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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft Fahrräder,
und insbesondere einen Fahrradumwerfer mit einer Struktur, die eine
Fehlausrichtung eines Antriebsmechanismus bezüglich ersten und zweiten Basiselementen verhindert.
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Fahrräder werden
für allgemeine
Transportzwecke sowie für
Sport und Erholung verwendet. Diese Verwendungsmöglichkeiten führten zu
der Entwicklung von Fahrrädern,
die unter einer Vielzahl von Fahrbedingungen komfortabel zu fahren
sind und sich für
eine breite Vielfalt von Fahrtzwecken eignen. Es ist nicht überraschend,
dass Fahrräder,
bei denen gewisse Vorkehrungen für
eine Automatisierung verschiedener Bauelemente getroffen wurden,
um einer speziellen Fahrtumgebung Rechnung zu tragen, sehr populär geworden
sind.
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Die
meisten Fahrräder
weisen aktuell Gangschaltungen auf, die es dem Fahrer ermöglichen,
ein geeignetes Übersetzungsverhältnis aus
einer Mehrzahl von verfügbaren Übersetzungsverhältnissen auszuwählen, wenn
sich die Fahrtbedingungen ändern.
Derartige Gangschaltungen können
einen Umwerfer beinhalten, der am hinteren Ende des Fahrradrahmens
lösbar
befestigt ist und verwendet wird, um eine Kette mit einem von einer
Mehrzahl von Kettenrädern
in Eingriff zu bringen, die an der Nabenachse des Hinterrades befestigt
sind. Herkömmliche hintere
Umwerfer beinhalten ein Basiselement, das am hinteren Ende des Fahrradrahmens
befestigt ist, einen Vierpunkt-Gelenkmechanismus, der am Basiselement
befestigt ist, und eine Kettenführung,
die am Vierpunkt-Gelenkmechanismus angebracht ist. Während der
Betätigung
des hinteren Umwerfers bewegt der Vierpunkt-Gelenkmechanismus die Kettenführung in
Richtung der Nabenachse, und die Kettenführung schaltet die Kette auf
ein gewünschtes
Kettenrad der Mehrzahl von Kettenrädern.
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In
letzter Zeit entwickelte hintere Umwerfer beinhalten einen Antriebsmechanismus,
beispielsweise einen rotierenden Motor, der im Basiselement untergebracht
ist. Insbesondere kann das Basiselement eine Mehrzahl von Elementen
beinhalten, die einen Unterbringungsraum definieren, und der Antriebsmechanismus
kann in dem Unterbringungsraum angeordnet sein. Der Vierpunkt-Gelenkmechanismus
wird durch diesen Antriebsmechanismus gesteuert, und dadurch wird
ermöglicht,
dass der hintere Umwerfer sowohl im automatischen als auch im manuellen
Schaltmodus einfacher zu betätigen
ist.
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Wenn
derartige herkömmliche
Fahrradantriebsmechanismen am hinteren Umwerfer angebracht sind,
können
die Mehrzahl von Basiselementen eine Fehlausrichtung zueinander
erfahren, und zwar aufgrund von Stößen auf das Basiselement, die durch
Umfallen sowie durch Vibrationen und Schläge bedingt sind, die durch
Veränderungen
in der Straßenoberfläche verursacht
sind. Dies verursacht auch, dass der Antriebsmechanismus eine Fehlausrichtung
im Gehäuseraum
zwischen den Basiselementen erfährt,
wodurch die Fähigkeit
des Umwerfers, die Kette von einem Kettenrad zu einem anderen genau
zu schalten, nachteilig beeinflusst wird.
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EP 1 010 613 A1 offenbart
einen Fahrradumwerfer gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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INHALT DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft verschieden Merkmale eines Fahrradumwerfers.
