DE4330989A1 - Kettenschaltung, insbesondere für Fahrräder - Google Patents
Kettenschaltung, insbesondere für FahrräderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kettenschaltung, insbesondere für
Fahrräder, umfassend eine treibende Kettenradeinheit und eine
angetriebene Kettenradeinheit sowie eine diese beiden Kettenrad
einheiten miteinander verbindende Kette,
wobei mindestens eine der Kettenradeinheiten als Mehrkettenrad einheit mit mindestens zwei Kettenrädern, nämlich einem größeren und einem kleineren Kettenrad, ausgebildet ist,
wobei weiter die beiden Kettenräder der Mehrkettenradeinheit je eine Vielzahl von Zähnen und eine entsprechende Vielzahl von zwischen jeweils einem Zahnpaar gebildeten Zahnlücken aufweist, wobei weiter die Kette von aufeinanderfolgenden Kettengelenken und von inneren und äußeren Laschenpaaren in abwechselnder Rei henfolge zwischen den Kettengelenken gebildet ist,
wobei weiter zum Umlegen der Kette zwischen den beiden Kettenrä dern der Mehrkettenradeinheit eine Umlegeeinrichtung in einem Einlaufbereich vorgesehen ist, in welchem die Kette bei normaler Umlaufrichtung der Kette und der Kettenräder in die Mehrketten radeinheit einläuft und diese Umlegeeinrichtung dazu ausgebildet ist, um der Kette Bewegungen in einer zur Achse der Mehrketten radeinheit parallelen Richtung zu erteilen,
wobei weiter beim Umlegen der Kette zwischen den Kettenrädern der Mehrkettenradeinheit sich eine Kettenübergangsstrecke zwischen einem altbesetzten und einem neubesetzten der beiden Kettenräder ausbildet, welche Kettenübergangsstrecke den Umlaufbereich der Mehrkettenradeinheit vom Ketteneinlaufbereich bis zu einem Ket tenablaufbereich der Mehrkettenradeinheit durchläuft,
wobei weiter die Kettenübergangsstrecke sich entgegen der norma len Umlaufrichtung des Kettenradsatzes erstreckt von einem Ket tengelenk, das als letztes Kettengelenk zwischen zwei Letztzähne eines Letztzähnepaars des altbesetzten Kettenrads eingreift, zu einem Kettengelenk, das als erstes zwischen zwei Erstzähne eines Erstzähnepaars des neubesetzten Kettenrads eingreift
und wobei in mindestens einem der Kettenumlegung in der Umlege richtung kleineres Kettenrad → größeres Kettenrad entsprechenden Kettenübergangumfangsbereich der Mehrkettenradeinheit an den Kettenrädern Gestaltungsmaßnahmen getroffen sind, um in diesem Kettenübergangumfangsbereich das Umlegen der Kette zwischen den beiden Kettenrädern zumindest in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad → größeres Kettenrad zu erleichtern und den Verlauf der entsprechenden Kettenübergangsstrecke festzulegen.
wobei mindestens eine der Kettenradeinheiten als Mehrkettenrad einheit mit mindestens zwei Kettenrädern, nämlich einem größeren und einem kleineren Kettenrad, ausgebildet ist,
wobei weiter die beiden Kettenräder der Mehrkettenradeinheit je eine Vielzahl von Zähnen und eine entsprechende Vielzahl von zwischen jeweils einem Zahnpaar gebildeten Zahnlücken aufweist, wobei weiter die Kette von aufeinanderfolgenden Kettengelenken und von inneren und äußeren Laschenpaaren in abwechselnder Rei henfolge zwischen den Kettengelenken gebildet ist,
wobei weiter zum Umlegen der Kette zwischen den beiden Kettenrä dern der Mehrkettenradeinheit eine Umlegeeinrichtung in einem Einlaufbereich vorgesehen ist, in welchem die Kette bei normaler Umlaufrichtung der Kette und der Kettenräder in die Mehrketten radeinheit einläuft und diese Umlegeeinrichtung dazu ausgebildet ist, um der Kette Bewegungen in einer zur Achse der Mehrketten radeinheit parallelen Richtung zu erteilen,
wobei weiter beim Umlegen der Kette zwischen den Kettenrädern der Mehrkettenradeinheit sich eine Kettenübergangsstrecke zwischen einem altbesetzten und einem neubesetzten der beiden Kettenräder ausbildet, welche Kettenübergangsstrecke den Umlaufbereich der Mehrkettenradeinheit vom Ketteneinlaufbereich bis zu einem Ket tenablaufbereich der Mehrkettenradeinheit durchläuft,
wobei weiter die Kettenübergangsstrecke sich entgegen der norma len Umlaufrichtung des Kettenradsatzes erstreckt von einem Ket tengelenk, das als letztes Kettengelenk zwischen zwei Letztzähne eines Letztzähnepaars des altbesetzten Kettenrads eingreift, zu einem Kettengelenk, das als erstes zwischen zwei Erstzähne eines Erstzähnepaars des neubesetzten Kettenrads eingreift
und wobei in mindestens einem der Kettenumlegung in der Umlege richtung kleineres Kettenrad → größeres Kettenrad entsprechenden Kettenübergangumfangsbereich der Mehrkettenradeinheit an den Kettenrädern Gestaltungsmaßnahmen getroffen sind, um in diesem Kettenübergangumfangsbereich das Umlegen der Kette zwischen den beiden Kettenrädern zumindest in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad → größeres Kettenrad zu erleichtern und den Verlauf der entsprechenden Kettenübergangsstrecke festzulegen.
Aus der DE-C2-28 37 270 ist eine Fahrradschaltung mit einer Kette
und einem Kettenradsatz bekannt, der mindestens ein kleineres
Kettenrad und mindestens ein koaxial sowie mit Abstand zu diesem
angeordnetes größeres Kettenrad aufweist. Das größere Kettenrad
trägt mindestens zwei Zähne, die zum erleichterten Eingreifen in
die Kette gestaltet sind. Beim Schaltvorgang soll die Kette mit
jeweils einem Kettenbolzen zum einen zwischen zwei Zähne eines
Zähnepaars des größeren und zum anderen mit jeweils einem Ketten
bolzen zwischen zwei Zähne eines Zähnepaars des kleineren Ketten
rads eingreifen und sich hierbei, d. h. in ihrem Verlauf zwischen
diesen beiden Kettenbolzen tangential zum kleineren Kettenrad
erstrecken und den Abstand zwischen den Zähnepaaren der beiden
Kettenräder überbrücken. Der Abstand von dem Mittelpunkt des
einen Paars von Zähnen, zwischen die ein Kettenbolzen eingreift,
zu dem Mittelpunkt des anderen Paars von Zähnen, zwischen die ein
Kettenbolzen eingreift, soll dabei ein ganzzahliges Vielfaches
der Kettenteilung betragen und die beiden Zähne des Zähnepaars
des größeren Kettenrads sollen so gestaltet oder angeordnet sein,
daß ihr Eingriff mit der Kette erleichtert ist.
Bei der bekannten Ausführungsform sind auf dem ganzen Umfang des
größeren Kettenrads Zähne vorhanden. Die Zähne sind teilweise
gekürzt, um den Kettenübergang zu erleichtern. Es sind auf dem
größeren Kettenrad zwei Fangzähne vorhanden, von denen der eine
dazu bestimmt ist, zwischen zwei Innenlaschen einzugreifen und
der andere dazu bestimmt ist, zwischen zwei Außenlaschen einzu
greifen. Beide Fangzähne haben Eingriffsflanken für den Eingriff
mit den Kettenrollen. Beide Fangzähne sind durch Verschränkung
zum kleineren Kettenrad hin geschwächt. Wegen dieser im Hinblick
auf den Kettenübergang vom kleineren zum größeren Kettenrad hin
vorgesehenen Schwächung besteht kaum eine Möglichkeit, weitere
Gestaltungsmaßnahmen an diesen Zähnen zu treffen, um auch für den
Übergang vom größeren Kettenrad auf das kleinere Kettenrad eine
Erleichterung zu schaffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Erleichte
rung des Übergangs, insbesondere von dem kleineren Kettenrad auf
das größere Kettenrad ggf. aber auch von dem größeren Kettenrad
auf das kleinere Kettenrad, zu ermöglichen. Insbesondere soll
erreicht werden, daß dann, wenn unter Last ein Übergang von dem
kleineren Kettenrad auf das größere Kettenrad bewerkstelligt
werden soll, dieser Übergang geräuschlos und stoßfrei erfolgt und
die Kette möglichst rasch in Eingriff mit dem neugewählten Ket
tenrad tritt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Kombination
der folgenden Merkmale vorgeschlagen:
- a) in dem dem Umlegen von dem kleineren Kettenrad auf das größere Kettenrad entsprechende Kettenübergangumfangs bereich ist an dem größeren Kettenrad unter Bildung einer Doppelzahnlücke ein Zahn ausgespart, welcher in der normalen Umlaufrichtung dem vorlaufenden Erstzahn des Erstzähnepaars des größeren Kettenrads vorangeht;
- b) an dem großen Kettenrad ist auf seiner dem kleineren Kettenrad zugekehrten Seitenfläche im Basisbereich eines Zahns, welcher der Doppelzahnlücke in der norma len Umlaufrichtung vorausgeht und gewünschtenfalls noch in dem vorlaufenden Endbereich der Doppelzahnlücke eine Laschenauflagerampe ausgebildet, welche in normaler Umlaufrichtung dem nachlaufenden Letztzahn des Letzt zähnepaars des kleineren Kettenrads nachläuft;
- c) durch die Laschenauflagerampe und einen Boden der Dop pelzahnlücke ist ein - in axialer Richtung betrachtet - nach radial außen konvex gekrümmt er oder geknickter Verlauf der Kettenübergangsstrecke innerhalb des Ket tenübergangumfangsbereichs zwischen dem Erstzähnepaar des größeren Kettenrads und dem Letztzähnepaar des kleineren Kettenrads erzwungen, wobei die gekrümmte Kettenübergangsstrecke in die Zahnlücke zwischen den beiden Letztzähnen des Letztzähnepaars des kleineren Kettenrads einmündet;
- d) der in normaler Umlaufrichtung vorauslaufende Erstzahn des Erstzähnepaars des größeren Kettenrads ist für den Eingriff sowohl zwischen die Laschen eines Innenla schenpaars als auch zwischen die Laschen eines Außen laschenpaars ausgebildet.
Es hat sich gezeigt, daß man bei der erfindungsgemäßen Ausge
staltung ein hervorragendes Schaltverhalten unter Last erhält.
Weiter hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Kettenschaltung
eine hohe Verschleißbeständigkeit sowohl kettenseitig als auch
kettenradseitig aufweist. Dieses günstige Verschleißverhalten
dürfte insbesondere auf das Vorhandensein der Doppelzahnlücke
zurückzuführen sein, da - selbst dann, wenn in der Doppelzahn
lücke des größeren Kettenrads im Hinblick auf einen Rückwärtslauf
der Kette ggf. ein die Seitenlage der Kette sichernder, als Zahn
unwirksamer Sporn vorhanden ist - die Schrägstellung der Kette
gegenüber ihrer Umlaufebene weniger als bisher zu Verschleißer
scheinungen führt, weil der Schrägstellwinkel gegenüber der Um
laufebene reduziert ist. Dank der durch die Doppelzahnlücke des
größeren Kettenrads gebildeten Gasse für den Kettenübergang beim
Schalten von dem kleineren Kettenrad auf das größere Kettenrad
bedarf es keiner Kürzung der am Übergang beteiligten Zähne des
größeren Kettenrads. Dadurch wird das Drehmomentübertragungsver
halten an den Eingriffstellen zwischen Kettengelenken und Zähnen
sowohl während des Schaltvorgangs als auch im normalen Betrieb
verbessert, was wiederum positive Auswirkungen auf das Ver
schleißverhalten ergibt. Durch die Bereitstellung der Gasse in
Form der Doppelzahnlücke des größeren Kettenrads wird erreicht,
daß als Erstzahn des neu mit der Kette zu besetzenden größeren
Kettenrads immer ein und derselbe Zahn zwischen ein Kettenla
schenpaar, gleichgültig, ob Innenlaschenpaar oder Außenlaschen
paar, wirksam wird. Es bedarf also allenfalls einer Bearbeitung
dieses einen Zahns im Hinblick auf das Umlegen der Kette von dem
kleineren Kettenrad auf das größere Kettenrad. Wenn infolgedessen
eine diesem Zwecke dienende Bearbeitung weiterer Zähne entfällt,
so stehen weitere Zähne zu einer das Umlegen der Kette vom größe
ren Kettenrad auf das kleinere Kettenrad begünstigenden Bearbei
tung zur Verfügung, ohne daß die Gefahr besteht, daß durch Dop
pelbearbeitung im Hinblick auf die beiden Schaltrichtungen eine
übermäßige verschleiß- und abbruchgefährdende Bearbeitung erfor
derlich ist.
