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Die vorliegende Erfindung betrifft eine rechte Kurbelarm-Baugruppe für ein Fahrrad.
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Vorzugsweise ist das Fahrrad ein Rennrad.
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Üblicherweise wird bei Fahrrädern der Begriff ”rechte Kurbelarm-Baugruppe” verwendet, um eine Baugruppe zu benennen, die einen rechten Kurbelarm und wenigstens einen Zahnkranz umfasst, der mit dem rechten Kurbelarm verbunden ist. Der Zahnkranz ist das Zahnrad, das so eingerichtet ist, dass es die Kette des Fahrrades zur Bewegungsübertragung auf das Hinterrad zieht, wobei diese Bewegung durch den Fahrradfahrer über das Treten der Pedale erzeugt wird.
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Heute werden häufig rechte Kurbelarm-Baugruppen eingesetzt, die mehr als einen Zahnkranz umfassen. Bei Rennrädern sind üblicherweise zwei Zahnkränze vorhanden, die unterschiedliche Durchmesser haben.
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Bei herkömmlichen Fahrrädern ist der rechten Kurbelarm direkt mit dem Zahnkranz mit dem größeren Durchmesser an entsprechenden Flächen verbunden, die jeweils an Vorderseiten dieser Komponenten ausgebildet sind. Wenn die Innenseite des Kurbelarms und des Zahnkranzes als die Seite bezeichnet wird, die in Funktion dem Rahmen des Fahrrades zugewandt ist, und die äußere Seite als die Seite, die der Innenseite gegenüberliegt und in Funktion nach außen gewandt ist, findet die Verbindung zwischen dem rechten Kurbelarm und dem Zahnkranz mit dem größeren Durchmesser üblicherweise an der Innenseite des Kurbelarms und an der Außenseite des Zahnkranzes mit dem größeren Durchmesser statt.
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Der Zahnkranz mit dem größeren Durchmesser hat einen Durchmesser, der erheblich größer ist als der des Zahnkranzes mit einem kleineren Durchmesser. Um Schalten von dem Zahnkranz mit einem kleineren Durchmesser auf denjenigen mit einem größeren Durchmesser zu erleichtern, wird die Innenfläche des Zahnkranzes mit dem größeren Durchmesser normalerweise mit einer Vielzahl axial vorstehender Elemente (im Folgenden mit dem Begriff ”Zapfen” bezeichnet) versehen.
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Den Anmeldern ist aufgefallen, dass die Fahrradkette bei bestimmten Einsatzbedingungen (insbesondere bei dem Zustand, der als ”maximaler Schräglauf” bezeichnet wird und bei dem die Kette mit dem Zahnkranz mit dem kleineren Durchmesser, der axial näher an dem Rahmen des Fahrrades angeordnet ist, und am Hinterrad mit dem Ritzel mit dem kleineren Durchmesser in Eingriff ist, das axial am weitesten vom Rahmen des Fahrrades entfernt ist) die Zapfen des größeren Zahnkranzes berührt, so dass ein störendes Geräusch entsteht.
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Den Anmeldern ist des Weiteren aufgefallen, dass dieses Geräusch besonders ausgeprägt ist, wenn der rechte Kurbelarm aus einem Verbundmaterial (z. B. Kohlefaser) besteht und massiv ist (d. h., keine Öffnungen hat). In diesem Fall verhält sich der rechte Kurbelarm im Wesentlichen wie ein Resonanzkörper und verstärkt das oben erwähnte Geräusch.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine rechte Kurbelarm-Baugruppe für ein Fahrzeug zu schaffen, die in Funktion eine erhebliche Verringerung des oben erwähnten Geräusches ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher eine rechte Kurbelarm-Baugruppe für ein Fahrrad, die einen rechten Kurbelarm und wenigstens einen Zahnkranz umfasst, der mit dem rechten Kurbelarm verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelarmanordnung wenigstens ein dämpfendes Element umfasst, das zwischen dem rechten Kurbelarm und dem wenigstens einen Zahnkranz angeordnet ist und an entsprechenden Flächen des rechten Kurbelarms sowie des wenigstens einen Zahnkranzes anliegt.
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Vorteilhafterweise ermöglicht der Einsatz des oben erwähnten dämpfenden Elementes in Funktion eine relative Verschiebung des Zahnkranzes und des rechten Kurbelarms zueinander in der axialen Richtung, so dass das Geräusch, das durch Kontakt und Reibung an der Grenzfläche zwischen diesen Komponenten erzeugt wird, abgeschwächt wird.
