DE4309490C2 - Fahrradgangschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrradgangschaltung zur Än­ derung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Umdrehun­ gen der Tretkurbel und Umdrehungen des Hinterrades eines Fahrrades nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Fahrradgangschaltungen sind seit langem bekannt. Dabei unterscheidet man meist zwischen Nabenschaltungen und sogenannten Kettenschaltungen. Nabenschaltungen bieten aufgrund sehr komplexer interner Übersetzungsverhältnis­ se nur eine begrenzte Anzahl von wenigen Gängen. In Ket­ tenschaltungen werden jedoch meist mehr Gänge angeboten, wobei die Anzahl der zur Verfügung stehenden Gänge durch die Anzahl der nebeneinanderliegenden Zahnräder am Hin­ terrad multipliziert mit der Anzahl der zur Verfügung stehenden Zahnräder am Vorderrad gegeben ist.

Bei Kettenschaltungen muß jedoch zum Verstellen eines Ganges in einen anderen Gang die Kette von einem Zahnrad abgehoben und auf ein anderes aufgelegt werden. Bei Gangschaltungen mit verschiedenen Zahnrädern sowohl hin­ ten als auch vorne muß der Radfahrer daher genau wissen, in welche Richtung, d. h. ob er von einem größeren zu einem kleineren oder von einem kleineren zu einem größe­ ren Zahnrad wechseln will, und ob er dies ggf. bei den Zahnrädern der Tretkurbel oder den Zahnrädern am Hinter­ rad machen will. Dies setzt eine nicht unerhebliche ge­ dankliche Tätigkeit voraus, die beim Radfahren zusätz­ lich aufgebracht werden muß. Weiter stellt sich natür­ lich das Problem, ob der Radfahrer auch den richtigen Gang wählt. Dies wird sehr häufig nicht der Fall sein.

Zu nennen sind weiter regelbare Kettenantriebe, wie bei­ spielsweise in der DE 33 18 278 A1 offenbart, in der ein in Umfangsteile aufgeteiltes Kettenzahnrad Verwendung findet, dessen Umfangsteile radial verlagerbar sind.

Die Verstellung von Umfangsteilen mittels Fliehkraft ist bereits in der CH 680 941 A5 beschrieben, in der jedoch bei einer Verstellung der Segmente durch Fliehkraft eine Verstellung in Richtung nach außen, also gerade zu den falschen Durchmessern hin erfolgen würde.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die in der CH 680 941 A5 beschriebene Vorrichtung so weiterzubil­ den, daß durch die Fliehkraft die Umfangsteile nach in­ nen gedrückt werden, so daß das Schalten der Gänge ohne Umlegen der Kette ermöglicht ist und dieses Schalten derart optimiert ist, daß der Radfahrer nicht mehr im falschen Gang fährt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die im Hauptan­ spruch aufgeführten Merkmale gelöst. Der Unteranspruch gibt eine bevorzugte Ausführungsform wieder.

Ein derartiges in Umfangsteile aufgeteiltes Kettenzahn­ rad kann durch Verlagern der Umfangsteile entlang des Radius in seiner Umfangsgröße, jedenfalls der für eine umlaufende Kette maßgeblichen Größe verändert werden. Dadurch kann ein Zahnrad unterschiedliche Radii anneh­ men, die unterschiedlichen Gängen entsprechen. Vorteil­ hafterweise wird das Kettenzahnrad bei schneller Ge­ schwindigkeit des Fahrrades kleiner, wenn es an dem Hin­ terrad angesetzt ist, so daß entsprechend gleiche Längen von Kette, die pro Zeiteinheit bewegt werden, mehr Um­ drehungen des Hinterrades bewirken.

Umgekehrt wird sich das Zahnrad, wenn es am Hinterrad angesetzt ist, vergrößern, wenn die Geschwindigkeit nachläßt. Dann bewirken gleiche Längen von bewegter Ket­ te weniger Hinterradumdrehungen, die jedoch mit größerer Kraft ausgeführt werden.

Bevorzugt wird vorgeschlagen, daß fünf Umfangsteile im wesentlichen als Teilsektoren eines Zahnrades ausgebil­ det sind, wobei diese auf radialen Führungen verschieb­ bar gelagert sind.

Eine derartige Anordnung von fünf einzelnen Teilen er­ laubt es selbst bei weit auseinandergeschobenen Umfangs­ teilen einen relativ runden Umlauf der Kette um diese Teile zu gewährleisten.

Die Führungen, auf denen die Teile verschiebbar gelagert sind, stellen eine einfache Möglichkeit der Verlagerung dar.

Weiter wird vorgeschlagen, daß drei Zähne auf der den Außenumfang des aufgeteilten Kettenzahnrades bildenden Seite jedes Umfangteils vorhanden sind.

