DE102022108675A1

DE102022108675A1 - Dämpfer für eine Fahrradkomponente

Info

Publication number: DE102022108675A1
Application number: DE102022108675.5A
Authority: DE
Inventors: Joshua Brown
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2022-04-11
Publication date: 2022-10-13
Also published as: EP4357230A2; US20220324534A1; TW202239659A; CN115195931A; EP4119432B1; EP4119432A1; EP4357230A3; US11987324B2

Abstract

Ein hinterer Umwerfer umfasst ein an einem Fahrradrahmen anbringbares Basiselement, ein mit dem Basiselement beweglich gekoppeltes bewegliches Element und ein mit dem beweglichen Element drehbar gekoppeltes Schwenkelement. Der hintere Umwerfer umfasst ferner eine Kettenführungsbaugruppe, die über das Schwenkelement mit dem beweglichen Element drehbar verbunden ist. Der hintere Umwerfer umfasst eine Dämpfervorrichtung, die in dem beweglichen Element angeordnet ist. Dreht sich die Kettenführungsbaugruppe, übt die Dämpfervorrichtung eine Dämpfungskraft auf die Kettenführungsbaugruppe aus. Die Dämpfervorrichtung umfasst ein Reibungselement mit einer Reibungsfläche. Ein erster Abschnitt der Reibungsfläche steht in Reibungseingriff mit dem Schwenkelement, und ein zweiter Abschnitt der Reibungsfläche steht in Reibungseingriff mit dem beweglichen Element. Die Reibungsvorrichtung ist innerhalb des beweglichen Elements in einem Abstand relativ zu der Vorspannvorrichtung in einer axialen Richtung entlang des Schwenkelements angeordnet.

Description

Hintergrund
1. Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen einen Fahrradkettenspanner und im Besonderen einen Dämpfer für einen hinteren Fahrradumwerfer.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Hintere Fahrradumwerfer sind als Teil des Antriebsstrangs eines Fahrrads in der Technik wohl bekannt. Ein typischer Antriebsstrang umfasst ferner eine Kurbelbaugruppe, die mit einem oder mehreren Kettenrädern gekoppelt ist. Die Kurbelbaugruppe treibt eine Kette an, die um eines der Kettenräder geführt oder gewickelt ist. Die Kette ist ferner zu dem Hinterrad des Fahrrads geführt.
Hintere Umwerfer sind als Teil des Antriebsstrangs vorgesehen, um zwei Grundfunktionen zu erfüllen. Die Hauptfunktion des hinteren Umwerfers besteht im selektiven Schalten einer Fahrradkette des Antriebsstrangs zwischen einer Reihe von am Hinterrad angebrachten Zahnrädern unterschiedlichen Durchmessers. Das Schalten der Fahrradkette am Hinterrad von einem Zahnrad zum anderen dient dazu, das Übersetzungsverhältnis des Antriebsstrangs zu ändern. Der hintere Umwerfer kann auch einen Kettenspanner umfassen, um die Kette auf der Nichtantriebsseite des Antriebsstrangs zu spannen und die gewünschte Spannung beizubehalten. Ein Kettenspanner kann als Teil des hinteren Umwerfers oder als separates Teil eingebaut sein.
Der Kettenspanner eines hinteren Umwerfers erfüllt die Spannfunktion, indem er einen Kettenspannmechanismus verwendet, der in einen Kettenführungskäfig integriert ist. Der Kettenspanner umfasst in der Regel ein oder zwei drehbare Zahnräder oder Schaltrollen, und die Kette wird um die Schaltrollen geführt oder gewickelt. Der Kettenspanner ist derart mit dem Hauptkörper des hinteren Umwerfers verbunden, dass der Kettenspanner relativ zu dem Hauptkörper schwenken kann. Der Kettenspanner ist ferner derart vorgespannt, dass er in eine Richtung schwenkt oder dreht, die die Kette spannt oder eine Spannkraft auf sie ausübt.
Für Fahrradfahrten auf wegsamem Gelände umfassen der standardmäßige hintere Umwerfer und der Kettenspanner ein Vorspannelement, um häufig ausreichend hohe Kräfte zu erzeugen, damit eine ausreichende Spannung in der Kette aufrechterhalten wird und die Kette nicht von den Kettenrädern oder Zahnrädern fällt. Fährt ein Fahrrad jedoch auf unwegsamem Gelände, können die auf den hinteren Umwerfer übertragenen Kräfte dazu führen, dass sich der Kettenspanner auf unerwünschte Weise entgegen der auf den Kettenspanner ausgeübten Vorspannkraft in die Richtung dreht, in der die Kette durchhängt. Dadurch entsteht ein Durchhang der Kette. Kettendurchhang kann dazu führen, dass die Kette gegen den Rahmen des Fahrrads schlägt. Kettendurchhang kann ferner dazu führen, dass die Kette von den Kettenrädern oder Zahnrädern fällt.
Eine Lösung für diesen unerwünschten Zustand besteht darin, ein Dämpfersystem in den Kettenspanner der Kettenschaltung einzubauen. Ein Dämpfersystem ist dazu eingerichtet, der Drehung des Kettenspanners entgegenzuwirken, insbesondere in Kettendurchhangrichtung. Ein Einweg-Dämpfersystem ist dazu eingerichtet, der Drehung des Kettenspanners in Kettendurchhangrichtung entgegenzuwirken, gleichzeitig aber eine freie Drehung des Kettenspanners in Kettenspannrichtung zu ermöglichen. Typische Einweg-Dämpfersysteme arbeiten mit einem Reibungselement, das eine Dämpfungskraft in Kettendurchhangrichtung der Drehung des Kettenspanners erzeugt, und umfassen eine Einweg-Rollenkupplung, die verhindert, dass das Reibungselement in Kettenspannrichtung eingreift.
Diese auf einer Rollenkupplung basierenden Reibungsdämpfersysteme sind relativ schwer, was dem allgemeinen Ziel zuwiderläuft, das Gewicht des Fahrrads zu senken. Darüber hinaus kann ein Reibungsdämpfersystem dieser Art eine ziemlich komplizierte Konstruktion, mehrere Teile und zahlreiche Fertigungsschritte erfordern. Eine Folge der komplizierten Bauweise von auf einer Rollenkupplung basierenden Reibungsdämpfersystemen sind relativ teure Teile und damit höhere Kosten für hintere Umwerfer.
Zusammenfassung
In einem Beispiel umfasst ein hinterer Fahrradumwerfer ein an einem Fahrradrahmen anbringbares Basiselement, ein mit dem Basiselement beweglich gekoppeltes bewegliches Element und ein mit dem beweglichen Element drehbar gekoppeltes Schwenkelement. Das Schwenkelement weist eine ringförmige Außenfläche auf. Der hintere Fahrradumwerfer umfasst ferner eine Kettenführungsbaugruppe, die über das Schwenkelement mit dem beweglichen Element drehbar verbunden ist. Die Kettenführungsbaugruppe ist nicht drehbar mit dem Schwenkelement gekoppelt. Der hintere Fahrradumwerfer umfasst eine Vorspannvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kettenführungsbaugruppe in einer ersten Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element vorzuspannen, und eine Dämpfervorrichtung, die in dem beweglichen Element angeordnet ist. Die Dämpfervorrichtung kann eine Dämpfungskraft auf die Kettenführungsbaugruppe ausüben, wenn sich die Kettenführungsbaugruppe in einer zweiten Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element dreht. Die zweite Drehrichtung ist der ersten Drehrichtung entgegengesetzt. Die Dämpfervorrichtung umfasst eine Reibungsvorrichtung mit einem Reibungselement. Das Reibungselement weist eine Reibungsfläche auf. Ein erster Abschnitt der Reibungsfläche ist gegen die ringförmige Außenfläche des Schwenkelements vorgespannt und steht mit dieser in Reibungseingriff, und ein zweiter Abschnitt der Reibungsfläche ist gegen das bewegliche Element vorgespannt und steht mit diesem in Reibungseingriff. Die Reibungsvorrichtung ist innerhalb des beweglichen Elements in einem Abstand relativ zu der Vorspannvorrichtung in einer axialen Richtung entlang des Schwenkelements angeordnet, sodass sich die Reibungsvorrichtung und die Vorspannvorrichtung in axialer Richtung nicht überlappen.
In einem Beispiel ist ein Abstand zwischen der Reibungsvorrichtung und der Kettenführungsbaugruppe in axialer Richtung größer als ein Abstand zwischen der Vorspannvorrichtung und der Kettenführungsbaugruppe in axialer Richtung.
In einem Beispiel ist die Reibungsvorrichtung relativ zu der Vorspannvorrichtung radial innen angeordnet.
In einem Beispiel ist der zweite Abschnitt der Reibungsfläche größer als der erste Abschnitt der Reibungsfläche.
In einem Beispiel ist das Reibungselement eine Torsionsfeder und ist die Reibungsfläche eine Innenfläche der Torsionsfeder.