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In den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst die rechte Kurbelarm-Baugruppe einen ersten Zahnkranz und einen zweiten Zahnkranz, der einen kleineren Durchmesser hat als der erste Zahnkranz und der mit dem wenigstens einen ersten Zahnkranz verbunden ist, wobei das wenigstens eine dämpfende Element zwischen dem rechten Kurbelarm und dem ersten Zahnkranz angeordnet ist und der erste Zahnkranz an seiner dem zweiten Zahnkranz zugewandten Fläche eine Vielzahl axial vorstehender Elemente (Zapfen) umfasst, die so eingerichtet sind, dass sie den Übergang der Fahrradkette von dem zweiten Zahnkranz auf den ersten Zahnkranz erleichtern.
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Vorteilhafterweise wird durch das dämpfende Element die Übertragung der Impulse, die in Funktion aufgrund des Kontaktes der Kette mit den Elementen (Zapfen) des Zahnkranzes mit dem größeren Durchmesser erzeugt werden, auf den rechten Kurbelarm erheblich verringert.
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Daher wird das Geräusch, das durch die erwähnten Impulse in dem Funktionszustand der Kette mit maximalen Schräglauf, dessen Frequenz relativ hoch ist, drastisch verringert.
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Die Anmelder haben festgestellt, dass eine derartige vorteilhafte Verringerung des Geräusches bereits bei rechten Kurbelarmen spürbar und von Nutzen ist, die Öffnungen aufweisen und/oder aus Metallmaterial bestehen, diese jedoch besonders ausgeprägt und wirkungsvoll in den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, bei denen der rechte Kurbelarm durch einen massiven Körper gebildet wird, der aus Verbundmaterial, beispielsweise Kohlefaser, besteht.
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In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das wenigstens eine dämpfende Element elastisch verformt werden. Vorzugsweise besteht es aus einem Material, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus geschlossenzelligem Polyurethan-Schaumstoff, Nitril-Kautschuk, Polypropylen und Elastomer besteht.
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Die Anmelder haben festgestellt, dass diese Materialien besonders wirkungsvoll bei der Erzielung der oben beschriebenen vorteilhaften Effekte sind und dass sie leicht und kostengünstig verfügbar sind.
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Vorzugsweise umfasst die rechte Kurbelarm-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beschichtung, die aus Kunststoffmaterial besteht und an wenigstens einer der einander gegenüberliegenden Flächen des wenigstens einen dämpfenden Elementes vorhanden ist. Vorzugsweise besteht die Beschichtung aus Polyvinylchlorid. Vorteilhafterweise ermöglicht die Beschichtung Schutz des dämpfenden Elementes vor Schmutz und Verschleiß.
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Vorzugsweise ist die Beschichtung zwischen dem wenigstens einen dämpfenden Element und dem wenigstens einen Zahnkranz angeordnet.
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Vorzugsweise umfasst der rechte Kurbelarm eine Vielzahl erster Arme zum Verbinden mit dem wenigstens einen Zahnkranz, und der wenigstens eine Zahnkranz umfasst eine Vielzahl zweiter Arme zum Verbinden mit den ersten Verbindungsarmen.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der rechten Kurbelarm-Baugruppe der vorliegenden Erfindung wird das wenigstens eine dämpfende Element durch ein einzelnes, im Wesentlichen ringförmiges Element gebildet. In diesem Fall werden die Vorgänge der Montage und der Wartung der rechten Kurbelarm-Baugruppe erheblich vereinfacht.
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In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der rechten Kurbelarm-Baugruppe der vorliegenden Erfindung wird das wenigstens eine dämpfende Element durch ein einzelnes, im Wesentlichen ringförmiges Element gebildet, das eine Vielzahl dritter Verbindungsarme umfasst, wobei jeder der dritten Verbindungsarme mit einem entsprechenden ersten Verbindungsarm sowie einem entsprechenden zweiten Verbindungsarm verbunden ist. Vorzugsweise sind die ersten Verbindungsarme, die entsprechenden zweiten Verbindungsarme sowie die dritten Verbindungsarme in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der rechten Kurbelarm-Baugruppe der vorliegenden Erfindung wird das wenigstens eine dämpfende Element durch einer Vielzahl dämpfender Platten gebildet, wobei jede dämpfende Platte mit einem entsprechenden ersten Verbindungsarm sowie einem entsprechenden zweiten Verbindungsarm verbunden ist. Auch in diesem Fall sind die ersten Verbindungsarme und die entsprechenden zweiten Verbindungsarme in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet, so dass auch die dämpfenden Platten in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind.
