DE3331958A1 - Fahrrad-kettenrad - Google Patents

Description

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MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80

Anwaltsakte 32 979 5. September 1983

Shimano Industrial Co., Ltd=

Fahrrad-Kettenrad

Diese Erfindung betrifft ein Fahrrad-Kettenrad und insbesondere ein Fahrrad-Kettenrad, welches in Umfangsrichtung am Außenumfang des Radkörpers mit einer Anzahl.von Zähnen versehen ist, die mit einer Äntriebskette in Eingriff bringbar sind,, um hierdurch die Antriebskraft von den Pedalen auf das Hinterrad zu übertragen, itfobei dieses Kettenrad hauptsächlich ein hinteres, mehrstufiges Ritzel bildet.

Allgemein umfaßt das mehrstufige Rad zwei oder mehr Räder mit einer unterschiedlichen Zähnezahl, die an der Hinterradnabe des Fahrrads derart angebracht sind, daß eine Antriebskette axial zum Rad mittels eines Umwerfers bewegt und auf das gewünschte Rad geschaltet wird, um die

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Antriebskraft auf das Hinterrad in einem vorgegebenen Gangschaltungs-übersetzungsverhältnis zu übertragen.

Das Rad ist aus Stahlblech gebildet, das in einer Stanzform ausgestanzt ist. Jener Teil der Form, der der Spitze eines jeden Zahnes am Rad entspricht, ist bezüglich der Drehachse des Rads als Kreisbogen ausgebildet, wobei die Zahnspitze eines jeden Zahnes am ausgestanzten Rad, wie in Fig. 10 gezeigt, bezüglich einer gedachten Ebene konvex ist, die beide Umfangskanten C des Zahnes längs des Kopfkreises verbindet.

Die Antriebskette wird, wenn sie von einem Rad mit kleinerem Durchmesser auf ein solches mit qrößerem Durchmesser an der Radanordnung umgeschaltet wird, von der Kante C des Zahnes an dem Rad mit dem größeren Durchmesser ergriffen und angehoben, und zwar durch die Kante einer Außenlasche oder das Ende eines Stiftes, der von hier aus an der Kette vorspringt, die in Druckberührung mit der Flachseite des Zahnes an dem Rad mit dem größeren Durchmesser gebracht ist. In diesem Fall wird ein Schlupf zwischen der konvexen Zahnspitze des Zahnes am Rad mit dem größeren Durchmesser und der Antriebskette derart erzeugt, daß das Ergreifen der Kette ungenau wird, so daß der Eingriff der Kette mit dem Rad insoweit verzögert wiri, was zu einem schlechten Gangschalt-Wirkungsgrad führt. Andererseits wird die Kette, wenn

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sie vom Rad mit dem größeren Durchmesser auf jenes mit dem kleineren umgeschaltet wird, angehoben, so daß sie zuerst an der Zahnspitze des Rades mit dem größeren Durchmesser aufläuft und dann mit den Zähnen des Rades mit kleinerem Durchmesser in Eingriff gelangt. In diesem Fall ist die Kette, wenn sie auf der konvexen Zahnspitze aufläuft, nicht stabil und kann hiervon abrutschen.

Außerdem veranlaßt die Reibung zwischen der Zahnspitze und der hierauf auflaufenden Kette beträchtliche Abnutzung an beiden Umfangskanten„ Als Ergebnis wird die Krümmung der Kante größer, oder, in anderen Worten, ihre Abrundung wird abgestumpft, so daß die Krümmung der konvexen Zahnspitze insgesamt verringert wird. Somit gab es bisher das Problem, daß das Ergreifen der Kette durch die Kante verschlechtert wird und die Kette, die auf der Zahnspitze aufläuft, noch instabiler wird.

Im Lichte des obigen Problemes wurde die vorliegende Erfindung gemacht. Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Fahrrad-Kettenrad vorzusehen, welches durch die Kanten der Zahnspitze wirksam die Kette dann ergreifen kann, wenn sie von einem Rad mit kleinerem Durchmesser auf ein solches mit einem größeren Durchmesser übergeschaltet wird, welches die Kette, die auf der Zahnspitse aufläuft, beim Schalten in entgegengesetzter Richtung in einem stabilen Zustand halten kann, und welches eine solche

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Wirkung selbst dann beibehält, wenn die Kanten an der Zahnspitze abgenutzt sind.