Es hat sich auch gezeigt, daß die erfindungsgemäße Gestaltung
relativ unempfindlich bezüglich Störungserscheinungen ist, die
dann auftreten, wenn bei Nutzung eines Überschaltwegs die Kette
im Falle des Umlegens von dem kleineren Kettenrad auf das größere
Kettenrad "zu weit" in Richtung auf das größere Kettenrad hin
bewegt wird. Weiter hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemä
ßen Kettenschaltung die Gefahr eines Absprengens einzelner Ket
tenlaschen verringert ist. Diese Gefahr ist bei vorbekannten
Lösungen insbesondere immer dann aufgetreten, wenn in der Über
gangsstrecke infolge deren Schrägstellung gegenüber ihrer Umlauf
ebene zwei Innenlaschen durch einen zwischen sie eingefangenen
Zahn im Sinne einer Vergrößerung ihres Abstands belastet wurden
und demzufolge die an ihnen anliegenden dem Kettenbolzenende
nächstgelegenen Außenlaschen vom Kettenbolzen abgesprengt wur
den.
Durch die bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgesehene
Laschenauflagerampe kann das Ansteigen der Kette in radialer
Richtung relativ zu dem neu zu besetzenden größeren Kettenrad
wesentlich erleichtert werden. Dies mag ein weiterer Grund dafür
sein, daß eine Kürzung von Zähnen mit der Folge der Eingriffsver
schlechterung nicht erforderlich ist. Durch diese Laschenauflage
rampe wird auch der konvex gekrümmte Verlauf der Kettenübergangs
strecke begünstigt. Dieser gekrümmte Verlauf trägt zu einer Ver
längerung der Kettenübergangsstrecke bei im Vergleich zu einem
gedachten geradlinigen Verlauf mit der Folge, daß die Belastung
der Kette infolge Schrägstellung gegenüber ihrer Umlaufebene
weiter verringert wird.
Wenn bei der Darstellung der Erfindung von Kettenrädern gespro
chen wird, so sind sowohl die Kettenräder eines der Hinterradnabe
eines Fahrrads zugekehrten Kettenradsatzes als auch die Ketten
blätter eines Tretkurbelkettenradsatzes gemeint. Im Rahmen der
vorliegenden Beschreibung wird als Beispiel ein Hinterradketten
radsatz behandelt. Dieses Beispiel läßt sich prinzipiell auch an
den Kettenblättern eines Tretkurbelkettenradsatzes verwirklichen,
wobei allerdings im Hinblick darauf gewisse Änderungsmaßnahmen
notwendig sein mögen, daß im Falle eines Hinterradkettenradsatzes
das unbelastete Rücklauftrum der Kette in den Kettenradsatz ein
läuft, während im Falle eines Tretkurbelkettenradsatzes die Ein
laufstelle dort liegt, wo das bei normaler Drehrichtung belastete
Zugtrum der Kette in den Kettenradsatz einläuft.
Die Laschenaufnahmerampe kann von dem radial inneren Rand einer
reliefartigen Vertiefung in einer dem kleineren Kettenrad zu
gekehrten Seitenfläche des größeren Kettenrads gebildet sein.
Dabei ist vorgesehen, daß die reliefartige Vertiefung eine in
normaler Umlaufrichtung vorauslaufende in bezug auf die Achse der
Mehrkettenradeinheit im wesentlichen radial verlaufende Vorlauf
kante besitzt, wobei eine dieser Vorlaufkante in axialer Richtung
benachbarte Kettenlasche jeweils über diese Vorlaufkante hin
wegläuft. Es soll also nicht eine ganze Kettenlasche in die re
liefartige Vertiefung eintreten können, sondern es soll durch die
Vorlaufkante die Krümmung der Kette gegenüber ihrer Umlaufebene
beeinflußt werden. Es ist dabei weiter von Vorteil, daß die re
liefartige Vertiefung in einem der normalen Umlaufrichtung ent
sprechenden Vorlaufbereich vor einem Vorlaufende der Laschenauf
lagerampe radial einwärts in Richtung auf die Achse der Mehrket
tenradeinheit erweitert ist.
Um das Eingreifen des in normaler Umlaufrichtung vorlaufenden
Erstzahns des Erstzähnepaars des größeren Kettenrads zwischen
zwei Kettenlaschen zu begünstigen, insbesondere zwischen zwei
Innenlaschen, kann vorgesehen sein, daß der vorlaufende Erstzahn
des Erstzähnepaars des größeren Kettenrads auf seiner von dem
kleineren Kettenrad abgelegenen Seitenfläche nach radial auswärts
und zum kleineren Kettenrad hin abgeschrägt ist.
Um einen vorzeitigen Eingriff der auf das größere Kettenrad zu
bewegten Kette mit Zähnen des größeren Kettenrads zu unterbinden,
also sozusagen, um eine Kettenabweisefunktion solcher Zähne zu
erreichen, die nicht als Erstzähne beim Schalten auf das größere
Kettenrad in die Kette eingreifen sollen, kann man vorsehen, daß
zumindest ein Teil derjenigen Zähne des größeren Kettenrads, die
nicht identisch sind mit dem vorlaufenden Erstzahn des Erstzähne
paars des größeren Kettenrads auf ihrer dem kleineren Kettenrad
zugekehrten Seite nach radial außen und von dem kleineren Ketten
rad weg abgeschrägt sind, und zwar mindestens und vorzugsweise in
einem radial äußeren Bereich ihrer radialen Höhe.
Um beim Rückwärtslauf der Kette durch Rückwärtstreten der Tret
kurbel unter allen Umständen eine Sicherung gegen seitliches
Ausweichen des dann entspannten Kettenobertrums in den zum Ein
laufbereich werdenden Kettenablaufbereich eines Hinterradketten
radsatzes zu gewährleisten, kann man vorsehen, daß an der Stelle
des ausgesparten Zahns der Doppelzahnlücke zumindest des größeren
Kettenrads ein Sporn vorgesehen ist, welcher im Fall der axialen
Nachbarschaft zu einem Innenlaschenpaar außerhalb des Zwischen
raums dieses Innenlaschenpaars liegt, und zwar auf der Außenseite
derjenigen Innenlasche, welche dem kleineren Kettenrad ferner
ist, und welcher im Fall der axialen Nachbarschaft zu einem Au
ßenlaschenpaar in den Zwischenraum der Laschen dieses Außenla
schenpaars hineinragt. Dieser Sporn ist aber bewußt nicht als ein
Zahn ausgebildet, da er ja im Falle einer solchen Ausbildung die
Gassenfunktion der Doppelzahnlücke aufheben würde. Dieser Sporn
soll insbesondere in Umfangsrichtung so kurz bemessen sein, daß
er keinesfalls in Drehmomentübertragungseingriff mit der Kette
tritt. Wenn eine Drehmomentübertragungsfunktion dieses Sporns
unterbunden ist, so ist gewährleistet, daß dieser Spron bei Be
nutzung der Kettenschaltung stets unbelastet ist. Ist die Bela
stungsfreiheit dieses Sporns gegenüber Drehmomentübertragung
zwischen Kette und Kettenrad gewährleistet, so kann dieser Sporn
beliebig schwach sowohl in Umfangsrichtung des Kettenrads als
auch in Querrichtung des Kettenrads ausgebildet werden. Die Mög
lichkeit, diesen Sporn schwach auszubilden, sorgt andererseits
wieder dafür, daß er für die Gassenbildung im Bereich der Doppel
zahnlücke unschädlich ist, gleichgültig, ob er außenseitig an
einer Innenlasche anliegt oder zwischen ein Außenlaschenpaar
einragt.
Es hat sich gezeigt, daß bei der soweit beschriebenen Gestaltung
der Kettenschaltung durch die Doppelzahnlücke in dem größeren
Kettenrad auch eine Schaltpräferenz in diesem Bereich auftritt,
wenn die Kette vom größeren Kettenrad auf das kleinere Kettenrad
umgelegt werden soll. Diese Schaltpräferenz an einer oder mehre
ren bestimmten Stellen ist erwünscht, wenn auch das Schalten vom
größeren Kettenrad auf das kleinere Kettenrad aus später noch zu
erörternden Gründen weniger kritisch ist als das Umlegen der
Kette von dem kleineren Kettenrad auf das größere Kettenrad. Zu
dieser Schaltpräferenz für die Umschaltung vom größeren Kettenrad
auf das kleinere Kettenrad kann neben der Doppelzahnlücke in dem
größeren Kettenrad auch die etwa vorhandene Doppelzahnlücke in
dem kleineren Klettenrad beitragen. Darüber hinaus können weitere
Maßnahmen zur Erleichterung des Kettenumlegens in der Umlegerich
tung größeres Kettenrad → kleineres Kettenrad in dem für die
Übergangsrichtung kleineres Kettenrad → größeres Kettenrad aus
gestalteten Kettenübergangumfangsbereich an Zähnen des größeren
Kettenrads vorgesehen sein.
Eine solche Maßnahme besteht darin, daß der nachlaufende Erstzahn
des Erstzähnepaars des größeren Kettenrads oder/und der diesem
nachlaufenden Erstzahn in normaler Umlaufrichtung folgende Zahn
des größeren Kettenrads Abschrägungen auf der jeweiligen dem
kleineren Kettenrad zugekehrten Seite besitzen, und zwar so, daß
die abgeschrägten Flächen - bei einer Betrachtung in radialer
Richtung von radial außen - im Sinne der normalen Umlaufrichtung
nach vorn und vom kleineren Kettenrad weg verlaufen. Wenn beide
Zähne, also sowohl der nachlaufende Erstzahn des größeren Ketten
rads als auch der diesem in normaler Umlaufrichtung nachfolgende
Zahn solche Abschrägungen besitzen, so kann eine der Kettenumle
gerichtung größeres Kettenrad → kleineres Kettenrad entspre
chende Kettenübergangsstrecke bei axialer Nachbarschaft eines
ihr zugehörigen Innenlaschenpaars zu dem nachlaufenden Erstzahn
des größeren Kettenrads mit der Außenseite ihrer dem kleineren
Kettenrad fernen Innenlasche an der Abschrägung des nachlaufenden
Erstzahns des Erstzähnepaars des größeren Kettenrads anliegen,
während im Falle der axialen Nachbarschaft eines Außenlaschen
paars der Kettenübergangsstrecke zum nachlaufenden Erstzahn des
Erstzähnepaars des größeren Kettenrads dieser Erstzahn zwischen
die Außenlaschen dieses Außenlaschenpaars eingreift und dann eine
dem kleineren Kettenrad ferne Innenlasche eines dem zuvor genann
ten Außenlaschenpaar nachfolgenden Innenlaschenpaars an der Ab
schrägung des auf den nachlaufenden Erstzahn des Erstzähnepaars
des größeren Kettenrads nachfolgenden Zahns des größeren Ketten
rads anliegt.
Es ist aber auch denkbar, zum Erleichtern des Kettenumlegens von
dem größeren Kettenrad auf das kleinere Kettenrad an denjenigen
Zähnen des größeren Kettenrads Maßnahmen zu treffen, welche der
Doppelzahnlücke in Umlaufrichtung des größeren Kettenrads vor
ausgehen, insbesondere an demjenigen Zahn des größeren Ketten
rads, welcher der Doppelzahnlücke unmittelbar vorausgeht und ggf.
auch an demjenigen Zahn, welcher der Doppelzahnlücke des größeren
Kettenrads als zweiter vorausläuft. Auf diese Weise kann man
bereits im Bereich dieser Zähne mit der Schrägstellung der Kette
gegenüber ihrer Umlaufebene beginnen.
