DE3029955C2

DE3029955C2 - Kettenschaltung für Fahrräder

Info

Publication number: DE3029955C2
Application number: DE3029955A
Authority: DE
Inventors: Roger Henri Marius Nanterre Huret
Original assignee: Huret et ses Fils SA
Current assignee: Huret et ses Fils SA
Priority date: 1979-08-08
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1985-10-17
Also published as: GB2056596A; US4362523A; IT1132005B; GB2056596B; IT8023754A0; DE3029955A1

Description

T Kettenschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Schwenkachse des die Nockenflä-

ehe (20a; 105) bestimmenden Teils (20; 104) mit der Schwenkachse der Ebene des Parallelogramms gegen-

[| is über dem Träger (1; 104) zusammenfällt

S 4 Kettenschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Profil des

Nockens (105) sich in drei Dimensionen erstreckt und daß eine Einrichtung zur Verminderung der Reibung

$ zwischen Nocken und Folgeelement vorgesehen ist _ , , ,_(<n. . , ,

p 5. Kettenschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Folgeelement (119) eine darauf

si 20 drehbar angebrachte Rolle (120) aufweist .

6. Ketemschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Rolle (120) kegelstumpfformig oder

ti sphärisch ausgebildet ist

m j Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß das Profil des Nockens

(105) so ausgebildet ist daß der Berührpunkt mit dem Folgeelement bzw. der Rolle sich stets auf dem

Ά 25 gleichen Querschnitt (130) des Folgeelements bzw. der Rolle befindet

Die Erfindung betrifft eine Kettenschaltung für Fahrräder gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bei K M'.enschaltungen für ein exaktes und rasches Schalten auf alien Kettenrädern anzustreben, daß die Läng» des Kettenstücks zwischen Kettenrad und Kettenführungsrolle unabhängig vom gerade eingeschalteten Kettenrad einen bestimmten Urzen optimalen Wert hat Bei mit seiner Ebene festliegendem Schaltparallelogramm und direkt am Gchaltparallelogramm angelenktem Gabelbügel verändert sich diese Län^e jedoch ersichtlich in Abhängigkeit vom durchmesser des gerade eingeschalteten Kettenrads. ·

Nach der DE-AS 24 00 835 wird diesem Problem dadurch beizukommen versucht daß der Gabelbügel mit Kettenführungsrad und Kettenspannrad nicht direkt am Schaitparaiieiogramm angelenki ist, sondern dort so befestigt ist, daß der Gabelbügel zusätzlich zu seiner Verschwenkbarkeit einen translatorischen Freiheitsgrad bezüglich des Schaltparallelogramms hat Dies geschieht nach der einen dort bechriebenen Ausführungsform durch Vorsehen eines zusätzlichen Parallelogramms zwischen dem Schaltparallelogranim unc cem Gabelbügel und nach der anderen Ausführungsfonn durch eine am Schaltparallelogramm befestigte Führung in der ein am Gabelbügel befestigter Kulissenstein gleiten kann.

Diese aus der DE-AS 24 00 835 bekannten Lösungen haben prinzipiell den Nachteil, daß die sich einstellende

translatorische Lage des Gabelbügels bezüglich des Schaltparallelogramms eine Funktion des Gleichgewichts

von Kettenzug einerseits und Kettengewicht plus Gewicht von Gabelbügel mit seinen Rollen andererseits ist.

Auslenkungen aus dieser Gleichgewichtslage eiwa durch Fahrbahnstöße sind daher möglich, was, wenn sie beim

Schalten auftreten, die Schaltgenauigkeit und damit Zuverlässigkeit beeinträchtigt

Bei einer aus der US-PS 40 51 738 bekannten Kettenschaltung gemäß Oberbegriff de» Patentanspruchs 1 ist

das Parallelogramm so am Träger angelenkt, daß die Parallelogrammebetie gegen Federkraft in sich ver-

schwenkbar ist, was mit dem alleinigen Ziel vorgesehen ist, bei einem Umfallen des Fahrrades und einer dabei

auftretenden Kraft gegen das Schaltparallelogramm ein Verbiegen des Trägers zu verhindern. Im Fahrbetrieb

bzw. beim Schalten bleibt die Ebene des Schaltparallelogramms unverändert.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Kettenschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit einfachsten Mitteln eine positive und definierte Steuerung der Lage des Gabelbügels bezüglich des Kettenrades leistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kettenschaltung gelöst, wie sie in Anspruch 1 gekennzeichnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnung ι beschrieben. Auf diesen zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Ausführungsform der Erfindung, F i g. 2 eine Ansicht von rechts der F i g. 1,

