DE2314554A1

DE2314554A1 - Kettenschaltung mit aenderung des anstellwinkels des leitrades

Info

Publication number: DE2314554A1
Application number: DE19732314554
Authority: DE
Inventors: Eduard Ing Bergles
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1973-03-23
Filing date: 1973-03-23
Publication date: 1974-10-03
Also published as: DE2314554C2; US3927904A; FR2222264A1; JPS50111747A; ES424551A1; IT1009370B; GB1425158A; FR2222264B1; JPS5847391B2

Description

FICHTEL * SACHS AG., Schweinfurt/Main Patent- und Gebrauchenusterhilfsanmeldung Kettenschaltung mit Änderung de« Anstellwinkelt de« Leitrad«»

Die Erfindung betrifft eine Kettenschaltung für Fahrräder oder dgl», bestehend aus einem Satz Kettenräder unterschiedlichen Durchmessers auf der Achse dm» getriebenen Rades sowie einer Kettenleit- und Spanneinrichtung, welche,parallelogramaartig geführt» auf einer Ebene eine gekrümmte Bahn beschreibt«

Es ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1 122 854 bekannt, die Kettenleit- und Spanneinrichtung einer Kettenschaltung an den Lenkern eines Parallelogramme« zu befestigen und die Ebene, in welcher sich das Parallelogram« bewegt, etwa durch die Hantellinie des durch die Kettenräder gebildeten Kegelstumpfes zu legen· Dabei beschreibt die Kettenleit- und Spanneinrichtung in dieser Ebene einen Kreisbogen, welcher von der Hantellinie ungleiche Abstände aufweist·

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kettenschaltung xu erstellen, welche sich insbesondere durch leichte Schaltbarkeit auszeichnet und welche für die Kette besondere günstige Betriebeverhältnis»· aufweist·

Diese Aufgabe wird gernüß der Erfindung dadurch gelöst, daß sumin-

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dest die Achse des Leitrades fest an der Koppel eines Viergelenkgetriebes angeordnet ist, welches mit ungleich langen Gliedern ausgeführt ist und dessen Verschiebe-Ebene parallel zur Achse des getriebenen Rades und unterhalb dieser verläuft· Durch die Abwandlung des sonst üblichen Parallelogrammes in ein Viergelenkgetriebe mit ungleich langen Gliedern ist es möglich, auf sehr einfache Weise das Leitrad während seiner Verstellung zum Wechseln des jeweiligen Ganges eine Anstellwinkeländerung durchführen zu lassen, etwa entsprechend derjenigen Winkeländerung, welche die Kette durch die nebeneinanderliegenden Kettenräder erfährt» Da nämlich das treibende Kettenrad etwa mit dem mittleren Rad des getriebenen Kettenräder-Satzes eine Flucht bildet, wird die Kette beim Schalten in einen Gang, welcher von diesem mittleren Kettenrad abweicht, nach beiden Seiten hin, d. h,, beim Schalten auf Kettenräder mit kleinerem oder größerem Durchmesser, mehr und mehr aus der Fluchtlinie herausbewegt und dadurch zusätzlich zur reinen Zugbeanspruchung noch auf Biegung beansprucht· Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Viergelenkgetriebes mit ungleich langen Gliedern sowie der Anordnung der Verschlebe-Ebene parallel zur Achse des getriebenen Rades und unterhalb dieser Achse ist es möglich, wenigstens das untere Kettentrum durch entsprechende Anstellung des Leitrades immer im günstigsten Winkel in dieses einlaufen zu lassen· Dies ergibt besonders günstige LaufVerhältnisse für die Kette und gleichzeitig eine leichte Schaltbarke.it zum Umschalten in die anderen Gänge·

Gemäß der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, daß die zwi-

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sehen Gestell und Koppel angeordneten Glieder gleiche Länge aufweisen und der Achsabetand dieser beiden Glieder am Gestell größer ist als an der Koppel* Dabei ist unter Gestell der ortsfeste Teil der Kettenleiteinrichtung und unter Koppel das bewegliche Teil der Kettenleiteinrichtung mit der Achse des Leitrades zu verstehen« Diese Ausführung ist insbesondere bei der Herstellung recht unproblematisch, da die als Lenker fungierenden Glieder gleiche Länge aufweisen und daher zumindest bei der Herstellung ihrer Aehsabstände gleich zu bearbeiten sind.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die

