DE19629602A1 - Kettentrieb für Fahrräder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kettentrieb mit mindestens einem Zahnkranzpaket für Fahrräder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die heutigen Anforderungen an eine Kettenschaltung bei den verschiedenartig­ sten Spezialfahrrädern haben die Anzahl der Zahnkränze von Zahnkranzpaketen an der Freilaufnabe wie auch am Tretlager ständig wachsen lassen. Es werden nicht nur ein hoher Abstand zwischen der kleinsten und der größten Übersetzung verlangt, sondern auch minimale Übersetzungssprünge, was sich dadurch aus­ drückt, daß der Unterschied in der Zähnezahl an den Zahnkränzen der Zahnkranz­ pakete teilweise einen einzigen Zahn ausmacht, speziell bei den kleinen Zahn­ kränzen. Mit wachsender Zähnezahl werden Übersetzungssprünge kleiner, wes­ halb ab einer bestimmten Zahnkranzgröße die Zähnezahldifferenz der benachbar­ ten Zahnkränze auf zwei ansteigen kann, ohne den Übersetzungssprung anwach­ sen zu lassen. Größere Zähnezahldifferenzen werden mit wachsender Zahnkranz­ größe verwendet bis zu einer maximalen Anzahl von Zahnkränzen an der Frei­ laufnabe, die bei etwa neun liegt. Die gesamte Übersetzungskapazität läßt sich durch die Verwendung von Mehrfachkettenblättern am Tretlager steigern, wo­ durch sich das gesamte Übersetzungsverhältnis auf einen Bereich mit dem Faktor 4 auslegen läßt.

Mit der DE 42 08 713 C2 ist ein Kettentrieb bekannt geworden, bei welchem Zahnkränze eines Zahnkranzpaketes ohne Zwischenräume zueinander angeordnet sind und von einer Zahnkette angetrieben werden, die Zähne an ihren Außenla­ schen aufweist, die mit den Zahnkränzen zusammenwirken, wobei sich eine zu dem jeweiligen Zahnkranz außermittige Lage der Zahnkette ergibt. Die Zähne an den Außenlaschen der Zahnketten sind jeweils im Bereich unterhalb der Bolzen der Zahnkette angeordnet, wobei sich eine Antriebsflanke zur Übertragung des Drehmomentes und eine Formflanke als gegenüberliegend zur Antriebsflanke er­ gibt, die die Antriebsdrehrichtung des Kettentriebes bestimmen. Ferner wurden lediglich die in Fahrtrichtung links positionierten Außenlaschen mit Zähnen verse­ hen, so daß auch das am Tretlager des Fahrrades angeordnete Zahnkranzpaket in der Weise angeordnet sein muß, daß die Zahnkränze mit verschiedenen Durch­ messern nach rechts kleiner werdend angeordnet sein müssen, wie dies in der Fig. 6 des Patentes dargestellt ist. Schließlich wird von den Zahnkränzen des Zahnkranzpaketes um das Tretlager das Drehmoment von den Zahnkränzen auf die Zahnkette über die Formflanken übertragen, wodurch sich ungünstigere Mit­ nahmebedingungen ergeben, die aber bei relativ großen Zahnkränzen nicht ins Gewicht fallen. Werden jedoch extrem kleine Zahnkränze verwendet, so kann es bei Übertragung von großen Drehmomenten geschehen, daß die Kette aus ihrem Eingriff heraus gezogen wird und einen Zahneingriff überspringt.

Die vorgeschlagenen Zahnkette vermeidet den Unterschied zwischen Formflanken und Antriebsflanken, und bietet zusätzlich die Möglichkeit, auf beiden Seiten der Kette sich außermittig an das jeweilige Zahnkranzpaket anzulegen und in die dort befindliche Verzahnung einzugreifen. Der doppelte Vorteil dieser Anordnung ist einmal die Möglichkeit, das Zahnkranzpaket am Tretlager in der heute üblichen Weise auszubilden, nämlich mit nach in Fahrtrichtung gesehen links kleiner wer­ denden Zahnkränzen. Zum zweiten kann das Drehmoment zuverlässig von den Zahnkränzen auf die Zahnkette über die Formflanken übertragen werden, da diese identisch mit den Antriebsflanken sind.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung von Zähnen an Zahnket­ ten zu schaffen, die auf beiden Seiten der Zahnkette angeordnet sind und auf beiden Seiten in beide Richtungen Drehmomente übertragen können.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in Zeich­ nungen veranschaulicht sind, erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Zahnkranzpaket am Hinterrad des Fahrrades mit einem Kettenleit­ werk und eine Zahnkette in Seitenansicht;