Es ist möglich, daß die beiden Kettenräder, d. h. das größere
Kettenrad und das kleinere Kettenrad, Teil einer größeren Gruppe
von Kettenrädern der Mehrkettenradeinheit sind, wobei dann entwe
der das bisher als größeres Kettenrad betrachtete Kettenrad das
kleinere Kettenrad in bezug auf ein ihm benachbartes noch größe
res Kettenrad ist und/oder das bisher als das kleinere Kettenrad
betrachtete Kettenrad das größere Kettenrad in bezug auf ein noch
kleineres Kettenrad ist und wobei die angegebenen Beziehungen für
mindestens einen Teil der jeweils zusammen ein Kettenradpaar
bildenden benachbarten Kettenräder gelten. Der weiter oben er
wähnte Sporn wird - wenn überhaupt - nur im Bereich der Doppel
zahnlücke des größten Kettenrads oder der größten Kettenräder
benötigt.
Um nach einem von der Kettenwerfereinrichtung ausgeführten Ket
tenumlegebefehl möglichst kurzfristig die Umlegung der Kette zwi
schen zwei benachbarten Kettenrädern herbeizuführen, wird vor
geschlagen, daß einem Kettenradpaar einer Mehrkettenradeinheit
eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Kettenübergangsum
fangsbereichen zugeordnet sind, in welchen die vorstehend be
schriebenen Ausgestaltungen zumindest des größeren Kettenrads,
bevorzugt aber auch des kleineren Kettenrads, erfüllt sind.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Bildung einer Doppelzahnlücke
zumindest in dem größeren Kettenrad führt zu einem veränderten
Lauf des aus Kette und Kettenradsätzen gebildeten Systems; dies
gilt insbesondere dann, wenn man - was nicht grundsätzlich ausge
schlossen sein soll - daran denkt, die Doppelzahnlücke einfach
dadurch zu gewinnen, daß man an einem herkömmlichen Kettenrad mit
konstanter Zahnteilung über seinen gesamten Umfang einen Zahn
einfach wegläßt oder "herausfeilt". Ein für den Benutzer angeneh
meres Verhalten kann dadurch erzielt werden, daß bei Aussparung
mindestens eines Zahns zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen
eines Kettenrads und dadurch veranlaßter Bildung einer Mehrfach
zahnlücke, insbesondere Doppelzahnlücke die Zahnlückenkontur die
ser Mehrfachzahnlücke und die Zahnlückenkontur einer auf diese
Mehrfachzahnlücke unmittelbar nachfolgenden weiteren Zahnlücke
derart aufeinander abgestimmt sind, daß bei Einliegen einer ent
sprechenden Zahl von Kettengelenken in diesen Zahnlücken deren
Gelenkachsen wenigstens annähernd auf einer gemeinsamen Verbin
dungsgeraden liegen, wobei das in der Mehrfachzahnlücke vorlau
fende Kettengelenk und das in der nachfolgenden Zahnlücke aufge
nommene Kettengelenk mindestens beim Auslauf ins Zugtrum gemein
sam an der Nachlaufflanke des ihnen jeweils vorauslaufenden Zahns
anteilmäßig drehmomentübertragend beteiligt sind bzw. beim Auf
lauf des Zugtrums auf das Kettenblatt eines treibenden Kettenrad
satzes gemeinsam an der Nachlaufflanke des ihnen jeweils voraus
laufenden Zahns anteilmäßig drehmomentübertragend beteiligt sind.
Allgemein gilt dann, daß die Mittelpunkte der Zahnlücken des
Kettenrads ein unregelmäßiges Polygon bilden, wobei die jeweils
auf einer gemeinsamen Verbindungslinie liegenden Gelenkachsen
jeweils größere Polygonseiten bilden.
Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels; es stellen dar:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Hinterradnabenkettenradsatzes
eines Fahrrads mit Kette und Kettenwerfereinrichtung;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößerter Darstel
lung beim Übergang der Kette von einem kleineren Ket
tenrad auf ein größeres Kettenrad;
Fig. 3 eine Ansicht auf den in Fig. 2 dargestellten Ketten
übergangsbereich von radial außen;
Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 2, jedoch bei anderer
Zuordnung der inneren und äußeren Kettenlaschenpaare zu
den Kettenrädern;
Fig. 5 eine Ansicht von radial außen auf die Kettenübergangs
strecke gemäß Fig. 4;
Fig. 6 ein Detail des größeren Kettenrads gemäß Fig. 1-5;
Fig. 7 eine Seitenansicht eines Kettenradsatzes mit einer
Kettenübergangsstrecke, die sich beim Schalten von dem
größeren Kettenrad auf das kleinere Kettenrad ausbil
det;
Fig. 8 eine Ansicht in Pfeilrichtung VIII der Fig. 7;
Fig. 9 eine Ansicht entsprechend Fig. 8, jedoch bei Verände
rung der Zuordnung äußerer und innerer Kettenglieder zu
den Kettenrädern;
Fig. 10 das Schema der Zahn- und Zahnlückenverteilung eines
Kettenrads, etwa des größeren Kettenrads der Fig. 1,
und
Fig. 11 den Ablauf der Kette von dem Kettenrad gemäß Fig. 10.
In Fig. 1 erkennt man zwei Kettenräder mit der gemeinsamen Dreh
achse eines Hinterradkettenradsatzes eines Fahrrads, wobei das
größere Kettenrad mit A und das kleinere Kettenrad mit C bezeich
net ist. Im Beispielsfall hat das große Kettenrad A 21 Zähne und
das kleine Kettenrad C 18 Zähne. Eine Kette, welche den Hinter
radkettenradsatz mit einem Tretkurbelkettenradsatz des Fahrrads
verbindet, ist mit B bezeichnet. Die Kette B läuft über das Lei
trad 10 einer Kettenwerfervorrichtung in den Kettenradsatz A,C
ein. Die dem Vorwärtsantrieb entsprechende normale Kettenumfangs
richtung ist durch den Pfeil 11 angedeutet. Bei 12 erkennt man
das zum Tretkurbelkettenradsatz tangential weiterlaufende obere
Kettentrum; bei 15 ist der Einlauf der Kette C in den Hinterrad
kettenradsatz dargestellt.
Die Fig. 1 stellt den Umschaltvorgang von dem kleineren Ketten
rad C auf das größere Kettenrad A dar. Man erkennt in der oberen
Hälfte der Fig. 1, daß die Kette B noch in Eingriff mit dem
kleineren Kettenrad C ist. In der unteren Hälfte der Fig. 1
erkennt man, daß ein Teil der Kette B bereits auf dem größeren
Kettenrad A aufliegt.
Der Übergang der Kette B von dem kleinen Kettenrad C auf das
große Kettenrad A ist durch Bewegung des Leitrads 10 senkrecht
zur Zeichenebene nach hinten eingeleitet worden zu einem gegen
über dem Zeitpunkt des Zustands nach Fig. 1 früheren Zeitpunkt,
zu dem sich der Zahn A1 des großen Kettenrads A noch vor dem
Bereich des Leitrads 10 befand. Dabei ist eine Übergangszone der
Kette entstanden, die als ganze mit T bezeichnet ist, deren nach
laufendes Ende mit T1 und deren vorlaufendes Ende mit T2 bezeich
net ist. Diese Übergangszone wandert bei Weiterdrehung des Ket
tenradsatzes A, C in der Drehrichtung 11 weiter. Wenn das nachlau
fende Ende T1 der Übergangszone T in den Ablaufbereich L gemäß
Fig. 1 gerät, in welchem die Kette B sich vom Kettenradsatz
löst, um dem tretkurbelseitigen Kettenradsatz zuzulaufen, dann
ist der Schaltvorgang von dem kleinen Kettenrad C auf das große
Kettenrad A beendet.
Der Schaltvorgang vom kleinen Kettenradsatz C auf den großen
Kettenradsatz A läßt sich durch Betrachtung der Übergangszone T
erklären, welche in Fig. 2 vergrößert dargestellt ist.
In Fig. 2, welche den Übergangsbereich T vergrößert darstellt,
erkennt man einen Kettengelenkpunkt B1. Dieser Kettengelenkpunkt
B1 ist in üblicher Weise durch einen Bolzen 13 und eine Kettenr
olle 14 gebildet. Der Kettengelenkpunkt B1 ist derjenige Ketten
gelenkpunkt, der vor Wirksamwerden der Schaltbewegung des Lei
trads 10 noch voll in den Eingriff mit dem kleinen Kettenrad c
gelangt und zwar in eine Zahnlücke zwischen den Zähnen C1 und C2
des kleinen Kettenrads C. Der Kettengelenkpunkt B5, der genauso
ausgebildet ist wie der Kettengelenkpunkt B1, ist der erste Ket
tengelenkpunkt, der nach dem Wirksamwerden der Schaltbewegung des
Leitrads 10 in vollen Eingriff mit dem großen Kettenrad A gelangt
ist und zwar in die Zahnlücke zwischen den beiden Zähnen A4 und
A5 des großen Kettenrads A. Das große Kettenrad A weist zwischen
den aufeinanderfolgenden Zähnen A2 und A4 eine Zahnfehlstelle
auf, die mit A3 bezeichnet ist. An dieser Zahnfehlstelle A3 kann
sich ein Sporn befinden, der bei A3 gestrichelt eingezeichnet
ist; auf diesen wird später noch eingegangen.
Das kleine Kettenrad C weist zwischen seinen Zähnen C2 und C4
ebenfalls eine Zahnfehlstelle C3 auf. Die beiden Fehlstellen A3
und C3 ergeben vergrößerte Zahnlücken ZA und ZC. Diese Zahnlücken
ZA und ZC erleichtern den Übergang der Kette B von dem kleinen
Kettenrad C auf das große Kettenrad A. Dies läßt sich aus der
Fig. 3 ersehen, wo die Übergangszone T und die Zahnlücken ZC und
ZA ebenfalls eingezeichnet sind.
Zum Verständnis der weiteren Beschreibung ist vorab bezüglich des
Aufbaus der Kette B noch auf folgendes hinzuweisen:
Die Kette B weist zwischen aufeinanderfolgenden Kettengelenkpunk
ten, zum Beispiel den Kettengelenkpunkten B1 und B2, ein inneres
Kettenlaschenpaar D3a auf. Die in Fig. 3 jeweils links liegende
Kettenlasche eines Kettenlaschenpaars ist mit dem Index g
benannt; dies ist diejenige Kettenlasche, die zu den größer wer
denden Kettenrädern eines Kettenradsatzes hin gelegen ist, wäh
rend die jeweils rechts liegende Kettenlasche mit dem Index d
bezeichnet ist. Demgemäß besteht das Kettenlaschenpaar D2i aus
den Kettenlaschen D2ig und D2id und das äußere Kettenlaschenpaar
D3a aus den beiden Kettenlaschen D3ag und D3ad. Zwischen den
weiteren Kettengelenkpunkten B3 und B6 folgen dann abwechselnd
ein inneres Kettenlaschenpaar D4i, ein äußeres Kettenlaschenpaar
D5a und wieder ein inneres Kettenlaschenpaar D6i usw.
Die Kettenrolle 14 des Kettengelenkpunkts B1 liegt noch voll in
Eingriff mit zwei aufeinanderfolgenden Zähnen C1 und C2 des klei
nen Kettenrads C. Die Kettenrolle 14 des Kettengelenkpunkts B2
ist aus der vergrößerten Zahnlücke ZC bereits etwas ausgehoben.
