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HINTERGRUND
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein vorderes Kettenrad für einen Fahrrad-Antriebsstrang. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein vorderes Fahrrad-Kettenrad, das vorzugsweise Teil eines Fahrrad-Kurbelgestänges eines Fahrrad-Antriebsstrangs ist.
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Bei einem Mehrgang-Fahrrad umfasst ein Fahrrad-Antriebsstrang typischerweise eine vordere Kurbelgarnitur (z. B. ein Fahrrad-Kurbelgestänge), eine hintere Zahnradkassette (z. B. eine hintere Fahrrad-Kettenrad-Baueinheit) und eine Antriebskette, die die vordere Kurbelgarnitur mit der hinteren Zahnradkassette verbindet. Die Kurbelgarnitur wird drehbar an dem Fahrradrahmen durch das Tretlager gelagert. Die Kurbelgarnitur wandelt die Tretbewegung des Radfahrers in eine Drehbewegung um. Diese Drehbewegung der Kurbelgarnitur treibt die Antriebskette an, die wiederum die hintere Zahnradkassette zum Drehen des Hinterrades antreibt. Die Kurbelgarnitur umfasst ein oder mehrere Kettenräder. Die Kurbelgarnitur hat typischerweise zwei oder drei Kettenräder, wobei das kleinste Kettenrad am nächsten an dem Fahrradrahmen ist und das größte sich am weitesten von dem Fahrradrahmen entfernt befindet. Diese vorderen Kettenräder werden auch oft Kettenblatt oder Kettenscheibe genannt. Die hintere Zahnradkassette umfasst ein oder mehrere hintere Kettenräder, wobei das kleinste Kettenrad am weitesten von dem Fahrradrahmen entfernt ist und sich das größte am nächsten an dem Fahrradrahmen befindet. Ein vorderes und hinteres Schaltwerk sind angebracht, um die Kette lateral zwischen den verschiedenen vorderen bzw. hinteren Kettenrädern anzutreiben oder zu schalten.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Allgemein ist die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Merkmale eines vorderen Fahrrad-Kettenrades gerichtet, das das Schalten einer Kette von einem größeren Kettenrad auf ein kleineres Kettenrad unterstützt. In einem Merkmal wird ein vorderes Fahrrad-Kettenrad bereitgestellt, bei dem zumindest ein Zahn so konfiguriert ist, dass ein glatter Schaltvorgang von dem größeren Kettenrad auf das kleinere Kettenrad erleichtert wird.
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Im Hinblick auf den Stand der bekannten Technologie umfasst ein vorderes Fahrrad-Kettenrad einen Kettenradkörper und eine Ketteneingriffkonstruktion. Der Kettenradkörper weist eine Mitteldrehachse, eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche auf. Die erste und zweite Seitenfläche zeigen in entgegengesetzte axiale Richtungen des Fahrrad-Kettenrades. Die zweite Seitenfläche ist eine zu dem kleineren Kettenrad zeigende Seite. Die Ketteneingriffkonstruktion ist am Außenumfang des Kettenradkörpers angeordnet. Die Ketteneingriffkonstruktion umfasst eine Vielzahl von Kettenrad-Zähnen, die sich radial nach außen vom Außenumfang des Kettenradkörpers erstrecken. Die Kettenradzähne umfassen mindestens einen ersten Zahn, der eine erste Zahnoberseite mit einer ersten Vorderkante und einer ersten Hinterkante aufweist. Die erste Vorderkante ist der ersten Hinterkante in Bezug auf die Antriebsdrehrichtung des Fahrrad-Kettenrades nachgelagert positioniert. Die erste Zahnoberseite ist so geformt, dass die erste Vorderkante in Achsenrichtung näher an der ersten Seitenfläche positioniert ist als die erste Hinterkante.