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In bevorzugten Ausführungsformen der rechten Kurbelarm-Baugruppe der vorliegenden Erfindung umfasst das wenigstens eine dämpfende Element eine Vielzahl von Löchern, durch die jeweilige Elemente zum Befestigen des wenigstens einen Zahnkranzes an dem rechten Kurbelarm hindurchtreten. Vorzugsweise sind die Löcher in den Platten oder in den dritten Verbindungsarmen ausgebildet. In diesem Fall ist das dämpfende Element sowohl zwischen dem rechten Kurbelarm und dem Zahnkranz angeordnet als auch über die Befestigungselemente daran befestigt.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben besser ersichtlich, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht und der Erläuterung und nicht der Einschränkung dient, wobei bei den Zeichnungen:
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1 schematisch eine Vorderansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der rechten Kurbelarm-Baugruppe für ein Fahrrad gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigt, in dem sie an einer Welle einer Tretlager-Baugruppe des Fahrrades angebracht ist;
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2 schematisch eine Längsschnittansicht der rechten Kurbelarm-Baugruppe und der Welle in 1 entlang der zwei aufeinandertreffenden Ebenen zeigt, die durch die Linien H-H in 1 gebildet werden;
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2A schematisch eine Vergrößerung eines Details der rechten Kurbelarm-Baugruppe in 2 zeigt, wobei dieses Detail mit einer Strich-Punkt-Linie eingekreist ist;
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3 schematisch eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der rechten Kurbelarm-Baugruppe in 1 zeigt;
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4 und 5 schematisch entsprechende auseinandergezogene Perspektivansichten weiterer bevorzugter Ausführungsformen der rechten Kurbelarm-Baugruppe der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Bezugszeichen 1 kennzeichnet in 1, 2, 2A und 3 eine rechte Kurbelarm-Baugruppe für ein Fahrrad gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Der Übersichtlichkeit der Darstellung halber wird in den Fällen, in denen in den Zeichnungen viele Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet werden, dieses Bezugszeichen nur an einigen dieser Elemente positioniert.
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Die rechte Kurbelarm-Baugruppe 1 umfasst einen rechten Kurbelarm 2 sowie zwei Zahnkränze 3, 4, die über Schrauben 5 oder äquivalente Befestigungselemente mit dem rechten Kurbelarm 2 verbunden sind. 1–3 zeigen des Weiteren eine Welle 7 einer Tretlager-Baugruppe des Fahrrades, an der der rechte Kurbelarm 2 angebracht ist.
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Bei der hier dargestellten speziellen Ausführungsform wird der rechte Kurbelarm 2 durch einen massiven Körper gebildet, der aus Verbundmaterial besteht, beispielsweise aus Kohlefaser besteht.
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Der rechte Kurbelarm 2 kann auch durch einen Körper mit Öffnungen gebildet werden. In diesem Fall besteht der rechte Kurbelarm 2 im Allgemeinen aus Metallmaterial, so beispielsweise aus Leichtmetall oder aus Verbundmaterial.
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Der rechte Kurbelarm 2 ist sternförmig aufgebaut, und in der hier dargestellten speziellen Ausführungsform umfasst er fünf Arme 22 zum Verbinden mit dem Zahnkranz 3, von denen sich einer in einen Körper 24 erstreckt, an dessem Ende 25 ein Gewindeloch 26 zum Einführen eines Fahrradpedals vorhanden ist, das in den Figuren nicht dargestellt ist.
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Die fünf Verbindungsarme 22 sind in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet und über einen Kranz 28 verbunden, der an dem Zahnkranz 3 anliegt.
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Der Zahnkranz 3 umfasst fünf Arme 32 zum Verbinden mit den Verbindungsarmen 22 des rechten Kurbelarms 2.
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Der Zahnkranz 4 umfasst desgleichen fünf Arme 42 zum Verbinden mit den Verbindungsarmen 32 des Zahnkranzes 3 sowie mit den Verbindungsarmen 22 des rechten Kurbelarms 2.
