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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft allgemein ein Kettenrad für ein Fahrrad. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein oberes Kettenrad für eine hintere Kettenradbaugruppe,
und eine hintere Kettenradbaugruppe für ein Fahrrad, die eine vereinfachte
Befestigungsstruktur aufweist und für einen leichtgängigen und
zuverlässigen
Schaltvorgang sorgt.
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Hintergrundinformationen
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Fahrradfahren
wird gerade zunehmend populär,
sowohl als Form der Erholung als auch als Transportmittel. Außerdem hat
sich Fahrradfahren zu einem sehr populären Wettkampfsport entwickelt, und
zwar sowohl für
Amateure als auch für
professionelle Fahrer. Unabhängig
davon, ob das Fahrrad für Erholungs-,
Transport- oder Wettkampfzwecke verwendet wird, führt die
Fahrradindustrie laufend eine Verbesserung der verschiedenen Bauteile
des Fahrrades, sowie auch des Rahmens des Fahrrades durch. Ein Fahrradbauteil,
das in den vergangenen Jahren umfassend neu gestaltet wurde, ist
der Antriebsstrang des Fahrrades. Insbesondere haben Hersteller
von Fahrradbauelementen fortlaufend die Schaltleistung der verschiedenen
Schaltbauelemente, wie beispielsweise des Schalthebels, des Schaltkabels,
des Umwerfers, der Kette sowie des Kettenrades oder der Kettenräder verbessert.
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Ein
spezielles Bauelement des Antriebsstrangs, das in den letzten Jahren
umfassend neugestaltet wurde, ist die Kettenradbaugruppe für das Fahrrad.
Insbesondere wurde die Fahrradkettenradbaugruppe mit verbesserten
Kettenrädern
gestaltet, um für
einen leichtgängigeren
Schaltvorgang zu sorgen. Insbesondere wurde die Hyper-Glide-Kettenradbaugruppe
(hintere HG-Kettenradbaugruppe), die im
U.S.-Patent Nr. 4,889,521 von Nagano
beschrieben wurde und die den nächsten
Stand der Technik darstellt, entwickelt und weltweit vertrieben.
Diese Kettenradbaugruppe hat auf dem Markt gute Akzeptanz gefunden,
und dieses Konstruktionsdesign für
die Kettenradbaugruppe wurde einer der Industriestandards. Insbesondere
wurde die hintere HG-Kettenradbaugruppe, die bei Umwerfern in Rennrädern und Mountainbikes
verwendet wird, ein Industriestandard.
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Die
HG-Kettenräder
weisen typischerweise eine Kettenführungsfläche auf der Seite des kleineren
Kettenrades von jedem Kettenrad auf, außer beim kleinsten Kettenrad.
Die Kettenführungsfläche ist
positioniert, um eine Verbindungsplatte und einen Stift der Kette
aufzunehmen, so dass die Kette für
ein leichtgängiges
Herunterschalten viel näher
bewegt wird. Herunterschalten bedeutet typischerweise einen Schaltvorgang
von einem kleineren hinteren Kettenrad auf ein größeres hinteres
Kettenrad, so dass ein Übersetzungsverhältnis verringert
wird. Ein Paar von benachbarten Kettenrädern ist relativ zueinander und
relativ zur Kettenführungsfläche mit
einer speziellen Phasenbeziehung positioniert. Um eine derartige
Phasenbeziehung beizubehalten, ist bei jedem Kettenrad an dessen
Innenumfang eine Keilverzahnung ausgebildet. Einer der Keilzähne weist
eine von den anderen Keilzähnen
verschiedene Form auf, so dass die Kettenräder auf Gegenstücke darstellenden Keilzähnen geführt werden,
die auf dem Außenkörper einer
Mehrfachfreilaufnabe ausgebildet sind. Die unterschiedlich geformten
Keilzähne
sorgen dafür, dass
benachbarte Kettenräder
in der korrekten Phasenbeziehung orientiert sind.
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Typischerweise
weist bei diesem Typ von Kettenradbaugruppe auch das kleinste Kettenrad
auf seinem Innenumfang ausgebildete Keilzähne auf, und ein Verriegelungsring
wird verwendet, um das kleinste Kettenrad am Mehrfachfreilauf zu
befestigen. Bei diesem Aufbau weisen alle Kettenräder, vom kleinsten
bis zum größten, Innenkeilverzahnungen auf.
Zwar sorgt eine derartige Kettenradgestaltung für einen leichtgängigen zuverlässigen Schaltvorgang,
jedoch kann dieser Aufbau relativ kompliziert und teuer in Fertigung
und Montage sein.
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Demgemäß wurde
in den letzten Jahren das kleinste Kettenrad mit Gewindegängen als
herkömmliches
Kettenrad ausgebildet, hingegen sind die übrigen Kettenräder mit
einer Innenkeilverzahnung ausgebildet. Bei diesem Aufbau entfällt der
Verriegelungsring, so dass eine Kettenradbaugruppe erzielt wird,
die sich einfacher und kostengünstiger
fertigen und montieren lässt.
Jedoch tritt bei einer derartigen Kettenradbaugruppe, da das kleinste
Kettenrad auf den äußeren Körper aufgeschraubt
wird, eine instabile Phasenbeziehung zum zweiten Kettenrad auf.
Diese instabile Phasenbeziehung bewirkt einen instabilen Herunterschaltvorgang
von dem kleinsten Kettenrad auf das zweite Kettenrad. Demgemäß besteht
ein starker Bedarf, den Schaltvorgang von dem kleinsten Kettenrad
auf das zweite Kettenrad bei einer derartigen Kettenradbaugruppe
zu verbessern, ohne dass die Komplexität bei Fertigung und Montage
der Kettenradbaugruppe signifikant vergrößert wird und somit die Kosten
der Kettenradbaugruppe vergrößert werden.
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In
Anbetracht des zuvor Erwähnten,
besteht ein Bedarf nach einem oberen Kettenrad für eine hintere Kettenradbaugruppe,
sowie einer hinteren Kettenradbaugruppe für ein Fahrrad, welche die zuvor erwähnten Probleme
des Standes der Technik überwindet.
Die Erfindung zielt auf diesen Mangel des Standes der Technik sowie
weitere Mangel ab, wie für
Fachleute aus dieser Beschreibung klar hervorgeht.
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INHALT DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, ein oberes Kettenrad für eine Kettenradbaugruppe
bereitzustellen, das in einer Vielzahl von Phasenbeziehungen bezüglich einem
zweiten Kettenrad angeordnet werden kann, und es dabei für einen
leichtgängigen
zuverlässigen
Schaltvorgang sorgt.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Kettenradbaugruppe
bereitzustellen, die ein vereinfachtes Montageverfahren für das obere
Kettenrad verwendet, wobei dabei für einen leichtgängigen, zuverlässigen Schaltvorgang
gesorgt wird.
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Noch
ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein oberes Kettenrad
für eine
Kettenradbaugruppe sowie eine Kettenradbaugruppe für ein Fahrrad
bereitzustellen, die relativ einfach und kostengünstig in Fertigung und Montage
sind.
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Die
zuvor erwähnten
Ziele können
im Wesentlichen dadurch erreicht werden, dass ein oberes Kettenrad
gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 bereitgestellt wird.
