DE29623258U1 - Chain drive for bicycles - Google Patents
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Description
Reg.-Nr. 14 035 DE1 18.11.97Reg. No. 14 035 DE1 18.11.97
Mannesmann Sachs AG - SchweinfurtMannesmann Sachs AG - Schweinfurt
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Fichtel & Sachs AG - Schweinfurt
Die Erfindung betrifft einen Kettentrieb mit mindestens einem Zahnkranzpaket für Fahrräder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a chain drive with at least one sprocket set for bicycles according to the preamble of claim 1.
Die heutigen Anforderungen an eine Kettenschaltung bei den verschiedenartigsten 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 ausdrückt, daß der Unterschied in der Zähnezahl an den Zahnkränzen der Zahnkranzpakete teilweise einen einzigen Zahn ausmacht, speziell bei den kleinen Zahnkränzen. Mit wachsender Zähnezahl werden Übersetzungssprünge kleiner, weshalb ab einer bestimmten Zahnkranzgröße die Zähnezahldifferenz der benachbarten Zahnkränze auf zwei ansteigen kann, ohne den Übersetzungssprung anwachsen zu lassen. Größere Zähnezahldifferenzen werden mit wachsender Zahnkranz-Today's requirements for derailleur gears on a wide variety of special bicycles have led to a constant increase in the number of sprockets in sprocket sets on the freewheel hub and bottom bracket. Not only is a large distance between the smallest and largest gear ratio required, but also minimal gear ratio jumps, which is expressed in the fact that the difference in the number of teeth on the sprockets of the sprocket sets sometimes amounts to a single tooth, especially with the small sprockets. As the number of teeth increases, gear ratio jumps become smaller, which is why from a certain sprocket size onwards the difference in the number of teeth of the adjacent sprockets can increase to two without increasing the gear ratio jump. Larger differences in the number of teeth become smaller as the sprocket size increases.
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größe verwendet bis zu einer maximalen Anzahl von Zahnkränzen an der Freilaufnabe, die bei etwa neun liegt. Die gesamte Übersetzungskapazität läßt sich durch die Verwendung von Mehrfachkettenblättern am Tretlager steigern, wodurch sich das gesamte Übersetzungsverhältnis auf einen Bereich mit dem Faktor 4 auslegen läßt.size is used up to a maximum number of sprockets on the freewheel hub, which is around nine. The total gear capacity can be increased by using multiple chainrings on the bottom bracket, which allows the total gear ratio to be designed to a range of a factor of 4.
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 Außenlaschen 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 ergibt, die die Antriebsdrehrächtung des Kettentriebes bestimmen. Ferner wurden lediglich die in Fahrtrichtung links positionierten Außenlaschen mit Zähnen versehen, so daß auch das am Tretlager des Fahrrades angeordnete Zahnkranzpaket in der Weise angeordnet sein muß, daß die Zahnkränze mit verschiedenen Durchmessern 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 Mitnahmebedingungen 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.DE 42 08 713 C2 discloses a chain drive in which sprockets of a sprocket pack are arranged without gaps between each other and are driven by a toothed chain that has teeth on its outer plates that interact with the sprockets, resulting in an off-center position of the toothed chain relative to the respective sprocket. The teeth on the outer plates of the toothed chains are each arranged in the area below the bolts of the toothed chain, resulting in a drive flank for transmitting the torque and a shaped flank opposite the drive flank, which determine the drive rotation direction of the chain drive. Furthermore, only the outer plates positioned on the left in the direction of travel were provided with teeth, so that the sprocket pack arranged on the bottom bracket of the bicycle must also be arranged in such a way that the sprockets with different diameters must be arranged so that they become smaller towards the right, as shown in Fig. 6 of the patent. Finally, the torque is transferred from the sprockets of the sprocket package around the bottom bracket to the toothed chain via the shaped flanks, which results in less favourable driving conditions, but these are not significant with relatively large sprockets. However, if extremely small sprockets are used, it can happen that the chain is pulled out of its engagement and skips a tooth engagement when large torques are transferred.
Die vorgeschlagenen Zahnkette vermeidet den Unterschied zwischen Formfianken 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 üblichenThe proposed toothed chain avoids the difference between the form flanks and the drive flanks and also offers the possibility of eccentrically attaching to the respective sprocket package on both sides of the chain and engaging the teeth located there. The double advantage of this arrangement is the possibility of attaching the sprocket package to the bottom bracket in the manner that is common today.