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Der Zahnkranz 3 hat einen größeren Durchmesser als der Zahnkranz 4 und ist zwischen dem rechten Kurbelarm 2 und dem Zahnkranz 4 angeordnet. Der Zahnkranz 3 umfasst an seiner dem Zahnkranz 4 zugewandten Fläche eine Vielzahl axial vorstehender Zapfen 8, die so eingerichtet sind, dass sie in Funktion den Übergang der Fahrradkette (in den Figuren nicht dargestellt) von dem Zahnkranz 4 auf den Zahnkranz 3 erleichtern. Es ist anzumerken, dass die Aufnahmen 8a, in denen die Zapfen 8 angebracht werden, in 3 zu sehen sind, während die Zapfen nicht dargestellt sind. Die Zapfen 8 sind paarweise gleichmäßig beabstandet an einem Kranzabschnitt 38 des Zahnkranzes 3 verteilt.
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Die Schrauben 5 treten durch Löcher 30 und 40 hindurch, die in den Verbindungsarmen 30 und 40 der Zahnkränze 3 bzw. 4 ausgebildet sind. Die Schrauben 5 werden in entsprechende Gewindelöcher 20 eingeschraubt, die in den Verbindungsarmen 22 des rechten Kurbelarms 2 ausgebildet sind.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist ein dämpfendes Element 6 zwischen dem rechten Kurbelarm 2 und dem Zahnkranz 3 angeordnet. Dieses dämpfende Element 6 liegt an entsprechenden Flächen 2a, 3a des rechten Kurbelarms 2 bzw. des Zahnkranzes 3 an.
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Das dämpfende Element 6 kann elastisch verformt werden. Es kann beispielsweise aus geschlossenzelligem Polyurethan-Schaumstoff, Nitril-Kautschuk, Polypropylen oder Elastomer bestehen.
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Eine Beschichtung 9, die aus Kunststoffmaterial besteht, gehört, wie in 2A gezeigt, zu der Fläche 6a des dämpfenden Elementes 6, die dem Zahnkranz 3 zugewandt ist. Die Beschichtung kann beispielsweise aus Polyvinylchlorid bestehen.
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Die Gesamtdicke des dämpfenden Elementes, das aus geschlossenzelligem Polyurethan-Schaumstoff besteht, und der Beschichtung 9, die aus Polyvinylchlorid besteht, kann beispielsweise zwischen einschließlich 0,5 und einschließlich 1 mm liegen.
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Das dämpfende Element 6 wird durch ein einzelnes, im Wesentlichen ringförmiges Element gebildet, das einen Kranzabschnitt 60 umfasst, dessen Abmessungen im Wesentlichen denjenigen des anliegenden Kranzes 28 des rechten Kurbelarms 2 entsprechen.
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Das dämpfende Element 6 umfasst eine Vielzahl von Verbindungsarmen 62, die sich von dem Kranzabschnitt 60 aus radial zur Innenseite hin erstrecken. Jeder Verbindungsarm 62 ist mit einem entsprechenden Verbindungsarm 22 des rechten Kurbelarms 2 sowie mit einem entsprechenden Verbindungsarm 32 des Zahnkranzes 3 verbunden.
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Der Verbindungsarm 62, der dem Verbindungsarm 22 entspricht, von dem aus sich der Körper 24 erstreckt, hat, wie in 3 gezeigt, in der Nähe des Kranzabschnitts 60 größere Abmessungen entlang der Umfangsrichtung als diejenigen der anderen vier Verbindungsarme 62. Dies hängt mit der Tatsache zusammen, dass der Verbindungsarm 22 des rechten Kurbelarms 2, von dem aus sich der Körper 24 erstreckt, im Allgemeinen eine größere Länge hat als die anderen vier Verbindungsarme 22, um der Belastung, die von dem Fahrradfahrer auf das Pedal wirkt, wirkungsvoll zu widerstehen.
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An den radial innenliegenden Enden 63 der Verbindungsarme 62 des dämpfenden Elementes 6 befinden sich jeweilige Löcher 64, durch die die Schrauben 5 zum Befestigen der Zahnkränze 3, 4 an dem rechten Kurbelarm 2 hindurchtreten.
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Zwischen den zwei Zahnkränzen 3 und 4 befinden sich, wie in 3 gezeigt, Abstandshalter in Form von fünf Scheiben 10. Die fünf Schrauben 5 treten durch die Scheiben 10 hindurch.
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer rechten Kurbelarm-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung, die wiederum als Ganzes mit 1 gekennzeichnet ist.
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In 4 sind strukturelle Elemente, die identisch mit denjenigen der oben unter Bezugnahme auf 1, 2, 2A und 3 beschriebenen Baugruppe 1 oder unter funktionalem Aspekt äquivalent zu ihnen sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf weitere Beschreibung derselben wird verzichtet.