Fig. 2 das Zahnkranzpaket mit Zahnkränzen wahlweise mit Stützscheiben und der Zahnkette;

Fig. 3 die Zahnkette in Eingriff mit einem Zahnkranz;

Fig. 4 eine Zahnkette mit spiegelgleich ausgeführten gekröpften Laschen;

Fig. 5 eine Zahnkette aus einer Gabellasche mit angeformtem Zahn;

Fig. 6 eine Zahnkette aus einer Zahnlasche mit angeformtem abgewinkeltem Zahn und einer Decklasche;

Fig. 7 ein Zahnkranzpaket zum Antrieb am Tretlager in herkömmlicher Abstu­ fung;

Fig. 8 ein Teilausschnitt von Zahnkränzen mit Zähnen und abgeschrägten Flanken.

Der vorgeschlagenen Kettentrieb besteht aus einem Zahnkranzpaket 1, das um die Achse eines Hinterrades eines Fahrrades angeordnet ist, einem Kettenleit­ werk 20 mit einer Führungsrolle 21 und einer Spannrolle 22, einer Zahnkette 30, einem am Tretlager des Fahrrades angeordneten Zahnkranzpaket 60 sowie einem hier nicht dargestellten Kettenleitwerk zum Umwerfen der Kette auf den Zahn­ kränzen 61, 62, 63, 64 und 65. Das am Hinterrad angeordnete Zahnkranzpaket 1 besteht aus eng aneinanderliegenden Zahnkränzen 2, 3, 4, . . . 16, wobei insbeson­ dere bei den größeren der Zahnkränze Stützscheiben 14a, 15a, 16a zwischen die Zahnkränze eingefügt sein können. Die Position der Zahnkette 30 auf dem Zahn­ kranzpaket 1 gemäß Fig. 2 ist in Fig. 3 durch eine Ausschnittvergrößerung ver­ deutlicht. Dort wird gezeigt, wie eine linke Lasche 32 mit dem Zahnkranz 2 im Eingriff liegt, wobei eine Scheibe 18 eine zusätzliche axiale Sicherung gegen das Herabfallen der Zahnkette 30 vom Zahnkranz 2 übernimmt. Diese weist eine Schräge 26 auf, die auch bei extremen Belastungen verhindert, daß die Zahnket­ te 30 vom kleinsten Zahnkranz 2 abfallen kann. Die Führungsrolle 21 und die Spannrolle 22 weisen ein Profil 23 auf, um die Zahnkette 30 entsprechend ihren Außenkonturen zu führen.

Gemäß Fig. 4 wird die Zahnkette 30, bestehend aus einer rechten Lasche 31 mit einem rechten Zahn 34 und einer linken Lasche 32 mit einem linken Zahn 37 dargestellt. Die Zähne 34 und 37 weisen in Antriebsrichtung bei Übertragung des Drehmomentes von der Zahnkette 30 auf die Zahnkränze 2 . . . 16 eine kraftüber­ tragende Antriebsflanke 33 und eine dieser Antriebsflanke 32 gegenüberliegende Formflanke 35 auf, wobei die Zähne 34 und 37 um eine zu den Laschen 31, 32 parallele Mittelebene M spiegelgleich zueinander ausgeführt sind. Ebenso sind die Laschen 31 und 32 spiegelgleich ausgeführt und mit Bolzen 38 verbunden, wo­ durch sich eine symmetrisch ausgeführte Zahnkette 30 ergibt, die im Falle einer zentrisch angreifenden Zug kraft einen symmetrischen Kraftverlauf aufweist. Die Antriebsflanken 33 und die Formflanken 35 weisen einen Winkel 36 auf, wo­ durch sich Zahnformen ergeben, die mit entsprechenden Zähnen 24 der Zahn­ kränze 2-16, hier beispielsweise 15, zusammenwirken, wobei diese Zähne 24 Flanken 25 aufweisen, die ebenfalls Schrägen 26 aufweisen, und sozusagen ei­ nen Schwalbenschwanzverbindung während des Zahngriffes eingehen. Diese Verbindung sichert die Zahnkette 30 gegen das Herausfallen in Richtung zu ei­ nem kleineren Zahnkranz, während die Sicherung zum größeren Zahnkranz hin keines besonderen Aufwandes bedarf, da die Zähne 34 bzw. 37 gegen die Plan­ fläche des nächstgrößeren Zahnkranzes anlaufen dürfen. Hierdurch ist bereits gesagt, daß die in Bolzenrichtung sich erstreckenden Zähne nach außen hin ge­ richtet die größte Erstreckung haben müssen, um der Zahnkette 30 eine rei­ bungsarme und kippfreie Führung zu verleihen.