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Weise auszubilden, nämlich mit nach in Fahrtrichtung gesehen links kleiner werdenden 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.way, namely with gear rims that become smaller to the left as seen in the direction of travel. Secondly, the torque can be reliably transmitted from the gear rims to the toothed chain via the shaped flanks, since these are identical to the drive flanks.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung von Zähnen an Zahnketten zu schaffen, die auf beiden Seiten der Zahnkette angeordnet sind und auf beiden Seiten in beide Richtungen Drehmomente übertragen können.It is therefore the object of the invention to create an arrangement of teeth on tooth chains that are arranged on both sides of the tooth chain and can transmit torques on both sides in both directions.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen beschrieben.The solution to this problem is described in the claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in Zeichnungen veranschaulicht sind, erläutert. Es zeigt:The invention is explained below using embodiments illustrated in drawings. It shows:
Fig. 1 ein Zahnkranzpaket am Hinterrad des Fahrrades mit einem Kettenleitwerk und eine Zahnkette in Seitenansicht;Fig. 1 a sprocket set on the rear wheel of the bicycle with a chain guide and a toothed chain in side view;
Fig. 2 das Zahnkranzpaket mit Zahnkränzen wahlweise mit Stützscheiben und der Zahnkette;Fig. 2 the sprocket package with sprockets optionally with support disks and the toothed chain;
Fig. 3 die Zahnkette in Eingriff mit einem Zahnkranz;Fig. 3 the toothed chain in engagement with a sprocket;
Fig. 4 eine Zahnkette mit spiegelgleich ausgeführten gekröpften Laschen;Fig. 4 a tooth chain with mirror-image cranked plates;
Fig. 5 eine Zahnkette aus einer Gabellasche mit angeformtem Zahn;Fig. 5 a tooth chain made of a fork link with a molded tooth;
Fig. 6 eine Zahnkette aus einer Zahnlasche mit angeformtem abgewinkeltem Zahn und einer Decklasche;Fig. 6 a toothed chain consisting of a tooth plate with a molded angled tooth and a cover plate;
Fig. 7 ein Zahnkranzpaket zum Antrieb am Tretlager in herkömmlicher Abstufung; Fig. 7 a sprocket set for driving the bottom bracket in conventional gradation;
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Fig. 8 ein Teilausschnitt von Zahnkränzen mit Zähnen und abgeschrägten Flanken.Fig. 8 a partial section of gear rims with teeth and bevelled flanks.
Der vorgeschlagenen Kettentrieb besteht aus einem Zahnkranzpaket 1, das um die Achse eines Hinterrades eines Fahrrades angeordnet ist, einem Kettenleitwerk 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 Zahnkränzen 61,62,63,64 und 65. Das am Hinterrad angeordnete Zahnkranzpaket 1 besteht aus eng aneinanderliegenden Zahnkränzen 2, 3,4,...16, wobei insbesondere bei den größeren der Zahnkränze Stützscheiben 14a, 15a, 16a zwischen die Zahnkränze eingefügt sein können. Die Position der Zahnkette 30 auf dem Zahnkranzpaket 1 gemäß Fig. 2 ist in Fig. 3 durch eine Ausschnittvergrößerung verdeutlicht. 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 Zahnkette 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.The proposed chain drive consists of a sprocket assembly 1 that is arranged around the axis of a rear wheel of a bicycle, a chain guide 20 with a guide roller 21 and a tension roller 22, a toothed chain 30, a sprocket assembly 60 arranged on the bottom bracket of the bicycle and a chain guide (not shown here) for turning the chain on the sprockets 61, 62, 63, 64 and 65. The sprocket assembly 1 arranged on the rear wheel consists of closely spaced sprockets 2, 3, 4,...16, whereby support disks 14a, 15a, 16a can be inserted between the sprockets, particularly in the case of the larger sprockets. The position of the toothed chain 30 on the sprocket assembly 1 according to Fig. 2 is illustrated in Fig. 3 by an enlarged detail. There it is shown how a left-hand tab 32 is in engagement with the sprocket 2, whereby a disk 18 provides additional axial protection against the toothed chain 30 falling off the sprocket 2. This has a bevel 26 which prevents the toothed chain 30 from falling off the smallest sprocket 2 even under extreme loads. The guide roller 21 and the tension roller 22 have a profile 23 in order to guide the toothed chain 30 according to their outer contours.
