DE3821793C2 - Hinterrad-Kettenumwerfer für eine Fahrrad-Kettenschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hinterrad-Kettenumwerfer für eine Fahrrad-Kettenschaltung.

Bei einem aus der EP 0 075 927 A2 bekannten Hinterrad-Kettenumwerfer ist ein kasten­ förmiges, hohles Gehäuse verdrehbar an einem festen Tragteil angebracht. In dem Ge­ häuse ist eine Verbindungsstange vorgesehen, die je über scheibenförmige Halteteile gelenkig mit dem Tragteil und einem eine Kettenführung tragenden Schaltteil verbunden ist. Die Verbindungsstange ist als dünner Drahtstab ausgebildet, der nur Schaltkräfte bis zu einer begrenzten Höhe sicher übertragen kann. Für Wartungsarbeiten muß das ka­ stenförmige Gehäuse geöffnet werden.

In der EP 0 091 324 A2 ist ein Hinterrad-Kettenumwerfer offenbart, bei dem ein Tragarm verdrehbar an einem am Fahrradrahmen befestigbaren Tragteil angeordnet ist und an einem anderen Ende ein verdrehbares Schaltteil trägt. Ein Hilfslenker ist derart zwischen Schaltteil und Tragteil angeordnet, so daß sich mit dem Tragarm ein verschiebbares Parallelogramm ergibt. Der Tragarm ist mit dem Tragteil und einem Kurbelarm über ein Stiftelement verbunden. Koaxial zu dem Stiftelement sind zwei Schraubenfedern ange­ ordnet, um eine Rückstellung des Schaltteils zu bewirken.

Aus der EP 0 018 842 A2 ist ein Spannmechanismus für einen Spannarms eines Schaltteils einer Kettenschaltung bekannt. In einem Ritzel des Spannarms ist in einer das Ritzel tragende Muffe eine Spiralfeder um eine Achse angeordnet. Die Spiralfeder verdreht den Spannarm, so daß die Kette stets gespannt ist.

Weitere Fahrradkettenschaltungen sind in der DE 31 13 700 A1 und der DE 28 27 742 C2 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Hinterrad-Kettenumwerfer zu schaffen, der trotz möglichst einfacher Konstruktion hohe Schaltkräfte übertragen kann und einfach handzuhaben und zu warten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hinterrad-Kettenumwerfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die Feder kompakt und geschützt in dem zylindrischen Hohlkörper angeordnet werden. Beim Zusammenbau kann die Feder ein­ fach in die Zylinderform eingeschoben werden.

Gleichzeitig bildet die Nabe an dem zylindrischen Hohlkörper eine stabile Drehverbin­ dung. Sie kann im Betrieb auftretende Querkräfte und Drehkräfte, die nicht parallel zur Drehachse der beiden Teile sind, aufnehmen. Der zylindrische Hohlkörper hat dabei die Doppelfunktion der Aufnahme der Feder und der stabilen Drehverbindung.

Mit Hilfe des Schaftelementes kann die Nabe an dem Hohlkörper angebracht werden. In Folge der koaxialen Anordnung kann sich das Schaftelement durch die Federachse hin­ durch erstrecken. Durch Lösen des Schaftelements kann die Nabe einfach abgenom­ men werden. Durch Aufschieben auf den zylindrischen Hohlkörper kann die Nabe ein­ fach wieder montiert werden, wobei die Feder geschützt in dem Hohlkörper liegt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können beteiligte Funktionsteile, wie z. B. der Tragarm, gestalterisch freier gewählt werden und den jeweiligen Stabilitätsanforderungen besser gerecht werden.

Vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt.

In der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprü­ chen bezeichnet der Ausdruck "Torsions-Schraubenfeder" oder einfach "Torsionsfeder" eine Schraubenfeder, welche auf in der zu ihrer Schraubenachse lotrechten Ebene an ihren Enden angreifende Kräfte reagiert, d. h. also eine Feder, welche örtlichen Biegebelastungen unterworfen ist.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Hinterrad-Kettenumwerfers in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen teilweise im Schnitt dargestellten Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 und 4 Fig. 2 entsprechende Darstellungen von abgewandelten Ausführungsformen und

Fig. 5 eine im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 4 entsprechende Schrägansicht.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform ent­ spricht, soweit es sich um die Anordnung ihrer Haupt­ bestandteile handelt, im wesentlichen der Ausführungs­ form nach Fig. 5. Bei der nun folgenden Beschreibung anhand von Fig. 1 und 2 kann somit insofern auf die in Fig. 5 dargestellte Schrägansicht Bezug genommen werden.