ο Verschlebe-Ebene gegenüber der Vertikalen um etwa 45 geneigt angeordnet ist und die Horizontale in Fahrtrichtung gesehen vor der Achse schneidet· Diese Anordnung ergibt also, von der Seite auf die Kettenschaltung gesehen, eine Anordnung, bei welcher die Verschiebe-Ebene und somit die beiden gleich langen Glieder des Viergelenkgetriebes unterhalb der Kippachse des getriebenen Rades und schräg von links unten nach rechts oben verläuft, wobei der Schnittpunkt zwischen dieser Verschiebe-Ebene und der Horizontalen in Fahrtrichtung gesehen vor der Achse des getriebenen Rades liegt» Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Bewegung der Kettenleit- und Spanneinrichtung gegenüber der Mantel« linie des Kettenrädersatzes mit nur geringen Abstandsdifferenzen verläuft. Diese Anordnung ergibt eine in den einzelnen Gängen nahezu vollständige Abstandsgleichheit zwischen den einzelnen Kettenrädern und dem Leitrad sowie eine nur geringfügige Änderung des Anlaufwinkels zwischen dem unteren Kettentrum und den

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jeweiligen Kettenrädern» Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf die Schaltbarkeit dieser Kettenschaltung aus.

Durch die Anordnung eines an eich bekannten federbelasteten Spannrades in Abstand vom Leitrad und dessen Schwenkbarkeit um diese Achse wird in vorteilhafter Weise sowohl die Kettenspannung in allen Schaltebenen sichergestellt als auch die durch das Viergelenkgetriebe erzeugte Schwenkung des Leitrades auf das Spannrad übertragen« so daß beide iismer in der gleichen Ebene angeordnet sind* Dies ergibt optimal« Betriebsverhältnisse für die Kette.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten Amsführungsbeispieles näher erläutert· Es zeigen im einzelnen:

Fig· 1 die Ansicht der Kettenleit- und Spanneinrichtung mit

den Kettenrädersatz vom treibenden Zahnrad aus gesehen}

Fig. 2 die Seitenansicht .der Kettenleit- und Spanneinrichtung geraäS Fig» 1 {

Fig. 3 die Ansicht X auf die Kettenleit- und Spanneinrichtung gemaS Fig. 2 (senkrecht auf die Verschiebe-Ebene);

Fig» 4 die schetaatische Darstellung der Kettenleit- und Spanneinrichtung als Viergelenkgetriebe·

Fig. 1 seigt die Ansicht der Kettenleit- und Spanneinrichtung vom treibenden Zahnrad aus, d. h·, also vom Zahnrad auf der

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Tretachse· Schematisch vereinfacht ist der Kettenrädersatz 14 mit seinen verschieden großen Kettenrädern dargestellt· Die Befestigungelasche ! ist am Rahmen des Fahrrades befestigt und umgreift in einer entsprechenden öffnung die Achse, auf welcher das getriebene Rad mit den Kettenrädersatz 14 läuft* Hit der Befestigungslasche 1 ist durch eine Schraube 15 das Gestell 2 verbunden, wobei dieses Gestell 2 die beiden Lenker 4 und 5 des Viergelenkgetriebes umfaßt und die Achsen für diese beiden Lenker aufnimst« Die diesen beiden Achsen entgegengesetzten Enden der beiden Lenker 4 und 5 sind im Gestell 3 gelagert· Das Gestell 3 weist zwei Laschen 16 auf, in welchen die Leitradachse 13 befestigt ist. Auf der Leitradacb.se 13 sind innen, d. h«, auf den Kettenrädersatz 14 zu, sowohl das Leitrad 6 als auch die Schwenkarme 8 für das Spannrad 7 drehbar gelagert· Eine Spannfeder 9 übt eine Verstellkraft auf die Schwenkarme 8 aus, wobei sie sich an einer der beiden Laschen 16 der Koppel 3 abstützt» An der Koppel 3 befindet sich außerdem das Widerlager 10 für die Betätigungshose des Betätigungszuges 12 und aa Gestell 2 1st ein Widerlager Π für den Betätigungszug angeordnet·

Fig. 2 zeigt die Ansicht der Kettenleit- und Spanneinrichtung ge' Λ'άΛ Fig* 1. Die Befestigungslasche 1 ist am Rahmen befestigt und umgreift die Hinterradachse mit einer entsprechenden öffnung· Das Gestell 2 ist durch eine Schraube 15 verstellbar an der Befestigungslasche 1 befestigt. Im Gestell 2 sind die beiden Lenker 4 und 5 gelagert« wobei in dieser Ansicht nur der Lenker 4 sichtbar ist* Aa anderen Ende der beiden Lenker ist UiB Koppel

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3 angeordnet, welche zwei Laschen 16 aufweist· In diesen Laschen 16 ist die Leitradachse 13 angeordnet und auf dieser Leitradachee 13 ist sowohl das Leitrad 6 als auch die beiden Schwenkarme 8 zur Aufnahme des Spannrades 7 drehbar gelagert· Auf der Leitradachse 13 zwischen den Laschen 16 und den Schwenkarmen 8 ist eine Spannfeder 9 unter Vorspannung angeordnet. Der Betätigungszug 12 ist über ein Widerlager 11 am Gestell 2 fest angeordnet und durchdringt das Widerlager 10 für die Betätigungshose an der Koppel 3· Die Varschiebe-Ebene 17, in welcher sich die Lenker 4 und 5 bewegen, bildet mit der Hori-