Gemäß Fig. 5 wird eine Zahnkette vorgeschlagen, die nicht wie die Zahnkette 30 in Fig. 4 rechte und linke Zähne 34 und 37, sondern einen durchgehenden über die gesamte Breite der Zahnkette 40 sich erstreckenden Zahn 44 aufweist. Die­ ser Zahn 44 ist bezüglich der Bolzen 48 symmetrisch zwischen den Bolzen 48 zu den Zahnkränzen hinweisend angeordnet, wobei es sich um die Hintereinander­ schaltung von gabelförmigen Zahnlaschen 41 handelt, die in ihrer Mitte zwischen den Bolzen 48 auf die Gesamtbreite der Zahnkette 40 verdickt sind und somit der Breite der Zahnkette 40 entsprechen. Die Zähne 44 weisen ebenfalls Antriebs­ flanken 43 und Formflanken 45 auf, wobei die Formflanken 45 spiegelgleich zu den Antriebsflanken 43 ausgeführt sein können, was den Vorteil mit sich bringt, die Zahnkette 40 in beide Richtungen antreiben zu lassen, bzw. diese in beide Richtungen anzutreiben. Analog zu der Zahnausbildung der Zahnkette 30 erhalten die Antriebsflanken 43 wie die Formflanken 45 einen Winkel 46, der nach bei­ den Seiten der Zahnkette 40 hin von der Mitte des Zahnes 44 ausgehend eines schwalbenschwanzähnliche Verdickung des Zahnes 44 bewirkt. Diese schwal­ benschwanzähnliche Verdickung, die dem beiderseitigen Winkel 46 folgt, ist zu­ mindest auf einer Breite der Zahnkränze 2-16 bzw. 61-65 mit diesem Winkel ausgeführt, so daß sich wie bei der vorbeschriebenen Zahnkette 30 eine Schwal­ benschwanzverbindung mit den Zähnen 24 und deren Schrägen 26 ergibt.

Gemäß Fig. 6 wird auf dem Prinzip der spiegelgleichen Zahnausführung eine Zahnkette 50 vorgeschlagen, die aus einer Zahnlasche 51 und einer Deckla­ sche 52 besteht, wobei die Laschen wechselweise durch Bolzen 58 drehbeweg­ lich zusammengehalten werden. Gemäß der in Fig. 6 dargestellten Schnittzeich­ nung Y ist an die Zahnlasche 51 ein Zahn 54 angewinkelt angeformt, der durch prägende Verformung ein Zahnprofil erhält, welches hinsichtlich Antriebsflan­ ken 53, Formflanken 55 sowie Winkel 56 dem Zahnprofil des Zahnes 44 ent­ spricht. Der Vorteil der Zahnkette 50 liegt in der Tatsache, daß nur eine einzige Zahnlasche 51 hergestellt zu werden braucht, wobei mit einfachen Deckla­ schen 52 die Symmetrie der gesamten Kette herstellbar ist.

