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Die
Erfindung betrifft eine Kettenschaltung für ein Fahrrad
oder dergleichen mit einer auf der Tretlagerachse angeordneten ersten
Zahnkranzanordnung und mit einer über eine Antriebskette
damit verbindbaren, auf der Hinterradachse angeordneten zweiten
Zahnkranzanordnung, wobei wenigstens eine der Zahnkranzanordnungen
als ein mehrere Zahnräder unterschiedlichen Durchmessers
aufweisender Mehrfachzahnkranz ausgebildet und auf der zugeordneten
Achse verschiebbar angeordnet ist und ein beim mittels einer hierzu
eingerichteten Schaltvorrichtung herbeigeführten Wechsel
der Antriebskette von einem Zahnrad auf ein anderes Zahnrad des
Mehrfachzahnkranzes wirksames Kettenführungselement vorgesehen
ist.
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Eine
Kettenschaltung mit den vorgenannten Merkmalen ist in der
DE 196 36 729 A1 beschrieben. Bei
der daraus bekannten Kettenschaltung bestehen beide Zahnkranzanordnungen
jeweils aus einem Mehrfachzahnkranz mit einer Anzahl von einen unterschiedlichen
Durchmesser aufweisenden Zahnrädern, wobei der Gangwechsel
durch ein Überwerfen der Antriebskette von jeweils einem
Zahnrad auf ein innerhalb des Mehrfachzahnkranzes benachbart angeordnetes
Zahnrad erfolgt. Dieses Überwerfen der Antriebskette wird
bei der vorbekannten Kettenschaltung durch ein mittels einer zugeordneten
und vom Fahrer zu betätigenden Schaltvorrichtung verstellbares
Kettenführungselement herbeigeführt und gesteuert.
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Bei
einem derartigen Aufbau einer Kettenschaltung tritt das Problem
auf, dass nur bei einer oder bei nur wenigen der möglichen
Schaltungszustände die jeweils über die Antriebskette
miteinander verbundenen Zahnräder der beiden Mehrfachzahnkränze
miteinander fluchten, während in der überwiegenden
Mehrzahl der Schaltungszustände eine Auslenkung der Antriebskette
aus der durch jeweils ein Zahnrad des einen Mehrfachzahnkranzes
definierten Ebene in die durch das jeweils andere Zahnrad des anderen
Mehrfachzahnkranzes definierte Ebene erfolgt. Je nach der Breite
beziehungsweise der Anzahl der Zahnräder der Mehrfachzahnkränze
und der gewählten Übersetzung können
sich vergleichsweise starke Auslenkungen ergeben. Hiermit ist der
Nachteil verbunden, dass ein erhöhter Energieverlust im Antriebssystem
wie auch ein erhöhter Verschleiß an den Zahnrädern
und an der Kette zu verzeichnen ist. Ein weiterer Nachteil ergibt
sich daraus, dass die maximale Anzahl der Zahnräder an
den Mehrfachzahnkränzen begrenzt ist, so dass aufgrund
dieser Begrenzung häufig ein Mehrfachzahnkranz auch am Tretlager
notwendig wird. Mit einer derartigen Anordnung sind dann aber weitere
Nachteile wie eine Überlappung der Gänge und eine
Reduzierung der sinnvoll nutzbaren Gänge im Bereich der Überlappung und
bei diagonaler Kettenlinie verbunden. Außerdem finden die
Schaltvorgänge über die Zugseite der Kette statt.
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Zur
Beseitigung dieses Problems ist in der
DE 196 36 729 A1 vorgeschlagen,
dass im Anschluss an das Betätigen des beweglichen Kettenführungselements
und den damit ausgeführten Schaltvorgang die eingetretene
Auslenkung der Antriebskette festgestellt und der zu diesem Zweck
beweglich angeordnete Mehrfachzahnkranz vom Fahrer in eine Stellung
nachgeführt wird, in welcher die Auslenkung der Antriebskette
zwischen den beiden Ebenen der über sie verbundenen Zahnräder
wieder beseitigt ist.
