ersten äußeren Verbindungsplatten 56 in einer äußeren Verbindungsplattenquerrichtung D4, die senkrecht zur axialen Stiftrichtung D3 verläuft. Jede der mehreren zweiten äußeren Verbindungsplatten 60, die jeder der mehreren ersten äußeren Verbindungsplatten 56 gegenüberliegt, umfasst zwei zweite Lochumfangsflächen 60h an beiden Enden jedes der mehreren zweiten äußeren Verbindungsplatten 60 in der äußeren Verbindungsplattenquerrichtung D4. Jede der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54, die mit jeder der mehreren ersten äußeren Verbindungsplatten 56 verbunden ist, umfasst zwei dritte Lochumfangsflächen 54h an beiden Enden jedes der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54 in einer inneren Verbindungsplattenquerrichtung D5 senkrecht zu der axialen Stiftrichtung D3. Jede der mehreren zweiten inneren Verbindungsplatten 58, die jeder der mehreren ersten inneren Verbindungsplatten 54 gegenüberliegt, umfasst zwei vierte Lochumfangsflächen 58h an beiden Enden jeder der mehreren zweiten inneren Verbindungsplatten 58 in der inneren Verbindungsplattenquerrichtung D5. Die erste Lochumfangsfläche 56h, die zweite Lochumfangsfläche 60h, die dritte Lochumfangsfläche 54h und die vierte Lochumfangsfläche 58h definieren ein Verbindungsloch, in dem der Stift 62 vorgesehen ist. Der Stift 62 ist an der ersten Lochumfangsfläche 56h, der zweiten Lochumfangsfläche 60h, der dritten Lochumfangsfläche 54h und der vierten Lochumfangsfläche 58h vorgesehen. Eine zylindrische Fläche 62s des Stiftes 62 reibt gegen die erste Lochumfangsfläche 56h, die zweite Lochumfangsfläche 60h, die dritte Lochumfangsfläche 54h und die vierte Lochumfangsfläche 58h. Das heißt, der Stift 62 ist so eingerichtet, dass er die innere Verbindungsplatte 54, 58 gleitend kontaktiert.
In diesem Fall, wie in 18 zu sehen, kann das Schmiermittel 50 aufgrund der Flächenspannung zwischen dem Stift 62 und der inneren Verbindungsplatte 54 angrenzend an die dritte Lochumfangsfläche 54h angesammelt werden. In ähnlicher Weise wird das Schmiermittel 50 zwischen dem Stift 62 und der inneren Verbindungsplatte 58 angrenzend an die vierte Lochumfangsfläche 58h angesammelt. Ferner kann das Schmiermittel 50 aufgrund der Flächenspannung zwischen dem Stift 62 und der äußeren Verbindungsplatte 56 angrenzend an die erste Lochumfangsfläche 56h angesammelt werden. In ähnlicher Weise wird das Schmiermittel 50 zwischen dem Stift 62 und der äußeren Verbindungsplatte 60 angrenzend an die Umfangsfläche 60h des zweiten Lochs aufgrund der Flächenspannung angesammelt. Dementsprechend wird das Schmiermittel 50 zwischen dem Stift 62 und mindestens einer der inneren Verbindungsplatten 54, 58 und den äußeren Verbindungsplatten 56, 60 gesammelt.
Wie in 18 zu sehen, bilden das Schmiermittel 50, der Stift 62 und mindestens eine von den inneren Verbindungsplatten 54, 58 und den äußeren Verbindungsplatten 56, 60 daher eine Gleitkomponenete beziehungsweise eine gleitfähige oder gleitende Komponente S1. Dementsprechend umfasst die Nabenschaltung beziehungsweise interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 die gleitende Komponente S1. Die gleitende Komponente S1 ist in dem Gehäuse 18 angeordnet. Die gleitende Komponente S1 weist ein Basiselement 66, eine plattierte Schicht 68 und das Schmiermittel 50 auf. Wenigstens eine von den inneren Lasche oder Verbindungsplatte 54, 58 und den äußeren Lasche oder Verbindungsplatte 56, 60 umfasst das Basiselement 66 und die plattierte Schicht 68. Mit anderen Worten umfasst die gleitende Komponente S1 ferner die Fahrradkette 52, die das Basiselement 66 und die plattierte Schicht 68 umfasst. Vorzugsweise umfasst die innere Verbindungsplatte 54, 58 das Basiselement 66 und die plattierte Schicht 68.
Das Basiselement 66 ist aus einem metallischen Material, wie etwa Eisen oder einem rostfreien Stahl, hergestellt. Die plattierte Schicht 68 ist auf dem Basiselement 66 angeordnet. Die plattierte Schicht 68 bildet mindestens eine von der ersten Lochumfangsfläche 56h, der zweiten Lochumfangsfläche 60h, der dritten Lochumfangsfläche 54h und der vierten Lochumfangsfläche 58h. Vorzugsweise bildet die plattierte Schicht 68 die dritte Lochumfangsfläche 54h und die vierte Lochumfangsfläche 58h. Die plattierte Schicht 68 weist ein metallisches Material auf. Vorzugsweise weist auf die plattierte Schicht eine Vickers-Härte im Bereich von 10HV bis 200HV. Dementsprechend weist die plattierte Schicht 68 vorzugsweise Zinn (Sn) auf. Die Vickers-Härte eines verzinnten Materials liegt zwischen 5HV und 60HV. Alternativ umfasst die plattierte Schicht 68 Silber (Ag). Die Vickers-Härte eines versilberten Materials liegt zwischen 50HV und 100HV.
Das Schmiermittel 50 kontaktiert die plattierte Schicht 68. Das Schmiermittel 50 umfasst eine Fettsäure, die eine Carboxylgruppe aufweist. Vorzugsweise weist die Fettsäure eine Stearinsäure auf. Bevorzugter umfasst die Fettsäure eine Oleinsäure. Noch bevorzugter weist die Fettsäure eine Linolsäure auf.
