DE2915447C2 - Ketten-Hinterradschaltung für ein Fahrrad - Google Patents

Ketten-Hinterradschaltung für ein Fahrrad

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DE2915447C2 DE2915447A DE2915447A DE2915447C2 DE 2915447 C2 DE2915447 C2 DE 2915447C2 DE 2915447 A DE2915447 A DE 2915447A DE 2915447 A DE2915447 A DE 2915447A DE 2915447 C2 DE2915447 C2 DE 2915447C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ketten-Hinterradschaltung für ein Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei derartigen Kettenschaltungen trägt die Nabenachse mehrere, abgestufte Kettenritzel. Nahe diesen ist ein parallel zur Nabenachse beweglicher Arm angeordnet, welcher eine Führungsrolle und eine Umlenk- bzw. Spannrolle für die Antriebskette trägt Die Führungsrolle befindet sich nahe den Kettenritzeln, so daß durch Verschieben des Annes parallel zur Nabenachse die über die Führungsrolle geführte Antriebskette von einem Ritzel auf das andere umgeworfen werden kann.
Um ein rasches und präzises Schalten zu erreichen, ist
es wünschenswert, daß sich die Führungsrolle möglichst nahe am jeweiligen Kettenritzel befindet, mit welchem die Antriebskette gerade in Eingriff steht bzw. gebracht werden soll. Es ist somit wünschenswert, daß der Arm bei jedem Schaltvorgang nicht nur axial zur Nabenachse, sondern auch radial zu dieser in geeigneter Weise bewegt wird.
Eine derartige Radialbewegung ist durch die eingangs genannte, gattungsbildende Ketten-Hinterradschaltung (DE-AS 24 00 835) bekannt. Diese Schaltung verwendet für die zur Nabenachse parallele Bewegung des Armes ein Parallelogrammgestänge, und zwischen dessen Ende einerseits und dem Arm andererseits ist ein zusätzliches Parallelogrammgestänge angeordnet, weiches auf die jeweils herrschende Spannung der Antriebskette anspricht, um eine Bewegung des Armes radial zur Nabenachse herbeizuführen.
Die Kettenspannung weist aber nur solange für jede Schaltposition der Kette (für jedes Kettenritzel eines bestimmten Durchmessers) einen typischen Wert auf, als die dem Arm zugeordnete Kettenspannfeder nicht ermüdet ist, die Kette durch Abnutzung nicht gelängt ist oder zusätzlich eine vordere Kettenschaltung vorgesehen ist, welche an der Fahrrad-Tretkurbel mehrere Kettenräder vorsieht. In allen diesen Fällen ist die Kettenspannung nicht geeignet, für die zuverlässige, zur Nabenachse radiale Positionierung des Armes herangezogen zu werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die obengenannte, bekannte Kettenschaltung unter gleichzeitiger Herbeiführung einer baulichen Vereinfachung dahingehend weiterzubilden, daß die jeweils ordnungsgemäße Lage des Schaltarmes stets zuverlässig gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist am Träger einerseits und einer geeigneten Stelle des Parallelogrammgestänges andererseits ein Lenker angeordnet. Befindet sich nun der Schaltarm in einer bestimmten Schaltposition, und wird die Länge bzw. Zugspannung der Antriebskette verändert, etwa durch Wählen eines anderen Ganges an der vorderen Kettenschaltung, dann schwenkt zwar der Arm unter Wirkung der ihm in üblicher Weise zugeordneten Kettenspannfeder und führt einen Ausgleich der Kettenlänge herbei, die Führungsrolle aber
/erharrt in ihrer Position, da das Parallelogrammgestän- *e wegen des Lenkers seinerseits um die Achse, die es mit dem Träger verbindet, keine Schwenkbewegung durchführen kann.