Bei einer Ausführungsform beinhaltet
ein Fahrradumwerfer ein erstes Basiselement, das so aufgebaut ist,
dass es an einem Fahrradrahmen lösbar
zu montieren ist, wobei das erste Basiselement ein erstes Widerlager
aufweist; ein zweites Basiselement, das so aufgebaut ist, dass es
am ersten Basiselement zu montieren ist, wobei das zweite Basiselement
ein zweites Widerlager aufweist, das dem ersten Widerlager des ersten
Basiselementes zugewandt ist und mit diesem in Kontakt kommt, derart,
dass die ersten und zweiten Basiselemente zwischen sich einen Gehäusefreiraum
definieren; einen Antriebsmechanismus, der zumindest teilweise in
dem Gehäusezwischenraum
angeordnet ist; einen Gelenkmechanismus, der sich reagierend auf eine
Bewegung des Antriebsmechanismus bewegt; eine Kettenführung, die
mit dem Gelenkmechanismus verbunden ist, um eine Kette zwischen
einer Mehrzahl von Kettenrädern
zu bewegen; und eine Fehlausrichtungs-Verhinderungsstruktur, die zwischen
dem ersten Basiselement und dem zweiten Basiselement angeordnet
ist, um eine Fehlausrichtung des Antriebsmechanismus als Ergebnis
einer externen Kraft zu verhindern. Der Fehlausrichtungsmechanismus
beinhaltet einen Verriegelungsmechanismus, um das erste Basiselement
mit dem zweiten Basiselement zu verriegeln.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht einer speziellen Ausführungsform eines Umwerfers;
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2 ist
eine Ansicht einer speziellen Ausführungsform eines Antriebsmechanismus,
der zwischen einem Paar von Basiselementen angeordnet ist;
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3 ist
eine explodierte Ansicht der Basiselemente und des Antriebsmechanismus;
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4 ist
eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Antriebsmechanismus, der zwischen einem Paar von Basiselementen
angeordnet ist; und
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5 ist
eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Antriebsmechanismus, der zwischen einem Paar von Basiselementen
angeordnet ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine Seitenansicht einer speziellen Ausführungsform eines hinteren Umwerfers.
Der hintere Umwerfer 1 weist ein erstes Basiselement 2 und ein
separates zweites Basiselement 3, einen Antriebsmechanismus 4,
der zwischen den ersten und zweiten Basiselementen 2 und 3 angeordnet
ist, einen Vierpunkt-Gelenkmechanismus 5, der mit den ersten
und zweiten Basiselementen 2 und 3 schwenkbar
verbunden ist, und eine Kettenführung 8 auf,
die mit dem Vierpunkt-Gelenkmechanismus 5 schwenkbar verbunden
ist.
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Wie
in 1 und 3 dargestellt, weist der Vierpunkt-Gelenkmechanismus 5 Gelenkachsen 22, die
am Antriebsmechanismus 4 angebracht sind, erste und zweite
Gelenkelemente 23 und 24, die um die Gelenkachsen 22 schwenkbar
montiert sind, ein Vorspannelement 25, welches die ersten
und zweiten Gelenkelemente 23 und 24 in einer
der Schwenkrichtungen vorspannt, und eine Kopplungseinrichtung 26 auf,
die an den anderen Enden der ersten und zweiten Gelenkelemente 23 und 24 schwenkbar
angebracht ist. Das Vorspannelement 25 ist diagonal zwischen
der am ersten Ende des ersten Gelenkstücks befindlichen Gelenkachse 22 und
der am zweiten Ende des zweiten Gelenkstücks 24 befindlichen
Gelenkachse 22 montiert.
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Wie
in 1 dargestellt, beinhaltet die Kettenführung 8 ein
Paar von Führungsrahmen 28,
die ein Paar von Führungskettenrädern 27 drehbar
lagern, derart, dass sich die Führungskettenräder 27 sandwichartig
zwischen dem Paar von Führungsrahmen 28 befinden.
Die Führungsrahmen 28 sind
an der Kopplungseinrichtung 26 so montiert, dass das eine
Ende eines jeden Führungsrahmens 28 um
eine Achse parallel zur Nabenachse 6 schwenkt.
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Das
erste Basiselement 2 ist am hinteren Ende des Fahrradrahmens 9 schwenkbar
montiert. Wie in 3 dargestellt, bildet das erste
Basiselement 2 einen Gehäuseraum, der zum zweiten Basiselement 3 hin
offen ist, und ein Widerlager 30a ist auf einer Seite des
ersten Basiselementes 2 ausgebildet, die dem zweiten Basiselement 3 zugewandt ist.