In einem Beispiel ist die Torsionsfeder linksgewickelt.
In einem Beispiel weist das bewegliche Element eine einzige offene Seite auf. Das bewegliche Element umfasst einen Hohlraum, der sich von der einzigen offenen Seite des beweglichen Elements in das bewegliche Element erstreckt. Die Reibungsvorrichtung und wenigstens ein Teil des Schwenkelements sind in dem Hohlraum angeordnet.
In einem Beispiel ist die die einzige offene Seite des beweglichen Elements auf derselben Seite des beweglichen Elements angeordnet wie die Kettenführungsbaugruppe.
In einem Beispiel weist das Reibungselement ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende auf. Das erste Ende des Reibungselements ist gegen die Kettenführungsbaugruppe vorgespannt.
In einem Beispiel steht der zweite Abschnitt der Reibungsfläche in Reibungseingriff mit einer oder mehreren Innenflächen des beweglichen Elements. Die eine oder die mehreren Innenflächen des beweglichen Elements bilden wenigstens teilweise den Hohlraum. Der zweite Abschnitt der Reibungsfläche steht in Reibungseingriff mit einer Oberfläche der einen oder mehreren Innenflächen des beweglichen Elements an, neben oder an und neben dem zweiten Ende des Reibungselements, sodass das erste Ende des Reibungselements gegen die Kettenführungsbaugruppe vorgespannt ist.
In einem Beispiel ist die Oberfläche des beweglichen Elements relativ zu einer Drehachse des Schwenkelements derart geneigt, dass das Reibungselement gegen die Kettenführungsbaugruppe vorgespannt ist.
In einem Beispiel umfasst die Dämpfervorrichtung ferner eine dynamische Dichtung, die in dem Hohlraum und um das Schwenkelement angeordnet ist. Die dynamische Dichtung und das Schwenkelement umschließen das Reibungselement in einem Abschnitt des Hohlraums.
In einem Beispiel umfasst ein bewegliches Element für einen hinteren Fahrradumwerfer ein Gehäuse mit einer einzigen offenen Seite und einem Hohlraum, der sich von der einzigen offenen Seite des Gehäuses teilweise durch das Gehäuse erstreckt. Das bewegliche Element umfasst ferner ein Schwenkelement, das in dem Hohlraum des Gehäuses drehbar gelagert ist, und eine Dämpfervorrichtung, die in dem Hohlraum des Gehäuses und um einen Abschnitt des Schwenkelements angeordnet ist. Die Dämpfervorrichtung kann eine Dämpfungskraft auf eine Kettenführungsbaugruppe ausüben, die über das Schwenkelement an dem beweglichen Element drehbar angebracht ist, wenn sich die Kettenführungsbaugruppe in einer Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element dreht. Die Dämpfervorrichtung umfasst eine Reibungsvorrichtung mit einem Reibungselement, das eine Reibungsfläche aufweist. Ein Abschnitt der Reibungsfläche ist gegen das Schwenkelement vorgespannt und steht mit diesem in Reibungseingriff.
In einem Beispiel ist der Abschnitt der Reibungsfläche ein erster Abschnitt der Reibungsfläche und ist ein zweiter Abschnitt der Reibungsfläche gegen das Gehäuse vorgespannt und in Reibungseingriff mit diesem.
In einem Beispiel weist das Reibungselement einen Abschnitt auf, der mit dem Gehäuse nicht drehbar gekoppelt ist. Das Schwenkelement weist ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende auf. Das erste Ende des Schwenkelements ist in dem Hohlraum des Gehäuses drehbar gelagert, und das zweite Ende des Schwenkelements ist an der Kettenführungsbaugruppe anbringbar. Das Reibungselement ist in dem Hohlraum des Gehäuses näher an dem ersten Ende des Schwenkelements angeordnet als an dem zweiten Ende des Schwenkelements.
In einem Beispiel ist der Hohlraum ein erster Hohlraum. Das Gehäuse weist einen zweiten Hohlraum auf, der sich von der einzigen offenen Seite des Gehäuses teilweise durch das Gehäuse erstreckt. Der zweite Hohlraum ist relativ zu dem ersten Hohlraum radial außen angeordnet. Das bewegliche Element umfasst ferner eine Vorspannvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kettenführungsbaugruppe in einer ersten Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element vorzuspannen. Die Drehrichtung ist eine zweite Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element. Die Vorspannvorrichtung ist in dem zweiten Hohlraum des Gehäuses angeordnet.
In einem Beispiel ist die Reibungsvorrichtung in dem Gehäuse in einem Abstand relativ zu der Vorspannvorrichtung in einer axialen Richtung entlang des Schwenkelements angeordnet, sodass sich die Reibungsvorrichtung und die Vorspannvorrichtung in axialer Richtung nicht überlappen.
In einem Beispiel umfasst die Dämpfervorrichtung ferner eine dynamische Dichtung, die in dem ersten Hohlraum und um das Schwenkelement angeordnet ist. Das Gehäuse, die dynamische Dichtung und das Schwenkelement umschließen das Reibungselement in einem Abschnitt des ersten Hohlraums.
In einem Beispiel umfasst ein hinterer Fahrradumwerfer ein an einem Fahrradrahmen anbringbares Basiselement und ein mit dem Basiselement beweglich gekoppeltes bewegliches Element. Das bewegliche Element ist auf einer einzigen Seite offen. Das bewegliche Element weist eine Aussparung auf, die sich von der einzigen offenen Seite teilweise durch das bewegliche Element erstreckt. Der hintere Fahrradumwerfer umfasst ferner ein Schwenkelement, das mit dem beweglichen Element drehbar gekoppelt ist, und eine Kettenführungsbaugruppe, die über das Schwenkelement mit dem beweglichen Element drehbar verbunden ist. Die Kettenführungsbaugruppe ist mit dem Schwenkelement nicht drehbar gekoppelt. Der hintere Fahrradumwerfer umfasst eine Vorspannvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kettenführungsbaugruppe in eine erste Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element vorzuspannen, und eine Dämpfervorrichtung, die in der Aussparung des beweglichen Elements angeordnet ist. Die Dämpfervorrichtung kann eine Dämpfungskraft auf die Kettenführungsbaugruppe ausüben, wenn sich die Kettenführungsbaugruppe in einer zweiten Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element dreht. Die zweite Drehrichtung ist der ersten Drehrichtung entgegengesetzt. Die Dämpfervorrichtung umfasst ein Reibungselement mit einer Reibungsfläche, die gegen das Schwenkelement vorgespannt und in Reibungseingriff mit diesem ist.
In einem Beispiel ist die Reibungsfläche eine erste Reibungsfläche und weist das Reibungselement eine zweite Reibungsfläche auf, die gegen das bewegliche Element vorgespannt und in Reibungseingriff mit diesem ist.
In einem Beispiel ist der hier beschriebene Reibungsdämpfer in einem Kettenspanner angeordnet, der in einen hinteren Umwerfer integriert oder unabhängig davon ist.
Figurenliste
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung erschließen sich aus der folgenden Beschreibung samt Zeichnungen:

1 ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrrads, das derart konstruiert werden kann, dass ein Dämpfer an dem hinteren Umwerfer zum Einsatz kommt.
2 ist eine Seitenansicht eines beispielhaften elektronischen hinteren Umwerfers, der von einem Fahrrad entfernt wurde.
3 ist eine Vorderansicht des elektronischen hinteren Umwerfers von 2.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Abschnitts eines beispielhaften hinteren Umwerfers mit einem ersten Dämpfer gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
5 ist eine vordere Querschnittsansicht eines beispielhaften elektronischen hinteren Umwerfers mit einem Dämpfer gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine Nahaufnahme der vorderen Querschnittsansicht von 5.

Ausführliche Beschreibung der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung beschreibt Beispiele für Reibungsdämpfer, Kettenspanner und hintere Fahrradumwerfer, die einen oder mehrere der oben genannten und/oder anderen Nachteile von bisher bekannten Dämpfern und Kettenschaltungen beseitigen oder verbessern. Mit den hier vorgestellten Reibungsdämpfern entfällt die Notwendigkeit, Rollenkupplungen in den Dämpfer einzubauen. Der Reibungsdämpfer schränkt die Bewegung des Kettenspanners der Kettenschaltung in einer Vorwärtsdrehrichtung des Kettenspanners ein und trägt dazu bei, eine Kettenschwingungsamplitude (z. B. eine vertikale Kettenamplitude) einer unteren Kettenhälfte zu steuern, wenn das Fahrrad einer Gegebenheit auf dem Boden (z. B. einer vertikalen Gegebenheit auf dem Boden) ausgesetzt ist. Ein wesentlicher Vorteil der offenbarten Reibungsdämpfer besteht darin, dass die Dämpfungskräfte höher sind, wenn der Kettenspanner in Vorwärtsdrehrichtung des Kettenspanners gedreht wird als in Rückwärtsdrehrichtung des Kettenspanners. Die höheren Dämpfungskräfte in Vorwärtsdrehrichtung des Kettenspanners tragen dazu bei, die Kettenamplitude zu begrenzen, während durch die niedrigeren Dämpfungskräfte in Rückwärtsdrehrichtung des Kettenspanners eine Vorspannvorrichtung, wie z. B. eine Rückstellfeder (z. B. eine P-Feder), auf den Kettenspanner der Kettenschaltung einwirken und die Kettenspannung aufrechterhalten kann, ohne dass die Rückstellfeder stark oder überhaupt größer wird. Ein weiterer Vorteil der offenbarten Reibungsdämpfer ist, dass der Dämpfer leichter ist als ein herkömmlicher auf einer Rollenkupplung basierender Reibungsdämpfer. Weitere Vorteile der offenbarten Dämpfer sind die einfache Herstellung der Dämpfer und der einfache Einbau in den hinteren Umwerfer.