Vorzugsweise umfasst die gleitende Komponente S1 ferner eine Chromschicht beziehungsweise chromatierte oder chromierte Schicht 70, um die plattierte Schicht 68 gleitend zu kontaktieren/berühren. Das heißt, der Stift 62 ist chromatiert. Der Stift 62 umfasst ein zusätzliches Basiselement 72 und die chromierte Schicht 70, die an dem zusätzlichen Basiselement 72 vorgesehen ist. Das zusätzliche Basiselement 72 ist aus einem metallischen Material, wie etwa Eisen oder einem rostfreien Stahl, hergestellt. In dieser Ausführungsform kann der Stift 62 jedoch nicht chromatiert sein. In diesem Fall besteht die zylindrische Fläche 62s des Stiftes 62 üblicherweise aus Eisen oder einem rostfreien Stahl.
Wie in 19 zu sehen, umfasst das Bowdenkabel 11 einen Innendraht 74 und ein Außengehäuse 76. Das Außengehäuse 76 nimmt zumindest teilweise den Innendraht 74 auf. Das Außengehäuse 76 umfasst ein äußeres Harzrohr 78 und ein Verstärkungselement 80, das in dem äußeren Harzrohr 78 vorgesehen ist, das durch Flechten von Stahldrähten gebildet wird. Der Innendraht 74 ist so eingerichtet, dass er an einer Innenfläche 80s des Verstärkungselements 80 als Reaktion auf eine Benutzerbetätigung der vorderen Bremsenbetätigungsvorrichtung B41 oder der hinteren Bremsenbetätigungsvorrichtung B42 gleitet. Wie in 20 zu sehen, umfasst der Innendraht 74 ein Basiselement 82 und eine plattierte Schicht 84. Das Basiselement 82 umfasst ein Bündel von Strängen. Die plattierte Schicht 84 ist eingerichtet, um das Basiselement 82 zu beschichten, um das Basiselement 82 vor der Korrosion zu schützen.
Das Basiselement 82 umfasst einen ersten Strang 82a, sechs zweite Stränge 82b und zwölf dritte Stränge 82c. Der erste Strang 82a ist in einer Mitte des Bündels von Strängen 82 vorgesehen. Die zweiten Stränge 82b sind um den ersten Strang 82a verdrillt. Die dritten Stränge 82c sind um die zweiten Stränge 82b herum verdrillt. In der veranschaulichten Ausführungsform weisen der erste bis dritte Strang 82a bis 82c die gleiche Größe auf und sind aus demselben Material hergestellt.
In dieser Ausführungsform ist das Verstärkungselement 80 vorzugsweise chromatiert. Dementsprechend weist das Verstärkungselement 80 ein anderes Basiselement 86 und eine chromierte Schicht 88 auf. Das Schmiermittel 50 ist zwischen der plattierten Schicht 84 und der chromierten Schicht 88 vorgesehen. Vorzugsweise weist das Bowdenkabel 11 ferner an beiden Enden des Außengehäuses 76 eine Öldichtung auf, um das Schmiermittel 50 in dem Außengehäuse 76 zu halten. Das Schmiermittel 50, die chromierte Schicht 88, das Basiselement 82 und die plattierte Schicht 84 bilden eine gleitende Komponente S2. Das heißt, die gleitende Komponente S2 umfasst ferner den Bowdenkabel 11, der das Basiselement 82 und die plattierte Schicht 84 aufweist. Das Basiselement 82 weist im Wesentlichen das gleiche Merkmal wie das Basiselement 66 auf. Die plattierte Schicht 84 weist im Wesentlichen das gleiche Merkmal wie das der plattierten Schicht 68 auf. Die chromierte Schicht 88 weist im Wesentlichen das gleiche Merkmal wie das der chromierten Schicht 70 auf.
Die gleitenden Komponenten S1 und S2 weisen die folgenden Merkmale auf.

(1) Da das Schmiermittel 50 eine Carboxylgruppe aufweist, um das Anhaften des Schmiermittels 50 an dem metallischen Material der plattierten Schicht 68, 84 zu erleichtern, erleichtert die Carboxylgruppe die Bildung eines Ölfilms auf der plattierten Schicht 68, 84. Dementsprechend wird ein Reibungskoeffizient zwischen der plattierten Schicht 68, 84 und der chromierten Schicht 70, 88 verringert. 21 zeigt experimentelle Ergebnisse von Reibungskoeffizienten zwischen dem chromierten Stift 62 und einer verzinnten Platte über mehrere Arten von Schmiermitteln. In den Experimenten wird der chromierte Stift 62 gegen die verzinnte Platte über ein Schmiermittel gedrückt, das in einer Querachse unter einem Flächendruck von ungefähr 580 MPa gezeigt ist, was nahe zu einem gewöhnlich auf den Stift 62 aufgebrachten Flächendruck (ungefähr 440 MPa) ist, und bewegt sich für 1000 Zyklen hin und her. Die Reibungskoeffizienten, die in einer vertikalen Achse gezeigt sind, werden nach den Experimenten gemessen. Wie in 21 zu sehen, ist ein Reibungskoeffizient zwischen dem chromierten Stift 62 und der verzinnten Platte über das Schmiermittel, das eine Stearinsäure, eine Oleinsäure oder eine Stearinsäure aufweist, signifikant niedriger als ein Reibungskoeffizient zwischen dem chromierten Stift und der verzinnten Platte über das Schmiermittel, das keine Fettsäure aufweist, die eine Carboxylgruppe aufweist.
(2) Ferner weist die plattierte Schicht 68 Zinn (Sn) oder Silber (Ag) auf, wodurch ein Reibungskoeffizient zwischen der plattierten Schicht 68 und dem Stift 62 über das Schmiermittel 50 einschließlich einer Fettsäure, die eine Carboxylgruppe aufweist, wesentlich verringert wird. 22 zeigt experimentelle Ergebnisse von Reibungskoeffizienten zwischen dem chromierten Stift 62 und einer Platte, die mit mehreren Arten von Metallen über verschiedene Arten von Schmiermitteln plattiert ist. In den Experimenten wird der chromierte Stift 62 gegen eine Platte gedrückt, die mit jedem in einer Querachse gezeigten Material über ein in jedem Stab gezeigtes Schmiermittel unter einem Flächendruck von etwa 580 MPa plattiert ist, der nahe einem üblicherweise angewendeten Flächendruck (etwa 440 MPa) auf den Stift 62 ist, und bewegt sich für 1000 Zyklen hin und her. Die Reibungskoeffizienten, die in einer vertikalen Achse gezeigt sind, werden nach den Experimenten gemessen. Wie in 22 zu sehen, ist ein Reibungskoeffizient zwischen dem chromierten Stift 62 und einer Platte, die mit Zinn (Sn) oder Silber (Ag) über das Schmiermittel mit einer Fettsäure, die eine Carboxylgruppe aufweist, beschichtet ist, signifikant niedriger als ein Reibungskoeffizient zwischen dem chromierten Stift 62 und der Platte über ein Schmiermittel, das Hexadecan aufweist, das keine Fettsäure ist, die eine Carboxylgruppe aufweist, während ein Reibungskoeffizient zwischen dem chromierten Stift 62 und einer Platte, die mit einem anderen Material als Zinn (Sn) oder Silber (Ag) über ein Schmiermittel beschichtet ist, ist nicht signifikant verändert, basierend darauf, ob das Schmiermittel eine Fettsäure aufweist, die eine Carboxylgruppe aufweist oder nicht.