Ein in Fig. 1, 2 und 5 insgesamt mit 1 bezeichneter Hinterrad-Kettenumwerfer hat ein Tragteil 2. Dieses hat ein um eine Achse 4 zentriertes zylindrisches Endstück 3, welches mittels einer Schraube 5 an einem Ansatz 6 eines Fahrradrahmens 7 befestigt ist (Fig. 1). Der Ansatz 6 ist nahe der Hinterradnabe ausgebildet, deren Achse mit 8 bezeichnet ist. Die Nabe trägt einen in Fig. 1 nur in schematisierter Form angedeuteten Satz Kettenräder 9 mit denen die Kette des Fahrrads wahlweise in Eingriff bringbar ist, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse einzustellen. Ein ferner zum Kettenumwerfer 1 gehöriges Schaltteil 10 trägt ein um eine zur Achse 8 parallele Achse 11 drehbares Kettenführungsritzel 12 und einen elastisch belasteten Spannarm 13 bekannter Ausführung, an dessen freiem Ende 14 ein Kettenspannritzel 16 um eine Achse 15 drehbar gelagert ist.

Das Schaltteil 10 ist mittels eines Tragarms 17 relativ zum Tragteil 2 bewegbar. Der das Schaltteil 10 tragende Tragarm 17 hat eine Nabe 18, mit welcher er um eine Achse 19 verschwenkbar auf einem starr mit dem Tragteil 2 verbundenen, hohlen zylindrischen Tragkörper 20 gelagert ist.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Schwenkachse 19 des Tragarms 17 in Bezug auf eine zur Achse 4 des Trag­ teils 2 lotrechte Ebene geneigt angeordnet. Bei Betrach­ tung von hinten - bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahr­ rads - erscheint die Achse 19 relativ zu dieser Ebene um ein kleines Stück im Gegenzeigersinn verdreht. Das Schalt­ teil 10 ist um eine zur Achse 19 parallele Achse 21 verschwenkbar am Tragarm 17 angelenkt. Außerdem ist es direkt mit dem Tragteil 2 über einen in Fig. 6 sichtbaren Hilfslenker 22 verbunden, welcher an seinen beiden Enden um zu den Achsen 19 und 21 parallele Achsen verschwenkbar am Schaltteil 10 sowie am Tragteil 2 angelenkt ist. Der Hilfslenker 22 verhindert eine Veränderung der Ausrichtung der Achsen 11 und 15 bei der Verschwenkung des Tragarms 17. Die in bezug auf die zur Achse 4 des Tragteils 2 lotrechte Ebene geneigte Anordnung der Achse 19 bewirkt, daß die Bewegung des vom Schaltteil 10 getragenen Führungs­ ritzels 12 eine zur Achse 8 parallele Komponente für die Überführung der Kette von einem Kettenrad auf ein anderes sowie eine zu dieser Achse radiale Komponente aufweist, welche zur Anpassung an die unterschiedlichen Durchmesser der Kettenräder notwendig ist.

Die Achse 19 könnte selbstverständlich auch so angeordnet sein, daß sie in bezug auf die zur Achse 4 lotrechte Ebene nicht geneigt verläuft. In diesem Falle hätte die Bewegung des Führungsritzels 12 dann praktisch keine in bezug auf die Achse 8 radiale Komponente. Um in diesem Falle bei der Überführung der Kette auf ein einen größeren Durchmesser aufweisendes Kettenrad einem Festlaufen des Führungsritzels 12 an dem jeweiligen Kettenrad vorzubeugen, müßte das Führungsritzel 12 weit genug von der Achse 8 entfernt angeordnet sein, beispielsweise an einer vom Anlenkpunkt des Spannarms 13 entfernten Stelle an diesem gelagert sein. Dabei würde dann die Schwenkbewegung des Spannarms 13 bei der Überführung der Kette auf Ketten­ räder größeren Durchmessers einen angemessenen Abstand des Führungsritzels 12 vom jeweiligen Kettenrad gewähr­ leisten. In der Darstellung nach Fig. 1 erfolgt diese Schwenkbewegung im Gegenzeigersinn und ist dadurch begründet, daß ein Kettenrad größeren Durchmessers ein längeres Stück der Kette aufnimmt.

In Fig. 2, in welcher die Ausführungsform mit geneigter Achse 19 dargestellt ist, ist der Bereich der Nabe 18 des Tragarms 17 im Schnitt in einer die Achse 19 enthaltenden Ebene dargestellt. Diese Ebene koinzidiert offensichtlich nicht mit der zu den Achsen 4 und 11 lotrechten Ebene.