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Anderer Gegenstände, Merkmale, Aspekte und Vorteile des offenbarten Fahrrad-Kettenrades werden einem Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, welche zusammen mit den beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform des Fahrrad-Kettenrades offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nunmehr unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil dieser Originaloffenbarung bilden, zeigt:
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1 eine Seitenansicht eines Fahrrad-Antriebsstrangs mit einem vorderen Fahrrad-Kurbelgestänge gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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2 eine vergrößerte Seitenansicht des in 1 veranschaulichten vorderen Fahrrad-Kurbelgestänges von außen;
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3 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht des in den 1 und 2 veranschaulichten vorderen Fahrrad-Kurbelgestänges entlang der Schnittflächenschraffurlinie 3-3 von 2;
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4 eine Teildraufsicht der vorderen Kettenblätter (d. h. der vorderen Kettenräder) des in den 1 bis 3 veranschaulichten vorderen Fahrrad-Kurbelgestänges;
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5 eine Seitenansicht des in 2 veranschaulichten großen vorderen Fahrrad-Kettenrades von außen;
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6 eine vergrößerte Teilseitenansicht eines Teils des in 5 veranschaulichten großen vorderen Fahrrad-Kettenrades;
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7 eine Seitenansicht des in 5 veranschaulichten großen vorderen Fahrrad-Kettenrades von innen;
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8 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils des in 7 veranschaulichten großen vorderen Fahrrad-Kettenrades;
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9 eine vergrößerte Teilseitenansicht der inneren Oberfläche eines ersten Zahns der Herunterschaltzähne des in 5 veranschaulichten großen vorderen Fahrrad-Kettenrades;
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10 eine vergrößerte Teildraufsicht des Herunterschaltzahns des in 9 veranschaulichten großen vorderen Fahrrad-Kettenrades;
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11 eine vergrößerte Teilseitenansicht der äußeren Oberfläche des Herunterschaltzahns des in den 9 und 10 veranschaulichten großen vorderen Fahrrad-Kettenrades;
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12 eine Teilquerschnittsansicht des Herunterschaltzahns des in den 9 bis 11 veranschaulichten großen vorderen Fahrrad-Kettenrades entlang der Schnittflächenschraffurlinie 12-12 von 10; und
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13 eine vergrößerte Teildraufsicht eines zweiten Zahns der Herunterschaltzähne des großen vorderen Fahrrad-Kettenrades.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausgewählte Ausführungsformen werden nun unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Für einen Fachmann wird aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen lediglich zur Veranschaulichung und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird, bereitgestellt werden.
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Zunächst unter Bezug auf 1 wird ein Fahrrad-Antriebsstrang 10 mit einer vorderen Kurbelgarnitur 12 (z. B. einem Fahrrad-Kurbelgestänge) gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform veranschaulicht. Der Fahrrad-Antriebsstrang 10 umfasst ferner eine hintere Zahnradkassette 14 und eine Antriebskette 16, die die vordere Kurbelgarnitur 12 mit der hinteren Zahnradkassette 14 verbindet. Die vordere Kurbelgarnitur 12 wird drehbar an einem Fahrradrahmen 18 durch ein herkömmliches Tretlager in herkömmlicher Weise gelagert. Der Fahrrad-Antriebsstrang 10 umfasst ferner ein vorderes Schaltwerk 20 und ein hinteres Schaltwerk 22 zum seitlichen Schalten der Kette 16 zum Wechseln der Gänge. Das vordere und hintere Schaltwerk 20 und 22 sind operativ mit Schalthebeln (nicht gezeigt) zum Bedienen des vorderen und hinteren Schaltwerks 20 und 22 auf herkömmliche Weise verbunden.
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Der Fahrrad-Antriebsstrang 10 ist ein herkömmlicher, bis auf die vordere Kurbelgarnitur 12, wie nachstehend erörtert. Folglich wird der Fahrrad-Antriebsstrang 10 hierin nicht weiter ausführlich erörtert und/oder veranschaulicht, außer in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. Vielmehr wird für einen Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass der Fahrrad-Antriebsstrang 10 verschiedene herkömmliche Fahrradkomponenten wie Räder, Schalthebel, Schaltwerke, usw., die auf herkömmliche Weise an den Fahrradrahmen 18 gekoppelt sind, umfasst. Überdies wird für einen Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen an dem Fahrrad-Antriebsstrang 10 und dessen verschiedenen Komponenten vorgenommen werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie hierin beschrieben und veranschaulicht. Schließlich wird für einen Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass der Fahrrad-Antriebsstrang 10 an verschiedenen Fahrradarten wie Straßenfahrrädern oder Mountainbikes nach Bedarf und/oder wie gewünscht verwendet werden kann.
