DE69730808T2

DE69730808T2 - Zusammenbau eines mehrstufigen Kettenrades für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE69730808T2
Application number: DE69730808T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Itami-shi Nakamura
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: DE69739595D1; EP1621457A2; US6176798B1; CN1186752A; US6039665A; EP1621457A3; TW471429U; DE69738260D1; TW471430U; DE69730808D1; JPH10181668A; EP0849155B1; JP3363363B2; EP0849155A2; EP1621457B1; CN1093815C; EP0849155A3; US5954604A; EP1422134B1; EP1422134A3

Description

Die Erfindung betrifft Fahrradantriebsmechanismen und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, eine Mehrfachkettenradbaugruppe für ein Fahrrad, die eine große Anzahl von Freilauf-Kettenrädern beinhaltet.
1 ist ein Diagramm, welches einen typischen Fahrradantriebsmechanismus darstellt. Wie in 1 dargestellt, sind Pedale 3 aufweisende Kurbelarme 1 drehbar mit einem Fahrradrahmen 2 verbunden. Eine Zahnkranzbaugruppe C, welche eine Mehrzahl von Kettenrädern, beispielsweise C1 und C2 aufweist, ist mit den Kurbelarmen 1 verbunden, so dass ein kreisförmiges Rotieren der Pedale 3 bewirkt, dass sich die Kettenräder C1 und C2 gemeinsam mit den Kurbelarmen 1 drehen. Eine Freilaufbaugruppe F, welche eine Mehrzahl von Kettenrädern F1, F2 etc. aufweist, ist am (nicht dargestellten) Hinterrad des Fahrrades montiert, und eine Kette 4 ist wahlweise mit einem der Zahnkranz-Kettenräder und einem der Freilauf-Kettenräder in Eingriff. Ein vorderer Umwerfer 5 mit einer Kettenführung 6 ist vorgesehen, um die Kette zwischen der Mehrzahl von Zahnkranz-Kettenrädern umzuschalten, und ein hinterer Umwerfer 7, welcher eine Führungs-Kettenrolle 8 und eine Zug-Kettenrolle 9 aufweist, ist vorgesehen, um die Kette zwischen der Mehrzahl von Freilauf-Kettenrädern umzuschalten.
Es ist erwünscht, die Anzahl der Kettenräder zu vergrößern, insbesondere beim hinteren Freilauf, um dem Fahrradfahrer eine größere Auswahl von Gängen zu bieten. Jedoch ist die Größe des seitlichen Zwischenraums, in dem das Kettenrad und/oder Freilaufrad anzubringen ist, durch die Auslegung des Fahrrades und anerkannte Auslegungsstandards beschränkt. Somit ist es, um eine größere Anzahl von Kettenrädern in dem zur Verfügung stehenden Raum unterzubringen, für gewöhnlich erforderlich, die Abstände oder Zwischenräume zwischen benachbarten Kettenrädern zu verringern. Andererseits sind die Minimalabstände zwischen benachbarten Kettenrädern durch die Breite der Kette beschränkt.
2 ist eine Draufsicht auf ein Segment der herkömmlichen Kette 4. Eine typische Kette weist ein Paar von äußeren Gliedern 10A und 10B auf, welche mit Paaren von inneren Gliedern 11A und 11B abwechseln, wobei jedes Paar von äußeren Gliedern 10A und 10B mit einem entsprechenden Paar von inneren Gliedern 11A und 11B unter Verwendung des Presssitzverbindungsstiftes 12 verbunden ist. Genauer gesagt, weisen die Enden eines jeden äußeren Gliedes 10A und 10B und die Enden eines jeden inneren Gliedes 11A und 11B Öffnungen zur Aufnahme eines Verbindungsstiftes 12 auf. Die zugehörigen Enden eines Paars von äußeren Gliedern 11A und 11B fluchten mit den Enden eines zugehörigen Paares von inneren Gliedern 11A und 11B, wobei die inneren Glieder 11A und 11B seitlich innerhalb der äußeren Glieder 11A und 11B angeordnet sind, so dass die in den Enden befindlichen Öffnungen miteinander fluchten. Die Enden der inneren Glieder 11A und 11B beinhalten Flanschabschnitte 11C und 11D, welche gegeneinander anliegen und die Öffnungen der inneren Glieder 11A und 11B begrenzen. Eine Rolle 13 ist zwischen dem Paar von inneren Gliedern 11A und 11B angeordnet und ist durch die Flanschabschnitte 11C und 11D drehbar gelagert. Der Verbindungsstift 12 verläuft durch die Öffnung in jedem Gliedende 10A, 10B, 11A und 11B hindurch, derart, dass der Verbindungsstift 12 in den Enden der äußeren Glieder 10A und 10B durch einen Presssitz befestigt ist.