Gemäß Fig. 7 wird das Zahnkranzpaket am Tretlager des Fahrrades in Verbindung mit einer Tretkurbel 68 dargestellt, wobei die Zahnkränze nach herkömmlichem Muster in ihrer Größe so gestaffelt sind, daß der größte Zahnkranz 65 der Tret­ kurbel 68 am nächsten und der kleinste Zahnkranz 61 der Tretkurbel am fernsten gelegen ist. Zur einwandfreien Sicherung der Zahnkette 30 auf dem größten Zahnkranz 65 ist eine große Anlaufscheibe 66 erforderlich, um die beim Antrieb entstehenden axialen Kraftkomponenten aufzufangen und den Schwalben­ schwanzverband zwischen den rechten Zähnen 34 und den Zähnen 24 des Zahnkranzes 65 zu gewährleisten.

Mit den vorgeschlagenen Zahnketten 30, 40, 50 läßt sich durch die spiegelgleiche Zahnausbildung und des Symmetrie der Zahnlaschen erreichen, daß die Zahn­ kranzpakete 1 und 60 derart zusammenstellbar sind, daß die Zahnkränze 2-16 im Durchmesser von der Fahrradmitte weggerichtet kleiner werdend angeordnet sind, während die Zahnkränze 61-65 in Richtung Fahrradmitte im Durchmesser kleiner werden. Hierbei übertragen die Zahnketten 3, 40, 50 mit ihrer linken Seite das Drehmoment auf das Zahnkranzpaket 1, während sie von den Zahnkrän­ zen 61-65 des Zahnkranzpaketes 60 über die rechte Seite angetrieben werden. Ferner ist von Vorteil, daß in der derart beschriebenen Anordnung der Zahnkranz­ pakete 1 und 60 das Drehmoment nicht dauernd durch schräglaufende Zahnket­ ten 30, 40, 50 übertragen werden muß.

Claims (4)

1. Kettentrieb mit mindestens einem Zahnkranzpaket (1, 60) für Fahrräder, wobei die Zahnkranzpakete (1, 60) aus einer Mehrzahl von koaxial zueinander ange­ ordneten Zahnkränzen (2 . . . 16, 61 . . . 65) mit verschiedenen Durchmessern be­ stehen, wobei weiter die Zahnkränze (2 . . . 16, 61 . . . 65) ohne Abstände jeweils voneinander oder mit Stützscheiben (z. B. 15a) als Zwischenlage eine Kassette bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zahnkette (30, 40, 50) aus Laschen (31, 32; 41; 51, 52) besteht, welche Zähne (34, 37; 44; 54) aufweisen, bei denen die Raumform der Antriebsflan­ ken (33, 43, 53) und die Formflanken (35, 45, 55) insbesondere im axial äußeren Bereich des Zahneingriffs spiegelgleich ausgebildet ist bezogen auf eine zu den Planflächen der Laschen (31, 32; 41; 51, 52) parallel verlaufenden Mittelebe­ ne (M), wodurch die Zahnkette (30, 40, 50) sowohl mit der linken wie auch mit der rechten Seite der Zähne (34, 37; 44; 54) in Eingriff mit einem Zahn­ kranz (2 . . . 16, 61 . . . 65) bringbar ist.

2. Kettentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkette (30, 40, 50) durch die symmetrische Anordnung der An­ triebsflanken (33, 43, 53) und der Formflanken (35, 45, 55) zu den Bol­ zen (38, 48, 58) der Zahnkette (30, 40, 50) in beide Richtungen antreiben und angetrieben werden kann.

3. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (34, 37; 44; 54) Antriebsflanken (33, 43, 53) und Formflan­ ken (35, 45, 55) aufweisen, die einen Winkel (36, 46, 56) aufweisen, wobei die Zähne (34, 37; 44; 54) mit Zähnen (z. B. 24) eines Zahnkranzes (z. B. 15) zu­ sammenwirken, deren Flanken (25) entsprechend den Antriebsflan­ ken (33, 43, 53) und Formflanken (35, 45, 55) der Zahnkette (30, 40, 50) ange­ schrägt sind.

4. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lasche (51) ein Zahn (54) angeformt ist, der rechtwinklig zur La­ sche (51) abgebogen verläuft und quer zur Zahnkette (50) eine Länge auf­ weist, die der Breite der Zahnkette (50) entspricht.