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Die vordere Kurbelgarnitur 12 umfasst einen ersten Kurbelarm 24 und einen zweiten Kurbelarm 26. Sowohl der erste als auch der zweite Kurbelarm 24 und 26 umfassen ein Pedal 28, das an dem freien Ende eines jeweiligen des ersten und zweiten Kurbelarms 24 und 26 angebracht ist. Der erste und zweite Kurbelarm 24 und 26 weisen innere Enden auf, die an entgegengesetzten Enden einer Kurbelachse 30 befestigt sind (3), wobei sich der erste und zweite Kurbelarm 24 und 26 in entgegengesetzte radiale Richtungen von der Kurbelachse 30 erstrecken. Die vordere Kurbelgarnitur 12 umfasst ferner ein großes (erstes) vorderes Fahrrad-Kettenrad 31, ein mittleres (zweites) vorderes Fahrrad-Kettenrad 32 und ein kleines (drittes) vorderes Fahrrad-Kettenrad 33. Die Fahrrad-Kettenräder 31 bis 33 sind so an dem ersten Kurbelarm 24 montiert, dass die Fahrrad-Kettenräder 31 bis 33 einen oberen Todpunkt TDP und einen unteren Todpunkt BDP bezogen auf den ersten Kurbelarm 24 aufweisen. Wie in 2 zu sehen, sind der obere Todpunkt TDP und der untere Todpunkt BDP 180° voneinander beabstandet, wobei der untere Todpunkt BDP nach dem ersten Kurbelarm 24 ausgerichtet ist. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „unterer Todpunkt” auf den Punkt entlang der Fahrrad-Kettenräder 31 bis 33, der dem Tiefstand des unteren Abschnitts der Tretbewegung (d. h. dem unteren Übergangspunkt zwischen dem unteren Abschnitt der Tretbewegung und dem oberen Abschnitt der Tretbewegung) entspricht.
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Das große Fahrrad-Kettenrad 31 ist am weitesten vom Fahrradrahmen 18 entfernt, während das kleine Fahrrad-Kettenrad 33 am nächsten an dem Fahrradrahmen 18 liegt. Der Durchmesser des großen Fahrrad-Kettenrades 31 ist größer als der Durchmesser des mittleren Fahrrad-Kettenrades 32, und der Durchmesser des mittleren Fahrrad-Kettenrades 32 ist größer als der Durchmesser des kleinen Fahrrad-Kettenrades 33. Auch die Anzahl der Zähne des großen Fahrrad-Kettenrades 31 ist höher als die Anzahl der Zähne des mittleren Fahrrad-Kettenrades 32, und die Anzahl der Zähne des mittleren Fahrrad-Kettenrades 32 ist höher als die Anzahl der Zähne des kleinen Fahrrad-Kettenrades 33. So wandelt die vordere Kurbelgarnitur 12 die Tretbewegung des Radfahrers in eine Drehbewegung um (d. h. Drehung in der Antriebsdrehrichtung DR). Genauer gesagt, treibt diese Drehbewegung der vorderen Kurbelgarnitur 12 in der Antriebsdrehrichtung DR die Antriebskette 16 mittels eines der Fahrrad-Kettenräder 31 bis 33 an, was wiederum die hintere Zahnradkassette 14 antreibt und so das Hinterrad dreht (nicht gezeigt). Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „vorgelagerte Seite” der Kettenradzähne der Fahrrad-Kettenräder 31 bis 33 auf eine Position in der entgegengesetzten Richtung zur Antriebsdrehrichtung DR bezogen auf eine Referenzposition. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „nachgelagerte Seite” der Kettenradzähne der Fahrrad-Kettenräder 31 bis 33 auf eine Position in der Richtung der Antriebsdrehrichtung DR bezogen auf eine Referenzposition.
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Wie in den 2 und 3 zu sehen, sind das große und das mittlere Fahrrad-Kettenrad 31 und 32 durch mehrere erste Halter 34 an dem ersten Kurbelarm 24 angebracht, und ist das kleine Kettenrad 33 durch mehrere zweite Halter 36 an dem ersten Kurbelarm 24 angebracht. Die Fahrrad-Kettenräder 31 bis 33 sind harte, starre scheibenförmige Bauteile, die aus einem geeigneten Material wie einem metallischen Material gefertigt sind. Die Fahrrad-Kettenräder 31 und 32 sind unidirektionale Kettenräder, die in nur einer Richtung zu installieren sind. Mit anderen Worten weisen die Zähne der Fahrrad-Kettenräder 31 und 32 spezielle Konfigurationen auf, so dass die Fahrrad-Kettenräder 31 und 32 nicht richtig funktionieren werden, wenn sie rückwärts gerichtet montiert werden. Bevorzugt sind die Montageabschnitte der Fahrrad-Kettenräder 31 und 32 bezogen auf die Montageabschnitte des Kurbelarms 24 so konfiguriert, dass die Fahrrad-Kettenräder 31 und 32 nicht rückwärts gerichtet montiert werden können. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Fahrrad-Kettenräder 31 bis 33 jeweils einteilige unitäre Bauteile aus einem metallischen Material, das für ein Fahrrad-Kettenrad geeignet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform unterscheiden sich die Fahrrad-Kettenräder 31 bis 33 grundsätzlich nur in ihrem Gesamtdurchmesser, der Anzahl der Zähne, der Größe der Gewichtsreduktionsöffnungen (sofern vorhanden) in dem Kettenradkörper und der Verwendung von Kettenschaltungs-Hilfsmerkmalen. Das Kettenrad 33 unterscheidet sich von den Fahrrad-Kettenrädern 31 und 32 dahingehend, dass das Fahrrad-Kettenrad 33 keine Kettenschaltungs-Hilfsmerkmale aufweist und alle Zähne des Fahrrad-Kettenrades 33 gerade Zähne sind. Andererseits weisen das große und das mittlere Fahrrad-Kettenrad 31 und 32 verschiedene Kettenschaltungs-Hilfsmerkmale auf, und die Zähne sind nicht alle dieselben.