Die seitliche Breite einer typischen Kette 4 entspricht somit in der Draufsicht der Breite von zwei äußeren Gliedern 10A und 10B zuzüglich der Breite von zwei inneren Gliedern 11A und 11B zuzüglich der Breite der Rolle 13 (welche ungefähr so groß ist wie die Breite der Flanschabschnitte 11C und 11D). Demzufolge ist die Anzahl der Kettenräder in der Mehrfachfreilaufbaugruppe beschränkt. Genauer gesagt, entspricht der minimale Zwischenraum zwischen benachbarten Kettenrädern der Dicke einer einzigen inneren Kettenplatte zuzüglich der Dicke einer einzigen äußeren Kettenplatte zuzüglich der Dicke des seitlich vorstehenden Abschnittes des Verbindungsstiftes zuzüglich einer kleinen freien Zone, um ein Steckenbleiben der Kette zu vermeiden, wobei die Summe von diesen Werten ca. 2,8 mm beträgt.
EP 0 561 380 offenbart einen Kettenantriebsmechanismus, der mit einem Fahrrad verwendet werden kann.
INHALT DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung wird ein Kettenradblock in Übereinstimmung mit Anspruch 1 bereitgestellt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt einen Fahrradantriebsmechanismus bereit, welcher eine große Anzahl von Freilauf-Kettenrädern, beispielsweise zehn oder mehr, und vorzugsweise 14 Freilauf-Kettenräder beinhaltet. Eine sehr schmale Kette kann mit dem Freilauf-Kettenradblock verwendet werden, um die Anzahl der Kettenräder, die zusammenmontiert werden können, zu maximieren.
In einer Ausführungsformn der Erfindung ist eine Mehrzahl von Kettenrädern koaxial zusammenmontiert, wobei ein Zwischenraum zwischen jedem Paar von benachbarten Kettenrädern kleiner ist als die Dicke von mindestens einem der Mehrzahl von Kettenrädern. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind eine Mehrzahl von Kettenrädern koaxial zusammenmontiert, wobei der Zwischenraum zwischen jedem Paar benachbarter Kettenräder kleiner oder gleich ca. 2,0 mm ist. In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zehn Kettenräder koaxial zusammenmontiert, um eine seitlich nach außen weisende erste Kettenrad-Endseitenfläche und eine seitlich nach innen weisende zweite Kettenrad-Endseitenfläche zu bilden. Der Abstand zwischen der ersten Kettenrad-Endseitenfläche und der zweiten Kettenrad-Endseitenfläche ist kleiner oder gleich ca. 50 mm.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, welches einen typischen Fahrradkettenantriebsmechanismus darstellt;
2 ist eine Draufsicht einer typischen Fahrradkette;
3 ist eine Ansicht von hinten einer speziellen Ausführungsform eines an einer Nabe angebrachten Kettenradblockes gemäß der Erfindung;
4 ist eine Seitenansicht einer speziellen Ausführungsform des in 3 dargestellten Kettenradblockes;
5 ist eine explodierte Ansicht des in 3 dargestellten Kettenradblockes.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
KETTENRADBLOCK
3 ist ein partieller Querschnitt einer speziellen Ausführungsform eines Mehrfachkettenradblockes 100 gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform beinhaltet der Kettenradblock 100 mindestens zehn, z. B. 14 Kettenräder F₁ bis F₁₄. Der Kettenradblock 100 ist Teil einer Freilaufbaugruppe F, welche ihrerseits Teil einer Nabenbaugruppe H ist. Die Nabenbaugruppe H beinhaltet Flansche 110 und 114, welche beide in bekannter Weise mit Speichen 116 verbunden sind. Die Speichen 116 verbinden die Nabenbaugruppe mit einer (nicht dargestellten) Laufradfelge. In dieser Ausführungsform beinhaltet die Freilaufbaugruppe F einen Befestigungszylinder 120, welcher auf seiner Außenseite ein Keilwellenprofil 124 aufweist, um mit einem zugehörigen Keilwellenprofil 126 in Eingriff zu kommen, das auf der Innenumfangsfläche des Kettenradblockes 100 ausgebildet ist, und ein freies Ende des Befestigungszylinders 120 beinhaltet einen auf seiner Innenumfangsfläche befindlichen Gewindeabschnitt 128, in welchen eine Außenumfangsgewindefläche 132 eines Verschlussringes 133 eingeschraubt ist, um dem Kettenradblock 100 am Befestigungszylinder 120 zu befestigen.