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Ansicht, wobei die K ettenschaltung in einer anderen Schwenkstellung dargestellt ist,
F i g. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Kettenschaltung in einer ihrer Endlagen,

F i g. 5 eine Ansicht von hinten, die die Schaltung in ihrer Stellung der F i g. 4 zeigt, wobei gewisse Teile jedoch aus Gründen der Klarheit im Winkel verschoben sind,

F i g. 6 und 7 den F i g. 4 und 5 entsprechende Ansichten, die die Schaltung in ihrer anderen Endlage zeigen,

F i g. 8 ein Schema, das ein Ausführungsbeispiel für das Profil des Nockens in Projektion auf eine zur Radachse senkrechte Ebene zeigt, und

F i g. 9 bis 14 Schemata, welche die Lagen der Rolle für aufeinanderfolgende Stellungen der Schaltung und insbesondere zur Verwirklichung einer Schaltung zeigen, die in einfacher, exakter und positiver Weise die Steuerung des Trägerbügels für die Kettenführungsrolle und für die Kettenspannrolle so erreicht, daß unabhängig von dem gerade eingeschalteten Zahnkranz die Kettenführungsrolle in kurzem Abstand zu den Zahnkränzen des Freilaufes sitzt, wobei diese Kettenschaltung darüber hinaus schnell entsprechend den Durchmessern der Zahnkränze dieses Freilaufes angepaßt werden kann.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Kettenschaltung umfaßt eine Lasche 1 zur Befestigung an der Hinterradgabel eines Fahrrads mittels einer Blockierschraube 2, wobei der Ausschnitt 3 der Lasche um die Welle des Freilaufes herum angeordnet wird.

An der Lasche 1 ist über eine Welle 4 ein Teil 5 angelenkt, das mit seinen beiden Wellen 6 und 7 die eine der Seiten eines formveränderlichen Parallelogramms bestimmt, dessen ihr gegenüberliegende Seite, mit der sie über zwei Arme 8 und 9 sowie zwei Gelenke 10 und 11 verbunden ist, durch ein Teil 12 gebildet ist, das über eine Welle 13 einen Gabelbügel 14 trägt, der zwischen seinen beiden Schenkeln eine Kettenführungsrolle 15 und eine Kettenspannrolle 16 aufnimmt

Der Arm 9 des formveränderlichen Parallelogramms weist eine Lasche 17 auf, die mit zwei Schrauben 18 und 19 versehen ist, mit denen die beiden Endlagen des formveränderlichen Parallelogramms über deren Anschlag gegen Fortsätze Sa und 12a der Seiten 5 und 12 des Parallelogramms eingestellt werden können.

Gemäß der Erfindung ist eine Lasche 20 um die die schwenkbare Anbringung des Teils 5 auf der Lasche 1 leistende Welle 4 drehbar angebracht wobei die Lasche 20 einen unteren Rand 20a aufweist de. .tiit einem am Arm 8 des fonnveränderlichen Parallelogramms vorgesehenen Finger 21 und mit einem Anschlag la e'er Lasche 1 zusammenwirkt

Ferner weist diese Lasche 20 zwei umgebogene Randlappen 22 und 23 auf, die den Durchtritt des Zugkabeis 24 gestatten und als Anlage für seinen Mantel dienen, wobei das Ende des Kabels bei 25 mittels einer Schraube an einer Lasche 26 angehängt ist welche am Arm 9 des form veränderlichen Parallelogramms ausgebildet ist Eine Feder 27 sorgt für die Spannung der Kette und eine um die Welle 10 herum verlaufende Feder 28 wirkt im Sinne eines Rückholens des Gelenkparallelogramms entgegengesetzt zur Wirkung des Zugkabels.

Die Wirkungsweise der Kettenschaltung ist die folgende:

Wenn die Kettenschaltung die in F i g. 3 dargestellte Lage einnimmt, die der in F i g. 1 gestrichelt dargestellten Lage entspricht ist die durch die Rolle 15 geführte Fahrradkette mit dem kleinsten Zahnkranz des Freilaufs im Eingriff.

Diese Stellung wird durch den Anschlag der Schraube 19 gegen den Fortsatz 12a des Teils 1 bestimmt.

Wenn man auf das Kabel 24 einen Zug ausübt schwenkt das formveränderliche Parallelogramm im Sinne des Pfeiles A, bis die Schraube 18 gegen den Fortsatz 5a des Teils 5 zur Anlage kommt.