Wird nun mitteis Verschiebens des Parallelogrammjestänges ein anderer Gang gewählt, dann würde sich bei einer Bewegung des Armes parallel zur Nabenachse der Abstand zwischen den beiden Aalenkpunkten des Lenkers verändern. Dies ist aber wegen des Lenkers nicht möglich, so daß beim Ändern des Ganges der Arm zwangsweise eine zusätzliche Bewegung radial zur Nabenachse durchführt
Durch die Wahl geeigneter Anlenkpunkte ist es somit möglich, jeder achsparallelen Position des Armes und somit der Führungsrolle auch eine radiale Position, jeweils auf die Nsbenachse bezogen, zwingend zuzuordnen, wobei die jeweiligen Positionen an den Durchmesser der Kettenritzel derart angepaßt sind, daß ein sauberes und zuverlässiges Schalten gewährleistet ist.
Die beim Stand der Technik störendea unterschiedlichen Längen- und Spannungsverhältnisse der Antriebskette bleiben ohne Auswirkung.
Im Prinzip ist es nur erforderlich, an einer einfachen Kettenschaltung mit Parallelogrammgestänge ohne radiale Einstellmöglichkeit einen zusätzlichen Lenker anzubringen, um die oben angegebene Wirkung zu erzielen, durch welche alle Nachteile der wesentlich komplizierteren, eingangs genannten, bekannten Kettenschaltung ausgeräumt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, zwischen dem Ende des Lenkers und dem Parallelogrammgestänge ein zusätzliches Haueteil derart einzufügen, daß aus Träger, Parallelogrammgestänge, Halteteil und Lenker ein weiteres Parallelogramm gebildet wird. Hierdurch wird eine gleichbleibende Positionierung bezüglich jeden Kettenrades erreicht. Somit kann die Antriebskette zum Ändern der Übersetzung immer schnell und genau geschaltet werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen, die eine Verbesserung der Wirkung und/oder Vereinfachung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Kettenschaltung herbeiführen, sind in den weiteren Ansprüchen aufgeführt. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 eine Draufsicht auf diese Ausführungsform, F i g. 3 eine Vorderansicht, in welcher eine Betriebsstellung der Ausführungsform der F i g. 1 wiedergegeben ist,
Fig.4 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 5 eine Draufsicht auf diese zweite Ausführungsform, und
F i g. 6 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren ist ein Träger 1 gezeigt, der zusammen mit einer Nabenachse 5 der hinteren (nicht dargestellten) Radnabe eines Fahrrads an dessen hinteren Gabelstrebe befestigt ist, und ein erstes Basisteil 2 ist über einen ersten, querverlaufenden Wellenzapfen 3 schwenkbar am Träger 1 angebracht. Das erste Basisteil 2 weist in Abstand einander gegenüberliegende Tragarme 2a und 2b und einen Ansatz 2c für einen Halter 4 auf, der die Hülle eines Bowdenzuges hält, in welcher ein Betätigungsdraht geführt ist.
Zwei Schenkelteile 5 und 6 sind jeweils mit dem einen Ende zwischen die Tragarme 2a und 2b eingesetzt und sind über erste und zweite längsverlaufende Wellenzapfen 7 und 8 schwenkbar am ersten Basisteil 2 gehalten, und ihre anderen Enden tragen ein bewegliches, zweites Basisteil 9, das um dritte und vierfe Wellenzapfen 10 und 11 schwenkbar ist Das zweite Basisteil 9 ist ähnlich geformt wie das erste Basisteil 2 und mit Verbindungsarmen 9a und 9b, die mit den beiden Schenkelteilen 5 und 6 verbunden sind, und auch mit oinem Halter 12 versehen, an welchem ein Ende des Betätigungsdrahts befestigt ist
Ein aus zwei Teilen gebildeter Arm 16 mit einer Führungs- und einer Spannrolle 14 und 15 ist über einen zweiten querverlaufenden Wellenzapfen 13 schwenkbar am zweiten Basisteil 9 gehalten. In den Zeichnungen fäJU die Welle der Führungsrolle 14 mit dem zweiten querverlaufenden Wellenzapfen 13 zusammen, so daß, selbst wenn die beiden Teile des Armes 16 um den zweiten querverlaufenden Wellenzapfen 13 schwingen, die Führungsrolle 14 ihre Stellung nicht ändern kann. Zwischen den Armteilen 16 und dem zweiten Basisteii 9 ist eine Spannfeder 17 vorgesehen, durch welche die Teile des Armes 16 im Uhrzeigersinn um den querverlaufenden Wellenzapfen 13 geschwenkt werden, um dadurch die vorbestimmte Spannung an einer über die Spannrolle 15 geführten Antriebskette C aufzubringen. Die Spannfeder 17 ist aus einem aufgerollten Federdraht gebildet und an einem Ende 17a umgebogen und dadurch an der Seitenkante der beiden Teile des Armes 16 eingehakt, während sie mit dem anderen Ende auf das zweite Basisteil 9 einwirkt.