(3) Ferner ist ein Koeffizient der wechselseitigen Löslichkeit zwischen jedem von Zinn (Sn) und Silber (Ag) und jedem von Eisen (Fe) und Chrom (Cr), die Materialien des Stiftes 62 sind, gering. Daher werden, selbst wenn der Ölfilm bricht, die chromierte Schicht 70 und die plattierte Schicht 68 nicht verklebt.
(4) Die Vickers-Härte der plattierten Schicht 68 liegt im Bereich von 10HV bis 200HV, was relativ niedrig ist. Dementsprechend wird, wie in einer rechten Figur von 23 zu sehen ist, eine Außenfläche 68s der plattierten Schicht 68 plastisch verformt, um glatter zu werden, wenn die plattierte Schicht 68 auf der chromierten Schicht 70 gleitet. Daher wird es für die plattierte Schicht 68 weniger möglich, die chromierte Schicht 70 direkt zu kontaktieren, wodurch die Dauer der gleitenden Komponente S1 und S2 erhöht wird. Die plattierte Schicht 68, die Zinn (Sn), deren Vickers-Härte 5HV bis 60HV beträgt, oder Silber (Ag), dessen Vickers-Härte 50HV bis 100HV beträgt, aufweist, weist solche Merkmale auf.
(5) Selbst wenn die Außenfläche der plattierten Schicht 68 die chromierte Schicht 70 kontaktiert, um scher-gebrochen zu sein, wie in einer linken Figur von 23 zu sehen ist, tendiert der Reibungskoeffizient ferner zwischen der plattierten Schicht 68 und der chromierten Schicht 70 dazu, nicht erhöht zu werden, da eine Scherkraft von Zinn (Sn) und Silber (Ag) aufgrund ihrer niedrigen Vickers-Härte niedrig ist.

In der ersten Ausführungsform können die plattierte Schicht 68, 84 und die chromierte Schicht 70, 88 einander gegenüberliegen. Das heißt, die Schicht 68, 84 kann die chromierte Schicht sein, und die Schicht 70, 88 kann die plattierte Schicht sein. Ferner kann eine von der plattierten Schicht und der chromierten Schicht auf mindestens einer der Flächen der Zähne der Zahnräder 26, 32, CW11 bis CW17, CW21 bis CW27 vorgesehen sein, und eine andere von der plattierten Schicht und der chromierten Schicht kann an den Innenflächen 54b, 56b, 58b und 60b der Fahrradkette 52 vorgesehen sein.
In dem Bowdenkabel 11 können der erste bis dritte Strang 82a bis 82c voneinander verschiedene Größen aufweisen und aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Zum Beispiel kann der erste Strang 82a dicker als der zweite und der dritte Strang 82b und 82c sein. Die Anzahl der zweiten Stränge 82b kann von sechs verschieden sein. Die Anzahl der dritten Stränge 82c kann von zwölf verschieden sein.
Zweite Ausführungsform
Ein Fahrrad 10a, das mit einer gleitende Komponente S3 nach einer zweiten Ausführungsform versehen ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die gleitende Komponente S3 weist den gleichen Aufbau und/oder die gleiche Konfiguration wie jene der gleitenden Komponenten S1 und S2 auf. Die gleitende Komponente S3 ist jedoch in einer internen Fahrradgetriebevorrichtung 12a vorgesehen, die an einer hinteren Nabe B91 des Fahrrads 10a angebracht ist, und die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12a weist einen anderen Aufbau als derjenige der in der ersten Ausführungsform beschriebenen internen Fahrradgetriebevorrichtung 12 auf. In dem Fahrrad 10a ist die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12 nicht an der Fahrradkurbel B7 befestigt. Somit werden Elemente, die im Wesentlichen die gleiche Funktion wie diejenigen in der ersten Ausführungsform aufweisen, hier gleich nummeriert und werden der Kürze halber hier nicht im Detail beschrieben und/oder dargestellt.
Wie in 24 zu sehen, sind in dem Fahrrad 10a die Fahrradkurbel B7, ein vorderes Kettenrad (nicht gezeigt), das Ausgangskopplungselement 44 (die Fahrradkette 44), ein hinteres Kettenrad 90 (siehe 25) und die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12a einen Fahrradantriebsstrang 13 abgebildet. Die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 ist mit der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12a wirkgekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 über ein Steuerkabel 16, welches ein Bowdenkabel ist, mit der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12a verbunden. Während die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12a in Reaktion auf eine Schaltbetätigung der Schaltbetätigungsvorrichtung 14 in der veranschaulichten Ausführungsform betätigt wird, kann die Schaltbetätigungsvorrichtung 14, falls benötigt und/oder gewünscht, über das Steuerkabel 16, welches zum Beispiel ein elektrisches Steuerkabel ist, elektrisch mit der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12a verbunden werden. Ferner können, falls benötigt und/oder gewünscht, die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12a und die Schaltbetätigungseinrichtung 14 eine drahtlose Technologie verwenden.
Wie in 25 zu sehen, ist die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12a an dem Fahrradrahmen B3 montiert. Die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12a ist eingerichtet, um die Pedalbetätigungskraft bei einer variablen Geschwindigkeitsstufe auf das Hinterrad B62 zu übertragen. Die variable Geschwindigkeitsstufe umfasst voneinander verschiedene Geschwindigkeitsstufen. Die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12a kann mindestens zwei Geschwindigkeitsstufen aufweisen. In dieser Ausführungsform weist die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12a drei Geschwindigkeitsstufen auf.