In dieser Ausführungsform hat der Kettenradblock 100 eine Gesamtbreite, die kleiner oder gleich ca. 50 mm ist. Genauer gesagt, hat der Kettenradblock 100 eine Ge samtbreite, deren Wert kleiner oder gleich ca. 47 mm ist, beispielsweise 46,42 mm, und zwar zwischen einer Endfläche 140 des Kettenrades F₁ und einer Endfläche 144 des Kettenrades F₁₄. Dies kann teilweise dadurch erzielt werden, dass einige, wenn nicht alle Kettenräder F₁ bis F₁₄, mit einer Dicke kleiner oder gleich ca. 2 mm ausgebildet sind (zumindest deren Außenumfangsabschnitte, wenn nicht das gesamte Kettenrad). In dieser Ausführungsform können die Kettenräder F₁–F₁₄ eine Dicke kleiner oder gleich ca. 1,8 mm aufweisen, beispielsweise 1,76 mm. Das Kettenrad F₁₄ kann dicker als die anderen Kettenräder ausgebildet sein, um die Kräfte aufzunehmen, die bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Fahrrades entstehen. Weiter beträgt der Abstand zwischen benachbarten Paaren von Kettenrädern beispielsweise weniger als die Dicke von mindestens einem der Kettenräder F₁–F₁₄. Zwischen einem Kettenrad von größerem Durchmesser und einem Kettenrad von kleinerem Durchmesser kann der Abstand zwischen dem Fußkreis des Kettenrades mit kleinerem Durchmesser (z. B. der mit R in 4 bezeichneten Zone) und dem axial fluchtenden Abschnitt des Kettenrades von größerem Durchmesser gemessen werden. Der Abstand könnte sich auch auf die Abschnitte des Kettenrades von kleinerem Durchmesser oberhalb des Fußkreises und die axial überlappenden Abschnitte des Kettenrades von größerem Durchmesser beziehen. In dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen jedem Paar von benachbarten Kettenrädern (unter Verwendung von wenigstens einem der zwei Verfahren) kleiner als die Dicke eines jeden Kettenrades F₁–F₁₄ und kann beispielsweise 1,66 mm betragen. Der minimale Abstand ist durch die Dicke des äußeren Gliedes der Kette beschränkt, welcher in dieser Ausführungsform 0,9 mm beträgt. Ungeachtet des verwendeten Messverfahrens ist zumindest ein gewisser Freiraum (z. B. 0,9 mm) zwischen den Fußkreisabschnitten R des Kettenrades von kleinerem Durchmesser und dem axial fluchtenden Abschnitt des Kettenrades von größerem Durchmesser vorhanden.
4 ist eine Seitenansicht eines Kettenradblockes 100. In dieser Ausführungsform sind die Kettenräder F₁–F₁₄ gemäß den Lehren von USP 4,889,521 aufgebaut und positioniert. Das heißt, ein Mittelpunkt O₁ zwischen einem Paar von benachbarten Zähnen eines kleineren Kettenrades und ein Mittelpunkt O₂ zwischen einem Paar von benachbarten Zähnen des nächst größeren Kettenrades, die sich beim Schalten der Kette vom den kleineren Durchmesser aufweisenden Kettenrad auf das den größeren Durchmesser aufweisende Kettenrad näherungsweise auf einer sich entlang eines Kettenweges erstreckenden Tangente befinden, haben zueinander einen Abstand, der einem ganzzahligen Vielfachen der Teilungsabstände der Kette entspricht. Weiter sind Kettenführungsabschnitte 150 an der Innenfläche des den größeren Durchmesser aufweisenden Kettenrades bei einer Position entlang des Kettenweges zwischen den Mittelpunkten O₁ und O₂ vorgesehen. Viele derartige Strukturen sind auf den verschiedenen Kettenrädern F₁–F₁₄ ausgebildet.
