DE69205719T2 - Zusammenbau eines mehrstufigen Kettenrades für ein Fahrrad. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft einen Aufbau eines mehrstufigen Kettenrads für ein Fahrrad mit zumindest zwei durchmesserunterschiedlichen Kettenrädern. Insbesondere betrifft die Erfindung einen mehrstufigen Kettenradaufbau, der dazu ausgelegt ist, eine glatte Kettenverschiebung von einem größeren Kettenrad zu einem kleineren Kettenrad zu ermöglichen.
• Der Begriff "mehrstufiger Kettenradaufbau", wie er vorliegend verwendet wird, umfaßt ein mehrstufiges Kettenrad (vorderes Zahngetriebe), das an einem Pedalkurbelaufbau angebracht ist, und ein mehrstufiges Freilaufrad (hinteres Zahngetriebe), das auf einer Hinterradnabe angebracht ist.
• Viele der aktuell verfügbaren Fahrräder haben nicht nur ein mehrstufiges Freilaufrad zur Bildung eines hinteren Zahngetriebes, das auf der Hinterradnabe angebracht ist, sondern sie umfassen auch ein mehrstufiges Kettenrad, das ein vorderes Zahngetriebe bildet, das auf einer Pedalkurbel angebracht ist, wodurch die Anzahl wählbarer Gänge erhöht wird. Ein ausgewähltes Kettenrad des vorderen Zahngetriebes ist mit einem ausgewählten Kettenrad des hinteren Zahngetriebes durch eine Endloskette verbunden, und die am vorderen Zahngetriebe angelegte Pedaltrittkraft wird durch die Kette zum hinteren Zahngetriebe zum Antreiben des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung übertragen.
• Bei einem mehrstufigen Kettenradaufbau wird eine Gangänderung dadurch ausgeführt, daß eine Kettenschaltung (vordere Kettenschaltung oder hintere Kettenschaltung) dazu veranlaßt wird, einen Abschnitt der Kette seitlich zu drücken, die am Kettenradaufbau bei der Drehung eintritt, was dazu führt, daß die Kette zur Verschiebung von einem kleineren Kettenrad zu einem größeren Kettenrad und umgekehrt seitlich geneigt wird. Offensichtlich wird das Gangschaltleistungsvermögen des Kettenradaufbaus durch die Glätte und Umittelbarkeit des Ausrückens der Kette aus einem Kettenrad, mit dem sie aktuell in Eingriff steht, zum Eingriff mit einem Zielkettenrad bestimmt.
• Beim Verschieben der Kette von einem größeren Kettenrad zu einem kleineren Kettenrad muß die Kette lediglich aus größeren Kettenrad ausgerückt werden, weil eine an die Kette angelegte Spannung verwendet werden kann, um die Kette dazu zu veranlassen, automatisch in Eingriff mit dem kleineren Kettenrad zu fallen. Aus diesem Grund ist es bislang als einfacher erachtet worden, die Kette vom größeren Kettenrad zum kleineren Kettenrad zu verschieben, als sie vom kleineren Kettenrad zum größeren Kettenrad zu verschieben. Deshalb ist keine große Anstrengung unternommen worden, die Kettenverschiebbarkeit vom größeren Kettenrad zum kleineren Kettenrad zu verbessern.
• In Wirklichkeit hat jedoch jedes Kettenrad eines mehrstufigen Kettenradaufbaus eine unterschiedliche Anzahl an Zähnen. Deshalb ist die vom größeren Kettenrad ausrückende Kette nicht notwendigerweise relativ zu den Zähnen des kleineren Kettenrads geeignet angeordnet. In manchen Fällen kann die Kette (die Kettenrollen) auf den Zahnspitzen bzw. Scheitel des kleineren Kettenrads reiten und sich im Leerlauf über einen kleinen Winkel bewegen, bevor sie vollständig in Antriebseingriff mit ihm gelangt. Infolge davon wird an das kleinere Kettenrad und die Kette schlagartig eine große Antriebskraft angelegt, wodurch diese Bestandteile beschädigt werden. Außerdem erleidet der Fahrradfahrer einen beträchtlichen Schock zum Zeitpunkt dieses Phänomens, was für ihn mitunter eine Gefahr bedeutet.