Das erfindungsgemäße Fahrrad-Kettenrad umfaßt einen Radkörper und eine Anzahl von Zähnen, die in ümfangsrichtung an dessen Außenumfang angeordnet sind, wobei die Zähne in der folgenden Weise aufgebaut sind:

Jeder Zahn umfaßt eine Vorderseite oder Zahn-Vorderflächen, eine Rückseite oder Zahn-Rückfläche, eine Oberseite oder Zahnspitze, eine Vorderkante zwischen der Vorderseite und der Oberseite, und eine Hinterkante zwischen der Rückseite und der Oberseite, und zwar derart, daß die Länge oder der kürzestete Zwischenraum zwischen der Oberseite und der Drehachse des Rades kleiner ist als jener zwischen dieser, und einer gedachten Ebene, die die Vorder- und Hinterkante miteinander verbindet, wobei die Vorder- und Hinterkanten jeweils spitzwinklig sind.

Mehrere Kettenritzel bzw. Kettenräder, die auf die oben beschriebene Weise aufgebaut sind und eine unterschiedliche Zähnezahl aufweisen, werden zusammengebaut, um hauptsächlich an einer Hinterradnabe angebracht zu werden.

In jenem Fall beispielsweise, in welchem zwei Räder mit einer unterschiedli< hen Zähnezahl verwendet werden und die Kette von einem Umwerfer vom Ritzel mit kleinerem

Durchmesser auf jenes mit dem größeren Durchmesser umgeschaltet wird, ergreift die spitzwinklige Hinterkante des Zahnes an diesem größeren Rad wirksam die Kette, wobei es der Kette ermöglicht ist_p rascher auf das Rad geschaltet zu werden und wobei insoweit der Gangschaltungs-Wirkungsgrad verbessert wird.

Andererseits läuft die Kette, wenn sie vom Rad ,mit ■. dem größeren Durchmesser auf jenes mit dem kleinerem Durchmesser umgeschaltet wird, zuerst auf der Oberseite eines Zahnes am Rad mit dem größeren Durchmesser, das auf die oben erwähnte Weise aufgebaut wird, und wird auf diesem Zahn in einem stabilen Zustand gehalten, wobei ein rasches Umschalten der Kette auf das gewünschte Rad ermöglicht wird und somit noch weiter der Gangschaltungs-Wirkungsgrad verbessert wird.

Auch wird an der Oberseite des Zahnes am Rad selbst dann, wenn sie infolge der Reibung mit der Kette abgenutzt ist, die Vorder- und Hinterkante nicht so stumpf werden, wobei ein wirkungsvolles Ergreifen der Kette durch die Kante und ein stabiler Lauf der Kette auf der Oberseite für eine lange Zeit aufrechterhalten bleiben.

Zusätzlich kann die Fläche an der Oberseite konkav V-förmig ausgespart oder eben sein. Im übrigen ist es bevorzugt, an der Oberseite eine Widerstandseinrichtung

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vorzusehen, um gegenüber dem Schlupf der Kette einen Widerstand auszuüben.

Eine solche Widerstandseinrichtung sichert noch weiter den stabilen Halt der Kette an der Oberseite während des Schaltvorganges der Kette, um hierbei den Gangschaltungs-Wirkungsgrad noch weiter zu verbessern.

Die obigen und andere Ziele der Erfindung werden nachfolgend in der detaillierten Beschreibung und in den Beispielen noch näher ersichtlich.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kettenrades,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Zahnes des Ausführungsbeispiels der Fig. 1,

Fig. 3 bis 5 jeweils eine teilweise vergrößerte Ansicht abgewandelter Ausführungsbeispiele der Erfindung,

Fig. 6 eine erläuternde Ansicht des Eingriffs einer Antriebskette mit dem Kettenrad,

Fig. 7 bis 9 jeweils eine vergrößerte Ansicht, die beispielhaft für die Verbesserungen der Ausführungsbeispiele der Figuren 3 bis 5 sind, und

Fig. 10 eine teilweise vergrößerte Ansicht eines herkömmlichen Kettenrades.

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Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen; ein ringförmiger Kettenradkörper 1 weist eine Mittelbohrung 1a und an seinem Außenumfang eine Anzahl von Zähnen 2 auf, die mit regelmäßigem Abstand am Umfang angeordnet sind, wobei der Kettenradkörper 1 und die Zähne 2 aus Metallblech gebildet sind, das durch eine Stanzform ausgestanzt ist. Sie können auch durch Kokillenguß geformt sein.

Jeder Zahn 2 ist mit einer Vorderseite 21 und einer Rückseite 22 versehen, die in Drehrichtung des Pfeils X jeweils in Vorder- und Rückwärtsrichtung angeordnet sind, sowie einer Oberseite 23, die die Vorder- und Rückseite 21 und 22 miteinander verbindet. Eine Vorderkante 24 ist zwischen der Vorderseite 21 und der Oberseite 23 gebildet, und eine Hinterkante 25 ist zwischen der Rückseite 22 und der Oberseite 23 gebildet.