Wie in 25 gezeigt, weist die innere Fahrradgetriebevorrichtung 12a eine Nabenachse 92, die an dem Fahrradrahmen B3 angebracht ist, einen Mitnehmer 94, der an einem Ende der Nabenachse 92 um den Außenumfang herum angeordnet ist, ein Nabengehäuse 96, das weiter um den Außenumfang der Nabenachse 92 und den Mitnehmer 94 herum angeordnet ist, einen Planetenradmechanismus 98, einen Betätigungsmechanismus 100 zum Auswählen eines Kraftübertragungsweges und einen Umlenkhebel 102 zum Betätigen des Betätigungsmechanismus 100.
Die Nabenachse 92 ist ein stabförmiges Element, das in seiner Mitte einen größeren Durchmesser und an beiden Enden einen kleineren Durchmesser aufweist. Gewinde sind an beiden Enden der Nabenachse 92 ausgebildet. Ein Betätigungsloch 92a ist in dem axialen Abschnitt der Nabenachse 92 von dem rechten Ende bis zu der Mitte in 2 ausgebildet. Eine erste Durchgangsnut 92b erstreckt sich durch die Nabenachse 92 über ihren gesamten Durchmesser. Ein Betätigungsarm 150b und eine kreisförmige Anschlagkomponente 150d eines Verbindungselements 150, das im Folgenden beschrieben wird, verlaufen durch die erste Durchgangsnut 92b. Eine zweite Durchgangsnut 92d ist zwischen dem Planetenradmechanismus 98 und der ersten Durchgangsnut 92b in der axialen Richtung der Nabenachse 92 ausgebildet.
Ein Ende des Mitnehmers 94 ist an der Nabenachse 92 über Kugeln 104 und einen Nabenkonus 106 drehbar gestützt, und das hintere Kettenrad 90 ist an dem einen Ende um den Außenumfang des Mitnehmers 94 herum verbunden. Mehrere innere Kerbzähne 94a sind in der axialen Richtung um den Innenumfang herum an dem anderen Ende des Mitnehmers 94 ausgebildet. Das Nabengehäuse 96 ist ein rohrförmiges Element und ein Aufnahmeraum 96a um den Innenumfang davon nimmt den Mitnehmer 94, den Planetenradmechanismus 98 und das Schmiermittel 50 auf. Die Nabenhülle 96 kann sich um die Nabenachse 92 über Kugeln 108 und 110 und einen Nabenkegel 112 drehen. Flansche 114 und 116 zum Stützen des Hinterrads B62 (siehe 24) sind an beiden Enden des Außenumfangs des Nabengehäuses 96 befestigt.
Der Planetenradmechanismus 98 umfasst ein Sonnenrad 118, das koaxial und einstückig mit der Nabenachse 92 ausgebildet ist, einen Zahnkranz 120, der um den Außenumfang der Nabenachse 92 angeordnet ist, drei Planetenräder 122 (nur ein Planetenrad ist in der Zeichnung gezeigt), die mit dem Sonnenrad 118 in Eingriff stehen, und ein Hohlrad 124. Das heißt, die interne Fahrradgetriebevorrichtung 12a umfasst ferner den Planetenradmechanismus 98 mit mindestens einem Planetenrad 122, mindestens einem Sonnenrad 118 und mindestens einem Hohlrad 124. Der Zahnkranz 120 ist ein rohrförmiges Element und ist drehbar an der Nabenachse 92 gestützt. In dem Zahnkranz 120 sind in der Umfangsrichtung drei Kerben 120a ausgebildet, und die Planetenräder 122 werden durch Stifte 125 in diesen verschiedenen Kerben 120a drehbar gestützt. Innere Kerbzähne 120b sind an einem Ende des Zahnkranzes 120 um den Innenumfang herum ausgebildet, und äußere Kerbzähne 120c (eine detaillierte Position der äußeren Kerbzähne 120c ist in 26 gezeigt) sind an dem anderen Ende um den Außenumfang herum ausgebildet.
Das Hohlrad 124 ist in einer nahezu zylindrischen Form ausgebildet und erstreckt sich von den Planetenrädern 122 bis zu dem Außenumfang des Mitnehmers 94. Die Innenzähne 124a sind an einem Ende des Hohlrads 124 um den Innenumfang herum ausgebildet. Die Planetenräder 122 stehen mit dem Sonnenrad 118 sowie den Innenzähnen 124a des Hohlrads 124 in Eingriff. Eine Kerbe 124b ist an dem anderen Ende des Hohlrads 124 ausgebildet. Wie in 27 zu sehen, ist eine Kupplungsklinke 126, die einen Teil einer ersten Einwegkupplung 128 bildet, schwenkbar durch einen Stift 130 in der Kerbe 124b gestützt. Die Kupplungsklinke 126 ist in der stehenden Richtung durch eine Torsionsschraubenfeder 132 (27) vorgespannt. Die erste Einwegkupplung 128 überträgt eine Drehantriebskraft nur in der Vorwärtsrichtung von dem Hohlrad 124 zu dem Nabengehäuse 96. Die Kupplungsklinke 126 steht nur dann mit den Sperrzähnen 96b in Eingriff, die an der Innenumfangsfläche des Nabengehäuses 96 ausgebildet sind, wenn sich das Hohlrad 124 in Vorwärtsrichtung gedreht hat. Wenn sich das Hohlrad 124 in der Vorwärtsrichtung dreht, kann diese erste Einwegkupplung 128 zwischen einem Kraftübertragungszustand, in dem die Kupplungsklinke 126 in die Sperrzähne 96b eingreift, und einem Übertragungsunterbrechungszustand des Zurückziehens von den Sperrzähnen 96b umschalten, was durch die Bewegung eines Kopplungselements 138, wie unten diskutiert, erreicht wird.
Eine zweite Einwegkupplung 134, die eine Drehantriebskraft nur in der Vorwärtsrichtung von dem Antrieb 94 zu dem Hohlrad 124 überträgt, ist zwischen dem Antrieb 94 und dem Hohlrad 124 angeordnet. Eine dritte Freilaufkupplung 136, die eine Drehantriebskraft nur in der Vorwärtsrichtung von dem Zahnkranz 120 zu dem Nabengehäuse 96 überträgt, ist zwischen dem Zahnkranz 120 und dem Nabengehäuse 96 angeordnet. Die dritte Einwegkupplung 136 weist an einem Ende innere Kerbzähne 136a um den Innenumfang herum auf. Diese inneren Kerbzähne 136a stehen mit den äußeren Kerbzähnen 120c des Zahnkranzes 120 in Eingriff, und die dritte Einwegkupplung 136 dreht sich einstückig mit dem Zahnkranz 120. Diese zwei Einwegkupplungen 134 und 136 sind nicht in der Lage, im Gegensatz zu der ersten Einwegkupplung 128, ein Umschalten in einen Übertragungseinschaltzustand durchzuführen.