Diese Stellung entspricht der in F i g. 2 dargestellten und ist in F i g. 1 in durchgehenden Linien wiedergegeben.

In diesem Fall hat sich die Kettenführungsrolle 15 verlagert und die Kette auf den den größten Durchmesser aufweisenden Zahnkranz des Freilaufes gezogen.

Während dieses Schwenkens im Sinne des Pfeils A hat sich der Finger 21 gegen die Rampe 20a der Lasche 'Ji anliegend bi wegt wobei er gegen diese Rampe aufgrund der Tatsache gehalten wird, daß die Kette durch die zwischen dem Teil 12 und dem Gabelbügel 14 wirkende Feder 27 dauernd unter Spannung gehalten wird.

Man sieht also, daß während des Schwenkens des Parallelogramms im Sinne des Pfeiles A die Kettenschaltung um die Welle 4 im Sinne des Pfeiles B schwenkt (F i g. 3), was d^;e Kettenführungsrolle 15 in einer zu einer den Freilauf berührenden Ebene ungefähr parallelen Ebene bewegt damit die Länge des zwischen der Kettenführungsrolle 15 und dem Freilauf liegenden Kettenabschnitts unabhängig davon möglichst kurz i.«t, welcher Zahnkranz gerade eingeschaltet ist.

Man sieht daß diese Ausführungsform, die äußerst einfach ist, weil sie nur einen Finger 21 und eine Lasche 20 ausnutzt, eine exakte Steuerung des Gabelbügels 14 der Kettenschaltung erreicht, wenn man berücksichtigt, daß der Finger 21 durch die Spannung der Kette dauernd in Anlage gegen die Rampe 20a gehalten wird.

Darüber hinaus gestuMet diese Ausführungsform ein problemloses Abnehmen des Hinterrades, weil die Kettenschaltung leicht von Hand im Sinne des Pfeiles B unter gleichzeitiger Mitnahme der Lasche 20, die im Normalbetrieb gegen eine·! auf der Lasche 1 ausgebildeten Anschlag la anliegt, verschwenkt werden kann.

Man sieht ferner, daß bei diesem Verschwenken der Kettenschaltung um die Welle 4 keine Gefahr des Kröpfens und damit der Beschädigung des Zugkabsls gegeben ist, da ja dieses Kabel durch die Fortsätze 22 und 23 der Lasche 20, die gleichzeitig mitgenommen wird, geführt wird.

Die in den F i g. 4 bis 7 dargestellte Kettenschaltung umfaßt insgesamt die gleichen Bauteile wie die zuvor beschriebene. So findet man wiederum eine am (nicht dargestellten) Rahmen befestigte Trägerlasche 101, mit der einerseits eine Welle 102 (Y-Y), um die in Teil 103 schwenkbar ist, das eine der Seiten eines Gelenkparallelogramms bildet, und andererseits ein Teil 104 verbunden ist. Letzteres bestimm* mit seinem unteren Rand einen Nocken 105, dessen Profil im einzelnen noch beschrieben wird, und trägt an seinem oberen Teil einen bei 107 angelenkten Anschlag 106 für eine Kabelhülle (F i g. 4).

Das Gelenkparallelogramm wird durch zwei seitliche Arme 108,109 vervollständigt, die bei ilO und 111 am Teil 103 und bei 112 und 113 am Teil 114, das die vierte Seite des Parallelogramms bildet, angelenkt sind. Das Teil 114 dient als Träger für einen Gabelbügel 115, auf dem die Kettenführungsrolle 116 und die Kettenspannrolle 117 angebracht sind. Dieser Gabelbügel wird in an sich bekannter Weise dirch eine Torsionsfeder 118 in Spannstellung belastet.

Der Arm 108 trägt eij3n seitlichen Fingsr 119, der ungefähr senkrecht an der zum Rad gerichteten Seite des Arms 108 angeordnet ist und auf dem drehbar eine Rolle 120 in Kegelstumpf- oder sphärischer Form angebracht

ist. Diese Rolle wird längs des Nockens 105 geführt.

Außerdem sind zwei einstellbare Anschlagschrauben 121a und 121b vorgesehen, die die beiden Bewegungsendlagen des Parallelogramms bestimmen, indem sie mit der Auflagerfläche 122 auf Teil 103 bzw. der Auflagerfläche 123 auf Teil 114 in Berührung kommen.