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Die
zuvor erwähnten
Ziele können
auch im Wesentlichen dadurch erreicht werden, dass eine mehrstufige
Kettenradbaugruppe gemäß Anspruch 14
für ein
Fahrrad bereitgestellt wird, die ein erstes Kettenrad und ein zweites
Kettenrad beinhaltet, das größer als
das erste Kettenrad ist. Das erste Kettenrad weist erste und zweite
in axialer Richtung weisende Seiten mit einer zwischen diesen angeordneten Mittelebene,
einen ersten Kettenradkörper
und eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten ersten Zähnen auf,
die sich von einem Außenumfang des
ersten Kettenradkörpers
radial nach außen
erstrecken, um eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten
Zahnfüßen zu bilden,
die in abwechselnder Anordnung zwischen den ersten Zähnen angeordnet
sind. Der erste Kettenradkörper
weist ein mit einem Gewinde versehenes Befestigungsteilstück auf,
das sich an einem Innenumfang von diesem befindet. Ein erster Herunterschaltzahn
der ersten Zähne
beinhaltet einen am äußeren Ende
befindlichen Abschnitt und eine vertiefte Seitenfläche. Der am äußeren Ende
befindliche Abschnitt weist eine erste Seitenfläche, die sich an der ersten
Seite befindet, eine zweite Seitenfläche, die sich auf der zweiten Seite
befindet, und eine Stirnfläche
auf, die sich zwischen den ersten und zweiten Seitenflächen erstreckt.
Die vertiefte Seitenfläche
erstreckt sich in einer Umfangsrichtung auf der ersten Seite. Die
vertiefte Seitenfläche
befindet sich radial innerhalb des am äußeren Ende befindlichen Abschnitts
auf der ersten Seite. Die vertiefte Seitenfläche ist so angeordnet und konfiguriert,
dass sie sich zumindest teilweise axial näher an der zweiten Seite entlang
eines hinteren Abschnittes der vertieften Seitenfläche als
ein vorderer Abschnitt der vertieften Seitenfläche befindet. Das zweite Kettenrad
ist benachbart zum ersten Kettenrad angeordnet. Das zweite Kettenrad
weist eine dritte in axialer Richtung weisende Seite benachbart
zur zweiten Seite des ersten Kettenrades auf, eine vierte in axialer
Richtung weisende Seite, einen zweiten Kettenradkörper, und
eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten zweiten Zähnen, die
sich von einem Außenumfang
des zweiten Kettenradkörpers
radial nach außen
erstrecken.
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Diese
und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung
gehen für
Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung klar hervor, die
in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung ist durch Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen leichter
verständlich,
in welchen sind:
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1 eine
Seitenansicht eines Fahrrades, das ein hinteres Kettenrad mit einer
Kettenradbaugruppe gemäß der Erfindung
aufweist;
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2 eine
Seitenansicht der sechsstufigen Kettenradbaugruppe gemäß der Erfindung;
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3 eine
partielle diagrammartige Seitenansicht von hinten der sechsstufigen
Kettenradbaugruppe gemäß der Erfindung,
wobei die obere Hälfte im
Querschnitt dargestellt ist;
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4 eine
vergrößerte partielle
Draufsicht eines Abschnittes der Kette, die mit der in 2 und 3 dargestellten
Kettenradbaugruppe gemäß der Erfindung
verwendet wird;
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5 eine äußere Seitenansicht
eines ersten oder oberen Kettenrades der in 1 bis 3 dargestellten
Kettenradbaugruppe, das vierzehn Zähne aufweist;
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6 eine
innere Seitenansicht oder Ansicht von der Seite des größeren Kettenrades
her des in 5 dargestellten ersten oder
oberen Kettenrades;
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7 eine
partielle diagrammartige Seitenansicht des in 5 und 6 dargestellten
ersten oder oberen Kettenrades, wobei die obere Hälfte im Querschnitt
dargestellt ist;
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8 eine
partielle Seitenansicht von der Seite des großen Kettenrades her, und zwar
eines ersten Herunterschaltzahns des in 5 bis 7 dargestellten
ersten oder oberen Kettenrades;
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9 eine
partielle Ansicht von oben her des ersten Herunterschaltzahns des
in 8 dargestellten ersten oder oberen Kettenrades;
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10 eine
partielle Seitenansicht von außen
des ersten Herunterschaltzahns des in 8 und 9 dargestellten
ersten oder oberen Kettenrades;
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11 eine
partielle Seitenansicht vom hinteren Ende her des ersten Herunterschaltzahns
des in 8 bis 10 dargestellten ersten oder
oberen Kettenrades, gesehen in einer Vorwärtsdrehrichtung des ersten
oder oberen Kettenrades;
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12 eine
Seitenansicht von der Seite eines kleineren Kettenrades her, und
zwar eines zweiten Kettenrades der in 1 bis 3 dargestellten Kettenradbaugruppe,
welches sechzehn Zähne
aufweist;
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13 eine
Seitenansicht von der Seite des großen Kettenrades her, und zwar
des in 12 dargestellten zweiten Kettenrades;
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14 eine
partielle Seitenansicht von der Seite des großen Kettenrades her, und zwar
eines zweiten Antriebszahns des in 12 und 13 dargestellten
zweiten Kettenrades;
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15 eine
partielle Draufsicht von oben des zweiten Antriebszahns des in 4 dargestellten
zweiten Kettenrades;
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16 eine
partielle Seitenansicht von der Seite des kleinen Kettenrades her,
und zwar des zweiten Antriebszahns des in 14 und 15 dargestellten
zweiten Kettenrades;
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17 eine
partielle Seitenansicht vom hinteren Ende her, und zwar des zweiten
Antriebszahns des in 14 bis 16 dargestellten
zweiten Kettenrades, gesehen entlang einer Vorwärtsdrehrichtung des zweiten
Kettenrades;
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18 eine
partielle Seitenansicht von der Seite des großen Kettenrades her, und zwar
eines zweiten Herunterschaltzahns des in 12 und 13 dargestellten
zweiten Kettenrades;
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19 eine
partielle Draufsicht von oben her des zweiten Herunterschaltzahns
des in 18 dargestellten zweiten Kettenrades;
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20 eine
partielle Seitenansicht von der Seite des kleinen Kettenrades her,
und zwar eines zweiten Herunterschaltzahns des in 18 und 19 dargestellten
zweiten Kettenrades;
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21 eine
partielle Seitenansicht vom hinteren Ende her, und zwar des zweiten
Herzunterschaltzahns des in 18 bis 20 dargestellten zweiten
Kettenrades, gesehen entlang einer Vorwärtsdrehrichtung des zweiten
Kettenrades;
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22 eine
partielle Ansicht von unten der ersten und zweiten Kettenräder, wobei
gerade die Kette von dem ersten Kettenrad auf das zweite Kettenrad
heruntergeschaltet wird; und
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23 eine
perspektivische Ansicht von außen
(der Seite des kleinen Kettenrades her), und zwar eines dritten
Kettenrades der in 2 und 3 dargestellten
Kettenradbaugruppe, welches achtzehn Zähne aufweist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zu
Anfang Bezug nehmend auf 1 bis 3, ist ein
herkömmliches
Fahrrad 10 dargestellt, das eine hintere Fahrradnabe 11 mit
einer hinteren mehrstufigen Kettenradbaugruppe 12 gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung aufweist. Die mehrstufige Kettenradbaugruppe 12 beinhaltet
vorzugsweise erste und zweite Kettenräder S1 und
S2 gemäß der Erfindung,
sowie dritte bis sechste herkömmliche
Kettenräder
S3–S6, wie später
noch erläutert
wird. Insbesondere sind die ersten und zweiten Kettenräder S1 und S2 derart gestaltet,
dass die genaue Phasenbeziehung zwischen den Zähnen der ersten und zweiten
Kettenräder
S1 und S2 für einen leichtgängigen,
zuverlässigen
Schaltvorgang nicht kritisch ist. Außerdem sind aufgrund der Gestaltung der
Zähne der
ersten und zweiten Kettenräder
S1 und S2 die ersten
bis sechsten Kettenräder
S1–S6 vorzugsweise an einem Freilauf 13 der
hinteren Nabe 11 in vereinfachter Weise montiert.
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Das
Fahrrad 10 weist im Wesentlichen einen Rahmen 14 mit
vorderen und hinteren Laufrädern 15 und 16 auf,
die mit diesem drehbar verbunden sind. Eine Vordergabel 17 ist
zwischen dem Rahmen 14 und dem Vorderrad 1 in
herkömmlicher
Weise verbunden. Durch Drehen einer Lenkstange 18, die
mit der Vordergabel 17 fest verbunden ist, wird das Vorderrad 15 gedreht.