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Mit
dieser bekannten Maßnahme ist der Nachteil verbunden, dass
zum Herbeiführen des gewünschten Schaltzustandes
zwei Stellvorgänge vom Fahrer auszuführen sind,
nämlich der eigentliche Schaltvorgang mit dem Überwerfen
der Antriebskette durch Verschieben des Kettenführungselements
gegenüber dem Mehrfachzahnkranz einerseits und die Nachstellung
einer Zahnkranzanordnung samt zugeordnetem Kettenführungselement
durch axiale Verschiebung andererseits. Daraus folgt, dass das Kettenführungselement
zwei seitliche Freiheitsgrade gegenüber dem Fahrradrahmen
aufweist, nämlich eine Verschiebung gegenüber
dem Mehrfachzahnkranz beim Schaltvorgang sowie eine Verschiebung
gemeinsam mit dem Mehrfachzahnkranz bei der anschließenden
Nachstellung beziehungsweise Ausrichtung. Somit ist die zur Ausführung
dieser Justierung vorgesehene Mechanik aufwendig und komplex, damit
wohl auch schwerer und entsprechend teuer in der Herstellung.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kettenschaltung
mit den gattungsgemäßen Merkmalen zu schaffen,
die mit einem einzigen Schaltvorgang zu bedienen ist, wobei gleichzeitig eine
Auslenkung der Antriebskette weitgehend vermieden ist.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich
vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
aus dem Inhalt der Schutzansprüche, welche dieser Beschreibung
nachgestellt sind.
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Die
Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken eine Kettenschaltung vor,
bei der das Kettenführungselement senkrecht zur Kettenebene
bezogen auf den Fahrradrahmen unverschiebbar angeordnet ist und
die Schaltvorrichtung auf den wenigstens einen axial verschiebbar
angeordneten und dem unverschiebbaren Kettenführungselement
zugeordneten Mehrfachzahnkranz einwirkt. Mit der Erfindung ist der
Vorteil verbunden, dass sich aufgrund des seitlich unverschiebbar
angeordneten Kettenführungselementes die Antriebskette
immer in der gleichen Ebene befindet, wobei zur Ausführung des
Schaltvorganges der axial bewegliche Mehrfachzahnkranz beziehungsweise
die axial beweglichen Mehrfachzahnkränze durch Betätigung
der Schaltvorrichtung mit dem die neu angewählte Übersetzung
verkörpernden Zahnrad in die Kettenebene hinein verschoben
wird bzw. werden, so dass das festliegende Kettenführungselement
die Antriebskette auf ein anderes Zahnrad des Mehrfachzahnkranzes
auflegt als dies zuvor der Fall war.
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Die
angesprochene Schalteinrichtung kann vom Fahrer betätigt
werden oder in eine Automatik integriert sein, die entsprechend
den Anforderungen selbsttätig den bestmöglichen
Gang auswählt und die erforderlichen Schaltvorgänge
ausführt.
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In
einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass die auf der Tretlagerachse angeordnete Zahnkranzanordnung unverschiebbar ist
und die auf der Hinterradachse angeordnete Zahnkranzanordnung aus
dem axial verschiebbar angeordneten Mehrfachzahnkranz besteht.
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Hierbei
ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen,
dass die auf der Tretlagerachse angeordnete Zahnkranzanordnung aus
einem Einzelzahnrad besteht. Soweit hierbei eine seitliche Bewegung
der Antriebskette im Bereich der Tretlagerachse nicht gegeben ist,
liegt aufgrund des unbeweglich angeordneten Kettenführungselementes
die Ebene der Antriebskette in allen Schaltvorgängen unveränderlich
fest; eine Auslenkung der Antriebskette findet bei keinem Gangwechsel
statt.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann
vorgesehen sein, dass auch die auf der Tretlagerachse angeordnete
Zahnkranzanordnung aus einem unverschieblichen Mehrfachzahnkranz
besteht, dem ein zusätzliches, seitlich bewegliches Kettenführungselement
zugeordnet ist. In diesem Fall findet der Gangwechsel auf dem unverschieblich
angeordneten Mehrfachzahnkranz mit Hilfe des zusätzlich
vorgesehenen zweiten Kettenführungselementes statt, welches
nun seitlich verschiebbar angeordnet ist, wie dies auch dem Stand der
Technik entspricht. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
verbleibt es jedoch bei der Zuordnung von einem feststehenden Kettenführungselement
zu dem auf der Hinterradachse angeordneten axial beweglichen Mehrfachzahnkranz.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwar eine Auslenkung
der Antriebskette in Bezug auf das der Hinterradachse zugeordnete
feststehende Ketten-führungselement beziehungsweise im
Bezug auf die darüber definierte Kettenebene nicht gänzlich
verhindert, jedoch ist die Auslenkung der Antriebskette im Vergleich
mit dem Stand der Technik wesentlich abgeschwächt. So ist bei
der Verwendung von zwei Zahnrädern bei dem auf der Tretlagerachse
angeordneten Mehrfachzahnkranz der Abstand der beiden Ebenen, und
zwar der Ebene des angewählten Zahnrades am Tretlager und der
Ebene des seitlich unverschiebbaren Kettenführungselements
an der Hinterradachse nur halb so groß wie der Abstand
der Zahnräder am Tretlager. Bei der Verwendung von drei
Zahnrädern bei dem auf der Tretlagerachse angeordneten
Mehrfachzahnkranz ist der Abstand der beiden Ebenen höchstens so
groß wie der Abstand der einzelnen Zahnräder innerhalb
des Mehrfachzahnkranzes, und so weiter.