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 kraftübertragende 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, wodurch sich eine symmetrisch ausgeführte Zahnkette 30 ergibt, die im FaNe einer zentrisch angreifenden Zugkraft einen symmetrischen Kraftverlauf aufweist. Die Antriebsflanken 33 und die Formfianken 35 weisen einen Winke! 36 auf, wodurch sich Zahnformen ergeben, die mit entsprechenden Zähnen 24 der Zahn-According to Fig. 4, the toothed chain 30 is shown, consisting of a right-hand plate 31 with a right tooth 34 and a left-hand plate 32 with a left tooth 37. The teeth 34 and 37 have a force-transmitting drive flank 33 in the drive direction when the torque is transmitted from the toothed chain 30 to the sprockets 2...16 and a shaped flank 35 opposite this drive flank 32, whereby the teeth 34 and 37 are designed to be mirror-images of one another around a central plane M parallel to the plates 31, 32. The plates 31 and 32 are also designed to be mirror-images and connected with bolts 38, resulting in a symmetrically designed toothed chain 30 which has a symmetrical force curve in the face of a centrally acting tensile force. The drive flanks 33 and the shaped flanks 35 have an angle! 36, resulting in tooth shapes that correspond to corresponding teeth 24 of the
Reg.-Nr. 14 035 DE1 ' 18.11.97Reg. No. 14 035 DE1 ' 18.11.97
kränze 2-16, hier beispielsweise 15, zusammenwirken, wobei diese Zähne 24 Flanken 25 aufweisen, die ebenfalls Schrägen 26 aufweisen, und sozusagen einen Schwalbenschwanzverbindung während des Zahngriffes eingehen. Diese Verbindung sichert die Zahnkette 30 gegen das Herausfallen in Richtung zu einem kleineren Zahnkranz, während die Sicherung zum größeren Zahnkranz hin keines besonderen Aufwandes bedarf, da die Zähne 34 bzw. 37 gegen die Planfläche des nächstgrößeren Zahnkranzes anlaufen dürfen. Hierdurch ist bereits gesagt, daß die in Bolzenrichtung sich erstreckenden Zähne nach außen hin gerichtet die größte Erstreckung haben müssen, um der Zahnkette 30 eine reibungsarme und kippfreie Führung zu verleihen.rings 2-16, here for example 15, work together, whereby these teeth 24 have flanks 25, which also have bevels 26, and form a dovetail connection during the tooth engagement. This connection secures the toothed chain 30 against falling out in the direction of a smaller toothed ring, while securing it towards the larger toothed ring does not require any special effort, since the teeth 34 and 37 may run against the flat surface of the next larger toothed ring. This already means that the teeth extending in the direction of the bolt must have the greatest extension directed outwards in order to give the toothed chain 30 a low-friction and tilt-free guide.
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. Dieser Zahn 44 ist bezüglich der Bolzen 48 symmetrisch zwischen den Bolzen 48 zu den Zahnkränzen hinweisend angeordnet, wobei es sich um die Hintereinanderschaltung 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 Antriebsflanken 43 und Formfianken 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 beiden Seiten der Zahnkette 40 hin von der Mitte des Zahnes 44 ausgehend eines schwalbenschwanzähnliche Verdickung des Zahnes 44 bewirkt. Diese schwaibenschwanzähnliche Verdickung, die dem beiderseitigen Winkel 46 folgt, ist zumindest auf einer Breite der Zahnkränze 2-16 bzw. 61 - 65 mit diesem Winkel ausgeführt, so daß sich wie bei der vorbeschriebenen Zahnkette 30 eine Schwalbenschwanzverbindung mit den Zähnen 24 und deren Schrägen 26 ergibt.According to Fig. 5, a toothed chain is proposed which does not have right and left teeth 34 and 37 like the toothed chain 30 in Fig. 4, but rather a continuous tooth 44 extending over the entire width of the toothed chain 40. This tooth 44 is arranged symmetrically with respect to the bolts 48 between the bolts 48 pointing towards the toothed rings, whereby it is a series connection of fork-shaped tooth plates 41 which are thickened in their middle between the bolts 48 to the entire width of the toothed chain 40 and thus correspond to the width of the toothed chain 40. The teeth 44 also have drive flanks 43 and shaped flanks 45, whereby the shaped flanks 45 can be designed to be a mirror image of the drive flanks 43, which has the advantage of allowing the toothed chain 40 to be driven in both directions or of driving it in both directions. Analogous to the tooth design of the tooth chain 30, the drive flanks 43 and the form flanks 45 are given an angle 46, which causes a dovetail-like thickening of the tooth 44 on both sides of the tooth chain 40, starting from the center of the tooth 44. This dovetail-like thickening, which follows the angle 46 on both sides, is designed with this angle at least over one width of the tooth rims 2-16 or 61-65, so that, as with the tooth chain 30 described above, a dovetail connection is created with the teeth 24 and their bevels 26.