Der Betätigungsmechanismus 100 wird verwendet, um den Kraftübertragungsweg auszuwählen, und er umfasst ein Kopplungselement 138 und eine Kupplungssteuerkomponente 140. Das Kopplungselement 138 schaltet den Mitnehmer 94 und den Zahnkranz 120 zwischen einem verbundenen Zustand und einem getrennten Zustand um und schaltet auch die erste Einwegkupplung 128 zwischen einem Leistungsübertragungszustand und einem Leistungsunterbrechungszustand um. Das Kopplungselement 138 ist um den Außenumfang der Nabenachse 92 derart positioniert, dass es sich in der axialen Richtung drehen und bewegen kann.
Wie in 27 gezeigt ist, ist das Kopplungselement 138 ein rohrförmiges Element und weist äußere Kerbzähne 138a auf, die an einem Ende davon um den Außenumfang herum ausgebildet sind. Die äußeren Kerbzähne 138a stehen gleitend mit den inneren Kerbzähnen 94a des Mitnehmers 94 in Eingriff. Eine Komponente 138b mit großem Durchmesser ist an dem anderen Ende des Kopplungselements 138 ausgebildet, und äußere Kerbzähne 138c sind um deren Außenumfang herum ausgebildet. Die äußeren Kerbzähne 138c sind mit den inneren Kerbzähnen 120b, die an dem Zahnkranz 120 ausgebildet sind, in Eingriff bringbar. Eine konische Fläche 138d ist zwischen der Komponente 138b mit großem Durchmesser und den äußeren Kerbzähnen 138c ausgebildet. Diese konische Fläche 138d ist vorgesehen, um die Kupplungsklinke 126 der ersten Einwegkupplung 128 von ihrer aufgerichteten Position (Kraftübertragungsposition), angezeigt durch die durchgezogene Linie, zu ihrer zurückgezogenen Position (Kraftunterbrechungsposition), die durch die gepunktete Linie angezeigt ist, abzusenken. Wenn sich das Kopplungselement 138 von der linken in die Herunterschaltposition am rechten Ende bewegt, wie in 26 zu sehen ist, folgt die Kupplungsklinke 126 entlang der konischen Fläche 138d, läuft auf die Komponente 138b mit großem Durchmesser hoch und wird in eine zurückgezogene Stellung abgesenkt.
Die Kupplungssteuerkomponente 140 ist eingerichtet, um das Kopplungselement 138 in der axialen Richtung der Nabenachse 92 zu bewegen. Die Kupplungssteuerkomponente 140 weist eine Druckstange 142 auf, die sich in die axiale Richtung durch das Betätigungsloch 92a bewegen kann, und eine Umschalttaste 144, die durch die Druckstange 142 in Richtung des Zahnkranzes 120 gedrückt werden kann. Wie in 27 gezeigt ist, ist die Umschalttaste 144 ein stabförmiges Element mit einem dreieckigen Querschnitt. Wenn sie gedrückt wird, bewegt sich die Umschalttaste 144 durch die zweite Durchgangsnut 92d hindurch. In dieser Ausführungsform ist die Bewegung der Umschalttaste 144 darauf beschränkt, innerhalb des Kopplungselements 138 durch einen Anschlagring 145 zu sein, der an dem anderen Ende des Kopplungselements 138 um den Innenumfang herum montiert ist. Daher kann die Umschalttaste 144 nicht wirklich aus dem Kopplungselement 138 herauskommen, wie es in 27 gezeigt ist. Stattdessen kontaktiert die Umschalttaste 144 den Anschlagring 145 und bewegt das Kopplungselement 138 in den 25 und 26 nach links.
Wie in 27 zu sehen, ist eine Kerbe 144a an beiden Enden der Umschalttaste 144 ausgebildet, und eine Schraubenfeder 146 ist an der Kerbe 144a eingerastet. Die Schraubenfeder 146 ist auch an ihrem anderen Ende an der Nabenachse 92 eingerastet. Die Umschalttaste 144 ist durch die Schraubenfeder 146 konstant gegen das Kopplungselement 138 vorgespannt.
Der Umlenkhebel 102 ist an der Innenseite des Fahrradrahmens B3 in einem Zustand angebracht, in dem die Nabenachse 92 an dem Fahrradrahmen B3 angebracht ist, wie in 3 gezeigt ist. Der Umlenkhebel 102 umfasst eine Stützhalterung 148, die an der Nabenachse 92 montiert ist, und ein Verbindungselement 150, das schwenkbar von der Stützhalterung 148 gestützt wird. Da die Stützhalterung 148 an der Nabenachse 92 montiert ist, kann sie sich nicht drehen und kann sich nicht in die axiale Richtung bewegen. Die Stützhalterung 148 weist eine Stützkomponente 148a, die das Verbindungselement 150 drehbar stützt, und eine Anschlagkomponente 148b auf, die das Außengehäuse 76 des Steuerkabels 16 am distalen Ende stoppt.
Das Verbindungselement 150 ist ein blattförmiges Element, das zu einer Querschnittsnutform gefaltet wurde. Das Verbindungselement 150 weist eine Bodenkomponente 150a, einen Betätigungsarm 150b, der sich von einem Ende der Bodenkomponente 150a in Richtung der Nabenachse 92 erstreckt, und einen Innenkabelanschlagarm 150c auf, der sich von dem anderen Ende der Bodenkomponente 150a in Richtung der Nabenachse 92 in der Richtung senkrecht zu dem Betätigungsarm 150b erstreckt. Die Verbindungswelle 152 ist entlang dieser Bodenkomponente 150a angeordnet, und die Verbindungswelle 152 ist an der Stützkomponente 148a der Stützhalterung 148 durch die Basisenden des Betätigungsarms 150b und den Innenkabelanschlagarm 150c montiert. Eine kreisförmige Anschlagkomponente 150d ist am distalen Ende des Betätigungsarms 150b ausgebildet, und die kreisförmige Anschlagkomponente 150d kontaktiert das hintere Ende der Druckstange 142. Ein Kabelaufhänger 154 ist drehbar am distalen Ende des Innenkabelanschlagarms 150c angebracht. Der Innendraht 74 des Steuerkabels 16 ist mit dem Kabelaufhänger 154 verbunden. Wenn der Innendraht 74 durch die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 gezogen wird, schwingt das Verbindungselement 150 und ein Schalten wird durchgeführt.