• Die EP-A-0 417 696 offenbart eine Mehrfachzahnradgruppe für ein Fahrrad mit zumindest zwei Zahnrädern unterschiedlicher Duchmesser, wobei das größere Zahnrad an seinem Randteil einen, das Ausrücken erleichternden Abschnitt zum erleichtern, einer Ausrückbewegung der Antriebskette aus dem Zahn des größeren Zahnrads und außerdem einer nachfolgenden Verschiebebewegung der Kette zu dem kleineren Zahnrad benachbart zum größeren Zahnrad umfaßt. Die Zähne des kleineren Zahnrads sind mit einer Phasenanordnung relativ zum Ausrückerleichterungsabschnitt derart versehen, daß die Kette in Eingriff mit den Zähnen dieses kleineren Zahnrads an einer Position gelangt, wo ein Abschnitt der Kette durch den Ausrückerleichterungsabschnitt zum kleineren Zahnrad von einem Dickenzentrum des größeren Zahnrads verschoben wird. Der Ausrückerleichterungsabschnitt umfaßt einen ersten Zahn des größeren Zahnrads mit einer reduzierten Höhe und einem oberen Rippenabschnitt davon zum kleineren Zahnrad hin versetzt oder eine abgeschrägte Seitenfläche, und das größere Zahnrad umfaßt einen zweiten Zahn hinter dem ersten Zahn relativ zu einer Drehrichtung der Zahnradanordnung, wobei der zweite Zahn in Anlage gegen die Innenfläche eines Verbindungselements des verschobenen Kettenabschnitts gelangt.
• In ähnlicher Weise offenbart die offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 64-40791 einen verbesserten mehrstufigen Kettenradaufbau, der so ausgelegt ist, daß die Kette die Verschiebung von einem größeren Kettenrad zu einem kleineren Kettenrad bei einer ausgewählten Winkelposition des Kettenradaufbaus beginnt. Ferner ist die relative Winkelposition der größeren und kleineren Kettenräder geeignet so eingestellt, daß die Kette ohne Leerlaufbewegung in Eingriff mit dem kleineren Kettenrad gelangt, wenn die Kette beginnt, an der ausgewählten Position auszurücken.
• Insbesondere umfaßt das größere Kettenrad der vorstehend genannten japanischen Anmeldung einen leicht ausrückbaren Zahn (oder eine Mehrzahl derartiger Zähne), um sicherzustellen, daß die Kette das Ausrücken an diesem Zahn beginnt (entsprechend der ausgewählten Winkelposition). Ferner sind die kleineren und größeren Kettenräder winkelmäßig so eingestellt, daß eine von dem Zahnlückenzentrum, das unmittelbar auf den leicht ausrückbaren Zahn folgt, zu einem Zahnlückenzentrum des kleineren Kettenrads gezogene tangentiale Linie eine Länge hat, die geringfügig kleiner ist als np (n: ganze Zahl; p: Kettenteilung). Dadurch kann die vom größeren Kettenrad an einem leicht ausrückbaren Zahn ausrückende Kette unmittelbar in Antriebseingriff mit den Zähnen des kleineren Kettenrads ohne Leerlaufbewegung gelangen.
• Der mehrstufige Kettenradaufbau der japanischen Anmeldung ist jedoch in den folgenden Punkten noch nachteilig.
• Erstens, wenn die Kette von dem größeren Kettenrad an dem leicht ausrückbaren Zahn ausrückt, gelangt die ausrückende Kette seitlich in störenden Eingriff mit einem leicht ausrückbaren Zahn und einem weiteren Zahn, der unmittelbar auf den leicht ausrückbaren Zahn folgt. Ein derartiger seitlicher störender Eingriff sorgt dafür, daß die ausrückende Kette unter der an die Kette angelegten Spannung übermäßig seitlich geneigt oder gebogen wird. Deshalb werden die Kette und das größere Kettenrad beim wiederholten Verschieben der Kette vom größeren Kettenrad zum kleineren Kettenrad mechanisch beschädigt, was zu einer Verkürzung der Standzeit dieser Bauteile führt.