Das Kettenschaltung-Betätigungskabel 124 wird mittels einer auf dem Teil 114 sitzenden Kabelklemme 125 befestigt, wobei das als Anschlag für den Kabelmantel dienende Teil 106 eine Lasche 106a bestimmt, die nach innen, d. h. zum Rad, bezüglich der Flanke der Trägerlasche für die Kettenschaltung, versetzt ist, so daß das Parallelogramm, wenn es aus seiner in F i g. 7 dargestellten Stellung herausbetätigt wird, nach hinten und seitlich nach innen belastet wird, was seine Verstellung erleichtert.

Die Achse des Rades ist mit X-Xbezeichnet, und die Zahnkränze des Freilaufes, im vorliegenden Fall sechs an der Zahl, sind mit P\ — P$ bezeichnet. Das Teil 103 ist an seinem Träger um eine zu X-X parallele Achse Y-Y schwenkbar angelenkt. Schließlich ist mit Z-Zdie Achse der Kettenführungsrolle 116 bezeichnet.

Das Profil des Nockens 105 ist so eingerichtet, daß man eine dreidimensionale Führung der Rolle erhält, oder anders ausgedrückt, der Nocken hat ein Profil in drei Dimensionen, wie sich dies aus den F i g. 4 bis 7 ergibt. Sein Profil ist so gewählt, daß man eine optimale Lageanordnung des Gelenkparallelogramms 103,108,109,114 und damit der Kettenführungsrolle 116 bezüglich der einzelnen Zahnkränze des Rades erhält. Damit macht beim Übergang von einer Übersetzung zur anderen das Gelenkparallelogramm einerseits als Ganzes eine Verschwenkung um die Schwenkachse Y-Y auf der Trägerlasche und andererseits eine Formänderung durch, wobei beide Bewegungen durch die Anlage der Rolle 120 am Führungsnocken 105 bestimmt werden.

Im folgenden wird als Beispiel die Form des Profils eines Nockens, der für eine Sechsgangschaitung verwendet wird, im einzelnen beschrieben, wobei die Zahnkränze des Freilaufs 14,16,19, 22, 25 und 28 Zähne aufweisen. Dieses Profil wird durch seine Form in Projektion auf eine zur Achse X-X des Rades senkrechte Bezugsebene und durch den Abstand jedes seiner Punkte von dieser Bezugsebene, die durch die die Innenfläche des Trägers 101 enthaltende Ebene Pgebildet sein kann, bestimmt.

Die Projektion des Nockens 105 auf die Ebene P ist in den F i g. 4 und 6 sowie in der F i g. 8 dargestellt. In

letzterer stellen die Punkte Z\ Z₆ die Lagen der Achse der Kettenführungsroiie 116 für die verschiedenen

Übersetzungen bzw. Gänge dar, wobei diese Lagen in Polarkoo'dinaten durch die Winkel ß\ ße und durch

die Abstände, wie sie in F i g. 5 eingezeichnet sind, markiert werden können. Mit diesen in der Bezugsebene so bestimmten Lagen der Mitte der Kettenführungsrolle leitet man die Lage der Rolle 120 ab, und die Projektion des Nockens 105 bildet die Einhüllende der Projektionen des Querschnitts der Rolle, in dem sich der Berührpunkt mit dem Nocken befindet. Diese verschiedenen Querschnitte der Rolle sind in den F i g. 9 bis 14 dargestellt. Vorzugsweise geschieht die Berührung zwischen der Rolle und dem Nocken stets längs der gleichen Kreislinie 130 der Rolle, weil dadurch Reibungen in axialer Richtung vermieden werden.
Die dritte Koordinate, die zur Bestimmung des Profils des Nockens 105 verwendet wird, ist der Abstand zur Bezugsebene P, und die Werte B\,..., Be entsprechen diesem Abstand für die sechs charakteristischen Punkte dieses Nockens (Berührpunkte mit der Rolle für die sechs Stellungen der Schaltung).

In der weiter unten folgenden Tabelle sind die Werte für die Winkel ß\ ße, für die Strahlen Ai Ae und

für die Maße B\ , Bf_n angegeben.