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Während die vordere Kurbelgarnitur 12 drei Fahrrad-Kettenräder umfasst, wird der Fachmann auf dem Gebiet von Fahrrädern erkennen, dass die vordere Kurbelgarnitur 12 nach Bedarf und/oder wenn gewünscht auch nur mit zwei Kettenrädern konfiguriert werden kann. Wie oben erwähnt, sind sowohl das große als auch das mittlere Fahrrad-Kettenrad 31 und 32 mit verschiedenen Kettenschaltungs-Hilfsmerkmalen versehen, welche das Schalten der Kette 16 zwischen den Fahrrad-Kettenrädern 31 bis 33 erleichtern. Sowohl am großen als auch am mittleren Fahrrad-Kettenrad 31 und 32 werden dieselben Kettenschaltungs-Hilfsmerkmale verwendet. Daher werden aus Gründen der Kürze hierin nur die Kettenschaltungs-Hilfsmerkmale des großen Fahrrad-Kettenrades 31 erörtert. Wie hierin verwendet, bedeutet Herunterschalten das Schalten von einem größeren vorderen Kettenrad auf ein kleineres vorderes Kettenrad, um so das Übersetzungsverhältnis zu verkleinern. Andererseits bedeutet Hochschalten, wie hierin verwendet, das Schalten von einem kleineren vorderen Kettenrad auf ein vorderes größeres Kettenrad, um so das Übersetzungsverhältnis zu vergrößern.
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Bezogen auf die 5 bis 8 umfasst das große Fahrrad-Kettenrad 31 einen Kettenradkörper 40 und eine Ketteneingriffkonstruktion 42, die von mehreren Kettenradzähnen definiert wird. Der Kettenradkörper 40 ist radial nach innen von der Ketteneingriffkonstruktion 42 angeordnet. Der Kettenradkörper 40 definiert eine Innenumfangskante 44 des großen Fahrrad-Kettenrades 31, während die Ketteneingriffkonstruktion 42 eine Außenumfangskante 46 des großen Fahrrad-Kettenrades 31 definiert. Die Innenumfangskante 44 umfasst vier Kurbelmontageteile 48. Jedes der Kurbelmontageteile 48 weist eine Montageöffnung 48a auf, die einen der ersten Halter 34 in sich aufnimmt, wodurch das große Fahrrad-Kettenrad 31 an dem ersten Kurbelarm 24 angebracht wird.
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Wie in 4 zu sehen, weist das große Fahrrad-Kettenrad 31 eine erste Seitenfläche 51 und eine zweite Seitenfläche 52 auf. Die erste und die zweite Seitenfläche 51 und 52 sind sich in gegenüberliegenden axialen Richtungen des großen Fahrrad-Kettenrades 31 zugewandt. Die erste Seitenfläche 51 ist eine dem Kurbelarm zugewandte Seite, die vom Fahrradrahmen 18 weg und zum ersten Kurbelarm 24 hin zeigt. Die zweite Seitenfläche 52 ist eine dem kleineren Kettenrad zugewandte Seite, die vom ersten Kurbelarm 24 weg und zum Fahrradrahmen 18 hin zeigt. Eine Kettenrad-Mittenebene wird von einem axialen Mittelpunkt zwischen der ersten und der zweiten Seitenfläche 51 und 52 am Außenumfang des Kettenradkörpers 40 definiert. Ein Fußkreis RC der Kettenradzähne des großen Fahrrad-Kettenrades 31 definiert die Trennlinie zwischen dem Kettenradkörper 40 und der Ketteneingriffkonstruktion 42. Der Fußkreis RC ist ein hypothetischer Kreis, der an der Unterseite der Zahnräume zwischen den Kettenradzähnen des großen Fahrrad-Kettenrades 31 definiert ist. Der Fußkreis RC hat den Radius R der Mitteldrehachse A.