Der vorbeschriebene Aufbau bildet aus dem ersten Basisteil 2, den zwei Schenkelteilen 5 und 6 und dem zweiten Basisteil 9 ein Parallelogrammgestänge A, welches sich zur Bewegung des zweiten Basisteils 9 axiai zum Freilauf Fverschiebt.
Der (nicht dargestellte) Betätigungsdraht ist an dem Halter 12 und die (nicht dargestellte) Hülle ist an dem Halter 4 anbringbar, um das Parallelogrammgestänge Λ zu verschieben, damit die Antriebskette C von einem der Kettenräder Wi bis W5 an dem Freilauf F auf ein anderes geschaltet werden kann.
Ein Lenker 20 ist zwischen dem Träger 1 und dem Parallelogrammgestänge A angebracht, damit das zweite Basisteil 9 zusätzlich in bestimmte Stellungen zum Träger 1 gebracht werden kann, wobei das zweite Basisteil 9 in eine bestimmte Stellung bezüglich jedes mit der Antriebskette C in Eingriff stehenden Kettenrades Wi -f- W5 gebracht wird. Es ist daher möglich, die Stellung des zweiten Basisteils 9 ohne Rücksicht auf die Zugkraft der Spannfeder 17 auszugleichen. Wenn sich das zweite Basisteil 9 bezüglich des Freilaufs Fin axialer Richtung bewegt, um die Antriebskette C auf ein ausgewähltes Kettenrad VVi bis VV5 zu schalten, dann verschiebt der Lenker 20 auch den Arm 16 und damit die querverlaufende Welle 13 und die Führungsrolle 14 bezüglich jedes Kettenrades Wi ^r Ws radial zu dem Freilauf F. Somit wird der querverlaufende Wellenzapfen 13 von der Nabenachse 5 entfernt, wenn der Arm 16 von dem für eine hohe Geschwindigkeit vorgesehenen Kettenrad Wi mit dem kleinsten Durchmesser zu dem für die niedrigste Geschwindigkeit vorgesehenen Kettenrad W5 mit dem größten Durchmesser bewegt werden.
Als nächstes wird eine bevorzugte Ausführungsform im einzelnen beschrieben. Bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform ist der Lenker 20
■ in Form eines langgestreckten Teils, beispielsweise eines Stabes oder Rohrs ausgebildet. Der Lenker 20 ist über einen dritten querverlaufenden Wellenzapfen 21 mit einem Ende am Träger 1 und über einen vierten querverlaufenden Wellenzapfen 23 mit seinem anderen Ende an einer am zweiten Basisteil 9 befestigten Strebe 22 gehaltert.