Das Hinterrad 16 ist mit einem hinteren Abschnitt des Rahmens 14 über die
hintere Nabe 11 drehbar verbunden. Der Rahmen 14 weist auch
einen Sattel 19 auf, der mit dem Rahmen 14 einstellbar
verbunden ist, und einen Antriebsstrang 20 für den Vortrieb
des Fahrrades 10. Das Fahrrad 10 ist von herkömmlicher
Art, abgesehen von ausgewählten
Teilen des Antriebsstrangs 20, wie später noch erläutert wird.
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Da
die verschiedenen Teile des Fahrrades 10 und der überwiegende
Teil der Teile der Antriebsstrangs 20 in der Fahrradtechnik
allgemein bekannt sind, werden diese Teile des Fahrrades 10 hier
nicht detailliert erörtert
oder dargestellt, außer
wenn sie gemäß der Erfindung
modifiziert wurden. Außerdem können verschiedene
herkömmliche
Fahrradteile, wie beispielsweise Bremsen, zusätzliche Kettenräder etc.,
welche hier nicht detailliert dargestellt und/oder erörtert werden,
in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden.
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Wie
hier verwendet, beziehen sich die Begriffe "vorne, hinten, oben, unten, seitlich
und in Querrichtung",
auf die Richtungen eines Fahrrades in normaler Fahrposition, an
die Kettenradbaugruppe 12 angebracht ist. Demgemäß sind diese
Begriffe, welche zur Beschreibung der Kettenradbaugruppe 12 in den
Ansprüchen
verwendet werden, als bezogen auf ein Fahrrad 10 in dessen
normaler Fahrposition zu interpretieren. Jedoch sollten die Begriffe "Herunterschalten" und "Hochschalten", wie hier in Bezug
auf die hintere Kettenradbaugruppe 12 verwendet, so interpretiert
werden, dass sie einen Schaltvorgang von einem kleineren auf ein
größeres Kettenrad
bzw. von einem größeren auf
ein kleineres Kettenrad bedeuten, wie in 3 dargestellt.
Außerdem
sollten die Begriffe "Phasenrelation", "Phasenbeziehung" und "Winkelphasenbeziehung", wie hier verwendet,
so verstanden werden, dass sie die Winkelbeziehung zwischen einem
Paar von benachbarten Kettenräder bedeuten.
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Bezug
nehmend auf 1–4 beinhaltet der
Antriebsstrang 20 im Wesentlichen die hintere mehrstufige
Kettenradbaugruppe 12 der Erfindung, ein Paar von Pedalen 21,
eine vordere mehrstufige Kettenradbaugruppe 22, die so
montiert ist, dass sie mit den Pedalen 21 rotiert, und
eine Kette 23, die sich zwischen der hinteren mehrstufigen
Kettenradbaugruppe 12 und der vorderen mehrstufigen Kettenradbaugruppe 22 erstreckt.
Wie zuvor erwähnt,
ist die Kettenradbaugruppe 12 vorzugsweise mit der hinteren
Nabe 11 über
den Freilauf 13 verbunden. Die Pedale 21 sind
mit der vorderen mehrstufigen Kettenradbaugruppe 22 mittels
eines herkömmlichen
Kurbelsatzes verbunden, um eine Kraft von einem Fahrer auf die Kette 23 zu übertragen.
Die Kraft von der Kette 23 wird dann wahlweise zum Hinterrad 16 über die
hintere Nabe 11 (z. B. über
die hintere Kettenradbaugruppe 12 und den Freilauf 13 in
Abhängigkeit von
der Drehrichtung) in herkömmlicher
Weise übertragen.
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Der
Antriebsstrang 20 wird im Wesentlichen durch herkömmliche
vordere und hintere Schalteinheiten 25 und 26 gesteuert,
welche die seitlichen Positionen von vorderen und hinteren Umwerfern 27 und 28 in
herkömmlicher
Weise steuern. Somit erfolgt, wenn der Fahrer in die Pedale tritt,
ein Rotieren der vorderen und hinteren Kettenradbaugruppen 22 und 12,
so dass die Kette 23, bedingt durch die Bewegung der Pedale 21,
umläuft.
Die Schalteinheiten 25 und 26 können durch
den Fahrer betätigt
werden, um die Position der vorderen und/oder hinteren Umwerfer 27 und/oder 28 zu
steuern. Somit können, wenn
die Kette 23 in Richtung nach vorn umläuft (im Uhrzeigersinn in 1),
die Schalteinheiten 25 und 26 betätigt werden,
um das Übersetzungsverhältnis des
Antriebsstrangs 20 durch Steuern der seitlichen Position
der Kette 23 mittels der Umwerfer 27 und 28 zu
steuern. Die Umwerfer 27 und 28 bringen wahlweise
eine seitliche Kraft F nach innen/nach außen auf die Kette 23 auf,
um ein Hoch-/Herunterschalten zu bewirken. Der Antriebsstrang 22 ist
im Wesentlichen herkömmlich,
abgesehen von der hinteren mehrstufigen Kettenradbaugruppe 12.
Daher wird der Antriebsstrang 20 hier nicht detailliert
erörtert und/oder
dargestellt, außer
insofern er in Bezug zur hinteren mehrstufigen Kettenradbaugruppe 12 steht.
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Bezug
nehmend auf 2 und 3, wird nun
die hintere Kettenradbaugruppe 12 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
Bei der dargestellten Ausführungsform
ist die hintere Kettenradbaugruppe 12 eine sechsstufige Kettenradbaugruppe
mit Kettenrädern
S1–S6, die voneinander in vorbestimmten Abständen angeordnet
sind. Die Kettenräder
S1–S6 sind am Freilauf 13 der hinteren
Nabe 11 in relativ herkömmlicher
Weise fest montiert, derart, dass die Kettenräder S1–S6 gemeinsam um eine mittige Nabendrehachse
O rotieren. Die Kettenräder
S1–S6 rotieren typischerweise gemeinsam in Vorwärtsdrehrichtung
R (z. B. im Uhrzeigersinn bei Betrachtung von 2),
wenn der Fahrer in Richtung nach vorn (im Uhrzeigersinn) in die
Pedale tritt, um das Fahrrad 10 in Vorwärtsrichtung anzutreiben, wie
aus 1 zu ersehen.
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Für Fachleute
geht aus dieser Beschreibung klar hervor, dass eine Kettenradbaugruppe
gemäß der Erfindung
eine geringere oder eine größere Anzahl
von Kettenrädern
aufweisen kann. Mit anderen Worten kann es sich um die Erfindung
um eine beliebige mehrstufige Kettenradbaugruppe für ein Fahrrad
handeln, die einen Umwerfer oder dergleichen verwendet und die mindestens
ein großes
Kettenrad und mindestens ein kleines Kettenrad beinhaltet.
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Die
mehrstufige Kettenradbaugruppe 12 ist ausgebildet, um mit
der Antriebskette 23 in Eingriff zu kommen, bei dem es
sich um eine Fahrradkette herkömmlicher
Bauart handelt, wie aus 4 zu ersehen. Die Antriebskette 23 ist
eine Endlosschlinge, die eine Mehrzahl von inneren Gelenkstückplatten 23a und
eine Mehrzahl von äußeren Gelenkstückplatten 23b aufweist,
die miteinander durch Gelenkstifte und Rollen schwenkbar verbunden
sind. Während
eines Kettenschaltprozesses wird die Kette 23 von einem der
Kettenräder
S1–S6 auf das nächste benachbarte Kettenrad
S1–S6 geschaltet, und zwar mittels des hinteren
Umwerfers 28, der die Kette 23 in axialer Richtung
bezüglich
der Rotationsachse O der Kettenräder S1–S6 bewegt.