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sontalen einen Winkel von 45 und schneidet die Horizontale in

Fahrtrichtung gesehen vor der Achse des getriebenen Rades·

Fig« 3 zeigt die Ansicht X gemäß Fig. 2 als Draufsicht senkrecht auf die Verschiebe-Ebene 17« Dabei ist aus Gründen der Anschaulichkeit dasjenige Teil des Gestells 2 weggelassen» welches mit der Befestigungslasche 1 verbunden ist· Es sind die beiden nebeneinanderliegenden Lenker 4 und 5 zu erkennen, welche einmal im Gestell 2 und zum anderen in der Koppel 3 drehbar gelagert sind« Die Leitradachee 13 durch die beiden Laschen 16, von welchen nur eine sichtbar ist. Auf der Leitradachse 13 ist das Leitrad 6 drehbar angeordnet und außerdem trägt es die Schwenkarme 8 zur Lagerung des Spannrades 7· Weiterhin ist an der Koppel 3 das Widerlager 10 für die Betätigungshose angeordnet, während das Widerlager 11 für den Betätigungszug 12 &m Gestell 2 angeordnet ist»

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In Fig· 4 ist eine echetaatische Darstellung des Bewegungsablaufes des Viergelenkgetriebes gemäß den Figuren 1 bis 3 viederg«geben, wobei die gleiche Ansicht wie bei Flg. 3 gewählt ist» Das Viergelenkgetriebe besteht aus de to fest angeordneten Gestell 2, aus den beiden Lenkern 4 und 5, welche ira Gestell

2 ihre Drehpunkte besitzen, und aus der Koppel 3, welche drehbar an den Lenkern 4 und 5 angeordnet ist und mit diesen um das Gesteil 2 schwenkbar ist. Dabei weist die Länge der Koppel

3 zwischen den beiden Drehpunkten ein geringeres Maß auf als die Länge des Gestelles 2 zwischen den entsprechenden Drehpunkten der Lenker 4 und 5. Die beiden Lenker 4 und 5 sind gleich lang» Fest sit der Koppel 3 verbunden ist die Leitradachse 13 und das Leitrad 6« Zur Vereinfachung der Darstellung wurde das Spannrad weggelassen» Die stark ausgezogene Stellung des Viergelenkgetriebes entspricht dem schnellsten Gang, d» h·, die Kette läuft um das Zahnrad des Kettenrädersatzes mit der kleinsten Zähnezahl· Die gestrichelt eingezeichnete Stellung weist das Viergelenkgetriebe beim kleinsten Gang auf, d. h«, wenn die Kette auf dem Zahnrad mit dem größten Durchmesser und somit mit der größten Zähnezahl aufliegt« Etwa in der Stellung zwischen diesen beiden Extremen befindet sich das Leitrad 6 in der Flucht mit des antreibenden Kettenrad auf der Tretachse und dem dieser Stellung entsprechenden Kettenrad des Kettenrädersatzes 14· Durch die ungleichen Abmessungen von Gestell 2 und Koppel 3 beschreibt das Leitrad 6 nicht nur eine Kreisbewegung wie bei

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Parallelograramführung, sondern gleichzeitig führt es eine Winkeländerung aus. Wenn von der mittleren Schaltstellung als Bezugsebene ausgegangen wird, so weicht die Leitradebene in «Ilen anderen Schaltstellungen davon ab· In den beiden dargestellten extremen Schaltstellungen.ergeben sich daher bei etwa gleichem Abstand zu der mittleren Schaltstellung die beiden gleich großen Winkel Alpha· Diese Winkel sind abhängig von dar Größe der Schwenkbewegung und von der Größe des Längenunterschiedes zwischen deu Gestell 2 und der Koppel 3· Diese Winkeländerung 1st ebenfalls erreichbar durch unterschiedliche Längenausdehnung der beiden Lenker 4 und 5 bei beispielsweise gleich großen Abständen von Gestell 2 und Koppel 3»

Vor der Beschreibung der Wirkungsweise dieser Kettenleit- und Spanneinrichtung sei noch kurz auf die Wirkungsweise einer Ausführung gemäß dem Stand der Technik eingegangen. BIe Ebene des treibenden Kettenrades auf der Tretlagerachse wird normalerweise etwa durch die Mitte des Kettenrädersatzes an Hinterrad gelegt· Auf diese Weise sind die Abweichungen des oberen Kettentrums in den beiden as weitesten voneinander entfernten Getriebegängen etwa gleich groß. Es 1st jedenfalls nicht zu vermeiden, daß das obere Rettentrum aus der für die Kette günstigsten Kettenlinie nach beiden Seiten abweichen kann. Das gleich« gilt für das untere Kettentrum, welches durch das Spannrad der Spanneinrichtung einem dauernden Zug unterworfen ist· Diese Spanneinrichtung ist nötig* um die durch die verschiedenen Durchmesser des Kettenräder·