Eine Anordnung von drei Zähnen auf dem Außenumfang er­ laubt es, die Kette auch dann sicher zu greifen, wenn ein derartiges Umfangsteil mit drei Zähnen rechtwinklig zur Kette steht. Das in Kettenrichtung erste Zahnelement wird die Kette noch nicht genügend halten können, da es gerade erst eingreift. Das dritte jedoch ist gegenüber dem ersten Zahnelement schon derartig geneigt, daß es die Kette sicher hält.

Ein Mehr an Zähnen würde demgegenüber die konstruktive Ausgestaltung unnötig komplizieren und die Zähne zu klein werden lassen.

Weiter wird vorgeschlagen, daß den Umfangsteilen des Kettenzahnrades gegenüberwirkende Gewichtselemente vor­ gesehen sind, deren Fliehkraft bei größeren Geschwindig­ keiten die Umfangsteile nach innen zwingt. Ohne die Ge­ wichtselemente würden die Umfangsteile durch ihr Eigen­ gewicht bei größerer Geschwindigkeit nach außen gezwun­ gen werden. Sieht man jedoch ihnen gegenüberliegende Ge­ wichtselemente vor, die noch schwerer sind, so verhält es sich genau anders: Die Umfangsteile werden bei größe­ ren Geschwindigkeiten nach innen gezogen. Dies stellt eine sehr vorteilhafte mechanisch einfache Möglichkeit der geschwindigkeitsabhängigen Regelung dar.

Vorteilhafterweise werden zwei gegenüberwirkende Ge­ wichtselemente vorgesehen, so daß durch Querkräfte keine zusätzlichen besonderen Abnutzungen auftreten. Das Aus­ tarieren wird einfacher, da vorher der genau gegenüber­ liegende Raum nicht ohne weiteres zur Verfügung stand. So können zwei Elemente seitlich von diesem Raum an­ geordnet werden.

Damit die Umfangselemente nicht nach innen gedrückt wer­ den, wenn auf sie Kraft ausgeübt wird während sie nach außen gedrückt sind, werden Kipprasten an Trägerelemen­ ten vorgeschlagen, die die Umfangszahnradteile führen, wobei die Kipprasten bei Belastung der Kette und dadurch auch der Umfangsteile einrasten und ein Nachinnendrängen der Umfangsteile durch die Zugkraft der Kette verhin­ dern. Die Trägerelemente sind während der Dauer der Be­ lastung dem anhaltenden Treten in ihrer momentanen Steilung eingerastet.

Weiter wird vorgeschlagen, daß Federelemente vorgesehen sind, die derart vorgespannt sind, daß sie die Umfangs­ zahnradteile aus ihrer Innenlage in eine Ruhelage nach außen drängen.

Diese Federelemente führen dazu, auf jeden Fall in der Ruhelage des Fahrrades die Umfangszahnradteile in die Position für ein leichtes Anfahren zu bringen. Weiter dienen die Federelemente vorteilhafterweise dazu, die Umfangszahnradteile aus den Kipprasten in Ruhestellung herauszubewegen, so daß diese nach außen gedrängt wer­ den.

Weiter wird vorgeschlagen einen Kettenspanner am vorde­ ren Zahnrad, dem Tretzahnrad vorzusehen, so daß die Ket­ te in fester Verbindung mit dem Hinterrad beweglich ist und dennoch die die Vorrichtung benutzenden Radfahrer mit dem Treten innehalten können. Vorteilhafterweise wird weiter ein Kettenspanner im Bereich des vorderen Zahnkranzes, des Trethebelzahnkranzes vorgesehen. Dort steht ihm ein größerer Raum zu seiner Tätigkeit zur Ver­ fügung.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des Ketten­ zahnrades mit radial nach außen verlagerten Umfangsteilen und nach innen verlagerten Ge­ wichtselementen,

Fig. 2 ein Kettenzahnrad wie in Fig. 1 mit nach in­ nen verlagerten Umfangsteilen, also mit we­ sentlich verringertem Wirkumfang und nach außen verlagerten Gewichtselementen

Fig. 3 eine entsprechende Schnittansicht, in der die Gewichtselemente nach innen und das Zahnradteil nach außen gedrückt sind,

Fig. 4 die Darstellung aus der Fig. 3 für ein Zahn­ rad, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, mit nach außen verlagerten Gewichtselementen,

Fig. 5 ein Umfangsteil des Kettenzahnrades auf der Kipprastenführung,

Fig. 6 verschiedene Anordnungen des Fliehkraftge­ wichtes in Führungsnuten, und

Fig. 7 die Gesamtvorrichtung mit der Anordnung des Kettenspanners.

Das in Fig. 1 dargestellte Kettenzahnrad, ist in fünf Umfangsteile 10 aufgeteilt. Jedes besitzt drei Zähne 12, die mit der Kette in Verbindung treten. In der in Fig. 1 dargestellten Darstellung befinden sich die Umfangsteile 10 in ihrer äußersten Stellung. Die ihnen zugeordneten Gewichtselemente 14 liegen eng aneinander in der Mitte. Weiter nach innen können sie nicht. In dieser Stellung ist das Zahnrad für langsamste Fahrt eingerichtet. Federelemente 16 sorgen dafür, daß die Umfangsteile 10 nach außen gedrückt werden.