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Gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen der Erfindung ist in einer Umkehrung
der vorstehend beschriebenen Verhältnisse bezüglich
der Tretlagerachse und der Hinterradachse vorgesehen, dass die auf
der Hinterradachse angeordnete Zahnkranzanordnung unverschiebbar
ist und die auf der Tretlagerachse angeordnete Zahnkranzanordnung
aus dem axial verschiebbar angeordneten Mehrfachzahnkranz mit dem
zugeordneten seitlich unverschiebbaren Kettenführungselement
besteht. Entsprechend kann die auf der Hinterradachse angeordnete
Zahnkranzanordnung wiederum aus einem Einzelzahnrad bestehen. Alternativ
ist auch die Einbeziehung eines an der Hinterradachse angeordneten
unverschiebbaren Mehrfachzahnkranzes möglich, wobei im
letzteren Fall dem Mehrfachzahnkranz ein zusätzliches, seitlich
bewegliches Kettenführungselement zugeordnet ist. Die Bewegungsverhältnisse
bei diesen Anordnungen beziehungsweise Zuordnungen von Mehrfachzahnkränzen
und Kettenführungselementen entsprechen sinngemäß der
zuvor gegebenen Beschreibung.
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Schließlich
kann nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung
vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Zahnkranzanordnung jeweils
aus einem axial verschiebbar angeordneten Mehrfachzahnkranz bestehen,
denen jeweils ein seitlich, senkrecht zur Kettenebene unverschiebbar
angeordnetes Kettenführungselement zugeordnet ist, wobei
die beiden Kettenführungselemente jeweils in einer Ebene
liegen und somit eine gemeinsame Kettenebene für die Antriebskette
definieren.
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Nach
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es zweckmäßig,
wenn das das Kettenführungselement an der Hinterradachse
mit einem Kettenspanner in einem einheitlichen Bauteil vereinigt ist.
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Schließlich
ist der Erfindung neben den angesprochenen Kettenantrieben auch
auf Riemenantriebe anwendbar, bei denen sich grundsätzlich
gleiche Bewegungsverhältnisse einstellen.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:
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1 eine
Kettenschaltung mit einer auf der Tretlagerachse angeordneten, axial
unverschieblichen Zahnkranzanordnung und mit einer auf der Hinterradachse
angeordneten, aus einem axial verschiebbaren Mehrfachzahnkranz bestehenden
Zahnkranzanordnung in einer schematischen Draufsicht,
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2 ein
aus dem seitlich unverschiebbaren Kettenführungselement
und einem Kettenspanner gebildetes einheitliches Bauteil zum Einsatz
an der Kettenschaltung gemäß 1 in
einer schematischen Seitenansicht.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer
Kettenschaltung besteht die auf der Tretlagerachse eines Tretlagers 17 angeordnete Zahnkranzanordnung
aus einem dort unverschiebbar angeordneten Einzelzahnrad 10.
Die hierauf ausgeübte Antriebskraft wird über
eine Antriebskette 11 auf einen an der Hinterradachse 25 eines
Fahrrades angeordneten, axial verschiebbaren Mehrfachzahnkranz 12 geleitet.