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Der Kettenradkörper 40 ist mit vier Hochschaltvorsprüngen 54 versehen, die zum Eingriff in die Kette 16 verwendet werden, um das Schalten der Kette 16 vom mittleren Fahrrad-Kettenrad 32 zum großen Fahrrad-Kettenrad 31 während eines Hochschaltvorgangs zu unterstützen. Die Hochschaltvorsprünge 54 ragen in axialer Richtung von der zweiten Seitenfläche 52 in Richtung des mittleren Fahrrad-Kettenrades 32 hervor. Die Hochschaltvorsprünge 54 werden derzeit in einigen der vorderen Kurbelgarnituren verwendet, die von Shimano Inc. verkauft werden. Die Hochschaltvorsprünge 54 ragen von der zweiten Seitenfläche 52 hervor, einschließlich zumindest eines Hochschaltvorsprungs, der neben dem Fußkreis RC der Kettenradzähne des großen Fahrrad-Kettenrades 31 angeordnet ist. Die zweite Seitenfläche 52 des Kettenradkörpers 40 umfasst ebenso mehrere Vertiefungen 56. Die Vertiefungen 56 sind am Fußkreis RC der Kettenradzähne zur Unterstützung der Schaltung der Kette 16 angeordnet. Ähnliche Vertiefungen wie die Vertiefungen 56 werden derzeit in einigen der vorderen Kurbelgarnituren verwendet, die von Shimano Inc. verkauft werden.
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Die Ketteneingriffkonstruktion 42 ist entlang des Außenumfangs des Kettenradkörpers 40 angeordnet und definiert die Außenumfangskante 46 des großen Fahrrad-Kettenrades 31. Die Ketteneingriffkonstruktion 42 umfasst mehrere Kettenradzähne, die sich radial nach außen vom Außenumfang des Kettenradkörpers 40 zum Eingriff in die Kette 16 erstrecken. Die Kettenradzähne des großen Fahrrad-Kettenrades 31 haben verschiedene Formen. Hierin werden jedoch nur die Kettenradzähne des großen Fahrrad-Kettenrades 31 erwähnt, die vorwiegend zum Schalten der Kette 16 vom großen Fahrrad-Kettenrad 31 zum mittleren Fahrrad-Kettenrad 32 verwendet werden.
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Die Kettenradzähne des großen Fahrrad-Kettenrades 31 sind bezogen auf die Hochschaltvorsprünge 54 so konfiguriert und angeordnet, dass sie vier Hochschaltzonen erzeugen, die in der Umfangsrichtung der Ketteneingriffkonstruktion 42 gleich voneinander beabstandet sind. Jede der Hochschaltzonen wird von vier aufeinanderfolgenden Hochschaltzähnen U1, U2, U3 und U4 definiert. Diese Hochschaltzähne U1 bis U4 wirken mit den Hochschaltvorsprüngen 54 so zusammen, dass die Kette 16 vom mittleren Fahrrad-Kettenrad 32 zum großen Fahrrad-Kettenrad 31 während eines Hochschaltvorganges vom vorderen Schaltwerk 20 geschaltet wird. Während eines solchen Hochschaltvorgangs greift einer der Hochschaltvorsprünge 54 in die Kette 16, wodurch die Kette 16 auf die Hochschaltzähne U1 bis U4 des großen Fahrrad-Kettenrades 31 gehoben wird. Die Konfiguration der Hochschaltzähne U1 bis U4 kann wie bei herkömmlichen Hochschaltzähnen sein, wie die, die in einigen der vorderen Kurbelgarnituren verwendet werden, die von Shimano Inc. verkauft werden. Daher wird die Konfiguration der Hochschaltzähne U1 bis U4 hierin nicht erörtert und/oder veranschaulicht.
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Auch die Kettenradzähne des großen Fahrrad-Kettenrades 31 sind so konfiguriert und angeordnet, dass sie zwei Herunterschaltzonen erzeugen. Jede Herunterschaltzone wird von fünf aufeinanderfolgenden Herunterschaltzähnen D1, D2, D3, D4 und D5 definiert. Diese Herunterschaltzähne D1 bis D5 wirken mit den Vertiefungen 56 derart zusammen, dass die Kette 16 während eines Herunterschaltvorgangs durch das vordere Schaltwerk 20 vom großen Fahrrad-Kettenrad 31 zum mittleren Fahrrad-Kettenrad 32 geschaltet wird. Die Herunterschaltzähne D1 bis D5 jeder der Herunterschaltzonen sind in Umfangsrichtung ungefähr 180° von jedem entsprechenden Zahn entfernt. Für jede Herunterschaltzone ist der Herunterschaltzahn D1 von einem der Hochschaltzähne U4 um einen einzelnen Kettenrad-Zahn S1 entfernt. Der Kettenrad-Zahn S1 befindet sich bezogen auf die Antriebsdrehrichtung DR an der vorgelagerten Seite der Herunterschaltzähne D1 bis D5 und der nachgelagerten Seite der Hochschaltzähne U1 bis U4. Die Kettenradzähne S1 weisen Zahnspitzen auf, die bevorzugt gerade (nicht verdrehte) Zahnspitzen und parallel zur Kettenrad-Mittenebene CP sind. Die Kettenradzähne S1 sind bevorzugt versetzt zur zweiten Seitenfläche 52.