• Zweitens veranlaßt eine übermäßige seitliche Neigung der ausrückenden Kette diese dazu, das kleinere Kettenrad zu überspringen, wodurch die beabsichtigte Kettenverschiebung fehlgeht. Dieses Problem ist dann besonders ausgeprägt, wenn der axiale Abstand zwischen den kleineren und größeren Kettenrädem relativ klein ist.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Aufbau eines mehrstufigen Kettenrades für ein Fahrzeug zu schaffen, das ein glattes Kettenverschieben von einem größeren Kettenrad zu einem kleineren Kettenrad ohne Verursachung einer übermäßigen seitlichen Neigung oder Biegung der sich verschiebenden Kette zu verursachen, wodurch eine zuverlässige Kettenverschiebung und eine verlängerte Standzeit des Kettenradaufbaus gewährleistet wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Aufbau eines mehrstufigen Kettenrads für ein Fahrrad geschaffen, umfassend wenigstens zwei benachbarte Kettenräder, zu denen ein Kettenrad mit einem kleineren Durchmesser sowie ein Kettenrad mit einem größeren Durchmesser gehören, wobei jedes Kettenrad Zähne alternerierend mit Zahnlücken zum Eingreifen in eine Kette aufweist, wobei jeder Zahn einen Scheitel bzw. eine Spitze und jede Zahnlücke einen Boden bzw. eine Sohle besitzt, wobei der Aufbau durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 angegeben.
• Die vorliegende Erfindung setzt bei dem Wissen ein, daß es unmöglich ist, einen störenden Ketten-Zahn-Eingriff an einem Abschnitt zu verhindern, wo die Kette beginnt, von dem größeren Kettenrad auszurücken, weil die Kette unmittelbar vor dem Ausrückbeginnabschnitt immer noch im Antriebseingriff mit der Kette steht. Die nächste Wahl besteht dann darin, den störenden Ketten-Zahn-Eingriff in der seitlichen Richtung zu mmimieren, wodurch verhindert wird, daß die ausrückende Kette seitlich mit einem größeren Grad geneigt wird, als er durch die Kettenschaltung vorgesehen ist.
• Auf der Grundlage dieser Idee schlägt die vorliegende Erfindung vor, daß die ausrückende Kette direkt auf dem Scheitel des kettentragenden Zahnes selbst ruht, so daß die Richtung des störenden Ketten-Zahn-Eingriffs eher radial als seitlich erfolgt. Die ausrückende Kette wird dadurch lediglich durch die seitliche Bewegung der Kettenschaltung geneigt, nicht jedoch durch den störenden Ketten-Zahn-Eingriff, wodurch die beabsichtigte Kettenverschiebung von den größeren zu den kleineren Kettenrädern durchgeführt werden kann.
• Die vorliegende Erfindung wird nunmehr ausschließlich beispielhaft in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
• Fig. 1 eine Seitenansicht eines mehrstufigen Kettenradaufbaus, der die vcrliegende Erfindung verkörpert,
• Fig. 2 eine Ansicht desselben Kettenradaufbaus in einem ersten Kettenverschiebungszustand, in der Richtung eines Pfeils II in Fig. 1 gesehen,
• Fig. 3 eine Seitenansicht ähnlich wie Fig. 1, jedoch unter Darstellung desselben Kettenradaufbaus in einem zweiten Kettenverschiebungszustand,
• Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, jedoch unter Darstellung desselben Kettenradaufbaus im zweiten Kettenverschiebungs zustand,
• Fig. 5 eine Schnittansicht entlang den Linien V-V in Fig. 2,
• Fig. 6 eine Schnittansicht entlang den Linien VI-VI in Fig.
• Fig. 7 eine Schnittansicht entlang den Linien VII-VII in Fig. 2,
• Fig. 8 eine Teilansicht eines modifizierten größeren Kettenrads, das die vorliegende Erfindung verkörpert,
• Fig. 9 eine Teilansicht eines weiteren modifizierten größeren Kettenrads, das die vorliegende Erfindung verkörpert, und
• Fig. 10 eine Seitenansicht, die einen weiteren mehrstufigen Kettenradaufbau zeigt, der ein weiteres modifiziertes größeres Kettenrad enthält.
• In den Fig. 1 bis 7 ist ein mehrstufiges Preilaufrad (hinteres Zahnrad(getriebe)) 1 gezeigt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch gleicherweise auf ein mehrstufiges Kettenrad (vorderes Zahnrad(getriebe)) anwendbar.