In der Fig. 2 ist die entgegengesetzte Stellung darge­ stellt, in der die Gewichtselemente 10 nach außen durch die Fliehkraft gedrängt sind und die Umfangsteile innen eng aneinanderliegen. In dieser Stellung eignet sich das Kettenzahnrad, wenn es am Hinterrad vorgesehen ist, für schnelle Fahrt. Selbstverständlich ist auch denkbar, das erfindungsgemäße Kettenzahnrad am Tretkurbellager vorzu­ sehen. Dann jedoch müßten die Umfangsteile 10 durch die Fliehkraft nach außen gedrängt werden und einen mög­ lichst großen Radius einnehmen. Gewichtselemente bräuch­ te man dann nicht mehr entgegengesetzt wirkend vorzuse­ hen. Es ergäben sich aber wenigstens Probleme mit dem Freilauf.

In der Fig. 4 ist aber noch in Entsprechung zur Fig. 2 dargestellt, wie die Gewichtselemente nach außen ge­ drängt werden. Ebenso wie hier ist in der Fig. 3 zu er­ kennen, daß ein Umfangselement einstückig mit zwei Ge­ wichtselementen versehen ist, die in U-förmiger Anord­ nung vorgesehen sind. An den beiden offenen Enden des U sind die Gewichtselemente angesetzt, während in der Scheitelbiegung des U das Umfangsteil 10 seine Zähne 12 besitzt.

In der Fig. 5 ist dargestellt, wie die Schenkel des U, als Trägerelemente 18 mit Kipprasten 19 ausgestattet sind, die für ein Einrasten der Trägerelemente 18 in entsprechende Führungen sorgen, wenn das Zahnradumfangs­ teil in seiner äußeren Stellung belastet wird. Anson­ sten könnte es durch den Zug der Kette, der schon ausge­ übt wird, wenn das Umfangsteil 10 nicht nur quer zum Trägerelement 18, sondern auch in Richtung nach innen auf die Nabe zu belastet wird, dazu führen, daß das Um­ fangsteil wieder nach innen gezogen wird, obwohl die Fliehkraft an den Gewichtselementen es nach außen hätte drängen sollen.

In der Fig. 6 ist dargestellt, wie die Fliehkraftgewich­ te 14 mit Führungsnuten versehen werden können, um an den Trägerelementen festgesetzt zu werden.

Fig. 7 schließlich zeigt eine gesamte Kettenschaltung eines Fahrrades mit angedeuteten Tretkurbeln und einer Hinterradnabe, wobei in der Mitte ein Kettenspanner 20 vorgesehen ist, der dafür sorgt, daß die Kette immer ge­ spannt bleibt. Er ist mit zwei Laufrollen 22 versehen, die jeweils eine tiefe, mittige Einkerbung zur Aufnahme der Kette besitzen. Die Laufrollen sind an den gegen­ überliegenden Seiten der Kette vorgesehen. Anders als bei einer normalen Fahrradgangschaltung ist der Freilauf vorzugsweise an dem vorderen Zahnrad, dem Tretlagerzahn­ rad vorgesehen, da die Kette zur richtigen Einstellung des Hinterrades dieses immer in Bewegung versetzen muß. Sonst würde es in den falschen Gang schalten.

Claims (2)

1. Fahrradgangschaltung zur Änderung des Übersetzungs­ verhältnisses zwischen Umdrehungen der Tretkurbel und Umdrehungen des Hinterrades eines Fahrrades,
mit einer Mehrzahl von Umfangsteilen (10) eines Ketten­ zahnrades,
wobei die Umfangsteile (10) radial mit Hilfe der Flieh­ kraft verlagerbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
jedem der Umfangsteile (10) des Kettenzahnrades gegen­ überwirkende zwei Gewichtselemente (14) vorgesehen sind, die den Umfangsteilen über den Drehpunkt gegen­ überliegend sind,
wobei die Gewichtselemente (14) im wesentlichen in ei­ ner U-förmigen Anordnung an den freien Enden des "U" vorgesehen sind, während das Umfangsteil (10) an dem Verbindungsbogen des "U" angeordnet ist, und
wobei Tragelemente (18) vorgesehen sind, die in radia­ len Führungen gelagert mit Kipprasten (19) versehen sind, wobei die Kipprasten (19) bei Belastung der Um­ fangsteile (10) tangential durch die Kette in den Füh­ rungen einrasten und dadurch verhindern, daß die Um­ fangsteile (10) mit einer radialen Komponente nach in­ nen gezogen werden.

2. Fahrradgangschaltung nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch Federelemente (16), die die Umfangsteile (10) schräg nach außen drängen, so daß die Trägerelemente (18) aus der eingerasteten Stellung in den Kipprasten (19) heraus sich in eine äußere Ruhestellung bewegen, wenn keine wesentliche Rotation vorliegt, so daß die Umfangsteile in eine Außenstellung gedrängt sind.