Eine Länge 1 oder der kürzeste Abstand zwischen der Oberseite 23 und der Drehachse 0 des Kettenradkörpers 1 ist kleiner ausgebildet als der Abstand zwischen der gedachten Ebene Z, die die Vorder- und Hinterkanten 24 und 25 gemeinsam umfaßt, wobei die Vorder- und Hinterkante jeweils spitzwinklig ist.

Die Oberseite 23 ist vergrößert in Figo 2 dargestellt und kreisbogenformig zur Drehachse 0 des Kettenradkörpers 1 hin kokav ausgebildet, so daß hierdurch die Kette,

die auf der Oberseite 23 aufläuft, während ihres Umschaltens stabil gehalten wird. Die Oberseite 23 kann, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt, auch V-förmig zur Drehachse O hin ausgespart sein oder, wie in Fig. 4 gezeigt, parallel zur gedachten Ebene Z angeordnet sein.

Die Vorder- und Hinterkante 24 und 25 sind, wie in Fig. bis 4 gezeigt, leicht gebrochen, so daß sie eine kleine Krümmung aufweisen, oder können ohne Brechung scharf gehalten werden.

Zusätzlich sind die Zähne 2 parallel zur Mittellinie Y der Dicke des Kettenradkörpers 1 vorgesehen. Die Zähne 2 können aber auch, wie in Fig. 5 gezeigt, unter einen bestimmten Winkel bezüglich der Mittellinie Y derart geschränkt sein, daß das eine Umfangsende der Zahnspitze axial gegenüber dem unteren Zahngrund auswärts vorspringen kann. In diesem Fall ist der Zahn, der am Ende der Zahnspitze gegenüber dem Zahngrund vorspringt, vorzugsweise an der Vorderkante 24 sowie an seiner Ecke an der Seite der Mittellinie Y abgeschrägt bzw. gebrochen.

Als nächstes wird erläutert, wie man die Kette auf ein gewünschtes Kettenrad der Kettenradanordnung umschaltet, die an der Hinterradnabe des Fahrrads angebracht ist, wobei für die bequerere Erläuterung das Kettenrad mit dem kleineren Durchmesser mit A und jenes mit dem größeren Durchmesse, mit B bezeichnet ist.

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Die Kette 3 wird, wenn sie vom Kettenrad A auf das Kettenrad B umgeschaltet wird, von einem Umwerfer gegen das Kettenrad B gedrückt, und eine Lasche 31 der Kette 3, wie sie in Fig» 6 gezeigt ist, verläßt den Zahn des Kettenrades A und wird in Druckberührung mit der Seite des Zahnes 2 am Kettenrad B gebracht, so daß das Ende eines Stiftes, der von der Lasche 31 oder der Seitenkante einer Außenlasche der Kette 3 vorspringt, von der Hinterkante 25 des Zahnes 2 am Kettenrad B ergriffen wird, wobei die Kette 3 angehoben wird, um mit dem Zahn 2 am Kettenrad B in Eingriff zu gelangen. Zu diesem Zeitpunkt ermöglicht es die Oberseite 23 eines jeden Zahnes 2 am Kettenrad B, welche unterhalb der oben erwähnten, gedachten Ebene Z konkav ist, es der Hinterkante 25 des Zahnes 2 am Kettenrad B, wirksam die Kette 3 zu ergreifen, wobei ein rascher Eingriff der Kette 3 mit den Zähnen des Kettenrades B ermöglicht wird und der Gangschaltungs-Wirkungsgrad verbessert wird.

Andererseits wird die Kette 3, wenn sie vom Kettenrad B auf das Rad A umgeschaltet wird, vom Umwerfer zum Kettenrad A gedrückt, und die Kette 3 verläßt den Zahn 2 am Kettenrad B und wird gegenüber diesem angehoben, so daß die Lasche 31 der Kette 3 auf der Oberseite 23 des Zahnes 2 am Kettenrad B aufsitzt; zu diesem Zeitpunkt kann die Oberseite 23, die in der oben erwähnten Weise ausgebildet

ist, die Kette 3 stabil tragen. Somit kann die Kette 3 rasch auf das Kettenrad A umgeschaltet werden.