An dieser Ausführungsform ist das Parallelogrammgestänge A über den ersten querverlaufenden Wellenzapfen 3 am Träger 1 schwenkbar gehaltert und nicht mit der herkömmlichen Zug- oder Spannfeder versehen, so daß es dadurch bezüglich des Trägers 1 frei bewegbar ist. Wenn somit die an den beiden Rollen 14 und 15 geführte Antriebskette C durch die Spannfeder 17 gleichmäßig gespannt ist, übt der Kettenzug auf das Paraileiogrammgestänge A eine Kraft aus, die nach oben, d. h. in F i g. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn, wirkt, wodurch es in der Richtung verschwenkt werden soll, daß es nach oben bewegt wird. Jedoch wirkt der Lenker 20 dieser Schwenkbewegung entgegen, wodurch das zweite Basisteil 9 in einer geeigneten Stellung bezüglich des Freilaufs F gehalten wird, welche für die Führungshülle 14 die geeignetste ist, um die Kette C zu jedem der Kettenräder IVi bis W$ zu führen, und durch die Befestigungsstelle und die Länge des Lenkers 20 festsetzbar ist.
In F i g. 1 weist der Lenker erste und zweite, mit Außengewinde versehene Stäbe 20a und 20f> und ein Einstellteil 20c auf, in das jeweils die Stäbe 20a bzw. 20Z) einschraubbar sind. Der erste Stab 20a ist mit dem Träger 1 und der zweite Stab 20Z> ist mit der Strebe 22 über den dritten bzw. vierten querverlaufenden Wellenzapfen 21 und 23 schwenkbar verbunden, und das Einstellteil 20c kann gedreht werden, um dadurch die Länge des Lenkers 20 einzustellen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Lage ist der Arm 16 entsprechend bzw. gegenüber dem für die hohe Geschwindigkeit vorgesehenen Kettenrad Wi eingestellt. Aus dieser Lage wird dann das zweite Basisteil 9 bewegt, um den Arm 16 zu dem für die niedrigste Geschwindigkeit vorgesehenen Kettenrad W^ zu verschieben; hierbei wird dann der Abstand zwischen den Lagerstellen der beiden Enden des Lenkers 20, d. h. zwischen dem dritten und vierten querverlaufenden Wellenzapfen 21 und 23, verkürzt. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Parallelogrammgestänge A verstellt wird, um das zweite Basisteil 9 zu bewegen.
Folglich wird durch die Verkürzung des vorerwähnten Abstandes das zweite Basisteil 9 gezwungen, sich entgegen der vorerwähnten, nach oben wirkenden Kraft nach unten zu bewegen, weil der Lenker 20 dagegen wirkt. Dadurch schwingt, um den verringerien Abstand auszugleichen, das Parallelogrammgestänge A um den ersten querverlaufenden Wellenzapfen 3, um den zweiten querverlaufenden Wellenzapfen 13 am Arm 16 von der Nabenachse Szu entfernen, um dadurch die Führungsrolle 14 in die richtige Stellung bezüglich des für die niedrigste Geschwindigkeit vorgehenen Kettenrades W$ zu bringen.
Die bei der herkömmlichen Kettenschaltung verwendete Rückholfeder, die in der vorstehend angeführten Ausführungsform nicht beschrieben ist, kann durch die Spann- oder Zugfeder 17 ersetzt werden. Die nach oben wirkende Kraft, die auf das Parallelogrammgestänge A ausgeübt wird, und dessen Parallelverformung, wirkt wie eine Rückholfeder. Im übrigen würde auch die Verwendung einer Rückholfeder die Tätigkeit und Wirksamkeit der beschriebenen Kettenschaltung nicht behindert werden.
Die Strebe 22 an einem Ende des Lenkers 20 kann auch über einen fünften querverlaufenden Wellenzapfen schwenkbar am zweiten Basisteil 9 gehaltert sein. In diesem Teil bilden sie Strebe 22, der Lenker 20, der Träger 1 und das Parallelogrammgestänge A einen parallelogrammförmigen Mechanismus aus vier Verbindungsteilen. Vorzugsweise ist an diesem parallelogrammförmigen Verbindungsmechanismus, insbesondere an der Strebe 22, eine Feder vorgesehen, die das zweite Basisteil 9 bezüglich des Freilaufs F radial nach außen, d. h. nach unten, zu drücken trachtet. Hierdurch bewegt sich dann das zweite Basisteil 9 bezüglich des Freilaufs in axialer Richtung, um dadurch das Parallelogrammgestänge beim Schwenken nach unten zu unterstützen.