Das Umschalten wird durchgeführt, indem die Schubstange 142 mit dem Umlenkhebel 102 über das Steuerkabel 16 betätigt wird. In dem in 26 gezeigten Zustand, in dem die Schubstange 142 nicht eingedrückt ist, ist das Kopplungselement 138 in der Herunterschaltposition am rechten Ende angeordnet und die Drehung wird von dem Mitnehmer 94 zu dem Nabengehäuse 96 übertragen, nachdem sie über den Herunterschaltkraftübertragungsweg reduziert wurde. Genauer gesagt, die von dem hinteren Kettenrad 90 zu dem Mitnehmer 94 eingegebene Drehung wird über die zweite Einwegkupplung 134 auf das Hohlrad 124 übertragen. An diesem Punkt wird die Kupplungsklinke 126 der ersten Einwegkupplung 128 durch das Kopplungselement 138 in die zurückgezogene Stellung gedreht, die durch die gepunktete Linie in 27 gezeigt ist, und die erste Einwegkupplung 128 befindet sich in dem Übertragungsunterbrechungszustand. Dementsprechend wird die auf das Hohlrad 124 übertragene Drehung über den Planetenradmechanismus 98, den Zahnkranz 120 und die dritte Einwegkupplung 136 weiter zu dem Nabengehäuse 96 übertragen. In diesem Fall wird die Eingangsdrehung in der Drehzahl entsprechend dem Gangschaltverhältnis verringert, das durch die Anzahl der Zähne des Sonnenrads 118, der Planetenräder 122 und des Hohlrads 124 bestimmt wird.
Wenn die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 betätigt wird, schwingt das Verbindungselement 150 des Winkelhebels 102 und drückt die Schubstange 142 um eine Stufe. Als Ergebnis wird die Umschalttaste 144 durch die Druckstange 142 gegen die Federkraft der Schraubenfeder 146 gedrückt, in die zweite Durchgangsnut 92d geführt und in 26 nach links bewegt. Das Kopplungselement 138 wird ebenfalls über den Anschlagring 145 geschoben und nimmt eine Direktantriebsposition ein. Sobald das Kopplungselement 138 in der Direktantriebsposition, die in 28 gezeigt ist, angeordnet ist, wird die Kupplungsklinke 126 der ersten Einwegkupplung 128, die durch die konische Fläche 138d in eine zurückgezogene Stellung gebracht wurde, durch die Federkraft der Torsionsschraubenfeder 132 in die aufgerichtete Stellung zurückgeführt, die durch die durchgezogene Linie in 27 gezeigt ist. In diesem Zustand ist die erste Einwegkupplung 128 in der Lage, eine Drehung nur in der Vorwärtsrichtung von dem Hohlrad 124 zu dem Nabengehäuse 96 zu übertragen. Daher kann die Drehung von dem Mitnehmer 94 direkt zu dem Nabengehäuse 96 über den Direktantriebskraftübertragungsweg übertragen. Genauer gesagt, die von dem hinteren Kettenrad 90 an den Mitnehmer 94 eingegebene Drehung wird über die zweite Einwegkupplung 134 an das Hohlrad 124 übertragen und dann über die erste Einwegkupplung 128 an das Nabengehäuse 96 übertragen. D.h. die Drehung des Mitnehmers 94 wird über das Hohlrad 124 direkt auf das Nabengehäuse 96 übertragen. An diesem Punkt wird die Drehung von dem Hohlrad 124 über den Planetenradmechanismus 98 auf den Zahnkranz 120 übertragen, und der Zahnkranz 120 dreht sich mit verminderter Geschwindigkeit, da jedoch die Drehung der Nabenhülle 96 schneller ist als die des Zahnkranzes 120, erfolgt keine Übertragung der Drehung von dem Zahnkranz 120 zu dem Nabengehäuse 96 über die dritte Einwegkupplung 136 .
Wenn die Schaltbetätigungsvorrichtung 14 aus dem Direktantriebszustand weiter betätigt wird und die Schubstange 142 weiter hineingedrückt wird, bewegt sich die Umschalttaste 144 weiter nach links, und das Kopplungselement 138 bewegt sich ebenfalls entsprechend in die Hochschaltposition. Wenn das Kopplungselement 138 in der Hochschaltposition, die in 29 gezeigt ist, angeordnet ist, greifen die äußeren Kerbzähne 138c des Kopplungselements 138 und die inneren Kerbzähne 120b des Zahnkranzes 120 ineinander ein. Bei dieser Bewegung in die Hochschaltposition, wenn die äußeren Kerbzähne 138c und die inneren Kerbzähne 120b in den Positionen angeordnet sind, in denen sie eingreifen, bewegt sich das Kopplungselement 138 direkt in die Hochschaltposition nach links, nachdem das Kopplungselement 138 auf den Zahnkranz 120 auftrifft. In diesem Zustand wird die von dem hinteren Kettenrad 90 zu dem Mitnehmer 94 übertragene Drehung über den Hochschaltübertragungsweg zu dem Nabengehäuse 96 übertragen. Insbesondere wird eine Drehung von dem Mitnehmer 94 zu dem Kopplungselement 138 über die inneren Kerbzähne 94a und die äußeren Kerbzähne 138a übertragen, und eine Drehung wird von dem Kopplungselement 138 zu dem Getriebegehäuse 120 über die äußeren Kerbzähne 138c und die inneren Kerbzähne 120b übertragen. Die auf den Zahnkranz 120 übertragene Drehung wird über den Planetenradmechanismus 98, das Hohlrad 124 und die erste Einwegkupplung 128 auf das Nabengehäuse 96 übertragen. In diesem Fall wird die Eingangsdrehzahl entsprechend erhöht und entsprechend dem durch die Anzahl der Zähne des Sonnenrads 118, der Planetenräder 122 und des Hohlrads 124 bestimmten Gangschaltverhältnis ausgegeben. Es besteht ein Versuch an diesem Punkt, die Drehung von dem Mitnehmer 94 in Richtung des Hohlrads 124 über die zweite Einwegkupplung 134 zu übertragen, aber da die Drehung des Zahnkranzes 124 schneller als die des Mitnehmers 94 ist, wird keine Drehung von der zweiten Einwegkupplung 134 übertragen.