Hier sind Beispiele für Reibungsdämpfer und hintere Fahrradumwerfer, bei denen derartige Reibungsdämpfer zum Einsatz kommen, offenbart und beschrieben. Die offenbarten Dämpfer leisten größeren Widerstand gegen die Bewegung des Kettenspanners in Kettendurchhangrichtung als in Kettenspannrichtung. Mit anderen Worten: Dreht sich der Kettenspanner der Kettenschaltung in Kettendurchhangrichtung, ist das vom Reibungsdämpfer erzeugte Drehmoment größer als das vom Dämpfer erzeugte Drehmoment, wenn sich der Kettenspanner der Kettenschaltung in Kettenspannrichtung dreht. Das von den offenbarten Dämpfern aufgebrachte Dämpfungsdrehmoment ist also gering, wenn der Fahrer schaltet, und hoch, beispielsweise bei einem Stoß oder einer Vibration.
Die offenbarten Reibungsdämpfer können das Gewicht eines mit einem solchen Dämpfer ausgestatteten hinteren Umwerfers im Vergleich zu einem mit einem Rollenkupplungsdämpfer nach dem Stand der Technik ausgestatteten hinteren Umwerfer verringern. Zum Beispiel sind die offenbarten Reibungsdämpfer mit ihrem einfachen und minimalistischen Design leichter als ein äquivalenter Dämpfer, der auf einer Rollenkupplung basiert und mehrere montierte Komponenten umfasst. Die offenbarten Reibungsdämpfer können auch relativ klein sein und eine zylindrische Form aufweisen, was die Gesamtgröße des hinteren Umwerfers oder Kettenspanners verringern kann, wenn sie an einem hinteren Umwerfer angebracht sind.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der offenbarten Reibungsdämpfer sind für Personen mit einschlägigen üblichen Fachkenntnissen beim Lesen dieser Offenbarung offenkundig. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen stehen für gleiche oder im Wesentlichen ähnliche Teile in den verschiedenen offenbarten Beispielen. Ferner werden hier konkrete Beispiele offenbart und beschrieben, in denen konkrete Kombinationen der offenbarten Aspekte, Merkmale und Komponenten der Offenbarung zur Anwendung kommen. Es ist jedoch möglich, dass alle offenbarten Aspekte, Merkmale und/oder Komponenten der Offenbarung in anderen, hier nicht offenbarten oder beschriebenen Beispielen unabhängig von oder in unterschiedlichen Kombinationen mit anderen Aspekten, Merkmalen und Komponenten der Offenbarung verwendet werden können.
Zu den Zeichnungen: 1 zeigt allgemein ein Fahrrad 50, in dem ein hinterer Umwerfer und ein Dämpfer zum Einsatz kommen, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert sind. Das Fahrrad 50 umfasst einen Rahmen 52, ein Vorderrad 54 und ein Hinterrad 56, die jeweils drehbar an dem Rahmen 52 angebracht sind, sowie einen Antriebsstrang 58. Zum Bremsen des Vorderrads 54 ist eine Vorderradbremse 60 vorgesehen, zum Bremsen des Hinterrads 56 eine Hinterradbremse 62. Das Fahrrad 50 umfasst im Allgemeinen ferner einen Sitz 64 in der Nähe eines hinteren Endes des Rahmens 52 und wird von einem Ende eines mit dem Rahmen 52 verbundenen Sitzrohrs 66 getragen. Das Fahrrad 50 umfasst ferner einen Lenker 68 in der Nähe eines vorderen Endes des Rahmens 52. An dem Lenker 68 ist ein Bremshebel 70 angebracht, mit dem entweder die Vorderradbremse 60 oder die Hinterradbremse 62 oder beide betätigt werden können. Betätigt der Bremshebel 70 nur eine der beiden Bremsen, die Vorderradbremse 60 oder die Hinterradbremse 62, kann ferner ein zweiter Bremshebel (nicht dargestellt) zur Betätigung der anderen Bremse vorgesehen sein. Eine zur Vorderseite und/oder nach vorne gerichtete Fahrtrichtung oder Ausrichtung des Fahrrads 50 wird durch die Richtung des Pfeils A in 1 angezeigt. Eine nach vorne gerichtete Fahrtrichtung des Fahrrads 50 wird also durch die Richtung des Pfeils A angezeigt.
Bei dem in 1 dargestellten Fahrrad 50 handelt es sich zwar um ein Rennrad mit Dropbar-Lenker 68, doch die vorliegende Offenbarung kann auf Fahrräder jeder Art angewendet werden, auch auf voll- oder teilgefederte Mountainbikes sowie Fahrräder mit mechanisch gesteuerten (z. B. Kabel, Hydraulik, Pneumatik) und nicht mechanisch gesteuerten (z. B. kabelgebundenen, drahtlosen) Antriebssystemen.
Der Antriebsstrang 58 weist eine Kette C auf und eine vordere Kettenradbaugruppe 72, die koaxial mit einer Kurbelbaugruppe 74 mit Pedalen 76 angebracht ist. Der Antriebsstrang 58 umfasst ferner eine hintere Kettenradbaugruppe 78, die koaxial mit dem Hinterrad 56 und einem hinteren Gangwechselmechanismus, wie z. B. einem hinteren Umwerfer 80, angebracht ist.
Wie in 1 dargestellt, kann die vordere Kettenradbaugruppe 72 ein oder mehrere koaxial angebrachte Kettenblätter, Ritzel oder Kettenräder F umfassen. In diesem Beispiel umfasst die vordere Kettenradbaugruppe 72 zwei Kettenräder F, die jeweils Zähne 82 um einen entsprechenden Umfang aufweisen. Wie in 1 und 2 dargestellt, kann die hintere Kettenradbaugruppe 78 mehrere (z. B. elf) koaxial angebrachte Ritzel, Zahnräder oder Kettenräder G umfassen. Jedes Kettenrad G weist ebenfalls um einen entsprechenden Umfang angeordnete Zähne 84 auf. Die Anzahl der Zähne 82 des vorderen Kettenrads F mit dem kleineren Durchmesser kann geringer sein als die Anzahl der Zähne des Kettenrads F mit dem größeren Durchmesser. Die Anzahl der Zähne 84 der hinteren Kettenräder G kann vom hinteren Kettenrad G mit dem größten Durchmesser schrittweise zum Kettenrad G mit dem kleinsten Durchmesser abnehmen. Obwohl hier nicht näher beschrieben, kann ein vorderer Gangwechsler 85 derart betätigt werden, dass er sich von einer ersten Betriebsposition in eine zweite Betriebsposition bewegt, um die Kette C zwischen den vorderen Kettenrädern F zu bewegen. Ebenso kann der hintere Umwerfer 80 derart betätigt werden, dass es sich zwischen z. B. elf verschiedenen Betriebspositionen bewegt, um die Kette C auf ein ausgewähltes hinteres Kettenrad G zu schalten.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 ist der hintere Umwerfer 80 in diesen Beispielen als kabelloser, elektrisch betätigter hinterer Umwerfer dargestellt, der an dem Rahmen 52 des Fahrrads 50 anbringbar ist. Der elektrische hintere Umwerfer 80 umfasst ein Basiselement 86 (z. B. Achsschenkel), das an dem Fahrradrahmen 52 anbringbar ist. Ein Gestänge 88 weist zwei Glieder L auf (in 2 ist eines hinter dem anderen verborgen), die schwenkbar mit dem Basiselement 86 verbunden sind. Ein bewegliches Element 90 (z. B. ein Achsschenkel) ist mit dem Gestänge 88 verbunden. Eine Kettenführungsbaugruppe 92 (z. B. ein Käfig) umfasst eine Käfigplatte 93 mit einem proximalen Ende 91, das schwenkbar mit einem Teil des beweglichen Elements 90 verbunden ist, wie weiter unten beschrieben. Wie in 2 dargestellt, kann sich die Käfigplatte 93 um eine Käfigdrehachse R in einer Dämpfungsrichtung D und einer Kettenspannrichtung T drehen oder schwenken.