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Bezug
nehmend auf 3, ist die Kettenradbaugruppe 12 in
partiellem Querschnitt dargestellt, wobei Pfeile die Richtungen
eines Hochschaltens und eines Herunterschaltens darstellen. Ein
Hochschalten erfolgt, wenn die Kette 23 von einem großen Kettenrad
auf das nächstkleinere
Kettenrad bewegt wird, hingegen erfolgt ein Herunterschalten, wenn
die Kette 23 von einem kleineren Kettenrad auf das nächstgrößere Kettenrad
verschoben wird. Die Kettenräder
S1–S6 sind so gestaltet, dass die Kette 23 leichtgängige Herunterschalt-
und Hochschaltbewegungen ausführen
kann. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die Kettenräder
S3–S6 von herkömmlicher Art, hingegen beinhalten
die Kettenräder S1 und S2 modifizierte
Zähne,
um das Herunterschalten der Kette 23 von dem obersten (kleinsten
ersten) Kettenrad S1 auf das zweite Kettenrad
S2, und vom zweiten Kettenrad S2 auf
das dritte Kettenrad S3 zu verbessern.
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Insbesondere
sind die Kettenräder
S
3–S
6 im Wesentlichen gemäß
U.S.-Patent Nr. 4,889,521 konfiguriert,
abgesehen davon, dass die Kettenräder S
3–S
6 eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen aufweisen.
Insbesondere weisen die Kettenräder
S
3–S
6 Zahnkonfigurationen jeweils 18T-21T-24T-28T
auf. Demgemäß werden
die Kettenräder
S
3–S
6 hier nicht detailliert erörtert und/oder
dargestellt, außer
insofern sie in Bezug zu Schaltvorgängen zum/vom Kettenrad S
2 stehen. Bei der dargestellten Ausführungsform
weist das erste Kettenrad S
1 vorzugsweise
14 (14T) Zähne
auf, hingegen weist das zweite Kettenrad S
2 vorzugsweise
16 (16T) Zähne
auf. Die Erfindung ist dafür
optimiert, dass das kleine erste Kettenrad S
1,
das zweite Kettenrad S
2 und das dritte Kettenrad
S
3 eine geradzahlige Anzahl von Zähnen aufweisen,
wie später
noch detaillierter erläutert
wird.
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In
jedem Fall geht für
Fachleute der Fahrradtechnik aus dieser Beschreibung klar hervor,
dass die verschiedenen Kettenräder
S1–S6 der Erfindung, je nach Anforderung und/oder
Wunsch, verschiedene Konfigurationen aufweisen können. Insbesondere können zumindest
die Kettenräder
S4–S6 mit einer geradzahligen oder ungeradzahligen
Anzahl von Zähnen
ausgebildet sein, solange das dritte Kettenrad S3 konfiguriert
ist, um benachbart zum zweiten Kettenrad S2 der
Erfindung und dem vierten Kettenrad S4 verwendet
zu werden.
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Die
ersten und zweiten Kettenräder
S1 und S2 weisen
vorzugsweise eine geradzahlige Anzahl von Zähnen auf, derart, dass die
genaue Phasenbeziehung zwischen den Zähnen des ersten Kettenrades
S1 und des zweiten Kettenrades S2 für
ein Herunterschalten zwischen diesen nicht kritisch ist. Mit anderen
Worten sind die ersten und zweiten Kettenräder S1 und
S2 derart konfiguriert, dass ungeachtet
der Winkel- Phasenbeziehung
zwischen diesen zwei Kettenrädern
zumindest ein Paar von leichtgängigen
Herunterschaltwegen zwischen diesen ausgebildet sein kann, wie später noch
detaillierter erläutert
wird.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
weisen die Kettenräder
S1–S6 variierende Dicken und variierende, zwischen
diesen ausgebildete axiale Zwischenräume auf. Insbesondere weist
das Kettenrad S1 eine Dicke von ca. 2,2
mm auf, hingegen weisen die Kettenräder S2–S4 Dicken von ca. 1,8 mm auf. Die Kettenräder S5 und S6 weisen Dicken
von ca. 1,6 mm auf. Der axiale Zwischenraum zwischen den ersten und
zweiten Kettenrädern
S1–S2 beträgt
vorzugsweise 3,8 mm, hingegen beträgt der axiale Zwischenraum
zwischen dem zweiten Kettenrad S2 und dem dritten
Kettenrad S3 vorzugsweise ca. 3,68 mm. Der axiale
Zwischenraum zwischen dem dritten Kettenrad S3 und
dem vierten Kettenrad S4 beträgt vorzugsweise
ca. 3,6 mm. Der axiale Zwischenraum zwischen dem vierten Kettenrad
S4 und dem fünften Kettenrad S5 beträgt vorzugsweise
3,7 mm, hingegen beträgt
der axiale Zwischenraum zwischen dem fünften Kettenrad S5 und
dem sechsten Kettenrad S6 vorzugsweise ca.
3,9 mm. Abstandsstücke
werden in relativ herkömmlicher
Weise verwendet, um den optimalen Zwischenraum zwischen den Kettenrädern S1–S6 zu erzeugen. Somit gibt es variierende
axiale Zwischenräume
zwischen den Kettenrädern
S1–S6 und veränderliche
Dicken der Kettenräder
S1–S6, um ein Schalten der Kette 23 zwischen
diesen zu optimieren. Die Kettenräder S1–S6 sind vorzugsweise aus einem geringes Gewicht
aufweisenden steifen Material aufgebaut, beispielsweise einem Metallmaterial.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist das erste Kettenrad S1 in vereinfachter
Weise montiert, wie zuvor erwähnt.
Insbesondere ist das erste Kettenrad S1 am
Freilauf 13 verschraubbar montiert. Somit kann ein (nicht
dargestellter) Verriegelungskonus, der typischerweise verwendet
wird, um die Kettenräder,
wie beispielsweise S1, S2,
S3 etc. am Laufrad 13 zu befestigen,
entfallen. Außerdem
ist das erste Kettenrad S1 vorzugsweise
mit einem integrierten Abstandsstück ausgebildet, um das erste
Kettenrad S1 in optimalem Abstand vom zweiten
Kettenrad S2 anzuordnen.
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Wie
zuvor erwähnt,
sind die Kettenräder S1–S6 vorzugsweise am Freilauf 13 montiert,
um sich mit diesem zu drehen. Der Freilauf 13 ist von relativ herkömmlicher
Bauart und wird daher hier nicht erläutert und/oder dargestellt,
außer
insofern er in Bezug zur Kettenradbaugruppe 12 der Erfindung
steht. Insbesondere beinhaltet der Freilauf 13 im Wesentlichen
ein äußeres rohrförmiges Element 13,
ein inneres rohrförmiges
Element 32, eine Einwegkupplung 34, ein Rückhalteelement 36 und
eine Mehrzahl von Kugellagern 38a und eine Mehrzahl von
Kugellagern 38b.
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Das äußere rohrförmige Element 30 ist
mit dem inneren rohrförmigen
Element 32 über
die Einwegkupplung 34 und die Lager 38a und 38b in
herkömmlicher
Weise verbunden, um sich relativ zum inneren rohrförmigen Element 32 in
Rückwärtsrichtung (im
Gegenuhrzeigersinn bei Betrachtung von 2) frei
zu drehen, und sich mit dem inneren rohrförmigen Element 32 in
Vorwärtsdrehrichtung
(im Uhrzeigersinn) in herkömmlicher
Weise zu drehen. Mit anderen Worten arbeitet der Freilauf 13 in
herkömmlicher Weise,
so dass, wenn der Fahrer in Vorwärtsrichtung in
die Pedale tritt, die Kette 23 ein Drehmoment nach vorn
(im Uhrzeigersinn) auf den Freilauf 13 überträgt, der seinerseits ein Drehmoment
auf das Hinterrad 16 überträgt.
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Das äußere rohrförmige Element 30 ist
vorzugsweise ein stufenförmiges
Element, das im Wesentlichen einen ersten äußeren rohrförmigen Abschnitt 40 und
einen zweiten äußeren rohrförmigen Abschnitt 42 beinhaltet.