Sie gibt außerdem an:

— die Abstände Q Ce, in denen in Projektion auf die Ebene P die Spuren Z\ Ze der Achse Z von den

Mitten Ci,..., Ce des Querschnitts der Rolle 120 liegen;

— die Abstände D\ De der Mittelebenen der Zahnkränze von der Bezugsebene P;

— die Abstände £\ Ee, in denen die Achse X-X von der Achse Z-Zder Kettenführungsrolle liegt und aus

denen man die Werte für den funktionellen Zwischenraum Fi Fe zwischen der Kettenführungsrolle und

je dem Zahnkranz durch Subtraktion des Radius der Kettenführungsrolle und des Teilkreisradius des Zahnkranzes bestimmen kann;

— die Werte oc\ «β des Winkels den die Ebene X-Zbezüglich der Vertikalen einschließt

Die Verwendung eines dreidimensionalen Nockenprofils ermöglicht die Gewinnung einer besonders exakten und vorteilhaften Lageanordnung der Kettenführungsrolle. Dies gilt insbesondere für die Werte des funktionellen Intervalls F, das sich nur in geringem Maße ändert, obwohl die Anzahl der Zähne der beiden Endzahnkränze Pi und Pe sehr unterschiedlich ist Diese Änderung ist insbesondere sehr viel regelmäßiger als bei einer Schaltung herkömmlicher Konstruktion.

Darüber hinaus ist es durch geeignete Wahi der Reiativiage der Achsen X-X and Y-Ysowie der Lage der Rolle 120 und dementsprechende Festlegung des Profils des Nockens 105 möglich, ein funktionelles Intervall F zu erzielen, das ungefähr konstant ist Dies macht jedoch eine erhebliche Länge für die Befestigungslasche 101

Gänge	α	ß	A	B	C	D	£	F
	in Grad	in Grad	in mm	in mm	in mm	in mm	in mm	in i.wT)
1	-5	3435	59,15	0,95	52^	41	90,26	13
2	3,77	46,22	6438	2,6	56,01	35,4	86,23	15,02
3	10,60	54,84	68,96	3,63	57,77	29,8	82^	17,06
4	16,27	61,73	71,70	4,21	5839	24,2	78,17	19.05
5	21,03	67,49	73,45	4,46	58,08	18,6	74,14	21.05
6	25,00	72,42	7434	4,4	5656	13	70,1	21,06

erforderlich, was im dargestellten Beispiel aus ästhetischen Gründen nicht verwirklicht ist. Der eben erwähnte Vorteil ist insbesondere fühlbar beim Übergang auf die Zahnkränze kleineren Durchmessers.

Darüber hinaus vermindert die Tatsache der Verwirklichung dieser Führung unter Verwcn ' mg einer Rolle, die drehbar auf dem auf dem Parallelogrammarm sitzenden Finger angebracht ist, Reibungen auf ein Minimum und ermöglicht ein besonders leichtgängiges und präzises Arbeiten der Gangschaltung. Diese Verminderung 5 von Reibungen gestattet eine Verminderung der Kraft der Rückstellfeder, die gewöhnlich vorg esehen ist, um das Gclenknarallelogramm in Richtung seiner in Fig.7 gezeigten Stellung zu belasten. Diese Feder kann sogar vollkommen weggelassen sein, wie dies bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform vorgesehen ist, da die auf die Kette ausgeübte Zugkraft ausreicht, das Parallelogramm über eine Anlage der Rolle an ihrer Führungsrampe und ein Fehlen eines Widerstands an dieser Stelle in die gewünschte Lage zurückzuholen. io Dieses Weglassen der Feder erleichtert die Montage vorgänge, die dann leichter automatisier i werden können.

Ein weiterer unerwarteter Vorteil besteht in der Möglichkeit, einen Gang vorauszuwählen, der erst eingelegt wird, wenn der Benutzer die Kette in Bewegung setzt.

Es ist auch zu bemerken, daß die Anzahl der diese Kettenschaltung bildenden Teile gering verglichen mit derjenigen von Vorrichtungen ist, die das gleiche Ziel zu erreichen suchen, deren Konstruktion aber erheblich 15 komplexer ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1 Kettenschaltung für Fahrräder mit einem Träger und mit einem unter der Wirkung eines Zugkabels formveränderlichen Parallelogramm, welches mit einer Seite am Träger angebracht und mit der gegenuberliegenden Seite mit einem eine Kettenführungsrolle und eine Spannrolle tragenden schwenkbaren Gabelbugel verbunden ist wobei das Parallelogramm mit VerschwenkbarkeU seiner Ebene am Trager angelenkt ist, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß an einem der Arme (8; 108) des Paral elogramms ein Folgeelement (21; 119) und am Träger eine Nockenfläche (20a; 105) vorgesehen sind, welche die Lage der Ebene des Parallelogramms in Abhängigkeit von seiner Form definieren.

U ,ο 2. Kettenschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß die Nockenflache (20a; 105) durcn e.n

am Träger (1; 101) angelenktes Teil (20; 104) bestimmt wird, dessen Bewegung durch einen Anschlag (la;