An dem elektrischen hinteren Umwerfer 80 ist ein Motormodul 94 mit einer Batterie 96 angebracht. Die Batterie 96 versorgt das Motormodul 94 mit Strom. Wie in 2 dargestellt, ist in einem Beispiel das Motormodul 94 in dem Basiselement 86 angeordnet. Das Motormodul 94 kann jedoch auch an einer anderen Stelle angeordnet sein, beispielsweise in einem der Glieder L des Gestänges 88 oder in dem beweglichen Element 90. Das Motormodul 94 kann einen Getriebemechanismus oder ein Getriebe umfassen (hier jedoch nicht dargestellt). Bekanntermaßen können das Motormodul 94 und der Getriebemechanismus mit dem Gestänge 88 gekoppelt sein, um die Käfigplatte 93 seitlich zu bewegen und auf diese Weise die Kette C zwischen den hinteren Kettenrädern G der hinteren Kettenradbaugruppe 78 zu schalten.
Die Käfigplatte 93 weist ferner ein distales Ende 98 auf, das ein Spannzahnrad oder Rad 100 (z. B. ein Spannrad) trägt. Das Rad 100 weist ferner Zähne 102 um einen Umfang auf. Die Käfigplatte 93 ist in der Kettenspannrichtung T vorgespannt, um die Spannung in der Kette C aufrechtzuerhalten. Die Kettenführungsbaugruppe 92 kann ferner ein zweites Zahnrad oder Rad umfassen, z. B. ein Führungsrad 104, das näher an dem proximalen Ende 91 der Käfigplatte 93 und dem beweglichen Element 90 angeordnet ist. Im Betrieb wird die Kette C um eines der hinteren Kettenräder G geführt. Ein oberer Abschnitt der Kette C erstreckt sich nach vorne zu der vorderen Kettenradbaugruppe 72 und wird um eines der vorderen Kettenräder F geführt. Ein unterer Abschnitt der Kette C kehrt von der vorderen Kettenradbaugruppe 72 zum Spannrad 100 zurück und wird dann nach vorne zum Führungsrad 104 geführt. Das Führungsrad 104 leitet die Kette C zu den hinteren Kettenrädern G. Durch eine seitliche Bewegung der Käfigplatte 93, des Spannrads 100 und des Führungsrads 104 kann die seitliche Position der Kette C zur Ausrichtung mit einem ausgewählten hinteren Kettenrad G bestimmt werden.
Unter Bezugnahme auf 1 kann eine Steuereinheit 106 an dem Lenker 68 angebracht sein, um das Motormodul 94 zu betätigen und den hinteren Umwerfer 80 zu bedienen, damit die Gänge gewechselt und ausgewählt werden. Die Steuereinheit 106 kann jedoch an jeder beliebigen Stelle des Fahrrads 50 angeordnet oder alternativ auf verschiedene Komponenten des Fahrrads 50 verteilt sein, wobei eine Kommunikationsverbindung für die erforderlichen Signal- und Strompfade eingerichtet sein kann. Die Steuereinheit 106 kann auch an einer anderen Stelle als an dem Fahrrad 50 angeordnet sein, z. B. am Handgelenk des Fahrers oder in einer Trikottasche. Die Kommunikationsverbindung kann drahtgebunden, drahtlos oder eine Kombination davon sein. In einem Beispiel kann die Steuereinheit 106 in der hintere Umwerfer 80 integriert sein, um Steuerbefehle zwischen den Komponenten zu übertragen. Die Steuereinheit kann einen Prozessor, einen Speicher und eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen umfassen.
Die Batterie 96 kann stattdessen eine alternative Stromversorgung oder Stromquelle sein und andere elektrische Komponenten des Fahrrads 50 innerhalb eines vernetzten Systems betreiben. Die Batterie 96 oder eine andere Stromversorgung kann auch an anderen Stellen angeordnet sein, z. B. am Rahmen 52 angebracht sein. Darüber hinaus können mehrere Stromversorgungen vorgesehen sein, die gemeinsam oder einzeln die elektrischen Komponenten des Systems versorgen können, einschließlich des hinteren Umwerfers 80, wie z. B. einen Antriebsmotor für eine Ausführungsform mit einem elektrisch angetriebenen Fahrrad. In diesem Beispiel ist die Batterie 96 jedoch derart konfiguriert, dass sie direkt an dem hinteren Umwerfer 80 angebracht ist und nur die Komponenten des hinteren Umwerfers 80 mit Strom versorgt.
In dem beweglichen Element 90 (das z. B. als Gehäuse dient) ist eine Dämpfervorrichtung (z. B. ein Dämpfer) untergebracht. Ein Beispiel für einen Dämpfer 120 wird nun unter Bezugnahme auf 4-6 beschrieben. Obwohl hier als Teil eines hinteren Fahrradumwerfers erörtert, kann der Dämpfer 120 in einen Kettenspanner oder eine Kettenführungsbaugruppe eines Fahrrads integriert sein, wobei der Kettenspanner nicht Teil eines vorderen oder eines hinteren Umwerfers ist.
Unter Bezugnahme auf 4 umfasst die Kettenführungsbaugruppe 92 eine Außenplatte 122 und eine Innenplatte 124, die voneinander beabstandet sind. Die Außenplatte 122 und die Innenplatte 124 sind beispielsweise starre Platten. Zur Aufnahme der Kette (nicht dargestellt) sind das Spannrad 100 und das Führungsrad 104 drehbar zwischen der Außenplatte 122 und der Innenplatte 124 angeordnet. Das Spannrad 100 und das Führungsrad 104 sind beispielsweise relativ zu der Außenplatte 122 und der Innenplatte 124 der Kettenführungsbaugruppe 92 über entsprechende Lager 126 drehbar, mit denen sich das Spannrad 100 und das Führungsrad 104 drehen.
Das bewegliche Element 90 kann aus beliebig vielen verschiedenen Materialien hergestellt sein. Zum Beispiel kann das bewegliche Element 90 aus glasfaserverstärktem Nylon hergestellt sein. Die Außenplatte 122 und die Innenplatte 124 können aus beliebig vielen Materialien hergestellt sein. Beispielsweise kann die Außenplatte 122 aus gestanztem Aluminium und kann die Innenplatte 124 aus gestanztem Stahl hergestellt sein. Es können auch andere Materialien verwendet werden. Die Außenplatte 122 kann zum Schutz vor Korrosion behandelt sein, da die Außenplatte 122 nicht verhindert, dass Feuchtigkeit und/oder Schmutz in die Dämpfervorrichtung 120 eindringen. Die Außenplatte 122 kann beispielsweise mittels elektrophoretischer Abscheidung (EPD) beschichtet sein.
Ein erster Verbinder 128 (z. B. eine erste Schraube oder Buchse) erstreckt sich durch eine erste Öffnung 130 durch die Innenplatte 124, eine Öffnung 132 durch das Lager 126 des Führungsrads 104 und eine erste Öffnung 134 durch die Außenplatte 122 und verbindet die Innenplatte 124, das Führungsrad 104 und die Außenplatte 122 mit dem beweglichen Element 90 des hinteren Umwerfers 80.
Ein zweiter Verbinder 136 (z. B. eine zweite Schraube oder Buchse) erstreckt sich durch eine zweite Öffnung 138 durch die Außenplatte 122, eine Öffnung 140 durch das Lager 126 des Spannrads 100 und eine zweite Öffnung 142 durch die Innenplatte 124 und verbindet das Spannrad 100 mit der Außenplatte 122 und der Innenplatte 124 (z. B. mit einer Mutter).
Die Außenplatte 122 ist mit einer Drehwelle 144 (z. B. einer Käfigwelle) drehfest verbunden. Die Außenplatte 122 ist beispielsweise über den ersten Verbinder 128 und eine zwischen der Außenplatte 122 und dem Führungsrad 104 angeordnete Mutter 146 (z. B. eine Käfigmutter) drehfest mit der Drehwelle 144 verbunden. Der erste Verbinder 128 wird beispielsweise in ein Innengewinde der Drehwelle 144 geschraubt, und die Mutter 146 wird gegen die Außenplatte 122 angezogen, sodass die Außenplatte 122 relativ zu der Drehwelle 144 drehfest ist.
Die Drehwelle 144 ist (z. B. mit zwei Lagern) in einem Hohlraum 148 (z. B. einem ersten Hohlraum) des beweglichen Elements 90 drehbar gelagert. Der erste Hohlraum 148 kann einen Durchgang (z. B. eine gestufte Durchgangsbohrung) bilden, der sich von einer ersten axialen Seite 150 des beweglichen Elements 90 teilweise in das bewegliche Element 90 erstreckt. Mit anderen Worten: Der erste Hohlraum 148 kann sich nicht vollständig durch das bewegliche Element 90 erstrecken. Das bewegliche Element 90 weist somit eine einzige offene Seite auf (z. B. die erste axiale Seite 150). Die einzige offene Seite 150 ist auf derselben Seite des beweglichen Elements 90 angeordnet wie die Kettenführungsbaugruppe 92.