Der erste äußere rohrförmige Abschnitt 40 weist
einen Rückhalteflansch 41a und eine
Mehrzahl von Keilzähnen 41b auf,
die ausgebildet sind, um mit den Kettenrädern S4–S6 in herkömmlicher
Weise nicht-drehbar in Eingriff zu kommen. Einer der Keilzähne 41b weist
vorzugsweise unterschiedliche Gestalt auf, so dass die Phasenbeziehung
der Kettenräder
S4–S6 relativ zueinander orientiert wird und
das dritte Kettenrad S3 relativ zum vierten
Kettenrad S4 orientiert wird. Der Durchmesser des
ersten rohrförmigen
Abschnittes 40 ist größer als der
des zweiten rohrförmigen
Abschnittes 42.
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In ähnlicher
Weise beinhaltet der zweite äußere rohrförmige Abschnitt 42 Keilzähne 43,
die gestaltet sind, um mit den Kettenrädern S2 und
S3 in herkömmlicher Weise nicht-drehbar
in Eingriff zu kommen, und die Kettenräder S2 und
S3 mit diesem nicht-drehbar zu verbinden.
Der eine der Keilzähne 41b weist
vorzugsweise eine unterschiedliche Gestalt auf, so dass die Phasenbeziehung
der Kettenräder
S2 und S3 relativ
zueinander orientiert wird, und das dritte Kettenrad S3 relativ
zum vierten Kettenrad S4 orientiert wird.
Der zweite äußere rohrförmige Abschnitt 42 beinhaltet
auch vorzugsweise einen mit einem Gewinde versehenen Endabschnitt 44,
der an einem freien Ende vom diesem ausgebildet ist, um das erste
oder obere Kettenrad S1 mit diesem verschraubbar
zu verbinden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der mit einem
Gewinde versehene Endabschnitt 44 mit einem Außengewinde
ausgebildet. Somit hält
das erste Kettenrad S1 die übrigen Kettenräder S2–S6 in axialer Richtung auf dem äußeren rohrförmigen Element 30.
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Das
innere rohrförmige
Element 32 ist auch vorzugsweise ein stufenförmiges Element
mit einem ersten inneren rohrförmigen
Abschnitt 46 und einem zweiten inneren rohrförmigen Abschnitt 48.
Die Lager 38a sind zwischen den ersten inneren und äußeren rohrförmigen Abschnitten 46 und 40 der
inneren und äußeren rohrförmigen Elemente 32 bzw. 30 verbunden.
Die Lager 38a sind zwischen den zweiten inneren und äußeren rohrförmigen Abschnitten 48 und 42 der
inneren und äußeren rohrförmigen Elemente 32 und 30 verbunden.
Die Einwegkupplung 34 ist in axialer Richtung zwischen
den Lagern 38a und 38b angeordnet. Der zweite
innere rohrförmige
Abschnitt 48 des inneren rohrförmigen Elementes 32 weist
auch vorzugsweise ein Außengewinde
auf, das an einem freien Ende von diesem ausgebildet ist, um das Rückhalteelement 36 verschraubbar
aufzunehmen, um das äußere rohrförmige Element 30 mit
dem inneren rohrförmigen
Element 32 zu verbinden. Der Freilauf 13 arbeitet
in herkömmlicher
Weise. Somit wird der Freilauf 13 hier nicht detaillierter
erörtert
und/oder dargestellt, außer
insofern er in Bezug zur Kettenradbaugruppe 12 der Erfindung
steht.
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 5 bis 11, beinhaltet
das erste obere Kettenrad S1 gemäß der Erfindung
im Wesentlichen einen ersten Kettenradkörper 50 und eine Mehrzahl
von in Umfangsrichtung angeordneten ersten Zähnen 52, die mit dem
Außenumfang
des ersten Kettenradkörpers 50 verbunden
sind. Die ersten Zähne 52 sind
vorzugsweise in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet,
so dass sie eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordneten
ersten Mulden oder Füßen 54 bilden, die
abwechselnd zwischen den ersten Zähnen 52 angeordnet
sind. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die Zähne 52 vorzugsweise
verdrehte Zähne,
die zueinander identisch sind. Außerdem weist bei der dargestellten
Ausführungsform
das Kettenrad S1 vorzugsweise vierzehn Zähne 52 und
vierzehn Zahnfüße 54 auf.
In jedem Fall beinhaltet das erste Kettenrad S1 vorzugsweise
eine geradzahlige Anzahl von Zähnen 52 und
Zahnfüßen 54,
um die korrekte Phasenbeziehung zwischen dem ersten Kettenrad S1 und dem zweiten Kettenrad S2 zu
erzeugen, was nachfolgend erläutert
wird.
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Wie
zuvor erwähnt,
sind alle Zähne 52 vorzugsweise
verwundene Zähne,
die identisch zueinander sind. Bedingt durch diese Anordnung sind
alle Zähne 52 fähig, als
Herunterschaltzähne
zu fungieren, um die Kette 23 vom kleinsten Kettenrad S1 auf das zweite Kettenrad S2 herunterzuschalten.
Jedoch fungieren bei der dargestellten Ausführungsform typischerweise zwei
der Zähne 52 tatsächlich als
Herunterschaltzähne,
insofern, als lediglich zwei Zähne
typischerweise in korrekter Phase mit dem zweiten Kettenrad S2 sind, wenn die Kettenradbaugruppe 12 miteinander
verbunden ist. Genauer gesagt fungieren vorzugsweise zwei in Umfangsrichtung
in gleichen Abständen
angeordnete Zähne 52 als
Herunterschaltzähne,
die sich in korrekter Phasenbeziehung bezüglich Zähnen des zweiten Kettenrades
S2 befinden, wie später noch detaillierter erläutert wird. Mit
anderen Worten hängt
die Tatsache, welche zwei Zähne 52 als
Herunterschaltzähne
fungieren, von der Phasenbeziehung zwischen dem Kettenrad S1 und dem Kettenrad S2 ab,
sobald diese zusammengebaut sind.
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Der
erste Kettenradkörper 50 ist,
im Querschnitt betrachtet, im Wesentlichen ein L-förmiges Element.
Der erste Kettenradkörper 50 beinhaltet
im Wesentlichen einen mittigen Befestigungsabschnitt 56 und
einen sich in radialer Richtung erstreckenden Zahnbefestigungsabschnitt 58.
Eine erste Mittelebene P1 des ersten Kettenrad körpers 50 ist
zwischen ersten und zweiten in axialer Richtung weisenden Seiten 50a und 50b des
Zahnbefestigungsabschnittes 58 angeordnet. Die ersten Zähne 52 sind
vorzugsweise integral mit dem Zahnbefestigungsabschnitt 58 und
dem Befestigungsabschnitt 56 als einstückiges unitäres Element ausgebildet.
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Vorzugsweise
ist der mittige Befestigungsabschnitt 56 ein rohrförmiges Element
mit einem an diesem ausgebildeten Innengewinde, derart, dass das erste
Kettenrad S1 am äußeren rohrförmigen Element 30 des
Freilaufs 13 verschraubbar montiert werden kann. Der mittige
Befestigungsabschnitt 56 weist eine axiale Dicke auf, die
größer als
die des Zahnbefestigungsabschnittes 58 und der Zähne 52 ist.
Somit fungiert der mittige Befestigungsabschnitt 56 als
Abstandsstück
zwischen dem ersten Kettenrad S1 und dem
zweiten Kettenrad S2. Bei der dargestellten
Ausführungsform
erfordert das Gewinde des mittigen Befestigungsabschnitte 56 keine
speziellen Anfangs- und Endpunkte, die eine spezielle Phasenbeziehung
mit dem zweiten Kettenrad S2 gewährleisten
würden.
Mit anderen Worten befinden sich, egal welche Drehposition des ersten
Kettenrades S1 relativ zum zweiten Kettenrad
S2 vorliegt, mindestens zwei der Zähne 52 in
korrekter Phase zum zweiten Kettenrad S2.