Mit Gewinde versehene Öffnungen 10 sind
an einem oberen Abschnitt des ersten Basiselementes 2 ausgebildet,
und mit Gewinde versehene Öffnungen 10a sind
an einem unteren Abschnitt des ersten Basiselementes 2 ausgebildet,
wobei die mit Gewinden versehenen Öffnungen 10 und 10a dem
zweiten Basiselement 3 zugewandt sind. Ein Durchgangsloch 12 ist
in der Oberseite des ersten Basiselementes 2 ausgebildet,
um zu ermöglichen,
dass ein Steuerkabel 11 am Antriebsmechanismus 4 befestigt
wird.
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Das
zweite Basiselement 3 bildet einen Gehäuseraum, der zum ersten Basiselement 2 hin
offen ist, und ein Widerlager 30b ist auf einer Seite des zweiten
Basiselementes 3 ausgebildet, die dem ersten Basiselement 2 zugewandt
ist. Bolzenöffnungen 13 sind
an einem oberen Abschnitt des zweiten Basiselementes 3 ausgebildet,
und Bolzenöffnungen 13a sind
an einem unteren Abschnitt des zweiten Basiselementes 3 ausgebildet,
wobei die Bolzenöffnungen 13 und 13a den
mit Gewinden versehenen Öffnungen 10 bzw. 10a im
ersten Basiselement 2 zugewandt sind. Bei dieser Ausführungsform
sind die Widerlager 30a und 30b in Kontakt miteinander,
wenn das erste Basiselement 2 und das zweite Basiselement 3 zusammenmontiert
sind, und ein Gehäuseraum
ist auf der Innenseite der ersten und zweiten Basiselemente 2 und 3 ausgebildet.
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Eine
erste Fehlausrichtungs-Verhinderungs- und Verriegelungsstruktur 14a ist
zwischen dem ersten Basiselement 2 und dem zweiten Basiselement 3 an
den mit Gewinden versehenen Öffnungen 10 und den
Bolzenöffnungen 13 angeordnet.
Wie im oberen rechten Abschnitt von 3 dargestellt,
weist eine erste Fehlausrichtungs-Verhinderungsstruktur 14a Aussparungen 15 und
rohrförmige
Führungseinrichtungen 16 auf.
Die Aussparungen 15 sind konzentrisch in den zueinander
entgegengesetzten Flächen der
ersten und zweiten Basiselemente 2 und 3 an den
mit Gewinden versehenen Öffnungen 10 und den
Bolzenlöchern 13 ausgebildet.
Rohrförmige
Führungseinrichtungen 16 verlaufen
durch Öffnungen 20 im
Antriebsmechanismus 4 hindurch und sind in den Vertiefungen 15 derart
angeordnet, dass die Enden der rohrförmigen Führungseinrichtungen 16 mit
den Böden 18 der
Aussparungen 15 in Kontakt sind. Bolzen 17 erstrecken
sich durch Bolzenöffnungen 13 und
rohrförmige
Führungseinrichtungen 16 und
sind in mit Gewinden versehene Öffnungen 10 im
ersten Basiselement 2 eingeschraubt.
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Wie
in 2 und 3 dargestellt, bilden die Formen
des ersten Widerlagers 30a und des zweiten Widerlagers 30b eine
zweite Fehlausrichtungs-Verhinderungs-
oder Verriegelungsstruktur 14b an einer Verbindungsstelle 19 zwischen
dem ersten Basiselement 2 und dem zweiten Basiselement 3.