Die Zwischenelemente 152, 154 und 156 dichten einen Abschnitt (z. B. einen ersten Abschnitt) des ersten Hohlraums 148 gegenüber der Umgebung ab, in der der hintere Umwerfer 80 verwendet wird. Zusammen mit dem beweglichen Element 90 verhindern die um die Drehwelle 144 angeordneten Zwischenelemente 152, 154 und 156, dass beispielsweise Schmutz und Feuchtigkeit in den ersten Abschnitt des ersten Hohlraums 148 eindringen, in dem sich ein Abschnitt der Drehwelle 144 (z. B. einschließlich eines Endes der Drehwelle 144) dreht. Mit anderen Worten: Der erste Abschnitt des ersten Hohlraums 148 ist umschlossen.
Die Zwischenelemente 152, 154 und 156 sind um die Drehwelle 144 und in dem ersten Hohlraum 148 innerhalb des beweglichen Elements 90 anordenbar, sodass die Zwischenelemente 152, 154 und 156 an der Drehwelle 144 und/oder dem beweglichen Element 90 anliegen (siehe 6). Die Zwischenelemente 152, 154, 156 bilden zum Beispiel eine dynamische Dichtung.
Das Zwischenelement 152 ist zum Beispiel ein Sicherungsring. Das Zwischenelement 154 ist zum Beispiel eine Unterlegscheibe. Das Zwischenelement 156 ist zum Beispiel eine Dichtung (z. B. ein O-Ring). In dem in 4 gezeigten Beispiel liegt der Sicherungsring 152 der ersten axialen Seite 150 des beweglichen Elements 90 am nächsten, liegt die Unterlegscheibe 154 der ersten axialen Seite 150 des beweglichen Elements 90 am zweitnächsten und liegt die Dichtung 156 am weitesten von der ersten axialen Seite 150 des beweglichen Elements 90 entfernt. Eine andere Anordnung ist möglich. Die Zwischenelemente 152, 154 und 156 können aus beliebig vielen Materialien hergestellt sein. Der Sicherungsring 152 kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl, die Unterlegscheibe 154 kann aus Kunststoff oder Aluminium und die Dichtung 156 kann aus Silikon hergestellt sein. Es können auch andere Materialien verwendet werden. Es können mehr, weniger und/oder andere Zwischenelemente vorgesehen sein.
Unter Bezugnahme auf 6 ist der Sicherungsring 152 in einem Ausschnitt 157 in dem ersten Hohlraum 148 des beweglichen Elements 90 (z. B. einem zweiten Abschnitt des ersten Hohlraums 148) angeordnet. Der Sicherungsring 152 weist kein Gewinde auf. In einer Ausführungsform weist der Sicherungsring 152 jedoch Gewinde auf, die mit entsprechenden Gewinden in dem beweglichen Element 90 in Eingriff bringbar sind.
Aufgrund der geringen Größe des Sicherungsrings 152 kann der Abstand zwischen den Lagerflächen 159 und 160 zwischen der Drehwelle 144 und dem beweglichen Element 90 vergrößert werden. Zum Beispiel kann der Dämpfer 120 von den Lagerflächen 159 und 160 eingerahmt sein. Dies ist insofern ein Vorteil, als der vergrößerte Abstand zwischen den Lagerflächen 159 und 160 die Schaukelbewegung zwischen der Drehwelle 144 und dem beweglichen Element 90 reduziert.
Unter Bezugnahme auf 4 steht eine Vorspannvorrichtung 158 mit dem beweglichen Element 90 und einem Kupplungsabschnitt 161 der Außenplatte 122 formschlüssig in Eingriff. Beispielsweise umfasst die Vorspannvorrichtung 158 eine erste Lasche 162 an einem Ende 164 der Vorspannvorrichtung 158 und eine zweite Lasche (nicht dargestellt) an dem anderen Ende 168 der Vorspannvorrichtung 158. Die erste Lasche 162 ist in einer entsprechenden Aussparung in dem beweglichen Element 90 anordenbar, und die zweite Lasche ist in dem Kupplungsabschnitt 161 (z. B. einer Öffnung) der Außenplatte 122 anordenbar. Die Vorspannvorrichtung 158 kann auf andere Weise an dem beweglichen Element 90 und der Außenplatte 122 angebracht sein.
Die Vorspannvorrichtung 158 spannt beispielsweise die Kettenführungsbaugruppe 92 in der Kettenspannrichtung T vor, um die notwendige Spannung der mit dem Spannrad 100 und dem Führungsrad 104 in Eingriff stehenden Kette C aufrechtzuerhalten oder wiederherzustellen. Bei der Vorspannvorrichtung 158 kann es sich um beliebig viele verschiedene Vorspannvorrichtungen handeln, z. B. eine Torsionsfeder. Die Vorspannvorrichtung 158 kann aus beliebig vielen Materialien hergestellt sein, z. B. aus Stahl. Die Vorspannvorrichtung 158 kann zum Schutz vor Korrosion behandelt sein. Die Vorspannvorrichtung 158 kann beispielsweise mittels elektrophoretischer Abscheidung (EPD) beschichtet sein.
Gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ist der Dämpfer 120 in dem beweglichen Element 90 um die Drehwelle 144 anordenbar. Der Dämpfer 120 kann eine Dämpfungskraft (z. B. eine Radialkraft) auf die Drehwelle 144 und damit auf die Kettenführungsbaugruppe 92 ausüben, wenn sich die Kettenführungsbaugruppe 92 und damit die Drehwelle 144 in der Dämpfungsrichtung D dreht.
Der Dämpfer 120 umfasst ein Reibungselement 172 (z. B. ein ringförmiges Reibungselement). In einem Beispiel ist das Reibungselement 172 eine Feder (z. B. eine Torsionsschlingfeder) mit einer Mehrzahl von Spulen. Die Torsionsschlingfeder 172 fungiert beispielsweise als Kupplungsfeder. Die Torsionsschlingfeder 172 kann beispielsweise linksgewickelt sein (z. B. gegen den Uhrzeigersinn bei Betrachtung des beweglichen Elements 90 von der Kettenführungsbaugruppe 92 aus). Dies kann ein Vorteil sein, da die Feder 172 und die Drehwelle 144 von der ersten axialen Seite 150 des beweglichen Elements 90 (z. B. der gleichen Seite wie die Kettenführungsbaugruppe 92) in das bewegliche Element gedrückt werden. Da das bewegliche Element 90 von der einzigen offenen Seite 150 zugänglich ist, kann sich die Ausrichtung der Dämpfervorrichtung 120 relativ zu dem beweglichen Element 90 im Vergleich zu anderen Dämpfervorrichtungen ändern.
Die Feder 172 kann vier bis sechs oder mehr Spulen aufweisen. Es kann auch eine andere Anzahl von Spulen vorgesehen sein. Das Reibungselement 172 ist relativ zu der Drehwelle 144 radial außen und relativ zu der Vorspannvorrichtung 158 radial innen angeordnet.
Wie in 5 und 6 dargestellt, ist das Reibungselement 172 nach der Anbringung des hinteren Umwerfers 90 gegen die Drehwelle 144 (z. B. ein Schwenkelement) vorgespannt und steht mit dieser in Reibungseingriff. Die Drehwelle 144 umfasst ein erstes Ende 180 und ein dem ersten Ende 180 gegenüberliegendes zweites Ende 182. Das erste Ende 180 der Drehwelle 144 wird von dem beweglichen Element 90 in einem Abschnitt 184 des ersten Hohlraums 148 (z. B. des Abschnitts des ersten Hohlraums 148, der durch die Zwischenelemente 152, 154 und 156 abgedichtet ist) gehalten. Das zweite Ende 182 der Drehwelle 144 erstreckt sich über die erste axiale Seite 150 des beweglichen Elements 90 und aus dem beweglichen Element 90 hinaus. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Drehwelle 144 nicht über die erste axiale Seite 150 des beweglichen Elements 90 hinaus, sondern ist in dem beweglichen Element 90 angeordnet.
Der erste Hohlraum 148 umfasst einen ersten Teil 186 und einen zweiten Teil 188, die durch eine Wand 190 (z. B. eine erste ringförmige Wand) getrennt sind. Die erste ringförmige Wand 190 bildet teilweise den ersten Hohlraum 148. Das erste Ende 180 der Drehwelle 144 ist in dem ersten Teil 186 des ersten Hohlraums 148 angeordnet, und das Reibungselement 172 ist in dem zweiten Teil 188 des ersten Hohlraums 148 angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 6 weist die Drehwelle 144 eine ringförmige Außenfläche 192 (z. B. eine erste ringförmige Außenfläche) auf, mit der das Reibungselement 172 in Eingriff steht. In dem in 5 und 6 dargestellten Beispiel umfasst die Drehwelle 144 eine Mehrzahl ringförmiger Außenflächen (z. B. neun ringförmige Außenflächen) mit unterschiedlichen Durchmessern. Beispielsweise weist die Drehwelle 144 eine zweite ringförmige Außenfläche 194 auf, mit der die Dichtung 156 in Eingriff steht, sowie eine dritte ringförmige Außenfläche 196, mit der der Sicherungsring 152 in Eingriff steht. Andere Teile (z. B. andere Zwischenelemente) können mit der ersten ringförmigen Außenfläche 192, der zweiten ringförmigen Außenfläche 194, der dritten ringförmigen Außenfläche 196 und/oder anderen ringförmigen Außenflächen der Drehwelle 144 in Eingriff stehen.