Der nächste Kettengelenkpunkt B3 ist nicht in Treibeingriff mit
dem Zahn A2, vielmehr liegt die linke Kettenlasche D3ag des äuße
ren Kettenlaschenpaars D3a in Fig. 3 rechts von dem Zahn A2,
wobei die radiale Höhenlage des Kettengelenkpunkts B3 dadurch
bestimmt ist, daß die linke Kettenlasche D3ag des Kettenlaschen
paars D3a auf einer Rampe 16 aufliegt, welche eine reliefartige
Vertiefung 17 in der dem Betrachter gemäß Fig. 2 zugekehrten, in
Fig. 3 rechts liegenden Vorderseite des großen Kettenrads A nach
radial innen begrenzt. Der Kettengelenkpunkt B3 ist also gegen
über dem Zahn A2 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2 und in
Fig. 3 nach rechts versetzt und ist außer Treibeingriff mit dem
Zahn A2, wie sich insbesondere auch aus Fig. 3 ergibt. Der Zahn
A4 greift zwischen die beiden Kettenlaschen des äußeren Kettenla
schenpaars D5a ein. Der Kettengelenkpunkt B5 ist der erste Ge
lenkpunkt, der mit seiner Kettenrolle 14 zwischen zwei aufeinand
erfolgende Zähne A4 und A5 des großen Kettenrads A eingreift.
Man erkennt in Fig. 2, daß der Gelenkpunkt B2 von dem Boden ZC1
der vergrößerten Zahnlücke ZC abgehoben ist; dies bedeutet, daß
die Übergangskettenstrecke B1-B5 auch mit ihrem in Umlaufrichtung
vordersten Abschnitt B1, B2 nicht tangential in das kleine Ketten
rad C einläuft, sondern unter einem spitzen Winkel gegen eine
Tangente an das kleine Kettenrad C, die durch den Gelenkpunkt B1
gelegt ist.
Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß die vergrößerten Zahnlücken
ZC und ZA eine "Kettengasse" bilden und den Übergang der Kette B
von dem mit dem kleinen Kettenrad C in Eingriff stehenden Gelenk
punkt B1 zu dem mit dem großen Kettenrad A in Eingriff stehenden
Gelenkpunkt B5 erleichtern. Bei Einleiten des Kettenübergangs von
dem kleinen Kettenrad C auf das große Kettenrad A wird die in
Fig. 2 hintere, in Fig. 3 linke Kettenlasche D3ag des äußeren
Kettenlaschenpaars D3a in Richtung auf eine reliefartige Vertie
fung 17 gedrückt, so daß die radial innere Kante dieser hinteren
Kettenlasche D3ag sich im weiteren Verlauf der Drehung des Ket
tenradsatzes gegen die Rampe 16 anlegt, welche die reliefartige
Vertiefung 17 nach radial innen begrenzt. Zu beachten ist dabei,
daß die hintere Kettenlasche D3ag des äußeren Kettenlaschenpaars
D3a nicht voll in die Vertiefung 17 hineinfällt, sondern um deren
hintere Endkante 17a kippt.
Der Übergang der Kette B von dem kleinen Kettenrad C auf das
große Kettenrad A wird, wie bereits erwähnt, durch eine Bewegung
des Leitrades 10 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 eingelei
tet, und zwar - entsprechend Fig. 3 - durch eine Bewegung des
Leitrads 10 von rechts nach links. Durch diese Bewegung des Leit
rads 10 von rechts nach links wird ein Vorbereitungszustand für
den Kettenübergang herbeigeführt. Die Kette B kann aber solange
nicht auf das große Kettenrad A übergehen, als die Kette B seit
lich an den Zähnen A1 und A2 anliegt. Erst wenn im weiteren Ver
lauf der Drehung des Kettenradsatzes in Pfeilrichtung 11 die im
Einlaufbereich 15 einlaufende Lasche D3ag des äußeren Kettenla
schenpaars D3a durch die Rampe 16 nach radial auswärts angehoben
worden ist und das innere Kettenlaschenpaar D4i in Deckung mit
der vergrößerten Zahnlücke ZA gekommen ist, kann der Übergang auf
das große Kettenrad stattfinden, indem dann der Zahn A4 des gro
ßen Kettenrads A zwischen die Kettenlaschen des äußeren Ketten
laschenpaars D5a eingreift.
Zu beachten ist, daß auch dann, wenn ein Sporn 19 an der Zahn
fehlstelle A3 vorhanden ist, dieser Sporn 19 zu keinem Zeitpunkt
als Zahn wirksam ist, d. h. in keinem Zeitpunkt zur Drehmoment
übertragung von der Kette B auf das große Kettenrad A wirksam
ist. Solange der Übergangsbereich T der Kette B von der Einlauf
stelle 15 zum Ablaufbereich L wandert, liegt die Kettenrolle 14
des Kettengelenkpunktes B5 der in Pfeilrichtung 11 nachlaufenden
Flanke A4r des Zahns A4 drehmomentübertragungsfähig bei 21 gegen
über und andererseits liegt die Kettenrolle 14 des Kettengelenk
punktes B1 der in Pfeilrichtung 11 nachlaufenden Flanke C1r des
Zahns C1 drehmomentübertragungsfähig bei 20 gegenüber. Wenn im
weiteren Verlauf der Drehung des Kettenradsatzes A,C die Drehmo
mentübertragungsstelle 20 zwischen dem Gelenkpunkt B1 und der
Nachlaufflanke des Zahns C1 in den Ablaufbereich L einläuft, wird
die Kettenrolle 14 des Gelenkpunktes B1 aus dem Eingriff zwischen
den beiden Zähnen C1 und C2 ausgehoben, die Drehmomentübertragung
an der Stelle 20 entfällt und es findet nunmehr eine Drehmoment
übertragung an der Stelle 21 zwischen dem Kettengelenkpunkt B5
und der Nachlaufflanke A4r statt, wobei das nachlaufende Laschen
ende der in Fig. 3 linken Lasche D3ag des äußeren Kettenlaschen
paars D3a sich in Pfeilrichtung 11 am nachlaufenden Ende der
Rampe 16 und/oder am Grund ZA1 der vergrößerten Zahnlücke ZA nach
wie vor abstützt. Gemäß Fig. 2 und 3 liegt die in Fig. 3
links gelegene linke Kettenlasche D4ig des inneren Kettenlaschen
paars D4i rechts von dem etwa vorhandenen Sporn 19.
Bei der Beschreibung der Fig. 2 und 3 wurde davon ausgegangen,
daß mit dem Bereich der vergrößerten Zahnlücke ZA ein inneres
Kettenlaschenpaar D4i zusammenfällt.
Der Fall, daß ein äußeres Kettenlaschenpaar D4a mit dem Bereich
der vergrößerten Zahnlücke ZA zusammenfällt, ist in den Fig.
4 und 5 dargestellt.
Aus der Fig. 5 erkennt man, daß der an der Zahnfehlstelle A3
etwa vorhandene Sporn 19 nunmehr zwischen den beiden Laschen des
äußeren Kettenlaschenpaars D4a eingreift, was dadurch ermöglicht
wird, daß an der Stelle A3 kein Zahn vorhanden ist, sondern eben
nur der Sporn 19, welcher keine Drehmomentübertragungsfunktion
besitzt, sondern allenfalls eine seitliche Kettenführungsfunktion
beim Rückwärtstreten, so daß dieser Sporn ohne die Gefahr einer
Überlastung in Längs- und in Querrichtung der Kette so klein
ausgebildet werden kann, daß er zum einen gemäß Fig. 3 außerhalb
der Kette und zum anderen gemäß Fig. 5 innerhalb der Kette lie
gen kann. Wäre an der Stelle A3 ein Zahn vorhanden, so wäre es
nicht möglich, einerseits gemäß Fig. 3 die linke Innenlasche
D4ig des inneren Kettenlaschenpaars D4i durch den Bereich ZA
hindurch an der rechten Seite des Sporns 19 vorbeizuführen und
andererseits gemäß Fig. 5 die linke Lasche D4ag des äußeren
Kettenlaschenpaars D4a durch den Bereich ZA so an der linken
Seite des Sporns 19 vorbei zuführen, daß in beiden Fällen der
nachfolgende Zahn A4 zwischen die beiden Laschen des äußeren
Kettenlaschenpaars D5a (Fig. 3) bzw. des inneren Kettenlaschen
paars D5i hineintreten kann (Fig. 5).
Auch in dem Zustand nach den Fig. 4 und 5 wird - wenn vorhan
den - der Sporn 19 niemals als ein mit den Kettenrollen 14 der
benachbarten Gelenkpunkte zusammenwirkender Zahn wirksam. Man
erkennt weiter aus Fig. 4 und 5, daß im Gegensatz zu Fig.
2 und 3 der Rampe 16 die Lasche D3ig des inneren Kettenlaschen
paars D3i zugeordnet ist. Die Abstützung des Kettengelenkpunktes
B3 erfolgt hier dadurch, daß das Vorlaufende der in Fig. 54
linken Kettenlasche D4ag des äußeren Kettenlaschenpaars D4a sich
am Grund ZA1 der verlängerten Zahnlücke ZA abstützt.
Es ist ein besonderer Vorteil, daß gemäß Fig. 2 einerseits und
gemäß Fig. 4 andererseits jeweils der gleiche Zahn A4 zwischen
die Laschen des äußeren Kettenlaschenpaars D5a bzw. des inneren
Kettenlaschenpaars D5i eingreift.
Derjenige Zahn A4 des großen Kettenrads A, der beim Übergang der
Kette von dem kleinen Kettenrad C auf das große Kettenrad A als
erster Zahn zwischen die Kettenlaschen eines Kettenlaschenpaars
D5a bzw. D5i eintritt, ist mit einer Abschrägung 22 versehen
(Fig. 3,5 und 6). Die Abschrägung 22 bedeutet eine Schwächung
des Zahns A4. Wenn unabhängig von der Zuordnung eines inneren
Kettenlaschenpaars oder eines äußeren Kettenlaschenpaars zur
Zahnlücke ZA jedesmal der gleiche Zahn A4 gemäß Fig. 3 und 5
als erster zwischen die Laschen des jeweiligen Kettenlaschenpaars
D5a bzw. D5i eintritt, so bedeutet dies, daß nur ein Zahn, im
Beispielsfall der Zahn A4, mit der Schräge 22 versehen und damit
geschwächt werden muß. Es sei hier im Vorgriff auf die spätere
Beschreibung des Umschaltvorgangs der Kette B von dem größeren
Kettenrad A auf das kleinere Kettenrad C darauf hingewiesen, daß
es auf diese Weise möglich wird, an den Zähnen A5 und A6 gemäß
Fig. 2 und 4 andere Abschrägungen 23 anzubringen, die im Hin
blick auf den Umschaltvorgang von dem großen Kettenrad A auf das
kleine Kettenrad c erwünscht sind. Würde man nämlich an dem Zahn
A5 auch noch eine Abschrägung 22 anbringen müssen entsprechend
der Abschrägung 22 am Zahn A4, so würde die gleichzeitige Anbrin
gung der Abschrägung 23 zu einer übermäßigen Schwächung des Zahns
A5 führen, was zum Abbrechen oder vorzeitigen Verschleiß des
drehmomentbelasteten Zahns A5 führen könnte.
Bei Einleitung des Kettenübergangs von dem kleinen Kettenrad C
auf das große Kettenrad A entsprechend Fig. 4 und 5 wird die
gemäß Fig. 5 linke Lasche D4ag des äußeren Kettenlaschenpaars
D4a in die vergrößerte Zahnlücke ZA hineingedrückt. Im weiteren
Verlauf der Drehung in Pfeilrichtung F ergeben sich dann die in
Fig. 4 und 5 gezeigten Stellungen des inneren Laschenpaars D3i
und des äußeren Laschenpaars D4a, wobei der Sporn 19, sofern
vorhanden, zwischen die beiden Laschen des äußeren Laschenpaars
D4a hineintritt. Wenn bei diesem Vorgang die linke Lasche D3ig
des inneren Laschenpaars D3i keine oder keine ausreichende Unter
stützung auf der Rampe 16 findet, so wird diese Unterstützung
ersetzt durch das Aufliegen der linken Lasche D4ag auf dem Grund
ZA1 der vergrößerten Zahnlücke ZA.
Der Übergang von der Drehmomentübertragung zwischen der Kette B
und dem kleinen Kettenrad C auf die Drehmomentübertragung zwi
schen der Kette B und dem großen Kettenrad A andererseits erfolgt
im weiteren Verlauf so, wie für die Situation gemäß Fig. 2 und
3 beschrieben.