Die Oberseite 23 des Zahnes 2 am Kettenrad B hält sogar auch dann, wenn sie infolge der Reibung zwischen der Kette 3 und der Oberseite 23 während des Umschaltens der Kette abgenutzt ist, die Vorder- und Hinterkante 24 und 25 nicht so stumpf, wobei es der Kette 3 ermöglicht wird, wirksam von den Kanten 24 und 25 ergriffen und auf der Oberseite 23 stabil gehalten zu werden, und zwar infolge der oben erwähnten Ausbildung.

Die Oberseite 23 kann, wie in Fig. 7 gezeigt, auch mit einer Widerstandseinrichtung 30 versehen sein, um gegenüber dem Durchrutschen der Kette 3 einen Widerstand aufzubringen .

Die Widerstandseinrichtung 30 umfaßt eine Anzahl feiner Vorsprünge, die sich quer über die Breite des Kettenradkörpers 1 erstrecken und längs der Zahnbreite nebeneinander angeordnet sind, wobei es der Kette ermöglicht wird, stabil auf der Oberseite 23 gehalten zu werden, auf welcher die Kette aufsitzt. Somit kann angesichts dessen die Kette rasch umgeschaltet werden.

Die Widerstandseinr:chtung kann auch aus nur einem Vorsprung gebildet sei·., wie in Fig. 8 gezeigt, oder durch eine

Aussparung ersetzt werden, wie in Fig. 9 gezeigt.

Zusätzlich liefert die Ausbildung der Fig. 8 einen Vorsprung an der Oberseite 23 des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 und jenes der Fig. 9 sieht eine Aussparung an der Oberseite des Ausführungsbeispiels der Fig. 4 vor.

Obwohl mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, bilden sie lediglich eine Erläuterung, der Erfindung und sollen nicht als Beschränkung angesehen werden, wobei die Erfindung auch durch die beigefügten Ansprüche umrissen wird.

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   Anwaltsakte 32 979 VI 5. September 1983

   Shimano Industrial Co., Ltd.

   Fahrrad-Kettenrad

   Ansprüche

   1J/ Fahrrad-Kettenrad, gekennzeichnet , durch einen Kettenradkörper (1) und eine Anzahl von Zähnen (2), welche am Außenumfang des Kettenradkörpers in Umfangsrichtung vorgesehen sind und mit einer Antriebskette (3) am Fahrrad in Einariff brinabar sind, wobei jeder Zahn (2) eine Vorderseite (21), Rückseite (22) und Oberseite (23) aufweist, sowie eine Vorderkante (24) zwischen der Vorderseite (21) und der Oberseite (23) und eine Hinterkante (25) zwischen der Rückseite (22) und der Oberseite (23), so daß die Strecke zwischen der Oberseile (23) und der Drehachse (O) des Kettenradkörpers (1) kleiner ist als die Strecke sehen einer gedachte Ebene (Z), die die Oberkante (24)

   Φ (089) 988272-74 Telex: 524 560 BERG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 700202 70)

   Telegramme (cable): Telekopierer. (089) 983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code. HYPO DE MM

   und Hinterkante (25) verbindet, und der Drehachse (O), wobei die Vorder- und Hinterkanten (24, 25) jeweils spitzwinklig sind.
2. 2. Fahrrad-Kettenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (23) als eine konkave Fläche ausgebildet ist, die bezüglich dem Kettenradkörper (1) radial einwärts und zwischen Vorder= und Hinterkante (24, 25) zur Drehachse (O) des Kettenradekörpers (1) hin gekrümmt ist (Fig. 2).
3. 3. Fahrrad-Kettenrad nach Ansnruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (23) als geneigte, V-förmige Fläche zwischen Vorder- und Hinterkante (24, 25) ausgebildet ist, die zur Drehachse (O) des Kettenradkörpers

   (1) nin geneigt ist (Fiq. 3;*
4. 4. Fahrrad-Kettenrad nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (23) als eine ebene Fläche ausaebildet ist, die parallel zur gedachten Ebene (Z) verläuft, welche die Vorder- und Hinterkante (24, 25) miteinander verbindet (Ficr. 4) .
5. 5. Fahrrad-Kettenrad nanh einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (23) eine Widerstandseinrichtung (30) aufweist, um gegen das Wegrutschen

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   der Kette (3) einen Widerstand aufzubringen (Fig. 7, 8, 9) .
6. 6. Fahrrad-Kettenrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandseinrichtung (3 0) mindestens eine Aussparung aufweist, die sich über die Breite des Kettenradkörpers (1) hinweg erstreckt (Fig„ 9).
7. 7. Fahrrad-Kettenrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandseinrichtung (30) mindestens einen Vorsprung aufweist, der sich über die Breite des Kettenradkörpers (1) hinweg erstreckt (Fig. 7, 8).