Das Reibungselement 172 weist eine Reibungsfläche 198 auf. Die Reibungsfläche 198 ist beispielsweise eine Innenfläche (z. B. eine ringförmige Innenfläche) der Torsionsschlingfeder 172 (z. B. eine Innenfläche der Mehrzahl von Spulen). Ein erster Teil 200 des Reibungselements 172 (z. B. ein erster Teil der Reibungsfläche 198) ist gegen die erste ringförmige Außenfläche 192 der Drehwelle 144 vorgespannt und in Reibungseingriff mit dieser, und ein zweiter Teil 202 des Reibungselements 172 (z. B. ein zweiter Teil der Reibungsfläche 198) ist gegen das bewegliche Element 90 vorgespannt und in Reibungseingriff mit diesem. Beispielsweise ist der zweite Teil 202 des Reibungselements 172 gegen die erste ringförmige Wand 190 in dem ersten Hohlraum 148 des beweglichen Elements 90 vorgespannt und steht mit dieser in Reibungseingriff.
Unter Bezugnahme auf 6 weist die erste ringförmige Wand 190 eine ringförmige Außenfläche 204 auf und ist die ringförmige Außenfläche 204 der ersten ringförmigen Wand 190 in einer Linie (z. B. bündig) mit der ersten ringförmigen Außenfläche 192 der Drehwelle 144, wenn die Drehwelle 144 in dem beweglichen Element 90 eingebaut ist. In anderen Ausführungsformen kann die erste ringförmige Außenfläche 192 der Drehwelle 144 relativ zu der ringförmigen Außenfläche 204 der ersten ringförmigen Wand 190 in einer radial äußeren Richtung oder einer radial inneren Richtung versetzt sein.
Der zweite Teil 202 des Reibungselements 172 erzeugt zum Beispiel eine höhere Reibungskraft als der erste Teil 200 des Reibungselements 172. Zum Beispiel ist eine Länge des zweiten Teils 202 des Reibungselements 172 größer als eine Länge des ersten Teils 200 des Reibungselements 172. Die Mehrzahl von Spulen des Reibungselements 172 umfasst einen ersten Abschnitt von Sputen 206 (z. B. entsprechend dem ersten Teil 200 des Reibungselements 172; eine oder mehrere erste Spulen) und einen zweiten Abschnitt von Spulen 208 (z. B. entsprechend dem zweiten Teil 202 des Reibungselements 172; eine oder mehrere zweite Spulen). Bei der einen oder den mehreren ersten Spulen 206 handelt es sich beispielsweise um aktive Spulen, die mit der Drehwelle 144 in Eingriff stehen, und bei der einen oder den mehreren zweiten Spulen 208 handelt es sich beispielsweise um nicht aktive Spulen (z. B. passive Spulen), die mit dem beweglichen Element 90 (z. B. der ersten ringförmigen Wand 190 des beweglichen Elements 90) in Eingriff stehen.
Der zweite Abschnitt der Spulen 208 kann mehr Spulen (z. B. Spulenwicklungen) aufweisen als der erste Abschnitt der Spulen 206. Eine Reibungskraft auf der statischen Seite (z. B. einer Kupplungsseite; an dem beweglichen Element 90) ist größer als eine Reibungskraft auf der dynamischen Seite (z. B. einer Dämpferseite; an der Drehwelle 144). In dem in 5 und 6 dargestellten Beispiel umfasst der erste Abschnitt der Spulen 206 zwischen einer und zwei Spulenwicklungen (z. B. 1,5 Spulenwicklungen) und umfasst der zweite Abschnitt der Spulen 208 zwischen fünf und sechs Spulenwicklungen (z. B. 5,5 Spulenwicklungen). Es können auch andere Konfigurationen vorgesehen sein. So kann beispielsweise der erste Abschnitt der Spulen 206 zwei Spulenwicklungen und der zweite Abschnitt der Spulen 208 vier Spulenwicklungen umfassen. In einem weiteren Beispiel kann der erste Abschnitt der Spulen 206 eine Wicklung und der zweite Abschnitt der Spulen 208 fünf Wicklungen aufweisen. Je höher die Anzahl aktiver Spulen 206 z. B. an der Drehwelle 144, desto höher ist das Drehmoment (z. B. 0,4-0,6 Newtonmeter Kraftzunahme pro halbem Millimeter Spule).
Das Reibungselement 172 weist ein erstes Ende 210 und ein dem ersten Ende 210 gegenüberliegendes zweites Ende 212 auf. Der erste Abschnitt der Spulen 206 ist an und/oder neben dem ersten Ende 210 des Reibungselements 172 angeordnet, und der zweite Abschnitt der Spulen 208 ist an und/oder neben dem zweiten Ende 212 des Reibungselements 172 angeordnet.
In dem in 5 und 6 dargestellten Beispiel weist die erste ringförmige Wand 190 einen Basisabschnitt 214 auf. Der Basisabschnitt 214 weist zum Beispiel einen abgewinkelten Bereich 216 (z. B. einen gekrümmten Bereich) und einen geraden Bereich 218 auf. Der gekrümmte Bereich 216 des Basisabschnitts 214 ist relativ zu der Käfigdrehachse R abgewinkelt. Der gekrümmte Bereich 216 des Basisabschnitts 214 krümmt sich von der ringförmigen Außenfläche 204 der ersten ringförmigen Wand 190 weg zu dem geraden Bereich 218 des Basisabschnitts 214, sodass der gerade Bereich 218 des Basisabschnitts 214 der ersten ringförmigen Wand 190 relativ zu der ringförmigen Außenfläche 204 der ersten ringförmigen Wand 190 radial außen ist. Das zweite Ende 212 des Reibungselements 172 steht in Eingriff mit dem gekrümmten Bereich 216 des Basisabschnitts 214 der ersten ringförmigen Wand 190 (z. B. ist es darin eingebettet), sodass das Reibungselement 172 gegen die Kettenführungsbaugruppe 92 vorgespannt ist. Mit anderen Worten: Da das zweite Endes 212 des Reibungselements 172 mit dem gekrümmten Bereich 216 des Basisabschnitts 214 der ersten ringförmigen Wand 190 in Eingriff steht, ist das Reibungselement 172 relativ zu dem beweglichen Element 90 und der Drehwelle 144 axial fixiert. Die axiale Fixierung ermöglicht eine Abweichung der Federlänge bei der Herstellung.
Das Vorspannen gegen die Kettenführungsbaugruppe 92 verhindert, dass sich das Reibungselement 172 tiefer in den zweiten Teil 188 des ersten Hohlraums 148 bewegt, sodass das Reibungselement 172 weniger oder gar nicht mit der Drehwelle 144 in Eingriff kommt. Bei einer derartigen Bewegung des Reibungselements 172 in den zweiten Teil 188 des ersten Hohlraums 148 würde der Dämpfer 120 schlechter oder gar nicht funktionieren.
Unter Bezugnahme auf 6 ist das Reibungselement 172 in dem ersten Hohlraum 148 angeordnet und ist die Vorspannvorrichtung 158 in einem zweiten Hohlraum 220 des beweglichen Elements 90 angeordnet, sodass das Reibungselement 172 in einer Richtung entlang der Käfigdrehachse R (z. B. einer axialen Richtung) einen Abstand relativ zu der Vorspannvorrichtung 158 aufweist. Mit anderen Worten: Das Reibungselement 172 und die Vorspannvorrichtung 158 dürfen bzw. sollten sich in axialer Richtung nicht überlappen.
Der zweite Hohlraum 220 erstreckt sich von der ersten axialen Seite 150 des beweglichen Elements 90 teilweise in das bewegliche Element 90 hinein. Der zweite Hohlraum 220 ist von dem ersten Hohlraum 148 durch eine zweite ringförmige Wand 220 getrennt. Der zweite Hohlraum 220 erstreckt sich weniger weit in das bewegliche Element 90 hinein als der erste Hohlraum 148 in das bewegliche Element 90.