Einzelheiten des großen Kettenrads A im Bereich der vergrößerten
Zahnlücke ZA sind in der Fig. 6 zu erkennen. Es wird dort ins
besondere auf die Gestaltung der reliefartigen Vertiefung 17 mit
der Rampe 16, der Kante 17a und der radial einwärts vorgenommenen
Erweiterung 17b sowie auf die Gestaltung der vorbeschriebenen
Abschrägungen 22 und 23 hingewiesen. Man erkennt ferner den Grund
der vergrößerten Zahnlücke ZA, der mit ZA1 bezeichnet ist.
Die Zähne A1, A2 und A5 sind mit Abschrägungen 27 versehen. Bei
Einleitung des Schaltvorgangs von dem kleinen Kettenrad C auf das
große Kettenrad A wird das Leitrad 10 und demgemäß auch die Kette
B in Richtung auf das große Kettenrad A hingedrückt und angenä
hert. Damit trotz dieser Annäherung die Kette nicht auf die Zahn
spitzen der Zähne des großen Kettenrads auflaufen kann, sind
diese Abschrägungen 27 vorgesehen. Wenn sich die Kette B nach dem
Einlauf in den Kettenradsatz im Zuge der Weiterdrehung des Ket
tenradsatzes bezüglich der Achse des Kettenradsatzes radial nach
innen bewegt, trifft sie nicht auf die Zahnspitzen, sondern auf
die Abschrägungen 27 und gleitet dann über die Abschrägungen 27
in Richtung auf den Eingriff mit dem kleinen Kettenrad C zurück.
Erst wenn im Zuge der Weiterdrehung des Kettenradsatzes in Pfeil
richtung die Kette axial der reliefartigen Vertiefung 17 und der
vergrößerten Zahnlücke ZA gegenübersteht, wird der Eingriff mit
dem kleinen Kettenrad C aufgehoben, indem die Kette nunmehr unter
der Einwirkung axialer Bewegung des Leitrads in Richtung von dem
kleinen Kettenrad C weg bewegt werden kann.
Am Zahn A4 fehlt die Abschrägung 27. Dieser Zahn A4 weist die
Abschrägung 22 auf seiner von dem kleinen Kettenrad abgelegenen
Seite auf, damit der Zahn A4 gleichgültig, ob er in Radialflucht
mit den Außenlaschen D5a gemäß Fig. 3 oder mit den Innenlaschen
D5i gemäß Fig. 5 tritt, zwischen die jeweiligen Laschen einfä
deln kann.
Die Fig. 3 und 5 lassen erkennen, daß keiner der am Ketten
übergang beteiligten Zähne eine Sprengwirkung auf ein Kettenla
schenpaar ausüben kann. Dies gilt insbesondere auch dort, wo
Zähne in innere Laschenpaare, also in enge Zwischenräume zwischen
zwei Innenlaschen, eingreifen und wo deshalb nach dem Stand der
Technik stets die Gefahr eines Absprengens der Außenlaschen von
den Kettenbolzen bestand.
In den Fig. 7 und 8 ist das Umschalten von dem großen Ketten
rad A auf das kleinere Kettenrad C im einzelnen dargestellt. Für
die Betrachtung des Umschaltvorgangs ist in Fig. 7 der Bereich
zwischen dem Zahn A2 des großen Kettenrads und dem Zahn C9 des
kleinen Kettenrads relevant.
In einer Darstellung entsprechend Fig. 1 für den Zustand gemäß
Fig. 7 hat man sich den Zahn C9 in Umlaufrichtung 11 hinter der
Stelle T1 der Fig. 1 vorzustellen, während man sich den Zahn A2
in Umlaufrichtung 11 vor dem Ablaufbereich L vorzustellen hat.
In den Fig. 6, 7 und 8 sind an den Zähnen A5 und A6 die Ab
schrägungen 23 angebracht, wozu insbesondere auf Fig. 6 verwie
sen wird. Die Zähne A5 und A6 sind diejenigen Zähne, die entgegen
der normalen Umlaufrichtung 11 als erster Zahn A5 und als zweiter
Zahn A6 auf denjenigen Zahn A4 folgen, welcher bei der zuvor
betrachteten Umschaltung von dem kleinen Kettenrad C auf das
große Kettenrad A als erster zwischen die Laschen eines Laschen
paars eingegriffen hat. Anders ausgedrückt kann man auch sagen,
daß der Zahn A5 mit der Abschrägung 23 derjenige Zahn ist, der
entgegen der Umlaufrichtung 11 als zweiter auf die Fehlstelle A3
folgt und der Zahn A6 mit der Abschrägung 23 derjenige ist, der
als dritter Zahn auf die Fehlstelle A3 folgt.
Das Umschalten von dem großen Kettenrad A auf das kleine Ketten
rad C ist grundsätzlich weniger kritisch als das Umschalten von
dem kleinen Kettenrad C auf das große Kettenrad A. Dies liegt zum
ersten darin begründet, daß es leichter ist, die unter Spannung
stehende Kette B von einem großen Kettenrad A auf ein kleines
Kettenrad C umzusetzen, was durch die Kettenspannung unterstützt
wird. Ein weiterer Grund liegt darin, daß der Übergang von einem
großen Kettenrad auf ein kleines Kettenrad dann vorgenommen wird,
wenn man in der Richtung vom Berggang zum Schnellgang schalten
will: dann liegt regelmäßig eine für das Umschalten günstige
größere Umlaufgeschwindigkeit vor und andererseits auch ein für
das Umschalten günstiges geringeres Drehmoment. Trotzdem wird
angestrebt, auch das Umschalten von dem größeren Kettenrad A auf
das kleinere Kettenrad C möglichst rasch, stoßfrei und geräusch
arm zu bewirken. Diesem Ziele dienen nun die Abschrägungen 23 an
den Zähnen A5 und A6, wobei bezüglich des Zahns A5 insbesondere
wieder auf die Fig. 6 verwiesen wird. Die Abschrägungen 23 sind,
wie insbesondere aus Fig. 6 und aus Fig. 8 zu ersehen, längs
einer Umfangslinie TK (Fig. 6) gegenüber einer zur Achse des
Kettenradsatzes orthogonalen Ebene so geneigt, daß bei Fort
schreiten in Drehrichtung 11 längs der Umfangslinie TK die
Schrägfläche 23 von dem benachbarten kleineren Kettenrad C zuneh
menden axialen Abstand hat. Dies ergibt sich auch aus dem Ver
gleich der Zahndicken b und a im Bereich der jeweiligen Vorlauf
flanke der Zähne A5 und A4, wo b geringer ist als a.
Wenn man von dem größeren Kettenrad A auf das kleinere Kettenrad
C schalten will, so bewegt man in Fig. 1 das Leitrad 10 wiederum
orthogonal zur dortigen Zeichenebene, jedoch diesmal auf den
Betrachter zu, das heißt, in Fig. 8 betrachtet nach rechts; mit
anderen Worten: man versucht die Kette B in Achsrichtung des
Kettenradsatzes auf das benachbarte kleinere Kettenrad C hinzu
schieben. Der Übergang der Kette wird erleichtert, wenn sich der
Zahn A5 oder der Zahn A6 im Einlaufbereich 15 (siehe Fig. 1)
befindet. Dann kann nämlich gemäß Fig. 8 die in Fig. 8 linke
Lasche D6ig des inneren Kettenlaschenpaars D6i im Bereich des
Zahns A5 an die dem kleineren Kettenrad C zugekehrte Schrägfläche
23 gelangen. Dann können die dem inneren Kettenlaschenpaar D6i
folgenden Kettenlaschenpaare D7a, D8i und D9a beim Einlauf an der
Stelle 15 nicht mehr in Eingriff mit den auf den Zahn A6 folgen
den Zähnen des großen Kettenrads A gelangen. Die Kette senkt sich
auf den Außenumfang des kleinen Kettenrads C radial einwärts
bezüglich der Achse des Kettenradsatzes ab. Die Gelenkpunkte B6,
B7 und B8 können mit ihren Kettenrollen 14 noch nicht zwischen
aufeinanderfolgende Zähne des kleinen Kettenrads eingreifen, wie
aus Fig. 7 durch die dortige Darstellung des Umfangsversatzes
ersichtlich. Eine Radialeinwärtsbewegung des Gelenkpunktes B6 ist
dadurch verhindert, daß die in Fig. 8 links liegende Lasche D7ag
des äußeren Kettenlaschenpaars D7a sich an der Schulter 30 (siehe
Fig. 6) abstützt, die als Folge der Abschrägung 23 entstanden
ist, andererseits können sich die Kettenrollen 14 der Gelenk
punkte B7 und B8 an den Zähnen C7 bzw. C8 anlehnen. Dagegen kann
der Gelenkpunkt B9 zwischen die aufeinanderfolgenden Zähne C8 und
C9 eingreifen. Die Existenz der verlängerten Zahnlücke ZA begün
stigt zusammen mit den Abschrägungen 23 der Zähne A5 und A6 die
Schrägstellung der Kette bei einer Bewegung des Leitrads 10 in
Richtung auf das kleinere Kettenrad, wie aus Fig. 8 ersichtlich.
Auch die vergrößerte Zahnlücke ZC gemäß Fig. 7 kann zur Erleich
terung des Kettenübergangs zwischen dem großen Kettenrad und dem
kleinen Kettenrad C beitragen.
Die Fig. 9 zeigt die Situation, daß bei einer Umschaltung der
Kette B von dem großen Kettenrad A auf das kleine Kettenrad C im
Bereich der Zahnfehlstelle A3 ein äußeres Kettenlaschenpaar D5a
und demgemäß im Bereich des Zahns A4 ein inneres Kettenlaschen
paar D6i und im Bereich des Zahns A5 ein äußeres Kettenlaschen
paar D7a liegt. Dann kann an der Einlaufstelle 15 gemäß Fig. 1
die Kette aufgrund ihrer beschränkten Biegefähigkeit aus ihrer
Hauptebene nicht soweit ausgebogen werden, daß die in Fig. 9
linke Lasche D7ag des äußeren Kettenlaschenpaars D7a rechts von
dem Zahn A5 zu liegen kommt; vielmehr wird die linke Lasche D7ag
des äußeren Kettenlaschenpaars D7a gemäß Fig. 9 noch auf der
linken Seite des Zahns A5 vorbeigehen. Erst die dem Zahn A6 zu
geordnete linke Lasche D8ig des inneren Kettenlaschenpaars D8i
kann dann an der in Fig. 9 rechten Seite des Zahns A6 vorbeige
hen. Hier begünstigt dann die Schräge 23 des Zahns A6 den Über
gang der Kette von dem großen Kettenrad A auf das kleine Ketten
rad C. Für beide Situationen gemäß Fig. 7 und 8 einerseits
und gemäß Fig. 9 andererseits gilt, daß es eine Schaltpräferenz
an einem bestimmten Zahn A5 bzw. A6 des großen Kettenrads A gibt.
Die Kette wird deshalb mit erhöhter Wahrscheinlichkeit dann auf
das kleine Kettenrad c wechseln, wenn nach einmal erfolgter Ver
stellung oder Vorspannung des Leitrads 10 in Richtung auf das
kleinere Kettenrad C im Einlaufbereich 15 der Zahn A5 bzw. A6
vorliegt.