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Jeder der Herunterschaltzähne D1, D3, D4 und D5 weist eine der Vertiefungen 56 auf, die in der zweiten Seitenfläche 52 des Kettenradkörpers 40 ausgebildet ist und sich entlang eines Basisabschnitts erstreckt, der am Fußkreis RC angeordnet ist. Die Vertiefungen 56 befinden sich an den vorgelagerten Seiten der Herunterschaltzähne D1, D3, D4 und D5. Die Herunterschaltzähne D1, D2 und D5 weisen Zahnspitzen auf, die bevorzugt gerade (nicht verdrehte) Zahnspitzen und parallel zur Kettenrad-Mittenebene CP sind. Bevorzugt sind die Herunterschaltzähne D1, D2 und D5 versetzt zur zweiten Seitenfläche 52, wie in 4 zu sehen. Die Kettenradzähne S1 und die Herunterschaltzähne D1, D2 und D5 sind herkömmliche gerade Zähne. Die Herunterschaltzähne D3 und D4 weisen Zahnspitzen auf, die verdrehte Zahnspitzen und nicht parallel zur Kettenrad-Mittenebene CP sind.
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Nunmehr werden sich die folgenden Beschreibungen auf die Herunterschaltzähne D3 und D4 richten. Auch wenn die Herunterschaltzähne D3 und D4 nicht genau identisch sind (z. B. ist die Position der Zahnspitzen bezogen auf die Kettenrad-Mittenebene CP etwas anders), umfassen die Herunterschaltzähne D3 und D4 dieselben Merkmale, und die Gesamtformen scheinen dieselben zu sein. Daher wird aus Gründen der Kürze nur einer der Herunterschaltzähne D4 ausführlicher veranschaulicht und beschrieben. Es ist erkennbar, dass die Veranschaulichungen und Beschreibungen des Herunterschaltzahns D4 für die Herunterschaltzähne D3 zutreffen, außer dass die Zahnspitzen der Herunterschaltzähne D3 leicht in der axialen Richtung hin zur zweiten Seitenfläche 52 verschoben sind, wie in 4 zu sehen. Ebenso ist aus Gründen der Kürze und für die leichte Beschreibung der Herunterschaltzähne D3 und D4 vorgesehen, dass die Herunterschaltzähne D4 erste Zähne und die Herunterschaltzähne D3 zweite Zähne der Herunterschaltzähne D1 bis D5 sind. Überdies definieren die Herunterschaltzähne D3 und D4 einer der Herunterschaltzonen eine erste Gruppe der ersten und zweiten Zähne, während die anderen der Herunterschaltzonen eine zweite Gruppe der ersten und zweiten Zähne definieren. Die erste und zweite Gruppe der Herunterschaltzähne D3 und D4 sind in Umfangsrichtung ungefähr 180° voneinander beabstandet. Für jede der Herunterschaltzonen sind die Herunterschaltzähne D3 (d. h. die zweiten Zähne) und die Herunterschaltzähne D4 (d. h. die ersten Zähne) in der Nähe des oberen Todpunkts TDP und in der Nähe des unteren Todpunkts BDP bezogen auf den ersten Kurbelarm 24 positioniert. Sofern es nur eine Herunterschaltzone gibt, dann sind die Herunterschaltzähne D3 und die Herunterschaltzähne D4 natürlich in der Nähe vom oberen Todpunkt TDP oder vom unteren Todpunkt BDP bezogen auf den Kurbelarm 24 positioniert.