Insbesondere beinhaltet das erste Widerlager 30a einen
im Wesentlichen geradlinigen ersten Widerlagerabschnitt in der Nähe der Oberseite
des ersten Basiselementes 2, einen im Wesentlichen geradlinigen
zweiten Widerlagerabschnitt, der sich unter einer Neigung zum ersten
Widerlagerabschnitt erstreckt, und einen im Wesentlichen geradlinigen
dritten Widerlagerabschnitt, der sich vom zweiten Widerlagerabschnitt
aus erstreckt. Der zweite Widerlagerabschnitt ist relativ zum dritten
Widerlagerabschnitt geneigt, und der erste Widerlagerabschnitt ist
so ausgerichtet, dass er im Wesentlichen parallel zum dritten Widerlagerabschnitt
versetzt ist. In ähnlicher
Weise beinhaltet das zweite Widerlager 30b einen im Wesentlichen
geradlinigen ersten Widerlagerabschnitt in der Nähe der Oberseite des zweiten
Basiselementes 3, einen im Wesentlichen geradlinigen zweiten
Widerlagerabschnitt, der sich unter einer Neigung zum ersten Widerlagerabschnitt
erstreckt, und einen im Wesentlichen geradlinigen dritten Widerlagerabschnitt,
der sich vom zweiten Widerlagerabschnitt aus erstreckt. Der zweite
Widerlagerabschnitt ist relativ zum dritten Widerlagerabschnitt
geneigt, und der erste Widerlagerabschnitt ist so ausgerichtet,
dass er im Wesentlichen parallel zum dritten Widerlagerabschnitt
versetzt ist.
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Der
Antriebsmechanismus ist sandwichartig zwischen dem ersten Basiselement 2 und
dem zweiten Basiselement 3 angeordnet und ist durch die rohrförmigen Führungseinrichtungen 16 positioniert, die
sich durch die Öffnungen 20 im
Antriebsmechanismus 4 hindurch erstrecken. Ein Kabelbefestigungs-Bauelement 21 für das Steuerkabel 11 ist
an der Seite des Antriebsmechanismus 4 vorgesehen, die
dem ersten Basiselement 2 zugewandt ist.
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Während des
Betriebs werden Steuersignale zum Steuern des Antriebsmechanismus 4 gemäß Änderungen
der Fahrtbedingungen vom Antriebsmechanismus 4 über das
Kabel 11 beim Kabelbefestigungs-Bauelement 21 empfangen.
Der Antriebsmechanismus 4 arbeitet reagierend auf diese
Steuersignale, und der Vierpunkt-Gelenkmechanismus 4, der an
Gelenkachsen 22 montiert ist und durch den Antriebsmechanismus 4 angetrieben
wird, bewegt sich dementsprechend. Wenn die ersten und zweiten Gelenkelemente 23 und 24 schwenken,
bewegen sich die Führungsrahmen 28 in
Richtung der Nabenachse, und die Kette, die durch die Führungskettenräder 27 getragen
wird, wird auf ein gewünschtes
Kettenrad der Mehrzahl von Kettenrädern 50 geschaltet.
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Wenn
ein herkömmlicher
Umwerfer auf diese Weise betrieben wird, können erste und zweite Basiselemente 2 und 3 eine
Fehlausrichtung erfahren, falls der Umwerfer 1 bei einem
Umfallen Stößen ausgesetzt
ist, oder Vibrationen und/oder Schlägen ausgesetzt ist, die von
Veränderungen
in der Straßenoberfläche herrühren. Dies
verursacht wiederum eine Fehlausrichtung des Antriebsmechanismus 4.
Eine Belastung, die von einer Fehlausrichtung der ersten und zweiten
Basiselemente 2 und 3 herrührt, kann auch von den ersten
und zweiten Basiselementen 2 und 3 über die
Befestigungsbolzen auf den Antriebsmechanismus 4 übertragen
werden. Um bei derartigen Umständen
eine zufriedenstellende Leistung des Umwerfers zu gewährleisten,
muss die Stabilität
des zwischen den ersten und zweiten Basiselementen 2 und 3 angeordneten
Antriebsmechanismus 4 aufrechterhalten werden. Bei dieser
Ausführungsform verhindert
die erste Fehlausrichtungs-Verhinderungsstruktur 14a,
dass Kräfte,
die auf die ersten und zweiten Basiselemente 2 und 3 aufgebracht
werden, zum Antriebsmechanismus 4 übertragen werden, da derartige
Kräfte über die
rohrförmigen
Führungseinrichtungen 16 von
dem einen Basiselement zum anderen über die Böden 18 in den Aussparungen 15 weitergeleitet
werden. Mit anderen Worten werden die Kräfte, die möglicherweise über die
Bolzen 17 auf den Antriebsmechanismus 4 übertragen
werden könnten,
durch die Führungseinrichtungen
absorbiert und gepuffert, und dadurch wird der Antriebsmechanismus 4 gegen
derartige externe Kräfte
geschützt. Dies
ermöglicht
es, die Stabilität
des zwischen den ersten und zweiten Basiselementen 2 und 3 angeordneten
Antriebsmechanismus 4 aufrechtzuerhalten und zu gewährleisten.