Die Fig. 1 läßt erkennen, daß es am großen Kettenrad A insgesamt
drei vergrößerte Zahnlücken ZA und am kleinen Kettenrad C drei
vergrößerte Zahnlücken ZC gibt. Dies resultiert aus dem eingangs
erwähnten Zähnezahlverhältnis 21 : 18, das eine Zähnezahldifferenz
von 3 ergibt. Es können deshalb bei einer vorbestimmten Winkel
anordnung der beiden Zahnräder A und C entsprechend den Darstel
lungen in den Figuren beispielsweise drei Übergangsbereiche ge
schaffen werden, in denen sowohl Übergänge vom großen Kettenrad
→ kleines Kettenrad als auch vom kleinen Kettenrad → großes
Kettenrad möglich sind. In diesen Übergangsbereichen sind jeweils
übereinstimmende Verzahnungskonfigurationen der beiden Kettenrä
der gegeben. Die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1
bis 9 beschriebenen Zahnverhältnisse sind im Bereich jeder dieser
vergrößerten Zahnlücken ZA und ZC vorhanden, so daß an insgesamt
jeweils 3 Stellen vom kleinen Kettenrad C auf das große Kettenrad
A geschaltet werden kann und für den Übergang von dem großen
Kettenrad A auf das kleine Kettenrad C an drei Stellen eine Prä
ferenz besteht. Wegen des erleichterten Übergangs der Kette B von
dem großen Kettenrad A auf das kleine Kettenrad C kann zwar nicht
mit Sicherheit erwartet werden, daß jedesmal, wenn das Leitrad 10
an das kleine Kettenrad C angenähert wird, die Schaltung erst an
den Präferenzstellen erfolgt, so wie vorstehend unter Bezugnahme
auf Fig. 7 bis 9 beschrieben. Es besteht jedoch eine erhöhte
Wahrscheinlichkeit, daß an diesen Präferenzstellen die Umschal
tung stattfindet, so daß sich für den Benutzer das Verhalten der
Kettenschaltung auch im Hinblick auf das Schalten vom großen
Kettenrad A auf das kleine Kettenrad C unter Last als besonders
stoßfrei und geräuscharm darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 ist folgendes zu be
achten: Man erkennt insbesondere in Fig. 11 aus der dortigen
Eingriffssituation zwischen dem großen Kettenrad A und der Kette
B, daß die Kettenbolzen 13 und die zugehörigen Kettenrollen 14
mit ihren Gelenkachsen G auf einer geradlinigen Verbindungslinie
V angeordnet sind. Dies entspricht nicht dem einfachen Weglassen
eines Zahns in der Position A3 zwischen den Zähnen A2 und A4; die
Zahnlücke ZA ist vielmehr anders gestaltet als wenn nur der Zahn
A3 zwischen den Zähnen A2 und A4 "herausgefeilt" würde. Die An
ordnung der Gelenkachsen G der Gelenkpunkte B3, B4 und B5 auf der
geraden Verbindungslinie V führt dazu, daß trotz des Vorhanden
seins der vergrößerten Zahnlücken ZA in dem großen Kettenrad A
(dies gilt aber auch für das kleine Kettenrad C) immer perfekte
Eingriffsverhältnisse zwischen der Kette und den Zahnlücken
einschließlich der vergrößerten Zahnlücken bestehen. Man kann
sich dies auch so vorstellen, daß sich die Kettenstrecke zwischen
den Gelenkpunkten B3 und B5 trotz des Zwischengelenkpunkts B4 wie
ein einziger starrer Kettenabschnitt zwischen den Gelenkpunkten B3
und B5 verhält, welcher der vergrößerten Länge der Zahnlücke ZA
entspricht. Dies ist insbesondere dann von großer Bedeutung, wenn
gemäß Fig. 1 und 11 die Kette B im Bereich L von dem Ketten
radsatz A, C abläuft und die Verbindungslinie V annähernd parallel
zu dem Kettenobertrum 12 liegt, welches zu einem tretkurbelseiti
gen Kettenrad führt.
Es wurde festgestellt, daß die Gestaltung, die in der Anordnung
der Gelenkpunkte B3, B4 und B5 auf einer gemeinsamen Verbindungs
linie zum Ausdruck kommt, ein verbessertes Verhalten der Ketten
schaltung erreicht wird, sowohl unter dem Gesichtspunkt der Stoß-
und Geräuschfreiheit als auch unter dem Gesichtspunkt der Bean
spruchung und Abnutzung sowohl von Kette als auch von Kettenrä
dern.
Die Anordnung, die in Fig. 11 vergrößert dargestellt ist, er
kennt man in Fig. 10 anhand des gesamten Umfangs des Kettenrad
satzes. Man erkennt dort in Fig. 10 eine unregelmäßige Polygon
linie P, innerhalb welcher verlängerte Polygonseiten P1 mit kür
zeren Polygonseiten P2 abwechseln. Die längeren Polygonseiten P1
entsprechen einem Zentriwinkel α und erstrecken sich vom Ge
lenkpunkt B5 bis zum Gelenkpunkt B3. Die Polygonseite P1 ent
spricht dabei der Verbindungslinie V gemäß Fig. 11. Die kürzere
Polygonseite P2 entspricht beispielsweise der Verbindung zwischen
dem Gelenkpunkt B2 und dem Gelenkpunkt B3. Die Zähne A2, A4, A5 und
die Zahnfehlstelle A3 sind auch in Fig. 10 schematisch angedeu
tet. Die Gestaltung eines Kettenrads gemäß Fig. 10 erfordert
insofern erheblichen Aufwand, als die Zahn- und Zahnlückenver
teilung über den Umfang entsprechend der Polygonlinie P jedesmal
gesondert berechnet werden muß.
Es ist bekannt, daß die polygonartige Verteilung der Gelenkpunkte
auf einem Kettenrad auch dann, wenn das Polygon ein regelmäßiges,
gleichseitiges Polygon ist, zu Schwankungen in der Größe des
übertragenen Drehmoments und damit zu Drehmomentänderungen führt,
die dem Radfahrer bemerkbar werden können.
Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung eines Kettenrads gemäß Fig.
10 ist die Möglichkeit solcher Schwankungen wegen der Ungleichmä
ßigkeiten des Polygonverlaufs noch vergrößert. Es hat sich jedoch
gezeigt, daß diese Erscheinung in Kauf genommen werden kann, wenn
man den Vorteil der verringerten Ketten- und Kettenradabnutzung
und der verminderten Schaltgeräusche in Betracht zieht.
Was vorstehend anhand von zwei Kettenrädern eines getriebenen
nabenseitigen Kettenradsatzes eines Fahrrads ausgeführt wurde,
gilt auch für jede andere Paarung von zwei einander benachbarten
Kettenrädern, wenn der Kettenradsatz mehr als zwei solcher Ket
tenräder umfaßt. Die Gestaltung sämtlicher Kettenräder muß im
Hinblick auf die Zähnezahl benachbarter Kettenräder bestimmt
werden und insbesondere im Hinblick auf die Zähnezahlverhältnisse
zwischen benachbarten Kettenrädern. Ebenso muß die Winkeleinstel
lung zwischen den Kettenrädern jedes Kettenradpaars ein für alle
mal festgelegt werden, so daß beim Schalten von dem kleinen auf
das große Kettenrad die Kettenlänge des gekrümmt oder abgeknickt
verlaufenden Kettenabschnitts B1-B5 zwischen den Gelenkpunkten B1
und B5 jeweils wenigstens annähernd dem durch die dort herrschen
de Zahngeometrie vorgegebenen Wegverlauf dieses Kettenabschnitts
zwischen den Gelenkpunkten B1 und B5 entspricht. Bei Zähnezahl
differenzen von mehr als 3 können auch mehr als die genannten
Gelenkpunkte B1-B5 in den Übergangsbereich fallen. Im übrigen ist
es nicht zwingend, daß radial innerhalb einer vergrößerten Zahn
lücke ZA des größeren Kettenrads auch eine vergrößerte Zahnlücke
ZC des kleineren Kettenrads liegt und insbesondere ist die in
Fig. 1 gezeigte Verlaufanordnung der vergrößerten Zahnlücke ZC
des kleineren Kettenrads gegenüber der vergrößerten Zahnlücke ZA
des größeren Kettenrads nicht zwingend. Der Übergangskettenab
schnitt T darf weder zu locker noch zu stramm sein, wenn einer
seits der Gelenkpunkt B1 im Eingriff zwischen den Zähnen C1 und
C2 und andererseits der Gelenkpunkt B5 im Eingriff zwischen den
Zähnen A4 und A5 ist. Nur dann ist gewährleistet, daß ein stoß-
und geräuschfreier Übergang der Drehmomentübertragung zwischen
den verschiedenen Kettenrädern stattfindet.
Es versteht sich, daß in jedem Kettenrad der Mittelpunktabstand
zweier in Eingriff befindlicher Kettenrollen 14, also der Mit
telpunktabschnitt etwa zwischen den Kettenrollen B2 und B3 der
Kettenteilung von Gelenkpunkt zu Gelenkpunkt entspricht. Dies muß
für alle beteiligten Kettenräder gelten.
Die vorstehend anhand eines Hinternaben-Kettenradsatzes eines
Fahrrads erläuterten Prinzipien sind auch dann anzuwenden, wenn
ein tretkurbelseitiger Kettenradsatz mit mehreren Kettenrädern
ausgestattet ist und die Kette zur Veränderung des Übersetzungs
verhältnisses zwischen verschiedenen Kettenrädern des Tretkurbel-
Kettenradsatzes umgelegt werden soll.
Es wurde im Vorstehenden davon ausgegangen, daß jeweils nur ein
Zahn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen eines Kettenrads
ausgespart werden soll. Es ist auch möglich, daß mehr als ein
Zahn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen des jeweiligen
Kettenradsatzes ausgespart wird, wobei dann das Polygon gemäß
Fig. 10 und 11 entsprechend ungleich wird. Der Vorteil der
Aussparung von mehr als einem Zahn zwischen zwei benachbarten
Zähnen liegt darin, daß dann die "Gasse" für den Kettendurchgang
noch größer werden kann, so daß Probleme durch die Auslenkung der
Kette aus ihrer Umlaufebene beim Umlegen der Kette vermieden
werden.
Der am großen Kettenrad A in der vergrößerten Zahnlücke ZA vorgese
hene Sporn hat, wie schon mehrfach ausgeführt, keinerlei Zahn
funktion; er dient lediglich der seitlichen Kettenführung beim
Rückwärtsbewegen der Kette entgegen der normalen Umlaufrichtung
11. Der Sporn wird in der Regel, wenn überhaupt, so nur in den
vergrößerten Zahnlücken des jeweils größten Kettenrads oder der
größten Kettenräder eines Kettenradsatzes vorgesehen.