5 ist eine explodierte Ansicht des Blockes 100, welche zeigt, wie der Kettenradblock 100 Unterblöcke 160, 164 und 168 aufweist. Ein Unterblock 160 beinhaltet die Kettenräder F₁–F₇; ein Unterblock 164 beinhaltet die Kettenräder F₈–F₉ und der Unterblock 168 beinhaltet die Kettenräder F₁₀–F₁₄.
Auch wenn im Vorhergehenden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, können weitere Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Größe, Form und Orientierung der Bestandteile nach Wunsch geändert werden. Die Dicke eines jeden Kettenrades im Kettenradblock 100 kann uneinheitlich sein. Die Zähne des Kettenradblockes 100 können nach Wunsch modifiziert werden und können Zähne verringerter Höhe oder weggelassene Zähne beinhalten. Somit versteht sich der Schutzumfang der Erfindung als nicht durch die hier offenbarten speziellen Strukturen beschränkt. Stattdessen ist der tatsächliche Schutzumfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche bestimmt. Selbstverständlich versteht es sich, dass, auch wenn in den Ansprüchen Bezugszeichen verwendet werden, um den Bezug auf die Figuren zu erleichtern, die Erfindung durch diese Bezugszeichen nicht auf die Konstruktionen der anliegenden Figuren beschränkt ist.

Claims

Ein Kettenradblock (100) für ein Fahrrad enthaltend: eine Mehrzahl von Kettenrädern (F₁–F₁₄), die koaxial in einer axial festen Position relativ zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freiraum, der einen Abstand definiert, zwischen einem Fußkreisteil (R) des Kettenrades (F₂–F₁₄) mit dem kleineren Durchmesser von jedem Paar von benachbarten Kettenrädern und einem axial fluchtenden Teil des Kettenrades (F₁–F₁₃) mit dem größeren Durchmesser von jedem Paar von benachbarten Kettenrädern angeordnet ist, und wobei der Abstand zwischen jedem Paar von benachbarten Kettenrädern kleiner als oder gleich einer Dicke von wenigstens einem der Mehrzahl von Kettenrädern (F₁–F₁₄) ist.
Der Kettenradblock nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen jedem Paar von benachbarten Kettenrädern kleiner als oder gleich der Dicke von jedem der Mehrzahl von Kettenrädern (F₁–F₁₄) ist.
Der Kettenradblock nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand zwischen jedem Paar von benachbarten Kettenrädern kleiner als oder gleich ungefähr 2,0 Millimeter ist.
Der Kettenradblock nach jedem vorangegangenen Anspruch, wobei der Abstand zwischen jedem Paar von benachbarten Kettenrädern kleiner als oder gleich ungefähr 1,8 Millimeter ist.
Der Kettenradblock nach jedem vorangegangenen Anspruch, wobei die Mehrzahl von Kettenrädern wenigstens aus zehn Kettenrädern besteht, die koaxial zusammen angeordnet sind und eine erste Kettenrad-Endseitenfläche (140), die lateral nach außen weist, und eine zweite Kettenrad-Endseitenfläche (144), die lateral nach innen weist, bilden, und wobei ein Abstand zwischen der ersten Kettenrad-Endseitenfläche (140) und der zweiten Kettenrad-Endseitenfläche (144) kleiner als oder gleich ungefähr 50 Millimeter ist.
Der Kettenradblock nach Anspruch 5, wobei der Abstand zwischen der ersten Kettenrad-Endseitenfläche (140) und der zweiten Kettenrad-Endseitenfläche (144) kleiner als oder gleich ungefähr 47 Millimeter ist.