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Nunmehr ist bezogen auf die 9 bis 12 der Herunterschaltzahn D4 ausführlicher dargestellt. Der Herunterschaltzahn D4 umfasst eine erste Zahnoberseite 58 mit einer ersten Vorderkante 60 und einer ersten Hinterkante 62. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Zahnoberseite” eines Zahns auf die obere Fläche eines Zahns, die durch Wendepunkte und/oder ausgeprägte Kanten zwischen zwei Flächen gebunden sind. Wie hierin verwendet, beziehen sich die Ausdrücke „Vorder-” und „Hinter-” auf Positionen bezogen auf die Antriebsdrehrichtung DR. So ist die erste Vorderkante 60 der ersten Hinterkante 62 bezogen auf die Antriebsdrehrichtung DR des großen Fahrrad-Kettenrades 31 nachgelagert positioniert. Die erste Zahnoberseite 58 ist so geformt, dass die erste Vorderkante 60 in der axialen Richtung des großen Fahrrad-Kettenrades 31 näher an der ersten Seitenfläche 51 positioniert ist als die erste Hinterkante 62. In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich die erste Vorderkante 60 und die erste Hinterkante 62 der ersten Zahnoberseite 58 zumindest teilweise auf gegenüberliegenden axialen Seiten der Kettenrad-Mittenebene CP. Wie in 10 zu sehen, befindet sich die erste Hinterkante 62 vollständig auf der axialen Seite der Kettenrad-Mittenebene CP, welche die zweite Seitenfläche 52 umfasst. Andererseits überspreizt die erste Vorderkante 60 die Kettenrad-Mittenebene CP derart, dass ein Teil der ersten Vorderkante 60 auf jeder axialen Seite der Kettenrad-Mittenebene CP liegt.
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Wie in den 9 bis 12 zu sehen, umfasst die erste Seitenfläche 51 des Herunterschaltzahns D4 eine angeschrägte (geneigte) Außenfläche 70, eine angeschrägte (geneigte) Innenfläche 72 und eine gekrümmte Rückfläche 74. Die angeschrägte Außenfläche 70 erstreckt sich von einer Seitenkante der ersten Zahnoberseite 58 zur angeschrägten Innenfläche 72. Die angeschrägte Innenfläche 72 ist steiler als die angeschrägte Außenfläche 70 bezogen auf die Kettenrad-Mittenebene CP. Die angeschrägte Innenfläche 72 erstreckt sich von der angeschrägten Außenfläche 70 zu einer nicht angeschrägten Fläche 76, die sich über den Fußkreis RC zu dem Kettenradkörper 40 erstreckt. Die gekrümmte Rückfläche 74 erstreckt sich radial entlang der Hinterkanten der Flächen 70, 72 und 76. Die gekrümmte Rückfläche 74 neigt sich in Umfangsrichtung in Richtung der Kettenrad-Mittenebene CP in vorgelagerter Richtung und neigt sich radial weg von der Kettenrad-Mittenebene CP. Die zweite Seitenfläche 52 umfasst eine angeschrägte (geneigte) Außenfläche 80, eine nicht angeschrägte Fläche 82 und eine gekrümmte Vorderfläche 84. Die angeschrägten Außenflächen 70 und 80 verjüngen sich von gegenüberliegenden axialen Seiten der ersten Zahnoberseite 58 hin zum Fußkreis RC der Kettenradzähne bezogen auf die Kettenrad-Mittenebene CP. Die angeschrägte Außenfläche 80 ist steiler als die angeschrägte Außenfläche 70 bezogen auf die Kettenrad-Mittenebene CP. Die nicht angeschrägte Fläche 82 ist parallel zur Kettenrad-Mittenebene CP. Die gekrümmte Rückfläche 84 erstreckt sich radial entlang der Hinterkanten der Flächen 80 und 82. Die gekrümmte Rückfläche 84 neigt sich in Umfangsrichtung in Richtung der Kettenrad-Mittenebene CP in vorgelagerter Richtung und neigt sich radial weg von der Kettenrad-Mittenebene CP.
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Bezogen auf 13 umfasst die erste Seitenfläche 51 des Herunterschaltzahns D3 eine zweite Zahnoberseite 88 mit einer zweiten Vorderkante 90 und einer zweiten Hinterkante 92. Die zweite Vorderkante 90 ist der zweiten Hinterkante 62 bezogen auf die Antriebsdrehrichtung DR des großen Fahrrad-Kettenrades 31 nachgelagert positioniert. Die zweite Zahnoberseite 88 ist so geformt, dass die zweite Vorderkante 90 in der axialen Richtung des großen Fahrrad-Kettenrades 31 näher an der ersten Seitenfläche 51 positioniert ist als die zweite Hinterkante 92. In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich die zweite Vorderkante 90 und die zweite Hinterkante 92 der zweiten Zahnoberseite 88 zumindest teilweise auf gegenüberliegenden axialen Seiten der Kettenrad-Mittenebene CP. Wie in 13 zu sehen, befindet sich die zweite Hinterkante 92 vollständig auf der axialen Seite der Kettenrad-Mittenebene CP, die die zweite Seitenfläche 52 umfasst. Andererseits überspreizt die zweite Vorderkante 90 die Kettenrad-Mittenebene CP derart, dass ein Teil der zweiten Vorderkante 90 auf jeder axialen Seite der Kettenrad-Mittenebene CP liegt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die zweite Zahnoberseite 88 um denselben Grad wie die erste Zahnoberseite 58 verdreht. Die zweite Zahnoberseite 88 ist jedoch etwas mehr in Richtung der zweiten Seitenfläche 52 verschoben als die erste Zahnoberseite 58. Bevorzugt umfasst der Herunterschaltzahn D3 dieselben Flächen wie der Herunterschaltzahn D4, nach Bedarf und/oder wenn gewünscht jedoch mit einigen geringfügigen Unterschieden.