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 8 bis 11, werden
nun die ersten Zähne 52 und
die ersten Zahnfüße 54 des
ersten Kettenrades S1 detaillierter erläutert. Die
Zähne 52 und
die Zahnfüße 54 sind vorzugsweise
identisch zueinander. Somit sind alle Zähne 52 vorzugsweise
relativ zur ersten Mittelebene P1 und den
ersten und zweiten Axialseiten 50a und 50b vorzugsweise
verwunden oder unter einem Winkel angeordnet. Da die Zähne 52 und
Zahnfüße 54 identisch
zueinander sind, wird hier lediglich ein einziger der Zähne 52 und
lediglich ein einziger der Zahnfüße 54 detailliert
erörtert
und dargestellt. Speziell beinhaltet jeder Zahn 52 im Wesentlichen
einen äußeren Endabschnitt 60 und
einen Verbindungsabschnitt 62. Der äußere Endabschnitt 60 befindet
sich radial außerhalb
vom Verbindungsabschnitt 62. Der Verbindungsabschnitt 62 erstreckt
sich von einem Außenumfang
des ersten Kettenradkörpers 50 zu dem äußeren Endabschnitt 60.
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Der äußere Endabschnitt 60 beinhaltet
im Wesentlichen eine erste Seitenfläche 64a, eine zweite
Seitenfläche 64b und
eine Stirnfläche 67c,
die sich zwischen den ersten und zweiten Seitenflächen 64a und 64b erstreckt.
Die Stirnfläche 64c ist
vorzugsweise eine verwundene, sich in Umfangsrichtung erstreckende
ebene Fläche,
die einen Außenumfang
des Zahns 52 bildet. Die zweite Seitenfläche 64b ist
von der Stirnfläche 64c zur
zweiten Axialseite 50b des Zahnbefestigungsabschnittes 58 abgeschrägt. Außerdem ist
die zweite Seitenfläche 64b vorzugsweise in
Umfangsrichtung abgeschrägt.
Die zweite Seitenfläche 64b ist
vorzugsweise eine ebene planare Fläche.
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Die
erste Seitenfläche 64a ist
vorzugsweise aus einer Mehrzahl von ebenen planaren Flächenabschnitten
facettenartig ausgebildet. Insbesondere beinhaltet die erste Seitenfläche 64a vorzugsweise
einen nach außen
abgeschrägten
Abschnitt 65a, einen nach innen abgeschrägten Abschnitt 65b und
einen nicht-abgeschrägten
Abschnitt 65c. Der nach außen abgeschrägte Abschnitt 65a erstreckt
sich vorzugsweise radial nach innen und ist nach außen hin
zur ersten Axialseite 50a des Zahnbefestigungsabschnittes 58 hin
abgeschrägt.
Der nach innen abgeschrägte
Abschnitt 65b erstreckt sich vorzugsweise radial nach innen
vom nach außen
abgeschrägten
Abschnitt 65a und ist von diesem aus zur zweiten Axialseite 50b des
Zahnbefestigungsabschnittes 58 hin abgeschrägt. Der
nicht-abgeschrägte
Abschnitt 65c erstreckt sich nach hinten von einer Vorderkante
des äußeren Endabschnittes 60 und
kreuzt die nach außen
und nach innen abgeschrägten
Abschnitte 65a und 65b.
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Der
nicht-abgeschrägte
Abschnitt 65c ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel
zur ersten Axialseite 50a des Kettenradbefestigungsabschnitts 68.
Außerdem
ist der nicht-abgeschrägte
Abschnitt 65c vorzugsweise axial fluchtend mit der ersten
Axialseite 50a ausgerichtet. Die nach außen und
nach innen abgeschrägten
Abschnitte 65a und 65b sind vorzugsweise in Umfangsrichtung
(Vorwärtsdrehrichtung)
zur ersten Axialseite 50a hin abgeschrägt, so dass der äußere Endabschnitt 60 relativ
zur ersten Mittelebene P1 im Wesentlichen
verwunden ist. Der nach außen
abgeschrägte
Abschnitt 65a, der nach innen abgeschrägte Abschnitt 65b und
der nicht-abgeschrägte Abschnitt 65c der
ersten Seitenfläche 64a sind
nicht-parallel zur zweiten Seitenfläche 64a. Somit ist
die erste Seitenfläche 64a vorzugsweise nichtparallel
zur zweiten Seitenfläche 64b.
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Der
Verbindungsabschnitt 64 des Zahns 52 beinhaltet
eine vertiefte Seitenfläche 66,
die auf der ersten Axialseite 50a des Zahns 52 angeordnet
ist. Die zweite Seitenfläche 64b des
am äußeren Ende befindlichen
Abschnittes 60 erstreckt sich radial nach innen, um die
zweite Seite des dazwischenliegenden Verbindungsabschnittes 62 zu
bilden. Mit anderen Worten weist der Zahn 52 im Wesentlichen
das gleiche Profil sowohl am äußeren Endabschnitt 60 als auch
dem Verbindungsabschnitt 62 an seiner zweiten Axialseite 50b auf.
Die vertiefte Seitenfläche 66 ist
von der ersten Axialseite 50a des Zahnbefestigungsabschnittes 58 axial
versetzt. Somit ist die vertiefte Seitenfläche 66 ebenfalls vorzugsweise
gegen den nicht-abgeschrägten
Abschnitt 65c der ersten Seitenfläche 64a axial versetzt.
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Die
vertiefte Seitenfläche 66 ist
vorzugsweise in Umfangsrichtung nach vorne zur ersten Axialseite 50a des
Zahnbefestigungsabschnittes 58 hin abgeschrägt. Insbesondere
ist die vertiefte Seitenfläche 66 vorzugsweise
im Wesentlichen parallel zur ersten Axialseite 50a des
Zahnbefestigungsabschnittes 58 in der Zone, die sich in
Umfangsrichtung nach hinten vom äußeren Endabschnitt 60 aus
befindet, und ist dann in Umfangsrichtung nach vorne zur ersten
Axialseite 50a des Zahnbefestigungsabschnitts 58 hin
abgeschrägt.
Die vertiefte Seitenfläche
ist vorzugsweise zwischen ca. 0,2 und ca. 0,6 mm gegen die erste
Axialseite 50a versetzt. In jedem Fall sind alle Flächen/Abschnitte
auf der ersten Seite des Zahns 52 zumindest teilweise in
Umfangsrichtung abgeschrägt,
abgesehen vom nicht-abgeschrägten Abschnitt 65c des äußeren Abschnittes 60 und
dem nach hinten hin angeordneten Abschnitt der vertieften Seitenfläche 66.
Somit ist die vertiefte Seitenfläche 66 so
angeordnet und konfiguriert, dass sie zumindest teilweise axial
näher an
der zweiten Axialseite 50h des Zahnbefestigungsabschnittes 58 entlang einer
hinteren Kante der vertieften Seitenfläche 66 als die erste
Seitenfläche 64a des äußeren Endabschnitts 60 ist.
Außerdem
ist die vertiefte Seitenfläche 66 so
angeordnet und konfiguriert, dass sie zumindest teilweise axial
näher an
der zweiten Axialseite 50b des Zahnbe festigungsabschnitts 58 als
die erste Seitenfläche 64a des äußeren Endabschnitts 60 ist.
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Außerdem ist
die vertiefte Seitenfläche 66 vorzugsweise
näher an
der zweiten Axialseite 50b des Zahnbefestigungsabschnittes 58 entlang
der Hinterkante als zumindest ein Teilstück der Vorderkante des Zahns 52 (z.
B. aufgrund der abgeschrägten
Konfiguration der vertieften Seitenfläche 66). Somit ist
die vertiefte Seitenfläche 66 vorzugsweise
zur zweiten Axialseite 50b des Zahnbefestigungsabschnittes 58 vom äußeren Endabschnitt 60 aus
axial versetzt, um eine Vertiefung zu bilden, damit ein Herunterschalten
der Kette 23 vom ersten Kettenrad S1 auf
das zweite Kettenrad S2 erleichtert wird.