Der fünfte querverlaufende Wellenzapfen, durch den die Strebe 22 schwenkbar gehaltert werden könnte, ist durch den zweiten, in F i g. 1 dargestellten, querverlaufenden Wellenzapfen 13 ersetzt. In diesem Fall weist die Strebe 22 eine Bohrung auf und ist über diese schwenkbar an dem zweiten querverlaufenden Wellenzapfen 13 gehaltert.
Außerdem ist die Spann- oder Zugfeder 17 an einem Ende verlängert und mit diesem Ende an der Strebe 22 gehalten, um dadurch das zweite Basisteil 9 bei dem parallelogrammförmigen Verbindungsmechanismus bezüglich des Freilaufs F radial nach außen zu drücken. In diesem Fall wird bei einem Verschwenken durch den Arm 16 d:~ auf den Lenker 20 wirkende Kraft erhöht, um dadurch eine Radialbewegung des zweiten Basisteils 9 bezüglich des Freilaufs Fweiter sicherzustellen.
Als nächstes werden eine zweite und dritte Ausführungsform anhand der F i g. 4 bis 6 beschrieben. Anstelle des rohrförmigen Teils in der ersten Ausführungsform bestehen die Lenker 20 in diesen Ausführungsformen jeweils aus Federdraht, der als verlängertes Ende der Zug- oder Spannfeder 17 ausgebildet und am Träger 1 gehalten ist.
Gemäß F i g. 4 und 5 ist die Verlängerung mit einem Ende in einer Aussparung la abgestützt, die bezüglich des Drehpunktes des ersten querverlaufenden Wellenzapfens 3 auf der Einspannseite des Trägers 1 an dem Fahrradrahmen vorgesehen ist. In diesem Fall übt der Lenker 20 in Form der Verlängerung der Feder 17 auf das Parallelogrammgestänge A ohne weiteres die Kraft aus, durch die das zweite Basisteil 9 von dem Freilauf F radial nach außen, d. h. nach oben, gedrückt wird.
In der dritten, in Fig.6 dargestellten Ausführungsform ist der Lenker 20 als eine Verlängerung der Spannfeder 17 ausgebildet, die zum Träger 1 hin auf einer Sciic verläuft, die von dessen Anbringurigsssite bezüglich des Drehpunktes des ersten querverlaufenden Wellenzapfens 3 abgewandt ist. Am Träger 1 ist auf der zu dem Fahrradrahmen abgewandten Seite ein Ansatz li> mit einer Bohrung Ic ausgebildet, in welche ein umgebogenes Ende des Lenkers 20 eingesetzt ist, wodurch er an dem Träger 1 eingehakt ist. Der Lenker 20 in der dritten Ausführungsform übt auf das Parallelogrammgestänge A die Kraft aus, die auf das zweite Basisteil 9 einwirkt, um es von dem Freilauf F aus radial nach außen, d. h. nach unten, zu bewegen, was wie bei der zweiten Ausführungsform mit Hilfe der Verlängerung der Spannfeder 17 geschieht
Bei der zweiten und dritten Ausführungsform übt der Lenker 20 eine Kraft aus, die das zweite Basisteil 9 von dem Freilauf F aus nach unten drückt, um dadurch dessen Nachführbarkeit zu verbessern, wenn es
bezüglich des Freilaufs bewegt wird, um die Antriebskette auf ein ausgewähltes Kettenrad an dem Freilauf F zu schalten.