In 1 ist der Mehrfachzahnkranz in seinen beiden extremen
Positionen dargestellt, die durch das Bezugszeichen 12 und
das Bezugszeichen 12' verkörpert sind. Insgesamt
ergeben sich für den Mehrfachzahnkranz 12 so viele
Positionen, wie der Mehrfachzahnkranz einzelne Zahnräder
aufweist. In 1 nicht dargestellt ist das
zugehörige Kettenführungselement, welches unverschiebbar
angeordnet und insoweit dem axial verschiebbaren Mehrfachzahnkranz 12 zugeordnet
ist. Soweit für den Betrieb der Kettenschaltung auch ein
Kettenspanner erforderlich und aus dem Stand der Technik bekannt
ist, ist der zugehörige Kettenspanner ebenfalls nicht dargestellt.
Hierzu wird auf 2 Bezug genommen.
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Um
genügend Raum für die Verschiebung des axial verschieblichen
Mehrfachzahnkranzes 12 zu erhalten, sind bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel die Hinterradnarbe 13 und
die rechte Kettenstrebe 18 entsprechend angepasst. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel trägt die
Hinterradnabe 13 die Speichen 14, die Radfelge 15 und
den Reifen 16 des betreffenden Hinterrades.
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Ebenfalls
nicht dargestellt ist die vom Fahrer zu betätigende Schaltvorrichtung,
mittels der beim Schaltvorgang die axiale Verschiebung des Mehrfachzahnkranzes 12 herbeigeführt
wird. Diese Schaltvorrichtung kann in an sich bekannter Weise einen
vom Fahrer zu betätigenden Antrieb aufweisen, der beispielsweise
aus einem Seil- oder einem Bowdenzug bestehen kann; hydraulische
oder elektromechanische Antriebe für die axiale Verschiebung sind
ebenfalls bekannt.
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In
einer Abwandlung der in 1 dargestellten Ausführungsform
kann die Abstufung des Mehrfachzahnkranzes 12 auch in einer
umgekehrten Reihenfolge der Zahnraddurchmesser ausgebildet sein, wobei
der größte Zahnraddurchmesser auf der rechten
Seite des Mehrfachzahnkranzes 12, der Kettenstrebe 18 benachbart,
angeordnet sein kann. Bei einer solchen Ausführungsform
ist die Form der Hinterradnabe 13 wie auch der rechten
Kettenstrebe 18 entsprechend anzupassen. Grundsätzlich
ist im Rahmen der Erfindung jede Reihenfolge von Zahndurchmessern
möglich.
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Aus 2 ist
das zugehörige Kettenführungselement 19 in
seiner unverschieblichen Anordnung zu dem Mehrfachzahnkranz 12 ersichtlich.
Das Kettenführungselement 19 ist mittels eines
Gelenks 23 an einem Fortsatz 18a der rechten Kettenstrebe 18 angeschlagen,
der zur Aufnahme der Hinterradachse 25 eingerichtet ist.
In einer Abwandlung zu der in 2 dargestellten
Ausführungsform kann das Kettenführungselement 19 auch
an einem anderen Punkt des Fahrradrahmens angeschlagen sein. Bei dem
in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das
Kettenführungselement 19 mit einem aus zwei Rädern 21 und 20 bestehenden
und über das Gelenk 22 an dem Kettenführungselement 19 angeschlagenen
Kettenspanner zu einem einheitlichen Bauteil kombiniert. In diesem
Bauteil wird die Antriebskette 11 über entsprechend
vorgesehene Federelemente gespannt. Die Antriebskette 11 läuft über
die Räder 20 und 21 bis auf den axial
verschiebbar angeordneten Mehrfachzahnkranz 12. Hierdurch
bleibt die Antriebskette 11 immer in der durch das Kettenführungselement 19 definierten
Ebene. Der Gangwechsel erfolgt sodann durch die axiale Verschiebung
des Mehrfachzahnkranzes 12, die über die im Rahmen des
Ausführungsbeispiels zeichnerisch nicht dargestellte Schaltvorrichtung
vom Fahrer bewirkt wird.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Schutzansprüchen
und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen
können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander
für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen
Ausführungsformen wesentlich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19636729
A1 [0002, 0004]