Reg.-Nr. 14 035 DE1 18.11.97Reg. No. 14 035 DE1 18.11.97
Gemäß Fig. 6 wird auf dem Prinzip der spiegelgleichen Zahnausführung eine Zahnkette 50 vorgeschlagen, die aus einer Zahnlasche 51 und einer Decklasche 52 besteht, wobei die Laschen wechselweise durch Bolzen 58 drehbeweglich zusammengehalten werden. Gemäß der in Fig. 6 dargestellten Schnittzeichnung Y ist an die Zahnlasche 51 ein Zahn 54 angewinkelt angeformt, der durch prägende Verformung ein Zahnprofil erhält, welches hinsichtlich Antriebsflanken 53, Formflanken 55 sowie Winkel 56 dem Zahnprofil des Zahnes 44 entspricht. Der Vorteil der Zahnkette 50 liegt in der Tatsache, daß nur eine einzige Zahnlasche 51 hergestellt zu werden braucht, wobei mit einfachen Decklaschen 52 die Symmetrie der gesamten Kette herstellbar ist.According to Fig. 6, a toothed chain 50 is proposed based on the principle of mirror-like tooth design, which consists of a toothed plate 51 and a cover plate 52, whereby the plates are alternately held together by bolts 58 in a rotationally movable manner. According to the sectional drawing Y shown in Fig. 6, a tooth 54 is formed at an angle onto the toothed plate 51, which is given a tooth profile by embossing deformation which corresponds to the tooth profile of the tooth 44 in terms of drive flanks 53, form flanks 55 and angle 56. The advantage of the toothed chain 50 lies in the fact that only a single toothed plate 51 needs to be produced, whereby the symmetry of the entire chain can be produced with simple cover plates 52.
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 Tretkurbel 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 Schwaibenschwanzverband zwischen den rechten Zähnen 34 und den Zähnen 24 des Zahnkranzes 65 zu gewährleisten.According to Fig. 7, the sprocket assembly on the bottom bracket of the bicycle is shown in connection with a pedal crank 68, whereby the sprockets are staggered in size according to the conventional pattern so that the largest sprocket 65 is closest to the pedal crank 68 and the smallest sprocket 61 is furthest from the pedal crank. To properly secure the toothed chain 30 on the largest sprocket 65, a large thrust washer 66 is required to absorb the axial force components that arise during the drive and to ensure the dovetail connection between the right teeth 34 and the teeth 24 of the sprocket 65.
Mit den vorgeschlagenen Zahnketten 30,40,50 läßt sich durch die spiegelgleiche Zahnausbildung und des Symmetrie der Zahnlaschen erreichen, daß die Zahnkranzpakete 1 und 60 derart zusammenstelibar 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 Zahnkränzen 61-65 des Zahnkranzpaketes 60 über die rechte Seite angetrieben werden. Ferner ist von Vorteil, daß in der derart beschriebenen Anordnung der Zahnkranzpakete 1 und 60 das Drehmoment nicht dauernd durch schräglaufende Zahnketten 30,40,50 übertragen werden muß.With the proposed toothed chains 30, 40, 50, the mirror-like tooth design and the symmetry of the tooth plates mean that the toothed ring packages 1 and 60 can be assembled in such a way that the toothed rings 2-16 are arranged with their diameters decreasing away from the center of the bicycle, while the toothed rings 61-65 decrease in diameter towards the center of the bicycle. The toothed chains 3, 40, 50 transfer the torque to the toothed ring package 1 with their left side, while they are driven by the toothed rings 61-65 of the toothed ring package 60 on the right side. It is also advantageous that in the arrangement of the toothed ring packages 1 and 60 described in this way, the torque does not have to be transmitted continuously by inclined toothed chains 30, 40, 50.
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet,2. Chain drive according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,3. Chain drive according to one of claims 1 or 2,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,4. Chain drive according to one of claims 1 to 3,
characterized,
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980305 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SRAM DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: MANNESMANN SACHS AG, 97424 SCHWEINFURT, DE Effective date: 19990408 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990915 |
|
R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20030201 |