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Das heißt, die Baugruppe 1 in 4 unterscheidet sich von der Baugruppe 1 in 1, 2, 2A und 3 dadurch, dass das dämpfende Element 6 hier durch fünf dämpfende Platten 16 gebildet wird, wobei jede dämpfende Platte 16 mit den entsprechenden Verbindungsarmen 22 bzw. 32 des rechten Kurbelarms 2 und des Zahnkranzes 3 verbunden ist.
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Die Form jeder der dämpfenden Platten 16 ist im Allgemeinen die eines Buchstaben ”T” und entspricht im Wesentlichen der Form eines entsprechenden Abschnitts des rechten Kurbelarms 2.
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Das heißt, jede dämpfende Platte 16 umfasst einen bogenförmigen Abschnitt 17, dessen Abmessungen im Wesentlichen analog zu denjenigen eines entsprechenden Teils des anliegenden Kranzes 28 des rechten Kurbelarms 2 sind, sowie einen radialen Abschnitt 18, der sich von dem bogenförmigen Abschnitt 17 zur Innenseite hin erstreckt. Jeder radiale Abschnitt 18 ist mit einem entsprechenden Verbindungsarm 22 des rechten Kurbelarms 2 sowie mit einem entsprechenden Verbindungsarm 32 des Zahnkranzes 3 verbunden.
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Beim Vergleich von 3 und 4 ist zu sehen, dass die Form der dämpfenden Platten 16 von 4 im Wesentlichen der Form der Abschnitte des dämpfenden Elementes 6 in 3 entspricht, an denen sich die Verbindungsarme 62 befinden.
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An den radial innenliegenden Enden 63 der radialen Abschnitte 18 der dämpfenden Platte befinden sich entsprechende Löcher 64, durch die die Schrauben 5 zum Befestigen der Zahnkränze 3, 4 an dem rechten Kurbelarm 2 hindurchtreten.
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Was das Material und die Abmessungen der dämpfenden Platten 16 angeht, so gilt auch hier die oben stehende Beschreibung bezüglich des dämpfenden Elementes 6.
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Auch in diesem Fall können entsprechende Beschichtungen, die aus Kunststoffmaterial (beispielsweise Polyvinylchlorid) bestehen, zu einer oder beiden der einander gegenüberliegenden Flächen der dämpfenden Platten 16 gehören. Vorzugsweise gehören die Beschichtungen zu den Flächen der Platten 16, die dem Zahnkranz 3 zugewandt sind.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer rechten Kurbelarm-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung, die wiederum als Ganzes mit 1 gekennzeichnet ist.
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In 5 sind strukturelle Elemente, die identisch mit denjenigen der oben unter Bezugnahme auf 1, 2, 2A und 3 beschriebenen Baugruppe 1 oder unter funktionalem Aspekt äquivalent zu ihnen sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf weitere Beschreibung derselben wird verzichtet.
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Das heißt, die Baugruppe 1 in 5 unterscheidet sich von der Baugruppe 1 in 1, 2, 2A und 3 dadurch, dass das dämpfende Element 6 in 1, 2, 2A und 3 durch ein dämpfendes Element 116 einer anderen Form ersetzt wird.
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Das heißt, das dämpfende Element 116 wird durch ein einzelnes ringförmiges Element gebildet, dessen Abmessungen im Wesentlichen denen des anliegenden Kranzes 28 des rechten Kurbelarms 2 entsprechen.
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Wie aus dem Vergleich von 3 und 5 zu ersehen ist, entspricht das dämpfende Element 116 im Wesentlichen dem Kranzabschnitt 60 des dämpfenden Elementes 6. Das dämpfende Element 116 wird daher einfach zwischen dem Kranz 28 des rechten Kurbelarms 2 und dem Kranzabschnitt 3a des Zahnkranzes 3 angeordnet.
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Auch in diesem Fall wird die Beschichtung 9 vollkommen analog zu der oben stehenden Beschreibung bezüglich des dämpfenden Elementes 6 auf das dämpfende Element 116 aufgetragen. Desgleichen gilt auch für das Material und die Abmessungen des dämpfenden Elementes 16 die oben stehende Beschreibung bezüglich des dämpfenden Elementes 6.
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Natürlich kann ein Fachmann zahlreiche Veränderungen und Abwandlungen an der hier beschriebenen rechten Kurbelarm-Baugruppe für ein Fahrrad vornehmen, um spezifische und potentielle Anforderungen zu erfüllen, wobei diese sämtlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind, wie er durch die folgenden Schutzansprüche definiert wird.