Die Vorspannvorrichtung 158 ist näher an der Kettenführungsbaugruppe 92 (d. h. außen) angeordnet als das Reibungselement 172 relativ zu der Kettenführungsbaugruppe 92. Mit anderen Worten: Der Abstand zwischen dem Reibungselement 172 und der Kettenführungsbaugruppe 92 ist größer als der Abstand zwischen der Vorspannvorrichtung 158 und der Kettenführungsbaugruppe 92. Das Reibungselement 172 ist derart in dem ersten Hohlraum 148 angeordnet, dass das Reibungselement 172 näher an dem ersten Ende 180 der Drehwelle 144 ist als an dem zweiten Ende 182 der Drehwelle 144.
Das Reibungselement 172 kann wie eine Federkupplung wirken. Der Reibungseingriff zwischen der ringförmigen Innenfläche 198 des Reibungselements 172 und der ersten ringförmigen Außenfläche 192 der Drehwelle 144 schränkt die Drehbewegung der Kettenführungsbaugruppe 92 relativ zu dem beweglichen Element 90 ein. Drehen sich die Kettenführungsbaugruppe 92 und die Drehwelle 144 in der Dämpfungsrichtung D, wobei aufgrund der unterschiedlichen Reibungskoeffizienten der ersten ringförmigen Fläche 192 der Drehwelle 144 bzw. der ringförmigen Außenfläche 204 der ersten ringförmigen Wand 190 sich das erste Ende 210 des Reibungselements 172 freier bewegen kann als das zweite Ende 212 des Reibungselements 172, bewirkt der Reibungseingriff zwischen dem Reibungselement 172 und der ersten ringförmigen Fläche 192 der Drehwelle 144, dass ein Innendurchmesser des Reibungselements 172 kleiner und die Länge des Reibungselements 172 größer werden. Drehen sich die Kettenführungsbaugruppe 92 und die Drehwelle 144 in der Dämpfungsrichtung D, bewirkt der Reibungseingriff zwischen dem Reibungselement 172 und der ersten ringförmigen Außenfläche 192 der Drehwelle 144, dass sich das Reibungselement 172 an der Drehwelle 144 festspannt, wodurch die Radialkraft an der Drehwelle 144 zunimmt.
Drehen sich die Kettenführungsbaugruppe 92 und die Drehwelle 144 in der Dämpfungsrichtung D, erzeugt das Reibungselement 172 also ein höheres Drehmoment an der Drehwelle 144, als wenn sich die Kettenführungsbaugruppe 92 und die Drehwelle 144 in der Spannrichtung T drehen. Unterschiedliche Verhältnisse von Drehmomenten, die von dem Reibungselement 172 an der Drehwelle 144 erzeugt werden, wenn sich die Kettenführungsbaugruppe 92 und die Drehwelle 144 in der Dämpfungsrichtung D drehen, als wenn sich die Kettenführungsbaugruppe 92 und die Drehwelle 144 in der Spannrichtung T drehen, können auf der Grundlage von unterschiedlichen Größen, Formen und/oder Materialien des Reibungselements 172, des beweglichen Elements 90 und/oder der Drehwelle 144 und/oder einer unterschiedlichen Anordnung des Reibungselements 144 entlang der Drehwelle 144 und der ersten ringförmigen Wand 190 des beweglichen Elements 90 bereitgestellt werden.
Obwohl hier bestimmte Fahrradkettenschaltungen, Fahrräder und Verfahren gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, ist der Anwendungsbereich dieses Patents nicht darauf beschränkt. Im Gegenteil: Dieses Patent deckt alle Ausführungsformen der Lehren der Offenbarung ab, die in angemessener Weise in den Anwendungsbereich zulässiger Äquivalente fallen.
Die Abbildungen der hier beschriebenen Ausführungsformen sollen ein allgemeines Verständnis für die Struktur der verschiedenen Ausführungsformen vermitteln. Die Abbildungen sind keine vollständige Beschreibung aller Elemente und Merkmale von Geräten und Systemen, die die hier beschriebenen Strukturen oder Verfahren verwenden. Viele andere Ausführungsformen sind für den Fachmann bei der Durchsicht der Offenbarung offensichtlich. Andere Ausführungsformen können verwendet und von der Offenbarung abgeleitet werden, sodass strukturelle und logische Ersetzung und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus sind die Abbildungen lediglich repräsentativ und möglicherweise nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Bestimmte Proportionen in den Abbildungen können übertrieben sein, während andere Proportionen verkleinert sein können. Dementsprechend sind die Offenbarung und die Figuren eher als illustrativ und nicht als einschränkend zu betrachten.
Diese Beschreibung enthält zwar viele Einzelheiten, diese sollten jedoch nicht als Beschränkungen des Umfangs der Erfindung oder des beanspruchten Gegenstands verstanden werden, sondern als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungsformen der Erfindung spezifisch sind. Bestimmte Merkmale, die in dieser Beschreibung in Zusammenhang mit einzelnen Ausführungsformen beschrieben werden, können auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform realisiert werden. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die in Zusammenhang mit einer einzigen Ausführungsform beschrieben werden, auch in mehreren Ausführungsformen separat oder in jeder geeigneten Unterkombination implementiert werden. Darüber hinaus können, obwohl Merkmale oben als in bestimmten Kombinationen wirkend beschrieben und sogar ursprünglich als solche beansprucht werden, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in einigen Fällen aus der Kombination herausgenommen werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
Auch wenn in den Zeichnungen Vorgänge und/oder Handlungen in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt und beschrieben werden, ist dies nicht so zu verstehen, dass diese Vorgänge in der dargestellten Reihenfolge oder in aufeinanderfolgender Reihenfolge ausgeführt werden müssen oder dass alle dargestellten Vorgänge ausgeführt werden müssen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen können Multitasking und Parallelverarbeitung vorteilhaft sein. Darüber hinaus ist die Trennung verschiedener Systemkomponenten in den oben beschriebenen Ausführungsformen nicht so zu verstehen, dass eine solche Trennung in allen Ausführungsformen erforderlich ist, und es ist davon auszugehen, dass alle beschriebenen Programmkomponenten und Systeme im Allgemeinen in ein einziges Softwareprodukt integriert oder in mehrere Softwareprodukte verpackt werden können.
Auf eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung kann hier einzeln und/oder gemeinsam mit dem Begriff „Erfindung“ Bezug genommen werden, ohne dass damit beabsichtigt wird, den Anwendungsbereich dieser Anmeldung auf eine bestimmte Erfindung oder ein erfinderisches Konzept zu beschränken. Auch wenn hier bestimmte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind, kann jede beliebige Anordnung, die den gleichen oder einen ähnlichen Zweck erfüllt, die gezeigten Ausführungsformen ersetzen. Diese Offenbarung soll alle späteren Anpassungen oder Variationen der verschiedenen Ausführungsformen abdecken. Kombinationen der obigen Ausführungsformen und andere, hier nicht speziell beschriebene Ausführungsformen sind für den Fachmann bei Durchsicht der Beschreibung offensichtlich.
Die Zusammenfassung der Offenbarung wird in Übereinstimmung mit 37 C.F.R. § 1.72(b) zur Verfügung gestellt und wird mit der Maßgabe eingereicht, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Darüber hinaus können in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale zusammengefasst oder in einer einzigen Ausführungsform beschrieben werden, um die Offenbarung zu vereinfachen. Diese Offenbarung ist nicht so zu verstehen, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern als in den einzelnen Ansprüchen ausdrücklich aufgeführt. Wie aus den folgenden Ansprüchen hervorgeht, kann der Erfindungsgegenstand vielmehr auf weniger als alle Merkmale einer der offenbarten Ausführungsformen gerichtet sein. Daher werden die folgenden Ansprüche in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich steht und den beanspruchten Gegenstand separat definiert.
Die vorstehende ausführliche Beschreibung soll eher als erläuternd und nicht als einschränkend angesehen werden, und die folgenden Ansprüche einschließlich aller Äquivalente sollen den Umfang der Erfindung definieren. Die Ansprüche sind nicht so zu verstehen, dass sie sich auf die beschriebene Reihenfolge oder Elemente beziehen, es sei denn, es wird darauf hingewiesen. Daher werden alle Ausführungsformen, die in den Anwendungsbereich der folgenden Ansprüche und deren Äquivalente fallen und in deren Schutzbereich sind, als Erfindung beansprucht.