Wenn ein Freigabehebel der Schaltbetätigungsvorrichtung 14 in der Hochschaltposition, die in 29 gezeigt ist, oder in der Direktantriebsposition, die in 28 zu sehen ist, betätigt wird, drückt die Schraubenfeder 146 auf die Umschalttaste 144 und bewirkt, dass sich die Schubstange 142 um eine Stufe nach rechts zurückzieht. Die Umschalttaste 144 drückt dann auf das Kopplungselement 138, um das Kopplungselement 138 in die Direktantriebsposition oder die Herunterschaltposition zu bewegen.
Wie in 30 zu sehen, umfasst in dieser Ausführungsform mindestens eines von dem mindestens einen Planetenrad 122, dem mindestens einen Sonnenrad 118 und dem mindestens einen Hohlrad 124 ein Basiselement 166 und eine plattierte Schicht 168. Wenigstens eine von dem mindestens einen Sonnenrad 118, dem mindestens einen Hohlrad 124 und dem mindestens einen Planetenrad 122 umfassen eine chromierte Schicht 170 und ein zusätzliches Basiselement 172. Das Basiselement 166, die plattierte Schicht 168, die chromierte Schicht 170 und das Schmiermittel 50 bilden eine gleitende Komponente S3. Das Basiselement 166, die plattierte Schicht 168, die chromierte Schicht 170, das zusätzliche Basiselement 172 weisen jeweils im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das Basiselement 66, die plattierte Schicht 68, die chromierte Schicht 70 bzw. das zusätzliche Basiselement 72 auf, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind. Dementsprechend werden der detaillierte Aufbau und die Funktion des Basiselements 166, der plattierten Schicht 168, der chromierten Schicht 170, des zusätzlichen Basiselements 172 der Kürze halber hier nicht im Detail beschrieben und/oder dargestellt.
In dieser Ausführungsform, genauer gesagt, in einem Fall, in dem das wenigstens eine Planetenrad 122 das Basiselement 166 und die plattierte Schicht 168 umfasst, umfasst mindestens eines von dem wenigstens einen Sonnenrad 118 und dem wenigstens einen Hohlrad 124 die chromierte Schicht 170 und das zusätzliche Basiselement 172. In diesem Fall umfassen vorzugsweise sowohl das mindestens eine Sonnenrad 118 als auch das mindestens eine Hohlrad 124 die chromierte Schicht 170 und das zusätzliche Basiselement 172. In einem Fall, in dem mindestens eines von dem mindestens einen Sonnenrad 118 und dem mindestens einen Hohlrad 124 das Basiselement 166 und die plattierte Schicht 168 umfasst, umfasst das mindestens eine Planetenrad 122 die chromierte Schicht 170 und das zusätzliche Basiselement 172. In diesem Fall umfassen vorzugsweise sowohl das mindestens eine Sonnenrad 118 als auch das mindestens eine Hohlrad 124 das Basiselement 166 und die plattierte Schicht 168, und das mindestens eine Planetenrad 122 umfasst die chromierte Schicht 170 und das zusätzliches Basiselement 172.
Da das mindestens eine Planetenrad 122, das mindestens eine Sonnenrad 118 und das mindestens eine Hohlrad 124 ein Zahnrad in der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12a sind, umfasst die gleitende Komponente S3 ferner die Zahnräder 118, 122 oder 124, die das Basiselement 166 und die plattierte Schicht 168 aufweisen. Die Zahnräder 118, 122 oder 124 sind ein Teil des Fahrradantriebsstrangs 13.
In der zweiten Ausführungsform ist die gleitende Komponente S3 in dem Planetenradmechanismus 98 vorgesehen, in dem jedes der mindestens einen Planetenräder 122 immer mit dem mindestens einen Sonnenrad 118 und dem mindestens einen Hohlrad 124 in Eingriff steht. Dementsprechend beeinflusst ein Reibungskoeffizient zwischen zwei benachbarten Zahnrädern dieser Zahnräder eine Leistung der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12a. Die gleitende Komponente S3 weist das gleiche Merkmal wie die gleitenden Komponenten S1 und S2 auf. Das heißt, die gleitende Komponente S3 verringert einen Reibungskoeffizienten zwischen der plattierten Schicht 168 und der chromierten Schicht 170, und der Reibungskoeffizient neigt dazu, nach einer langen Verwendungsdauer nicht erhöht zu werden. Daher verbessert die gleitende Komponente S3 signifikant die Leistung der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12a.
Ferner sind in der gleitenden Komponente S3 die chromierte Schicht 170 und die plattierte Schicht 168 ähnlich wie die gleitenden Komponenten S1 und S2 gegen Verklebung resistent, und es ist weniger möglich, dass die plattierte Schicht 168 die chromierte Schicht direkt kontaktiert. Dementsprechend wird die Lebensdauer der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12a verbessert.
In der vorstehenden Beschreibung ist die gleitende Komponente S3 in dem Planetenradmechanismus 98 vorgesehen. Jedoch kann die gleitende Komponente S3 in mindestens einer der Einwegkupplungen 128, 134 und 136 vorgesehen sein. Die gleitende Komponente S3 kann zwischen den inneren Kerbzähnen 94a und den äußeren Kerbzähnen 138a, zwischen der Kupplungsklinke 126 und den Sperrzähnen 96b, zwischen den äußeren Kerbzähnen 138c und den inneren Kerbzähnen 120b, zwischen den inneren Kerbzähnen 136a und den äußeren Kerbzähnen 120c, zwischen der Nabenachse 92 und dem Kopplungselement 138, zwischen der Fahrradkette 44 und jedem von dem vorderen Kettenrad und dem hinteren Kettenrad 90 vorgesehen sein. In solch einem Fall verbessert die gleitende Komponente S3 signifikant die Leistung und die Lebensdauer der internen Fahrradgetriebevorrichtung 12a oder des Fahrradantriebsstrangs 13.