Insbesondere sorgt die Vertiefung, die durch die vertiefte Seitenfläche 66 gebildet
wird, für
einen Freiraum für eine
der inneren Gelenkstückplatten 23a der
Kette 23, so dass diese axial näher zur zweiten Axialseite 50b des
Zahnbefestigungsabschnittes 58 zu bewegen ist. Somit kann
die Kette 23 in effizienter Weise heruntergeschaltet werden,
ungeachtet dessen, ob die inneren oder äußeren Gelenkstückplatten 23a oder 23b auf
dem Zahn 52 angeordnet sind, der sich in korrekter Phasenbeziehung
zu den Zähnen
des zweiten Kettenrades S2 befindet.
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Die
ersten Zahnfüße 54 sind
vorzugsweise identisch zueinander, wie zuvor erwähnt wurde. Somit wird hier
lediglich ein einziger der ersten Zahnfüße 54 detailliert
erörtert
und dargestellt. Jeder Zahnfuß 54 beinhaltet
eine abgefaste Fläche 68a und
eine Umfangsfläche 68b.
Sowohl die abgefaste Fläche 68a als
auch die Umfangsfläche 68b erstrecken
sich zwischen benachbarten Paaren von ersten Zähnen 52. Jede abgefaste
Fläche 68a befindet
sich auf der ersten Axialseite 50a des Zahnbefestigungsabschnitts 58.
Somit kreuzt jede abgefaste Fläche 68a gegenüberliegende
Enden eines Paars der vertieften Seitenfläche 66 von benachbarten
Zähnen 52.
Außerdem
kreuzt, am vorderen Umfangsende eines jeden Zahns 52, die
abgefaste Fläche 68a auch
die erste Seitenfläche 64a des äußeren Endabschnitts 60.
Insbesondere kreuzt die abgefaste Fläche 68a den nach innen
abgeschrägten
Abschnitt 65b und den nicht-abgeschrägten Abschnitt 65c der
ersten Seitenfläche 64a des äußeren Endabschnitts 60.
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Die
abgefaste Fläche 68a ist
in axialer Richtung nach außen
und in radialer Richtung nach innen von der Umfangsfläche 68b zur
ersten Axialseite 50a des Zahnbefestigungsabschnitts 58 abgeschrägt. Diese
Anordnung begrenzt eine Kollision der Zahnfüße 54 mit den inneren
Gelenkstückplatten 23a der Kette 23.
Die abgefaste Fläche 68a bildet
vorzugsweise einen Winkel von ca. 45° mit der ersten Axialseite 50a.
Die abgefaste Fläche 68a weist
vorzugsweise eine maximale axiale Abmessung von ca. 1,0 mm und eine
maximale Radialabmessung von ca. 1,0 mm auf. Selbstverständlich sind
die Axial- und Radialabmessungen der abgefasten Flächen 68a geringfügig kleiner
in den Zonen, in denen die abgefasten Flächen 68a die vertiefte(n)
Seitenfläche(n) 66 kreuzen.
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 12–22, wird
nun das zweite Kettenrad S2 detaillierter
erläutert.
Das zweite Kettenrad S2 beinhaltet vorzugsweise
einen zweiten Kettenradkörper 70,
ein Paar von zweiten Herunterschaltzähnen 72, eine Mehrzahl
von zweiten Antriebszähnen 73 und eine
Mehrzahl von Zahnfüßen 74,
die in einer in Umfangsrichtung abwechselnden Weise zwischen den zweiten
Herunterschaltzähnen 72 und
den zweiten Antriebszähnen 73 angeordnet
sind. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die zweiten Herunterschaltzähne 72 vorzugsweise
in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet,
wobei sieben (7) der zweiten Antriebszähne 73 zwischen diesen
angeordnet sind. Somit weist das zweite Kettenrad S2 vorzugsweise
insgesamt sechzehn Zähne auf.
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Der
zweite Kettenradkörper 70 weist
eine dritte in axialer Richtung weisende Seite 70a, eine vierte
in axialer Richtung weisende Seite 70b und einen mit Keilzahnprofilen
versehenen Befestigungsabschnitt 71 auf, der konfiguriert
ist, um am zweiten äußeren rohrförmigen Abschnitt 72 des äußeren rohrförmigen Elementes 30 des
Freilaufes 13 montiert zu werden. Somit ist das zweite
Kettenrad S2 ausgelegt, um in einer speziellen
Phasenbeziehung relativ zum dritten Kettenrad S3 angeordnet
zu werden, wie später
noch kurz erläutert
wird. Insbesondere weist die dritte Axialseite 70a zum
ersten Kettenrad S1, hingegen weist die
vierte Axialseite 70b zum dritten Kettenrad S3.
Somit sind die zweiten Herunterschaltzähne 72 in einer speziellen Phasenbeziehung relativ
zu gewissen Zähnen
des dritten Kettenrades S3 angeordnet. Insbesondere
ist das zweite Kettenrad S2 derart gestaltet,
dass die zweiten Herunterschaltzähne 72 so
angeordnet sind, dass sie zumindest teilweise in Umfangsrichtung
mit einer auf dem dritten Kettenrad S3 ausgebildeten
Schaltvertiefung fluchten, um ein Herunterschalten vom zweiten Kettenrad
S2 auf das dritte Kettenrad S3 über ein
Paar von Herunterschaltwegen zu erleichtern.
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Alle
zweiten Zähne 72 und 73 des
zweiten Kettenrades S2 sind in Umfangsrichtung
verwunden, derart, dass, wenn die Kette 23 vom ersten Kettenrad S1 heruntergeschaltet wird, sie auf einem
beliebigen der Zähne 72 oder 73 aufgenommen
werden kann, in Abhängigkeit
von der Phasenbeziehung zwischen den ersten und zweiten Kettenrädern S1 und S2. Mit anderen
Worten sind, obschon ein beliebiger der zweiten Zähne 72 und 73 die
Ketten 23 vom ersten Kettenrad S1 empfangen
kann, lediglich zwei der zweiten Zähne 72 und 73 tatsächlich in
korrekter Phase mit den Zähnen 52 des
ersten Kettenrades S1, und zwar bei einer
gegebenen Montageorientierung des ersten Kettenrades S1.
Insbesondere sind, da der Befestigungsabschnitt 56 des
ersten Kettenrades S1 mit dem Freilauf 13 verschraubbar
verbunden ist, gewisse Zähne
der Zähne 72 und 73 in
korrekter Phasenbeziehung angeordnet, um die Kette 23 vom
ersten Kettenrad S1 aufzunehmen.
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Die
zwei Herunterschaltzähne 72 des
zweiten Kettenrades S2 sind auch gestaltet,
um unterstützend
beim Herunterschalten der Kette 23 vom zweiten Kettenrad
S2 auf das dritte Kettenrad S3 zu
wirken, wie zuvor erwähnt
wurde. Insbesondere weist jeder der Herunterschaltzähne 72 eine
vertiefte Seitenfläche 76 auf,
die auf der dritten Axialseite 70a von diesem ausgebildet
ist. Die dritte Axialseite 70a weist in gleicher Richtung
wie die erste Axialseite 50a des ersten Kettenrades S1. Somit ist die dritte Axialseite 70a der
zweiten Axialseite 50b des ersten Kettenrades S1 zugewandt. Die vertiefte Seitenfläche 76 arbeitet
in ähnlicher
Weise wie die vertiefte Seitenfläche 66 des
ersten Kettenrades S1. Insbesondere gestattet
die vertiefte Seitenfläche 76,
dass eine innere Gelenkstückplatte 23a der
Kette 23 sich axial näher zur
vierten Axialseite 70b bewegt, während eines Herunterschaltens
vom zweiten Kettenrad S2 auf das dritte
Kettenrad S3.