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satzes bedingte scheinbare Längenänderung des unteren Kettentruss auszugleichen* Durch die Führung der Kettenleit- und Spanneinrichtung an einem Parallelogramm ist es möglich, die Leiträder und Spannräder exakt parallel zu den einzelnen Kettenrädern des Kettenrädersatzes zu verschieben« Dadurch läuft das untere Kettentru« nur in der Bit dem treibenden Kettenrad zusammenfallenden Ebene exakt in die Kettenleit- und Spanneinrichtung ein« In allen anderen Gängen läuft das untere Kettentrua unter einea bestimmten Winkel ein·

Die Wirkungsweise der an eine» Viergelenkgetriebe angeordneten Kettenleit- und Spanneinrichtung geeäß den Figuren I bic 4 ist folgendet

Durch die Ausbildung dec Viergelenkgetriebes mit ungleich langen Gliedern ist es möglich, wie insbesondere aus Fig» 4 hervorgeht, die Ebene, in welcher sich das Leitrad 6 und das Spannrad 7 befinden, während des Schaltvorganges alt einer Winkeländerung xu verschieben* Diese Winkeländerung ist abhängig von der Längeudifferenz der einzelnen Glieder des Viergelenkgetriebes· In des vorliegenden Fall ist die Koppel 3 kürzer ausgebildet als das Gestell 2· Dadurch beschreibt das Leitrad 6, ausgehend von der äußerst rechten Schaltstellung, welche beispielsweise de* größten Gang entspricht, bei« Durchlaufen bis in die luBerst linke Schaltstellung eine tinkeländerung von 2 Alpha auf* ZweckmäSigerweise wird die Anordnung so abgestimmt, daß die Verhältnisse bein Einlauf des unteren Kettentrume in das Spannrad 7 über den gesamten Schaltweg gleich sind. Dies wird dann erreicht,

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wenn der Schnittbereich der den einzelnen Schaltstellungen zugeordneten Leitrad- bzw· Spannradebenen annähernd durch das treibende Zahnrad verläuft»

Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 2 zu ersehen 1st, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ebene, in weicher sich das Viergelenkgetriebe bewegt, gegenüber der Horizontalen UBt 45 in Fahrtrichtung geneigt angeordnet» Damit ist dem Leitrad 6 während der Schaltvorgänge eine Bahn vorgeschrieben, die in dieser Verschiebe-Ebene 17 etwa kreisförmig verläuft und gegenüber der Mantellinie des Kettenrädersatzes 14 annähernd parallel verläuft.

Es ist ohne weiteres möglich, die Neigung der Verschiebe-Ebene 17 gegenüber der Horizontalen zu verkleinern oder sogar beide parallel anzuordnen· Dadurch wird allerdings der Abstandeunterschied zwischen dem Leitrad 6 und den einzelnen Zahnrädern des Kettenrädersatzes 14 größer· Ebenso ist es durchaus denkbar, anstelle des Längenunterschiedes zwischen dem Gestell 2 und der Koppel 3 diese Teile gleich auszuführen und dafür die Lenker 4 und 5 mit unterschiedlicher Länge zu verwenden«

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Claims

Patentansprüche

1. Kettenschaltung für Fahrräder oder dgl., bestehend aus
einem Satz Kettenräder unterschiedlichen Durchmessers auf
der Achse des getriebenen Rades sowie einer Kettenlelt-
und Spanneinrichtung, welche,parallelograaiaartig geführt,
auf einer Ebene eine gekrümmte Bahn beschreibt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Achse (13) des Leitrades
(6) fest an der Koppel (3} eines Viergelenkgetriebes angeordnet ist, welches mit ungleich langen Gliedern ausgeführt
ist und dessen Verschiebe-Ebene (17) parallel zur Achse des
getriebenen Rades und unterhalb dieser verläuft*

2· Kettenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Gestell (2) und Koppel (3) angeordneten Glieder (Lenker 4 und 5) gleiche Länge aufweisen und der Achsabstand dieser beiden Glieder am Gestell großer ist als an der Koppel

3· Kettenschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebe-Ebene (17) gegenüber der Verti-

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kalen um etwa 45 geneigt angeordnet ist und die Horizontale in Fahrtrichtung gesehen vor der Achse schneidet·

4* Kettenschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Heise ein federbelastetes Spannrad (7) ist Abstand von Leitrad (6) um dessen Achse (13) schwenkbar angeordnet ist·

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