Modifikationen der ersten und zweiten Ausführungsform
In der vorstehenden Ausführungsform umfassen die gleitenden Komponenten S1, S2 und S3 die chromierten Schichten 70, 88 bzw. 170. Jedoch kann die Chromschicht 70, 88 und 170 von den gleitenden Komponenten S1, S2 bzw. S3 weggelassen werden. Wenn in diesem Fall das zusätzliche Basiselement 172 aus einem metallischen Material einschließlich Eisen besteht, sind das zusätzliche Basiselement 172 und die plattierte Schicht 168 gegen Verklebung beständig. Ferner können die chromierten Schichten 70, 88 und 170 eine metallische Schicht sein, die aus einem anderen Material als Chrom hergestellt ist. Wenn eine solche metallische Schicht Eisen aufweist, sind eine solche metallische Schicht und die plattierte Schicht 168 gegen Verklebung beständig.
Die gleitende Komponente S3 kann bei einem anderen Getriebemechanismus, wie etwa einer Angelrolle, angewendet werden. Selbst in einem solchen Fall umfasst die gleitende Komponente S3 ferner ein Zahnrad, das das Basiselement 166 und die plattierte Schicht 168 umfasst.
Der Begriff „umfassen“ und seine Abkömmlinge, wie hier verwendet, sind als offene Begriffe vorgesehen, welche das Vorliegen der genannten Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, ganze Zahlen und/oder Schritten spezifizieren, aber nicht das Vorliegen von anderen ungenannten Merkmalen, Elementen, Komponenten, Gruppen, ganze Zahlen und/oder Schritten ausschließen. Dieses Konzept trifft auf für Wörter mit ähnlicher Bedeutung, wie z.B. die Begriffe „aufweisen“, „beinhalten“ und ihre Abkömmlinge.
Die Begriffe „Glied“, „Bereich“, „Abschnitt“, „Teil“ „Element“, „Körper“ und „Struktur“ können bei einer Verwendung im Singular die doppelte Bedeutung eines einzelnen Teils oder mehrerer Teile aufweisen.
Die Ordnungszahlen wie „erster“ und „zweiter“, wie sie in der vorliegenden Anmeldung Erwähnung finden, sind lediglich Identifikatoren, haben jedoch keine darüber hinaus gehende Bedeutung wie zum Beispiel eine bestimmte Ordnung oder ähnliches. Obendrein impliziert zum Beispiel der Begriff „erstes Element“ an sich nicht ein Vorliegen eines „zweiten Elements“, und impliziert der Begriff „zweites Element“ an sich nicht ein Vorliegen eines „ersten Elements“
Der Begriff „Paar von“, wie er hier Verwendung findet, kann die Konfiguration umfassen, in welcher das Paar von Elementen voneinander verschiedene Gestalten und Strukturen aufweist, wie zusätzlich auch die Konfiguration, in welcher das Paar von Elementen dieselben Gestalten und Strukturen aufweisen.
Schließlich bedeuten die Ausmaßbegriffe, wie „im Wesentlichen“, „ungefähr“ und „ungefähr“, wie sie hierin verwendet werden, eine angemessene Abweichung des modifizierten Begriffs, so dass das Endergebnis nicht signifikant verändert wird.
Offensichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben angegebenen Lehre möglich. Es ist daher zu würdigen, dass im Umfang der angehängten Ansprüche die Erfindung in anderer Weise als an dieser Stelle spezifisch beschrieben Anwendung finden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15/645999 [0001]

Claims

Gleitende Komponente umfassend: ein Basiselement; eine plattierte Schicht, die ein metallisches Material aufweist, wobei die plattierte Schicht auf dem Basiselement angeordnet ist; und ein Schmiermittel, das eine Fettsäure umfasst, die eine Carboxylgruppe beinhaltet, wobei das Schmiermittel die plattierte Schicht kontaktiert/berührt.
Gleitende Komponente nach Anspruch 1, wobei die Fettsäure eine unter a) einer Oleinsäure; b) einer Stearinsäure; und c) einer Linolsäure aufweist.
Gleitende Komponente nach Anspruch 1 oder 2, wobei die plattierte Schicht eine Vickers-Härte im Bereich von 10HV bis 200HV aufweist.
Gleitende Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die plattierte Schicht Zinn oder Silber aufweist.
Gleitende Komponente nach Anspruch 4, weiterhin umfassend: eine chromierte Schicht, um die plattierte Schicht gleitend zu kontaktieren.
Gleitende Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: eine Fahrradkette, die das Basiselement und die plattierte Schicht umfasst.
Gleitende Komponente nach Anspruch 6, wobei die Fahrradkette eine innere Verbindungsplatte und eine äußere Verbindungsplatte umfasst, und wenigstens eine von der inneren Verbindungsplatten und der äußeren Verbindungsplatten das Basiselement und die plattierte Schicht umfasst.
Gleitende Komponente nach Anspruch 7, wobei die Fahrradkette einen Stift umfasst, der chromatiert ist.
Gleitende Komponente nach Anspruch 8, wobei die innere Verbindungsplatte das Basiselement und die plattierte Schicht umfasst und der Stift so eingerichtet ist, dass er die innere Verbindungsplatte gleitend kontaktiert/berührt.
Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: ein Bowdenkabel, das das Basiselements und die plattierte Schicht umfasst.
Gleitende Komponente nach Anspruch 10, wobei das Bowdenkabel einen Innendraht und einen Außengehäuse umfasst, und der Innendraht das Basiselement und die plattierte Schicht umfasst.
Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: ein Zahnrad, das das Basiselement und die plattierte Schicht umfasst, wobei das Zahnrad vorzugsweise ein Teil eines Fahrradantriebsstrangs ist.
Interne Fahrradgetriebevorrichtung, umfassend: ein Gehäuse; und die gleitende Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die gleitende Komponente in dem Gehäuse angeordnet ist.
Interne Fahrradgetriebevorrichtung nach Anspruch 13, ferner umfassend: einen Planetenradmechanismus, der mindestens ein Planetenrad, mindestens ein Sonnenrad und mindestens ein Hohlrad umfasst, wobei mindestens eines von dem mindestens einen Planetenrad, dem mindestens einen Sonnenrad und dem mindestens einen Hohlrad das Basiselement und die plattierte Schicht aufweist.