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Die
vertiefte Seitenfläche 76 weist
in ihrer Vorwärtsdrehzone
(d. h. parallel zur dritten Seitenfläche 70a) eine Tiefe
von ca. 0,25 mm auf, die sich in ihrer hinteren Zone auf eine Tiefe
von ca. 0,6 mm verjüngt.
Somit ist die dritte Axialseite 70a vorzugsweise um ca.
0,25 mm gegen eine Vorderkante des äußeren Endes des äußeren Endabschnittes
des Zahns 72 in axialer Richtung versetzt. Eine Hinterkante
des Zahns 72 ist vorzugsweise im Wesentlichen fluchtend
zur vierten Axialseite 70b angeordnet. Insbesondere ist
die Hinterkante des Zahns 72 vorzugsweise um ca. 0,1 mm
gegen die vierte Axialseite 70b versetzt. In ähnlicher
Weise ist die Hinterkante des Zahns 73 ebenfalls vorzugsweise
im Wesentlichen fluchtend zur vierten Axialseite 70b oder
um ca. 0,1 mm gegen diese versetzt angeordnet. Die Vorderkante des
Zahns 73 ist vorzugsweise in axialer Richtung fluchtend
mit der dritten Axialseite 70a angeordnet.
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Da
das zweite Kettenrad S2 einen mit einer Keilverzahnung
versehenen Befestigungsabschnitt 71 aufweist, ist die Phasenbeziehung
zwischen den zweiten und dritten Kettenrädern S2 und
S3 vorbestimmt, und somit wird lediglich
ein Paar von Herunterschaltzähnen 72 benötigt. Selbstverständlich geht für Fachleute
der Fahrradtechnik aus dieser Beschreibung klar hervor, dass die
Anzahl von Herunterschaltzähnen 72 von
der Anzahl von gewünschten Herunterschaltwegen
vom dritten Kettenrad S3 abhängt. Somit
hängt die
Anzahl der Herunterschaltzähne 72 von
der Anzahl von Herunterschaltzonen ab, die am dritten Kettenrad
S3 ausgebildet sind. Jedoch ist die Erfindung
für erste – dritte
Kettenräder S1–S3 optimiert, die eine geradzahlige Anzahl
von Zähnen
aufweisen, und die ein Paar von Herunterschaltwegen zwischen den
zweiten und dritten Kettenrädern
S2–S3 aufweisen.
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf
23 wird nun das dritte Kettenrad
S
3 detaillierter erläutert. Das dritte Kettenrad
S
3 ist im Wesentlichen gemäß
U.S.-Patent Nr. 4,899,521 gestaltet,
abgesehen davon, dass das dritte Kettenrad S
3 eine
Achtzehn-Zahn-(18T)-Konfiguration
hat. Somit beinhaltet das dritte Kettenrad S
3 im
Wesentlichen einen dritten Kettenradkörper
80 mit in entgegengesetzte
Richtungen weisenden Axialseiten, und eine Mehrzahl von Zähnen, die
sich vom Kettenradkörper
80 nach
außen
erstrecken. Insbesondere beinhaltet das dritte Kettenrad S
3 ein Paar von Kettenführungsabschnitten
82,
die gemäß den Kettenführungsabschnitten
4 des
U.S.-Patents Nr. 4,899,521 gestaltet
sind, was der Kette gestattet, zur vierten Kettenradseite des zweiten
Kettenrades S
2 abzuweichen, wenn ein Herunterschalten
der Kette
23 vom zweiten Kettenrad S
2 auf
das dritte Kettenrad S
3 erfolgt. Die Kettenführungsabschnitte
82 sind
in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen zueinander angeordnet,
um mit den zweiten Herunterschaltzähnen
72 des zweiten
Kettenrades S
2 in korrekter Weise zu fluchten,
damit ein leichtgängiger,
zuverlässiger
Herunterschaltvorgang zwischen diesen erfolgen kann.
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MODIFIZIERTES OBERES KETTENRAD
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann ein (nicht dargestelltes) modifiziertes erstes/oberes
Kettenrad bereitgestellt werden, das dreizehn Zähne aufweist (d. h. eine 13T-Konfiguration).
Dieses modifizierte obere Kettenrad ist gestaltet um, anstelle des
Kettenrades S1, mit der Kettenradbaugruppe 12 verwendet
zu werden. Da dieses modifizierte obere Kettenrad im Wesentlichen
identisch zum Kettenrad S1 ist, wird dieses modifizierte
obere Kettenrad hier nicht detailliert erörtert und/oder dargestellt.
Vielmehr geht für
Fachleute der Fahrradtechnik aus dieser Beschreibung klar hervor,
dass die Beschreibungen und/oder Darstellungen des Kettenrades S1 auch für
dieses modifizierte obere Kettenrad Gültigkeit haben, außer wie
nachfolgend erläutert
wird.
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Speziell
ist dieses modifizierte obere Kettenrad identisch zum Kettenrad
S1, abgesehen von der Zähnezahl. Mit anderen Worten
weist dieses modifizierte Kettenrad dreizehn in Umfangsrichtung
mit gleichen Abständen
zueinander angeordnete Zähne auf,
die identisch zu den Zähnen 52 (siehe 5 bis 11)
des Kettenrades S1 sind, so dass dreizehn
in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen angeordnete Zahnfüße gebildet
werden, die identisch zu den Zahnfüßen 54 des Kettenrades
S1 sind. Außerdem beinhaltet dieses modifizierte
obere Kettenrad vorzugsweise einen Kettenradkörper, der zum Kettenradkörper 50 des
Kettenrades S1 identisch ist und am Freilauf 13 in
identischer Weise zum Kettenrad S1 montiert
ist. Selbstverstand lich geht für
Fachleute der Fahrradtechnik aus dieser Beschreibung klar hervor, dass
geringfügige
Modifikationen an den Zähnen, den
Zahnfüßen und
dem Kettenradkörper
bei diesem modifizierten oberen Kettenrad erforderlich sein könnten, und
zwar aufgrund der geringeren Zähnezahl.
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Mit
diesem modifizierten oberen Kettenrad wird mindestens ein leichtgängiger Herunterschaltweg
ausgebildet, um die Kette 23 vom modifizierten oberen Kettenrad
auf das zweite Kettenrad S2 zu schalten.
Insbesondere sind vorzugsweise zwei leichtgängige Herunterschaltwege zwischen
einem derartigen modifizierten oberen Kettenrad und dem zweiten
Kettenrad S2 ausgebildet. Jedoch sind bei diesem
modifizierten oberen Kettenrad die zwei Herunterschaltwege nicht
in Umfangsrichtung in gleichen Abständen zueinander angeordnet,
aufgrund der ungeradzahligen Zahl (13T) der Zähne dieses modifizierten oberen
Kettenrades. Mit anderen Worten ist die präzise Phasenbeziehung dieses
modifizierten oberen Kettenrades bezüglich dem zweiten Kettenrad
S2 nicht kritisch, um für einen leichtgängigen zuverlässigen Herunterschaltvorgang
zu sorgen.
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Die
einen Grad oder ein Ausmaß bezeichnenden
Begriffe wie beispielsweise "im
Wesentlichen", "etwa" und "näherungsweise" wie hier verwendet
bedeuten ein sinnvolles Ausmaß an
Abweichung eines modifizierten Begriffes, derart, dass das Endergebnis
nicht wesentlich verändert
wird. Diese Begriffe sollten so verstanden werden, dass sie eine
Abweichung von mindestens ±5%
des modifizierten Begriffes einschließen, wenn diese Abweichung
der Bedeutung des Wortes, das sie modifizieren, nicht widerspricht.
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Es
wurden hier zwar lediglich ausgewählte Ausführungsformen verwendet, um
diese Erfindung zu erläutern,
jedoch geht für
Fachleute aus dieser Beschreibung klar hervor, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen an diesen vorgenommen werden können, ohne
vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der in den anliegenden
Ansprüchen
definiert ist. Außerdem
dient die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung lediglich
zu Darstellungszwecken und nicht dem Zweck einer Einschränkung der
Erfindung, die durch die anliegenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert
ist.