Claims

Hinterer Fahrradumwerfer, der Folgendes umfasst: ein Basiselement, das an einem Fahrradrahmen anbringbar ist; ein bewegliches Element, das mit dem Basiselement beweglich gekoppelt ist; ein Schwenkelement, das mit dem beweglichen Element drehbar gekoppelt ist, wobei das Schwenkelement eine ringförmige Außenfläche aufweist; eine Kettenführungsbaugruppe, die über das Schwenkelement mit dem beweglichen Element drehbar verbunden ist, wobei die Kettenführungsbaugruppe nicht drehbar mit dem Schwenkelement gekoppelt ist; eine Vorspannvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kettenführungsbaugruppe in eine erste Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element vorzuspannen; und eine Dämpfervorrichtung, die in dem beweglichen Element angeordnet ist, wobei die Dämpfervorrichtung eine Dämpfungskraft auf die Kettenführungsbaugruppe ausübt, wenn sich die Kettenführungsbaugruppe in einer zweiten Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element dreht, wobei die zweite Drehrichtung entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung ist, wobei die Dämpfervorrichtung Folgendes umfasst: eine Reibungsvorrichtung mit einem Reibungselement, wobei das Reibungselement eine Reibungsfläche aufweist, wobei ein erster Abschnitt der Reibungsfläche gegen die ringförmige Außenfläche des Schwenkelements vorgespannt und mit dieser in Reibungseingriff ist und ein zweiter Abschnitt der Reibungsfläche gegen das bewegliche Element vorgespannt und mit diesem in Reibungseingriff ist, wobei die Reibungsvorrichtung innerhalb des beweglichen Elements in einem Abstand relativ zu der Vorspannvorrichtung in einer axialen Richtung entlang des Schwenkelements angeordnet ist, sodass sich die Reibungsvorrichtung und die Vorspannvorrichtung in axialer Richtung nicht überlappen.
Hinterer Fahrradumwerfer nach Anspruch 1, wobei ein Abstand zwischen der Reibungsvorrichtung und der Kettenführungsbaugruppe in der axialen Richtung größer ist als ein Abstand zwischen der Vorspannvorrichtung und der Kettenführungsbaugruppe in der axialen Richtung.
Hinterer Fahrradumwerfer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reibungsvorrichtung relativ zu der Vorspannvorrichtung radial innen angeordnet ist.
Hinterer Fahrradumwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Abschnitt der Reibungsfläche größer ist als der erste Abschnitt der Reibungsfläche.
Hinterer Fahrradumwerfer nach Anspruch 4, wobei das Reibungselement eine Torsionsfeder ist und wobei die Reibungsfläche eine Innenfläche der Torsionsfeder ist.
Hinterer Fahrradumwerfer nach Anspruch 5, wobei die Torsionsfeder linksgewickelt ist.
Hinterer Fahrradumwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bewegliche Element eine einzige offene Seite aufweist, wobei das bewegliche Element einen Hohlraum aufweist, der sich von der einzigen offenen Seite des beweglichen Elements in das bewegliche Element erstreckt, wobei die Reibungsvorrichtung und wenigstens ein Teil des Schwenkelements in dem Hohlraum angeordnet sind.
Hinterer Fahrradumwerfer nach Anspruch 7, wobei die einzige offene Seite des beweglichen Elements auf derselben Seite des beweglichen Elements angeordnet ist wie die Kettenführungsbaugruppe.
Hinterer Fahrradumwerfer nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Reibungselement ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des Reibungselements gegen die Kettenführungsbaugruppe vorgespannt ist.
Hinterer Fahrradumwerfer nach Anspruch 9, wobei der zweite Abschnitt der Reibungsfläche in Reibungseingriff mit einer oder mehreren Innenflächen des beweglichen Elements ist, wobei die eine oder mehreren Innenflächen des beweglichen Elements wenigstens teilweise den Hohlraum bilden und wobei der zweite Abschnitt der Reibungsfläche an, neben oder an und neben dem zweiten Ende des Reibungselements in Reibungseingriff mit einer Oberfläche der einen oder mehreren Innenflächen des beweglichen Elements ist, sodass das erste Ende des Reibungselements gegen die Kettenführungsbaugruppe vorgespannt ist.
Hinterer Fahrradumwerfer nach Anspruch 10, wobei die Oberfläche des beweglichen Elements relativ zu einer Drehachse des Schwenkelements derart abgewinkelt ist, dass das Reibungselement gegen die Kettenführungsbaugruppe vorgespannt ist.
Hinterer Fahrradumwerfer nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Dämpfervorrichtung ferner eine dynamische Dichtung aufweist, die in dem Hohlraum und um das Schwenkelement angeordnet ist, wobei die dynamische Dichtung und das Schwenkelement das Reibungselement in einem Abschnitt des Hohlraums umschließen.
Bewegliches Element für einen hinteren Fahrradumwerfer, wobei das bewegliche Element Folgendes umfasst: ein Gehäuse mit einer einzigen offenen Seite und einem Hohlraum, der sich von der einzigen offenen Seite des Gehäuses teilweise durch das Gehäuse erstreckt; ein Schwenkelement, das drehbar in dem Hohlraum des Gehäuses gelagert ist; eine Dämpfervorrichtung, die in dem Hohlraum des Gehäuses und um einen Abschnitt des Schwenkelements angeordnet ist, wobei die Dämpfervorrichtung eine Dämpfungskraft auf eine Kettenführungsbaugruppe ausübt, die über das Schwenkelement drehbar an dem beweglichen Element angebracht ist, wenn sich die Kettenführungsbaugruppe in einer Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element dreht, wobei die Dämpfervorrichtung Folgendes umfasst: eine Reibungsvorrichtung mit einem Reibungselement, das eine Reibungsfläche aufweist, wobei ein Abschnitt der Reibungsfläche gegen das Schwenkelement vorgespannt und mit diesem in Reibungseingriff ist.
Bewegliches Element nach Anspruch 13, wobei der Abschnitt der Reibungsfläche ein erster Abschnitt der Reibungsfläche ist und wobei ein zweiter Abschnitt der Reibungsfläche gegen das Gehäuse vorgespannt und mit diesem in Reibungseingriff ist.
Bewegliches Element nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Reibungselement einen Abschnitt aufweist, der nicht drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist, wobei das Schwenkelement ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des Schwenkelements drehbar in dem Hohlraum des Gehäuses gelagert ist und das zweite Ende des Schwenkelements an der Kettenführungsbaugruppe anbringbar ist und wobei das Reibungselement in dem Hohlraum des Gehäuses näher an dem ersten Ende des Schwenkelements angeordnet ist als an dem zweiten Ende des Schwenkelements.
Bewegliches Element nach Anspruch 15, wobei der Hohlraum ein erster Hohlraum ist, wobei das Gehäuse einen zweiten Hohlraum aufweist, der sich von der einzigen offenen Seite des Gehäuses teilweise durch das Gehäuse erstreckt, wobei der zweite Hohlraum relativ zu dem ersten Hohlraum radial außen ist, wobei das bewegliche Element ferner eine Vorspannvorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Kettenführungsbaugruppe in eine erste Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element vorzuspannen, wobei die Drehrichtung eine zweite Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element ist, und wobei die Vorspannvorrichtung in dem zweiten Hohlraum des Gehäuses angeordnet ist.
Bewegliches Element nach Anspruch 16, wobei die Reibungsvorrichtung in dem Gehäuse in einem Abstand relativ zu der Vorspannvorrichtung in einer axialen Richtung entlang des Schwenkelements angeordnet ist, sodass sich die Reibungsvorrichtung und die Vorspannvorrichtung in axialer Richtung nicht überlappen.
Bewegliches Element nach Anspruch 17, wobei die Dämpfervorrichtung ferner eine dynamische Dichtung aufweist, die in dem ersten Hohlraum und um das Schwenkelement angeordnet ist, wobei die dynamische Dichtung und das Schwenkelement das Reibungselement in einem Abschnitt des ersten Hohlraums umschließen.
Hinterer Fahrradumwerfer, der Folgendes umfasst: ein Basiselement, das an einem Fahrradrahmen anbringbar ist; ein bewegliches Element, das mit dem Basiselement beweglich gekoppelt ist, wobei das bewegliche Element an einer einzigen Seite offen ist und das bewegliche Element eine Aussparung aufweist, die sich von der einzigen offenen Seite teilweise durch das bewegliche Element erstreckt; ein Schwenkelement, das mit dem beweglichen Element drehbar gekoppelt ist; eine Kettenführungsbaugruppe, die über das Schwenkelement mit dem beweglichen Element drehbar verbunden ist, wobei die Kettenführungsbaugruppe nicht drehbar mit dem Schwenkelement gekoppelt ist; eine Vorspannvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kettenführungsbaugruppe in eine erste Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element vorzuspannen; und eine Dämpfervorrichtung, die in der Aussparung des beweglichen Elements angeordnet ist, wobei die Dämpfervorrichtung eine Dämpfungskraft auf die Kettenführungsbaugruppe ausübt, wenn sich die Kettenführungsbaugruppe in einer zweiten Drehrichtung relativ zu dem beweglichen Element dreht, wobei die zweite Drehrichtung entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung ist, wobei die Dämpfervorrichtung Folgendes umfasst: ein Reibungselement mit einer Reibungsfläche, die gegen das Schwenkelement vorgespannt und mit diesem in Reibungseingriff ist.
Hinterer Fahrradumwerfer nach Anspruch 19, wobei die Reibungsfläche eine erste Reibungsfläche ist und wobei das Reibungselement eine zweite Reibungsfläche aufweist, die gegen das bewegliche Element vorgespannt und mit diesem in Reibungseingriff ist.