Claims (17)
1. Kettenschaltung, insbesondere für Fahrräder, umfassend eine
treibende Kettenradeinheit und eine angetriebene Kettenrad
einheit (A-C) sowie eine diese beiden Kettenradeinheiten
miteinander verbindende Kette (B),
wobei mindestens eine (A-C) der Kettenradeinheiten als Mehr kettenradeinheit (A-C) mit mindestens zwei Kettenrädern (A, C), nämlich einem größeren (A) und einem kleineren Ket tenrad (C), ausgebildet ist,
wobei weiter die beiden Kettenräder (A, C) der Mehrkettenrad einheit (A-C) je eine Vielzahl von Zähnen (A1 . . . ; C1 . . . ) und eine entsprechende Vielzahl von zwischen jeweils einem Zahn paar (A1, A2; C1, C2) gebildeten Zahnlücken (A1-A2; C1-C2) auf weist,
wobei weiter die Kette (B) von aufeinanderfolgenden Ketten gelenken (B1 . . . ) und von inneren (D2i) und äußeren Laschen paaren (D3a) in abwechselnder Reihenfolge zwischen den Ket tengelenken (B1 . . . ) gebildet ist,
wobei weiter zum Umlegen der Kette zwischen den beiden Ket tenrädern (A, C) der Mehrkettenradeinheit (A-C) eine Umlege einrichtung (10) in einem Einlaufbereich (15) vorgesehen ist, in welchem die Kette (B) bei normaler Umlaufrichtung (11) der Kette (B) und der Kettenräder (A, C) in die Mehr kettenradeinheit (A-C) einläuft und diese Umlegeeinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, um der Kette (B) Bewegungen in einer zur Achse (X) der Mehrkettenradeinheit (A-C) paralle len Richtung zu erteilen,
wobei weiter beim Umlegen der Kette (B) zwischen den Ketten rädern (A, C) der Mehrkettenradeinheit (A-C) sich eine Ket tenübergangsstrecke (B1-B5) zwischen einem altbesetzten (C) und einem neubesetzten (A) der beiden Kettenräder ausbildet, welche Kettenübergangsstrecke (B1-B5) den Umlaufbereich der Mehrkettenradeinheit (A-C) vom Ketteneinlaufbereich (15) bis zu einem Kettenablaufbereich (L) der Mehrkettenradeinheit (A-C) durchläuft,
wobei weiter die Kettenübergangsstrecke (B1-B5) sich entge gen der normalen Umlaufrichtung (11) des Kettenradsatzes (A, C) erstreckt von einem Kettengelenk (B1), das als letztes Kettengelenk (B1) zwischen zwei Letztzähne (C1, C2) eines Letztzähnepaars (C1, C2) des altbesetzten Kettenrads (C) ein greift, zu einem Kettengelenk (B5), das als erstes zwischen zwei Erstzähne (A4, A5) eines Erstzähnepaars (A4, A5) des neubesetzten Kettenrads (A) eingreift
und wobei in mindestens einem der Kettenumlegung in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad (C) → größeres Kettenrad (A) entsprechenden Kettenübergangumfangsbereich (T) der Mehrkettenradeinheit (A-C) an den Kettenrädern (A, C) Gestal tungsmaßnahmen getroffen sind, um in diesem Kettenübergang umfangsbereich (T) das Umlegen der Kette (B) zwischen den beiden Kettenrädern (A, C) zumindest in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad (C) → größeres Kettenrad (A) zu er leichtern und den Verlauf der entsprechenden Kettenüber gangsstrecke (B1-B5) festzulegen,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
wobei mindestens eine (A-C) der Kettenradeinheiten als Mehr kettenradeinheit (A-C) mit mindestens zwei Kettenrädern (A, C), nämlich einem größeren (A) und einem kleineren Ket tenrad (C), ausgebildet ist,
wobei weiter die beiden Kettenräder (A, C) der Mehrkettenrad einheit (A-C) je eine Vielzahl von Zähnen (A1 . . . ; C1 . . . ) und eine entsprechende Vielzahl von zwischen jeweils einem Zahn paar (A1, A2; C1, C2) gebildeten Zahnlücken (A1-A2; C1-C2) auf weist,
wobei weiter die Kette (B) von aufeinanderfolgenden Ketten gelenken (B1 . . . ) und von inneren (D2i) und äußeren Laschen paaren (D3a) in abwechselnder Reihenfolge zwischen den Ket tengelenken (B1 . . . ) gebildet ist,
wobei weiter zum Umlegen der Kette zwischen den beiden Ket tenrädern (A, C) der Mehrkettenradeinheit (A-C) eine Umlege einrichtung (10) in einem Einlaufbereich (15) vorgesehen ist, in welchem die Kette (B) bei normaler Umlaufrichtung (11) der Kette (B) und der Kettenräder (A, C) in die Mehr kettenradeinheit (A-C) einläuft und diese Umlegeeinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, um der Kette (B) Bewegungen in einer zur Achse (X) der Mehrkettenradeinheit (A-C) paralle len Richtung zu erteilen,
wobei weiter beim Umlegen der Kette (B) zwischen den Ketten rädern (A, C) der Mehrkettenradeinheit (A-C) sich eine Ket tenübergangsstrecke (B1-B5) zwischen einem altbesetzten (C) und einem neubesetzten (A) der beiden Kettenräder ausbildet, welche Kettenübergangsstrecke (B1-B5) den Umlaufbereich der Mehrkettenradeinheit (A-C) vom Ketteneinlaufbereich (15) bis zu einem Kettenablaufbereich (L) der Mehrkettenradeinheit (A-C) durchläuft,
wobei weiter die Kettenübergangsstrecke (B1-B5) sich entge gen der normalen Umlaufrichtung (11) des Kettenradsatzes (A, C) erstreckt von einem Kettengelenk (B1), das als letztes Kettengelenk (B1) zwischen zwei Letztzähne (C1, C2) eines Letztzähnepaars (C1, C2) des altbesetzten Kettenrads (C) ein greift, zu einem Kettengelenk (B5), das als erstes zwischen zwei Erstzähne (A4, A5) eines Erstzähnepaars (A4, A5) des neubesetzten Kettenrads (A) eingreift
und wobei in mindestens einem der Kettenumlegung in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad (C) → größeres Kettenrad (A) entsprechenden Kettenübergangumfangsbereich (T) der Mehrkettenradeinheit (A-C) an den Kettenrädern (A, C) Gestal tungsmaßnahmen getroffen sind, um in diesem Kettenübergang umfangsbereich (T) das Umlegen der Kette (B) zwischen den beiden Kettenrädern (A, C) zumindest in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad (C) → größeres Kettenrad (A) zu er leichtern und den Verlauf der entsprechenden Kettenüber gangsstrecke (B1-B5) festzulegen,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- a) in dem dem Umlegen von dem kleineren Kettenrad (C) auf das größere Kettenrad (A) entsprechende Kettenübergang umfangsbereich (T) ist an dem größeren Kettenrad (A) unter Bildung einer Doppelzahnlücke (ZA) ein Zahn (bei A3) ausgespart, welcher in der normalen Umlaufrichtung (11) dem vorlaufenden Erstzahn (A4) des Erstzähnepaars (A4, A5) des größeren Kettenrads (A) vorangeht;
- b) an dem großen Kettenrad (A) ist auf seiner dem kleine ren Kettenrad (C) zugekehrten Seitenfläche im Basisbe reich eines Zahns (A2), welcher der Doppelzahnlücke (ZA) in der normalen Umlaufrichtung (11) vorausgeht und gewünschtenfalls noch in dem vorlaufenden Endbereich der Doppelzahnlücke (ZA) eine Laschenauflagerampe (16) ausgebildet, welche in normaler Umlaufrichtung (11) dem nachlaufenden Letztzahn (C2) des Letztzähnepaars (C1, C2) des kleineren Kettenrads (C) nachläuft;
- c) durch die Laschenauflagerampe (16) und einen Boden (ZA1) der Doppelzahnlücke (ZA) ist ein - in axialer Richtung betrachtet - nach radial außen konvex gekrümm ter oder geknickter Verlauf (B1, B2, B3, B4, B5) der Ket tenübergangsstrecke (B1-B5) innerhalb des Kettenüber gangumfangsbereichs (T) zwischen dem Erstzähnepaar (A4, A5) des größeren Kettenrads (A) und dem Letztzähne paar (C1, C2) des kleineren Kettenrads (C) erzwungen, wobei die gekrümmte Kettenübergangsstrecke (B1-B5) in die Zahnlücke (C1-C2) zwischen den beiden Letztzähnen (C1, C2) des Letztzähnepaars (C1, C2) des kleineren Ket tenrads (C) einmündet;
- d) der in normaler Umlaufrichtung (11) vorauslaufende Erstzahn (A4) des Erstzähnepaars (A4, A5) des größeren Kettenrads (A) ist für den Eingriff sowohl zwischen die Laschen eines Innenlaschenpaars (D5i) als auch zwischen die Laschen eines Außenlaschenpaars (D5a) ausgebildet.
2. Kettenschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem kleineren Kettenrad (C) ein auf den nachlaufenden
Letztzahn (C2) des Letztzähnepaars (C1, C2) folgender Zahn
(bei C3) unter Bildung einer Mehrfachzahnlücke (ZC) des
kleineren Kettenrads (c) ausgespart ist.
3. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Laschenauflagerampe (16) von dem radial inneren Rand
einer reliefartigen Vertiefung (17) in einer dem kleineren
Kettenrad (C) zugekehrten Seitenfläche des größeren Ketten
rads (A) gebildet ist.
4. Kettenschaltung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die reliefartige Vertiefung (17) eine in normaler Um
laufrichtung (11) vorauslaufende in bezug auf die Achse (X)
der Mehrkettenradeinheit (A-C) im wesentlichen radial ver
laufende Vorlaufkante (17a) besitzt, wobei eine dieser Vor
laufkante (17a) in axialer Richtung benachbarte Kettenlasche
(D2ig) jeweils über diese Vorlaufkante (17a) hinwegläuft.
5. Kettenschaltung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die reliefartige Vertiefung (17) in einem der normalen
Umlaufrichtung (11) entsprechenden Vorlaufbereich vor einem
Vorlaufende der Laschenauflagerampe (16) radial einwärts in
Richtung auf die Achse (X) der Mehrkettenradeinheit (A-C)
erweitert ist.
6. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der vorlaufende Erstzahn (A4) des Erstzähnepaars (A4, A5)
des größeren Kettenrads (A) auf seiner von dem kleineren
Kettenrad (C) abgelegenen Seitenfläche (22) nach radial
auswärts und zum kleineren Kettenrad (C) hin abgeschrägt
ist.
7. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teil derjenigen Zähne (A1, A2, A5, A6) des
größeren Kettenrads (A), die nicht identisch sind mit dem
vorlaufenden Erstzahn (A4) des Erstzähnepaars (A4, A5) des
größeren Kettenrads (A) auf ihrer dem kleineren Kettenrad
(C) zugekehrten Seite (27) nach radial außen und von dem
kleineren Kettenrad (C) weg abgeschrägt sind, und zwar min
destens und vorzugsweise in einem radial äußeren Bereich
(27) ihrer radialen Höhe.
8. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Stelle (A3) des ausgesparten Zahns der Doppel
zahnlücke (ZA) zumindest des größeren Kettenrads (A) ein
Sporn (19) vorgesehen ist, welcher im Fall der axialen Nach
barschaft zu einem Innenlaschenpaar (D4i) außerhalb des
Zwischenraums dieses Innenlaschenpaars (D4i) liegt, und zwar
auf der Außenseite derjenigen Innenlasche (D4ig), welche dem
kleineren Kettenrad (C) ferner ist, und welcher im Fall der
axialen Nachbarschaft zu einem Außenlaschenpaar (D4a) in den
Zwischenraum der Laschen dieses Außenlaschenpaars (D4a) hin
einragt.
9. Kettenschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und
ggf. mindestens einem der Merkmale des kennzeichnenden Teils
des Anspruchs 1 und der Ansprüche 2-8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erleichterung des Kettenumlegens in der Umlegerich
tung größeres Kettenrad (A) → kleineres Kettenrad (C) zu
sätzliche Gestaltungsmaßnahmen in dem für die Übergangsrich
tung kleineres Kettenrad (C) → größeres Kettenrad (A) aus
gestalteten Kettenübergangumfangsbereich an Zähnen
(A1, A2, A4, A5, A6) des größeren Kettenrads (A) vorgesehen
sind.
10. Kettenschaltung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der nachlaufende Erstzahn (A5) des Erstzähnepaars (A4,
A5) des größeren Kettenrads (A) oder/und der diesem nachlau
fenden Erstzahn (A5) in normaler Umlaufrichtung (11) fol
gende Zahn (A6) des größeren Kettenrads (A) Abschrägungen
(27) auf der jeweiligen dem kleineren Kettenrad (C) zuge
kehrten Seite besitzen, und zwar so, daß die abgeschrägten
Flächen (27) - bei einer Betrachtung in axialer Richtung von
radial außen - im Sinne der normalen Umlaufrichtung (11)
nach vorn und vom kleineren Kettenrad (C) weg verlaufen.
11. Kettenschaltung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß beide Zähne, d. h. also sowohl der nachlaufende Erstzahn
(A5) des größeren Kettenrads (A) als auch der diesem in
normaler Umlaufrichtung 11 nachfolgende Zahn (A6) Abschrä
gungen (23) besitzen, wobei eine der Kettenumlegerichtung
größeres Kettenrad (A) → kleineres Kettenrad (C) entspre
chende Kettenübergangsstrecke (B5-B9) bei axialer Nachbar
schaft eines ihr zugehörigen Innenlaschenpaars (D6i) zu dem
nachlaufenden Erstzahn (A5) des größeren Kettenrads (A) mit
der Außenseite ihrer dem kleineren Kettenrad (C) fernen
Innenlasche (D6ig) an der Abschrägung (23) des nachlaufenden
Erstzahns (A5) des Erstzähnepaars (A4, A5) des größeren Ket
tenrads (A) anliegt, während im Falle der axialen Nachbar
schaft eines Außenlaschenpaars (D7a) der Kettenübergangs
strecke (B5-B9) zum nachlaufenden Erstzahn (A5) des Erst
zähnepaars (A4, A5) des größeren Kettenrads (A) dieser Erst
zahn (A5) zwischen die Außenlaschen dieses Außenlaschenpaars
(D7a) eingreift und dann eine dem kleineren Kettenrad (c)
ferne Innenlasche (D8ig) eines dem zuvor genannten Außen
laschenpaar (D7a) nachfolgenden Innenlaschenpaars (D8i) an
der Abschrägung (23) des auf den nachlaufenden Erstzahn (A5)
des Erstzähnepaars (A4, A5) des größeren Kettenrads (A) nach
folgenden Zahns (A6) des größeren Kettenrads (A) anliegt.
12. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1-11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste (A2) und ggf. auch der zweite (A1) der der
vergrößerten Zahnlücke des größeren Kettenrads (A) voraus
laufenden Zähne (A1, A2) im Sinne einer Anpassung an eine
dort bereits einsetzende Schrägstellung der Kette (B) gegen
über ihrer Umlaufebene schräggestellt, axial versetzt oder
nach radial außen abgeschrägt ist.
13. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1-12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Kettenräder, d. h. das größere Kettenrad (A)
und das kleinere Kettenrad (C), Teil einer größeren Gruppe
von Kettenrädern der Mehrkettenradeinheit (A-C) sind, wobei
dann entweder das bisher als größeres Kettenrad betrachtete
Kettenrad (A) das kleinere Kettenrad in bezug auf ein ihm
benachbartes noch größeres Kettenrad ist und/oder das bisher
als das kleinere Kettenrad betrachtete Kettenrad (C) das
größere Kettenrad in bezug auf ein noch kleineres Kettenrad
ist und wobei die in den vorstehenden Ansprüchen 1-12 ange
gebenen Beziehungen für mindestens einen Teil der jeweils
zusammen ein Kettenradpaar bildenden benachbarten Kettenrä
der gelten.
14. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1-13,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Sporn (19) jeweils nur im Bereich der Doppelzahn
lücke des größten Kettenrads (A) oder der größten Kettenrä
der einer Mehrkettenradeinheit vorgesehen ist.
15. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet,
daß einem Kettenradpaar (A, C) einer Mehrkettenradeinheit (A-
C) eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Kettenüber
gangumfangsbereiche (T) zugeordnet sind, in welchen die
Merkmale der vorstehenden Ansprüche 1-14 in übereinstimmen
der oder annähernd übereinstimmender Weise erfüllt sind.
16. Kettenschaltung, insbesondere für Fahrräder, umfassend eine
treibende Kettenradeinheit und eine angetriebene Kettenrad
einheit (A-C) sowie eine diese beiden Kettenradeinheiten
miteinander verbindende Kette (B),
wobei mindestens eine (A-C) der Kettenradeinheiten als Mehr kettenradeinheit (A-C) mit mindestens zwei Kettenrädern (A- C), nämlich einem größeren (A) und einem kleineren Kettenrad (0), ausgebildet ist,
wobei weiter die beiden Kettenräder (A, C) der Mehrkettenrad einheit (A-C) je eine Vielzahl von Zähnen (A1 . . . ; C1 . . . ) und eine entsprechende Vielzahl von zwischen jeweils einem Zahn paar (A1, A2; C1, C2) gebildeten Zahnlücken (A1-A2; C1-C2) auf weist,
wobei weiter die Kette (B) von aufeinanderfolgenden Ketten gelenken (B1 . . . ) und von inneren (D2i) und äußeren Laschen paaren (D3a) in abwechselnder Reihenfolge zwischen den Ket tengelenken (B1 . . . ) gebildet ist,
wobei weiter zum Umlegen der Kette zwischen den beiden Ket tenrädern (A, C) der Mehrkettenradeinheit (A-C) eine Umlege einrichtung (10) in einem Einlaufbereich (15) vorgesehen ist, in welchem die Kette (B) bei normaler Umlaufrichtung (11) der Kette (B) und der Kettenräder (A, C) in die Mehr kettenradeinheit (A-C) einläuft und diese Umlegeeinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, um der Kette (B) Bewegungen in einer zur Achse (X) der Mehrkettenradeinheit (A-C) paralle len Richtung zu erteilen,
wobei weiter beim Umlegen der Kette (B) zwischen den Ketten rädern (A, C) der Mehrkettenradeinheit (A-C) sich eine Ket tenübergangsstrecke (B1-B5) zwischen einem altbesetzten (C) und einem neubesetzten (A) der beiden Kettenräder ausbildet, welche Kettenübergangsstrecke (B1-B5) den Umlaufbereich der Mehrkettenradeinheit (A-C) vom Ketteneinlaufbereich (15) bis zu einem Kettenablaufbereich (L) der Mehrkettenradeinheit (A-C) durchläuft,
wobei weiter die Kettenübergangsstrecke (B1-B5) sich entge gen der normalen Umlaufrichtung (11) der Kette (B) erstreckt von einem Kettengelenk (B1), das als letztes Kettengelenk (B1) zwischen zwei Letztzähne (C1, C2) eines Letztzähnepaars (C1, C2) des altbesetzten Kettenrads (C) eingreift und zwi schen einem Kettengelenk (B5), das als erstes zwischen zwei Erstzähne (A4, A5) eines Erstzähnepaars (A4,A5) des neube setzten Kettenrads (A) eingreift
und wobei in mindestens einem der Kettenumlegung in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad (C) → größeres Kettenrad (A) entsprechenden Kettenübergangumfangsbereich (T) der Mehrkettenradeinheit (A-C) an den Kettenrädern (A, C) Gestal tungsmaßnahmen getroffen sind, um in diesem Kettenübergang umfangsbereich (T) das Umlegen der Kette (B) zwischen den beiden Kettenrädern (A, C) zumindest in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad (C) → größeres Kettenrad (A) zu er leichtern und den Verlauf der entsprechenden Kettenüber gangsstrecke (B1-B5) festzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aussparung mindestens eines Zahns (bei A3) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen (A2, A4) eines Kettenrads (A) und dadurch veranlaßter Bildung einer Mehrfachzahnlücke, insbesondere Doppelzahnlücke (ZA) die Zahnlückenkontur die ser Mehrfachzahnlücke (ZA) und die Zahnlückenkontur einer auf diese Mehrfachzahnlücke (ZA) unmittelbar nachfolgenden weiteren Zahnlücke (A4-A5) derart aufeinander abgestimmt sind, daß bei Einliegen einer entsprechenden Zahl von Ket tengelenken (B3-B5) in diesen Zahnlücken (ZA, A4-A5) deren Gelenkachsen auf einer gemeinsamen Verbindungsgeraden (V) liegen, wobei das in der Mehrfachzahnlücke (ZA) vorlaufende Kettengelenk (B3) und das in der nachfolgenden Zahnlücke (A4, A5) aufgenommene Kettengelenk (B5) mindestens beim Aus lauf ins Zugtrum gemeinsam an der Nachlaufflanke des ihnen jeweils vorauslaufenden Zahns (A2 bzw. A4) anteilmäßig dreh momentübertragend anliegen bzw. beim Auflauf des Zugtrums auf das Kettenblatt eines treibenden Kettenradsatzes gemein sam an der Nachlaufflanke des ihnen jeweils vorauslaufenden Zahns anteilmäßig drehmomentübertragend anliegen.
wobei mindestens eine (A-C) der Kettenradeinheiten als Mehr kettenradeinheit (A-C) mit mindestens zwei Kettenrädern (A- C), nämlich einem größeren (A) und einem kleineren Kettenrad (0), ausgebildet ist,
wobei weiter die beiden Kettenräder (A, C) der Mehrkettenrad einheit (A-C) je eine Vielzahl von Zähnen (A1 . . . ; C1 . . . ) und eine entsprechende Vielzahl von zwischen jeweils einem Zahn paar (A1, A2; C1, C2) gebildeten Zahnlücken (A1-A2; C1-C2) auf weist,
wobei weiter die Kette (B) von aufeinanderfolgenden Ketten gelenken (B1 . . . ) und von inneren (D2i) und äußeren Laschen paaren (D3a) in abwechselnder Reihenfolge zwischen den Ket tengelenken (B1 . . . ) gebildet ist,
wobei weiter zum Umlegen der Kette zwischen den beiden Ket tenrädern (A, C) der Mehrkettenradeinheit (A-C) eine Umlege einrichtung (10) in einem Einlaufbereich (15) vorgesehen ist, in welchem die Kette (B) bei normaler Umlaufrichtung (11) der Kette (B) und der Kettenräder (A, C) in die Mehr kettenradeinheit (A-C) einläuft und diese Umlegeeinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, um der Kette (B) Bewegungen in einer zur Achse (X) der Mehrkettenradeinheit (A-C) paralle len Richtung zu erteilen,
wobei weiter beim Umlegen der Kette (B) zwischen den Ketten rädern (A, C) der Mehrkettenradeinheit (A-C) sich eine Ket tenübergangsstrecke (B1-B5) zwischen einem altbesetzten (C) und einem neubesetzten (A) der beiden Kettenräder ausbildet, welche Kettenübergangsstrecke (B1-B5) den Umlaufbereich der Mehrkettenradeinheit (A-C) vom Ketteneinlaufbereich (15) bis zu einem Kettenablaufbereich (L) der Mehrkettenradeinheit (A-C) durchläuft,
wobei weiter die Kettenübergangsstrecke (B1-B5) sich entge gen der normalen Umlaufrichtung (11) der Kette (B) erstreckt von einem Kettengelenk (B1), das als letztes Kettengelenk (B1) zwischen zwei Letztzähne (C1, C2) eines Letztzähnepaars (C1, C2) des altbesetzten Kettenrads (C) eingreift und zwi schen einem Kettengelenk (B5), das als erstes zwischen zwei Erstzähne (A4, A5) eines Erstzähnepaars (A4,A5) des neube setzten Kettenrads (A) eingreift
und wobei in mindestens einem der Kettenumlegung in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad (C) → größeres Kettenrad (A) entsprechenden Kettenübergangumfangsbereich (T) der Mehrkettenradeinheit (A-C) an den Kettenrädern (A, C) Gestal tungsmaßnahmen getroffen sind, um in diesem Kettenübergang umfangsbereich (T) das Umlegen der Kette (B) zwischen den beiden Kettenrädern (A, C) zumindest in der Umlegerichtung kleineres Kettenrad (C) → größeres Kettenrad (A) zu er leichtern und den Verlauf der entsprechenden Kettenüber gangsstrecke (B1-B5) festzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aussparung mindestens eines Zahns (bei A3) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen (A2, A4) eines Kettenrads (A) und dadurch veranlaßter Bildung einer Mehrfachzahnlücke, insbesondere Doppelzahnlücke (ZA) die Zahnlückenkontur die ser Mehrfachzahnlücke (ZA) und die Zahnlückenkontur einer auf diese Mehrfachzahnlücke (ZA) unmittelbar nachfolgenden weiteren Zahnlücke (A4-A5) derart aufeinander abgestimmt sind, daß bei Einliegen einer entsprechenden Zahl von Ket tengelenken (B3-B5) in diesen Zahnlücken (ZA, A4-A5) deren Gelenkachsen auf einer gemeinsamen Verbindungsgeraden (V) liegen, wobei das in der Mehrfachzahnlücke (ZA) vorlaufende Kettengelenk (B3) und das in der nachfolgenden Zahnlücke (A4, A5) aufgenommene Kettengelenk (B5) mindestens beim Aus lauf ins Zugtrum gemeinsam an der Nachlaufflanke des ihnen jeweils vorauslaufenden Zahns (A2 bzw. A4) anteilmäßig dreh momentübertragend anliegen bzw. beim Auflauf des Zugtrums auf das Kettenblatt eines treibenden Kettenradsatzes gemein sam an der Nachlaufflanke des ihnen jeweils vorauslaufenden Zahns anteilmäßig drehmomentübertragend anliegen.
17. Kettenschaltung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittelpunkte der Zahnlücken des Kettenrads ein unre
gelmäßiges Polygon bilden, wobei die jeweils auf einer ge
meinsamen Verbindungslinie (V) liegenden Gelenkachsen je
weils größere Polygonseiten (G-G-G) bilden.
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Owner name: MANNESMANN SACHS AG, 97422 SCHWEINFURT, DE |
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