Das zweite Fehlausrichtungs-Verhinderungselement 14b führt auch
ein direktes Übertragen
von Kräften
zwischen den ersten und zweiten Basiselementen 2 und 3 über die
Verbindungsstelle 19 durch und verhindert auch eine Relativdrehung
zwischen den ersten und zweiten Basiselementen 2 und 3,
reagierend auf externe Kräfte,
die auf die ersten und zweiten Basiselemente 2 und 3 einwirken.
Dies ermöglicht
ebenfalls, die Stabilität des
zwischen den ersten und zweiten Basiselementen 2 und 3 angeordneten
Antriebsmechanismus aufrechtzuerhalten und zu gewährleisten.
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Zwar
wurden im Vorhergehenden verschiedene Ausführungsformen erfinderischer
Merkmale beschrieben, jedoch können
weitere Modifikationen verwendet werden, ohne vom Gedanken und Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen, die durch die anliegenden Ansprüche definiert
ist. Beispielsweise wiesen die ersten und zweiten Widerlager 30a und 30b der
zweiten Fehlausrichtungs-Verhinderungsstruktur 14b bei
der zuvor beschriebenen Ausführungsform
einen geneigten Zwischenabschnitt auf, jedoch kann die Ges talt der
Widerlager viele Formen annehmen, um externen Kräften zu widerstehen. Wie in 4 dargestellt,
können
die Zwischenabschnitte der Widerlager 30a und 30b senkrecht
zu einem oder beiden der benachbarten Widerlagerabschnitte sein, um
ein senkrechtes Widerlager 40 zu bilden. Ein derartiges
Widerlager trägt
dazu bei, eine Fehlausrichtung zu verhindern, die durch auf die
ersten und zweiten Basiselemente 2 und 3 aufgebrachte
Scherkräfte bedingt
ist.
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Wie
in 5 dargestellt, kann eine zweite Fehlausrichtungs-Verhinderungsstruktur 14b ein
Widerlager 40b beinhalten, das am unteren Ende eines ersten
Basiselementes 2b vorgesehen ist, um mit der gesamten Bodenfläche eines
zweiten Basiselementes 3b in Kontakt zu kommen. Auch in
diesem Fall ist es möglich,
eine Fehlausrichtung zu verhindern, die von auf die ersten und zweiten
Basiselemente 2a und 2b aufgebrachten Scherkräften resultieren,
und ein Aufbringen von Reibungskräften auf die Verbindungsstelle 19 zu
verhindern.
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Bei
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
war das erste Basiselement 2 direkt mit Bolzen am Rahmen 9 verschraubt,
jedoch kann ein beliebiges Befestigungsverfahren verwendet werden, das
eine Integrität
mit dem Rahmen 9 gewährleistet. Beispielsweise
kann das erste Basiselement 2 mit dem Rahmen 9 mittels
eines Beschlages integriert sein.
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Größe, Form,
Ort und Orientierung der verschiedenen Bauelemente können nach
Wunsch verändert
werden. Bauelemente, die als direkt miteinander verbunden oder in
Kontakt stehend dargestellt sind, können zwischen diesen angeordnete
Zwischenstrukturen haben. Die Funktionen eines einzigen Elementes
können
durch zwei Elemente ausgeführt
werden, und umgekehrt. Die Strukturen und Funktionen der einen Ausführungsform
können
bei einer anderen Ausführungsform
verwendet werden. Es ist nicht erforderlich, dass in einer speziellen
Ausführungsform
alle Vorteile gleichzeitig vorhanden sind. Der Schutzumfang der
Erfindung sollte nicht durch die hier offenbarten spezifischen Strukturen oder
den anfänglichen
scheinbaren Fokus oder Schwerpunkt auf eine spezielle Struktur oder
Merkmal eingeschränkt
sein, sondern ist durch die anliegenden Ansprüche definiert.