Der Lenker 20 kann auch an den Schenkelteilen 5 oder 6. den längsverlaufenden Wellenzapfen 10 oder 11, durch die das zweite Basisteil 9 mit dem Schenkelteil 5 oder 6 verbunden ist, oder an einem gesonderten Teil angebracht werden, das an dem Schenkelteil 5 oder 6, dem zweiten Basisteil 9 oder dem ersten Basisteil 2
angebracht ist. Ferner kann anstelle der Spannfeder 17 eine andere Federeinrichtung verwendet werden, um auf den Lenker 20 die Kraft auszuüben, die auf das zweite Basisteil 9 wirkt, um es nach unten zu bewegen. Der Federdraht, der den Lenker 20 bildet, kann von der Spannfeder 17 getrennt sein. Ferner erfolgt durch den Lenker 20 in Form eines Federdrahtes auch eine Rückführung des Parallelogrammgestänges.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Ketten-Hinterradschaltung für ein Fahrrad, mit einem am Fahrradrahmen befestigbaren Träger, einem durch eine Betätigungseinrichtung verschwenkbaren Parallelogrammgestänge, das zwei Basisteile und zwei Schenkelteile aufweist, einem Arm, der zwei Rollen zum Spannen und Führen der Kette trägt, und einer Einstelleinrichtung zur zusätzlichen radialen Einstellung des Armes in Zuordnung zur Schaltstellung des Parallelogrammgestänges, wobei das erste Basisteil um eine zur Nabenachse parallele erste Achse schwenkbar am Träger angebracht ist, der Arm um eine zu dieser parallelen zweiten Achse gegen die Wirkung einer Spannfeder schwenkbar am zweiten Basisteil angebracht ist und die Schenkelteile um dritte Achsen schwenkbar sind, die quer zur ersten bzw. zweiten Achse stehen, so daß der Arm eine zum Führen der Kette über einen von mehreren, der Hinterradnabe zugeordneter Zahnkränzen geeigneten Radial- und Axiallage einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung als Lenker (20) ausgebildet ist, der schwenkbar einerseits mit dem Träger (1) und andererseits mit dem Parallelogrammgestänge (A) derart verbunden ist, daß dieses bei seinem Verschwenken insgesamt durch den Lenker (20) bezüglich dem Träger (1) um die erste Achse (3) zur radialen Einstellung des Armes (16) schwenkbar ist.
2. Ketten-Hinterradschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß am Träger (I) und dem Parallelogrammgestänge (A) eine dritte bzw. vierte, querverlaufende Welle (21, 23) angeordnet ist, und daß der Lenker (20) mit seinen Enden mit diesen Wellen (21, 22) gelenkig verbunden ist.
3. Ketten-Hinterradschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (20) aus zwei mit Außengewinde versehenen Stäben (20a, 20b) sowie einem Einstellrohr (2OcJ gebildet ist, in dessen mit Innengewinde versehene Enden die beiden Stäbe (20a, 20ty zur Längeneinstellung des Lenkers (20) einschraubbar sind (F ig. 1 bis 3).
4. Ketten-Hinterradschaltung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Parallelogrammgestänge (A) über eine fünfte, querverlaufende Welle ein Halterungsteil (22) schwenkbar angebracht ist, an dessen freiem Ende der Lenker (20) über die vierte, querverlaufende Welle (23) angelenkt ist, wobei der Lenker, der Träger (1), das Parallelogrammgestänge und das Halterungsteil einen parallelogrammförmigen Verbindungsmechanismus bilden.
5. Ketten-Hinterradschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte, querverlaufende Welle von der zweiten, querverlaufenden Welle (13) zur schwenkbaren Anlenkung des Armes (16) an das zweite Basiste-I (9) gebildet ist.
6. Ketten-Hinterradschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schwenken des Armes (16) auf diesen einwirkende Feder (17) eine Verlängerung aufweist, die auf das Halterungsteil (22) in einer solchen Richtung einwirkt, daß das Basisteil (9) bezüglich der Nabenachse (S) radial auswärts gedrückt wird.
7. Kettenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (20) eine Verlängerung der zum Spannen des Armes (16) diesem zugeordneten Feder bildet (F i g. 4,5).
8. Ketten-Hinterradschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lenker (20) bildende Verlängerung der Feder (17) in einen
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