Wie man in Fig. 2 erkannt, hat das Tragteil 2 einen Ansatz 2a für die Befestigung des oberen Endes des hohlen zylindrischen Körpers 20. Dieses obere Ende findet Aufnahme in einem Sitz 2b an der Unterseite des Tragteils 2 und hat einen um ein Stück abwärts versetzten Bund 20a, wel­ cher sich an der Unterseite des Ansatzes 2a abstützt. Zur Befestigung des zylindrischen Hohlkörpers 20 am Ansatz 2a des Tragteils 2 dient eine Schraube 23, deren an einem Endstück 24 mit einem Gewinde versehener Schaft 27 eine Bohrung 25 in der oberen Endwand des Hohlkörpers 20 mit Spiel durchsetzt und in eine mit einem Gewinde versehene Blindbohrung 26 im Ansatz 2a des Tragteils 2 geschraubt ist. Der Schaft 27 der Schraube 23 hat einen zylindrischen Abschnitt, dessen Durchmesser größer ist als der des mit dem Gewinde versehenen Endstücks 24, und welcher eine ringförmige Stufe 28 bildet, welche sich an der Unterseite der oberen Endwand des Hohlkörpers 20 befindet. Am unteren Ende hat die Schraube 23 einen Kopf 29 mit einer Sechs­ kantbohrung 30 für den Ansatz eines Inbusschlüssels. Die Nabe 18 des Tragarms 17 ist, wie bereits erwähnt, verdreh­ bar auf dem zylindrischen Hohlkörper gelagert und in Axialrichtung durch den Kopf 29 der Schraube 23 darauf festgehalten. Die Nabe 18 hat eine Endwand 32 mit einer Mittelbohrung, welche unter Zwischenlage einer Buchse 31 aus einem einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen­ den Werkstoff vom Schaft 27 der Schraube 23 durchsetzt ist. Die Buchse 31 hat einen ringförmigen Endflansch 31a, welcher zwischen der Wandung 32 und dem Kopf 29 der Schraube 23 angeordnet ist.

Eine koaxial mit dem Schaft 27 der Schraube 23 im zylin­ drischen Hohlkörper 20 angeordnete Torsions-Schrauben­ feder 33 ist mit einem an einem Ende hervorstehenden Schenkel 34 in einer in der Endwand 32 der Nabe 18 gebil­ deten Bohrung 36 und mit einem am anderen Ende hervor­ stehenden Schenkel 35 in einer im Ansatz 2a des Tragteils 2 ausgebildeten Bohrung 37 verankert. Dabei durchsetzt der Schenkel 35 außerdem eine Axialbohrung 39 in der oberen Wand des zylindrischen Hohlkörpers 20.

Die Torsions-Schraubenfeder 33 belastet den Tragarm 17 in eine Stellung, in welcher sich die Kette in Eingriff mit dem den kleinsten Durchmesser aufweisenden Kettenrad 9 befindet. Die Betätigung zum Umwerfen der Kette auf ein Kettenrad 9 größeren Durchmessers erfolgt über eine flexible Drahtlitze 40, welche mit einem Ende mittels einer Klemmschraube 41a am Tragarm 17 festgelegt und am anderen Ende mit einem (nicht gezeigten) Gangschalthebel verbunden ist. Eine die Litze 40 umgebende Hülle 41 stützt sich mit einem Ende 42 in einem Sitz 43 ab, welcher in einem in bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrrads im hinteren Bereich des Tragteils 2 angeordneten Ansatz 44 ausgebildet ist. Das andere Ende 45 der Hülle 41 stützt sich an einem Anschlag 46 des Fahrradrahmens 7 ab (Fig. 1).

Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, wirkt die von der Torsionsfeder 33 ausgeübte Belastung allein auf die Nabe 18 des Tragarms 17 ein, während die Gelenkachse 21 sowie die Gelenke an den Enden des Hilfslenkers 22 nicht belastet sind. Da die Torsionsfeder 33 im zylindrischen Hohlkörper 20 Aufnahme findet, ist sie vor Verschmutzung geschützt und gewährleistet die notwendige Belastung unabhängig von der Länge des Tragarms 17.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform. Dabei sind in Fig. 2 Dargestellten ent­ sprechende Teile in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 2 liegt hier hauptsächlich darin, daß die Litze 40 für die Betätigung des Tragarms 17 an einem Kurbelarm 47 festge­ legt ist, welcher starr mit dem Tragarm 17 verbunden ist. Zwei in der oberen Wand des Hohlkörpers 20 und im Ansatz 2a des Tragteils 2 ausgebildete koaxiale Bohrungen sind von einem Hohlschaft 48 durchsetzt. Eine vordere Endwand der Nabe 18 ist mittels einer Schraube 49 am unteren Ende des Hohlschafts 48 befestigt. Das obere Ende des Hohl­ schafts 48 ist durch eine verzahnte Kupplung 52 unverdreh­ bar mit dem Kurbelarm 47 verbunden. In Axialrichtung ist der Kurbelarm 47 durch eine in den Hohlschaft 48 geschraubte Schraube 50 festgehalten. Zwischen dem Kurbelarm 47 und der Oberseite des Hohlkörpers 20 ist eine Scheibe 51 aus einem einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisenden Material angeordnet. Ein in Eingriff mit dem zylindrischen Hohlkörper 20 sowie mit dem Ansatz 2a des Tragteils 2 stehender Querstift 53 verhindert eine Verdrehung der beiden Teile relativ zueinander. Dabei verhindert der Querstift 53 jedoch nicht die Drehung des Hohlschafts 48, da dieser in Höhe des Querstifts 53 eine Umfangsrille 54 aufweist.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von der in Fig. 3 Dargestellten lediglich darin, daß der Ansatz 44, an welchem sich das Ende 42 der Hülle 40 abstützt, in einem in bezug auf die Fahrtrichtung vorderen Bereich des Tragteils 2 angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, eine kürzere Hülle 41 zu verwenden und die Länge der flexiblen Litze 40 zu verringern. Fig. 5 stellt ebenfalls eine Ausführungsform dieser Art dar.

Claims (5)

1. Hinterrad-Kettenumwerfer für eine Fahrrad-Kettenschaltung, mit einem am Fahrradrahmen (7) befestigbaren Tragteil (2), einem eine Kettenführung (12) tragenden Schaltteil (10), welches so mit dem Tragteil (2) verbunden ist, daß es zum Führen der Kette in Eingriff mit jeweils einem von mehreren an der Hinterradnabe des Fahrrads angeordneten Kettenrädern (9) relativ zu diesem bewegbar ist, und mit einem flexiblen Zugmittel (40, 41) zum Bewegen des Schaltteils (10), wobei ein das Schaltteil (10) tragender Tragarm (17) verdrehbar auf einem starr mit dem Tragteil (2) verbundenen Körper (20, 62) gelagert ist und eine Torsions-Schraubenfeder (33) kraftübertragend zwischen dem Tragarm (17) und dem Tragteil (2) angeordnet ist, so daß ihre Achse mit der Drehachse des Tragarms (17) koinzidiert, und das Schaltteil (10) um eine zur Drehachse (19) des Tragarms (17) parallele Achse (21) verschwenkbar am Tragarm (17) angelenkt ist und außerdem über einen Hilfslenker (22) direkt mit dem Tragteil (2) verbunden ist, wobei der Hilfslenker (22) an seinen beiden Enden um zur Drehachse des Tragarms (17) parallele Achsen verschwenkbar mit dem Tragteil (2) bzw. dem Schaltteil (10) verbunden ist, und der Körper (20, 62) als zylindrischer Hohlkörper (20) ausgebildet ist, in dem die Feder (33) angeordnet ist, wobei der Tragarm (17) mit einer Nabe (18) verdrehbar an dem zylindrischen Hohlkörper gelagert und über ein koaxial zu der Federachse vorgesehenes Schaftelement (23) lösbar an dem Hohlkörper (20) angebracht ist.

2. Kettenumwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Trag­ arms im eingebauten Zustand des Kettenumwerfers in bezug auf eine zur Achse der Hinterradnabe des Fahrrads lotrechte Ebene geneigt angeordnet ist.

3. Kettenumwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Zugmittel eine am Tragarm (17) festgelegte metallene Litze (40) und eine diese umgebende Hülle (41) aufweist, welche sich an einem Ansatz (44) des Tragteils (2) abstützt.

4. Kettenumwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Zugmittel eine an einem unverdrehbar mit dem Tragarm (17) verbundenen Kurbelarm (47) festgelegte metallene Litze (40) und eine diese umgebende Hülle (41) aufweist, welche sich an einem Ansatz (44) des Tragteils (2) abstützt.

5. Kettenumwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (44) des Tragteils (2), an welchem sich das Ende der Hülle (41) abstützt, an einem in bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrrads vorderen Bereich des Tragteils (2) angeordnet ist und eine vorwärts gewandte Stützfläche für die Hülle aufweist.