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Wenn die Herunterschaltzähne D3 und D4 die oben erörterte verdrehte Anordnung haben, kann die Kette 16 während eines Herunterschaltvorgangs leichter vom großen Fahrrad-Kettenrad 31 zum mittleren Fahrrad-Kettenrad 32 heruntergeschaltet werden, da die Vorderkanten 60 und 90 näher an der ersten Seitenfläche 51 positioniert sind als herkömmliche Zähne. Ebenso wird sich mit der oben erörterten verdrehten Anordnung der Herunterschaltzähne D3 und D4 die Kette 16 nicht so leicht lösen, wenn die vordere Kurbelgarnitur 12 in die entgegengesetzte Antriebsdrehrichtung gedreht wird, da die Hinterkanten 62 und 92 näher an der zweiten Seitenfläche 52 positioniert sind, als herkömmliche Zähne.
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Es versteht sich, dass, obgleich die Ausdrücke erste und zweite hierin zur Beschreibung verschiedener Komponenten verwendet werden, diese Komponenten nicht von diesen Ausdrücken eingeschränkt werden sollten. Diese Ausdrücke werden lediglich dazu verwendet, eine Komponente von der anderen zu unterscheiden. So kann beispielsweise eine oben erörterte erste Komponente als eine zweite Komponente bezeichnet werden und umgekehrt, ohne von der Lehre der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ebenso soll im Verständnis des Umfangs der vorliegenden Erfindung der Ausdruck „umfassend” und seine Ableitungen, wie hierin verwendet, offene Begriffe sein, die die Gegenwart der genannten Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, ganzen Zahlen und/oder Schritte spezifizieren, die Gegenwart anderer ungenannter Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, ganzer Zahlen und/oder Schritte jedoch nicht ausschließen. Wie hierin zur Beschreibung der obigen Ausführungsform(en) verwendet, beziehen sich die folgenden richtungsweisenden Ausdrücke „vorn”, „hinten”, „oberhalb”, „unterhalb”, „vertikal”, „horizontal”, „unter” und „quer” sowie alle anderen ähnlichen richtungsweisenden Ausdrücke auf die Richtungen eines Fahrrads, das mit dem Fahrrad-Kettenrad ausgestattet ist. Demgemäß sollten diese Ausdrücke, so wie sie zur Beschreibung des Fahrrad-Kettenrades genutzt werden, bezogen auf ein Fahrrad, das mit dem Fahrrad-Kettenrad ausgestattet ist, hinsichtlich der Verwendung in einer normalen aufrechten Fahrposition auf einer horizontalen Oberfläche ausgelegt werden. Schließlich bedeuten Ausdrücke des Grades wie „im Wesentlichen”, „etwa” und „ungefähr”, wie hierin verwendet, ein derart angemessenes Ausmaß an Abweichung von dem modifizierten Ausdruck, dass das Endergebnis nicht signifikant verändert wird.
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Auch wenn lediglich ausgewählte Ausführungsformen zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung ausgewählt wurden, werden Fachleute aus dieser Offenbarung ersehen, dass hierin verschiedene Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Beispielsweise können nach Bedarf und/oder wenn gewünscht Größe, Form, Position oder Ausrichtung der verschiedenen Komponenten verändert werden, solange sie ihren vorgesehen Zweck nicht wesentlich ändern. In einer bestimmten Ausführungsform müssen nicht gleichzeitig alle Vorteile vorliegen. Jedes Merkmal, das gegenüber dem Stand der Technik einzigartig ist, allein oder in Kombination mit anderen Merkmalen, sollte ebenso als eine separate Beschreibung weiterer Erfindungen des Anmelders angesehen werden, einschließlich der strukturellen und/oder funktionellen Konzepte, die durch diese(s) Merkmal(e) verkörpert wird/werden. Somit dienen die vorstehenden Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung der Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