• Zur Vereinfachung der Darstellung ist das Mehrfachleerlaufrad 1 in Fig. 1 ein durchmesserkleineres Kettenrad 2 und ein durchmessergrößeres Kettenrad 3 umfassend gezeigt, das seitlich benachbart zum kleineren Kettenrad angeordnet ist. In Wirklichkeit umfaßt das Freilaufrad der dargestellten Ausführungsform jedoch eine größere Anzahl (üblicherweise 5 bis 8) durchmesserunterschiedliche Zahnräder, und die vorliegende Erfindung ist auf beliebige zwei benachbarte Zahnräder des Aufbaus anwendbar.
• Der Umfang jedes Kettenrads 2, 3 ist mit Zähnen T gebildet (einschließlich später erläuteter spezieller Zähne T1a, T1b, T2, T3), die mit konstantem Abstand angeordnet sind, der der Teilung einer Kette C entspricht. Jeder Zahn T hat einen Scheitel 6. Zahnlücken 7 sind zwischen den jeweiligen Zähnen T gebildet, und jede Zahnlücke hat eine allgemeine bogenförmige Sohle 8.
• Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt die Kette C Paare äußerer Verbindungsglieder 4a, 4b und Paare innerer Verbindungsglieder 5a, 5b, die sich mit den äußeren Verbindungsgliederpaaren abwechseln. Die inneren Verbindungsgliederpaare 5a, 5b sind mit den äußeren Verbindungsgliederpaaren 4a, 4b durch Stiftrollen R verbunden. Die Rollen R haben eine geringfügig kleinere Krümmung als die Kettenrad-Zahnlückensohlen 8. Dadurch steht jedes Kettenrad 2, 3 mit der Kette C derart im Eingriff, daß jede Kettenrolle R in einer Zahnlücke 7 zwischen zwei benachbarten Kettenradzähnen T mit einem geringen Spiel oder einem Zahnspiel aufgenommen ist.
• Gemäß der dargestellten Ausführungsform umfassen die Zähne T des größeren Kettenrads 3 drei Arten von Zähnen. Eine erste Art umfaßt drei umfangsmäßig beabstandete Gruppen von kettentragenden Zähnen T1a, T1b (zwei in jeder Gruppe gemäß der dargestellten Ausführungsform), die benachbart zueinander liegen. Eine zweite Art umfaßt zwei leicht ausrückbare Zähne T2, die unmittelbar auf jede Gruppe von kettentragenden Zähnen T1a, T1b in Bezug auf die Vorwärtsdrehrichtung (Richtung des Pfeils F in Fig. 1) des Kettenradaufbaus folgen. Eine dritte Art umfaßt unter Widerstand bzw. schwer ausrückbare Zähne T3, die den Rest der größeren Kettenradzähne bilden.
• Wie in Fig. 5 gezeigt, ist der Scheitel 6 jedes kettentragenden Zahns T1a, T1b breiter gemacht als derjenige jedes weiteren Zahns des größeren Kettenrads. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Breite des Scheitels des kettentragenden Zahns allgemein gleich der Dicke des größeren Kettenrads 3. Dadurch kann die Kette C auf dem Scheitel des kettentragenden Zahns zu der Zeit stabil getragen werden, wenn sie aus dem größeren Kettenrad ausrückt, wie nachfolgend erläutert.
• Wie in Fig. 6 gezeigt, ist der Scheitel 6 jedes leicht ausrückbaren Zahns T2 von dem kleineren Kettenrad 2 wegversetzt, indem eine Schrägfläche 9 an demjenigen Scheitelabschnitt auf der Seite gebildet ist, die näher zum kleineren Kettenrad liegt. Dadurch ist es wahrscheinlicher, daß die Kette am leicht ausrückbaren Zahn T2 ausrückt. Ferner dient die Schrägfläche 9 des leicht ausrückbaren Zahns T2 zum provisorischen Tragen der ausrückbaren Kette, wie nachfolgend erläutert.
• Wie in Fig. 7 gezeigt, ist der Scheitel 6 jedes schwer ausrückbaren Zahns T3 zum kleineren Kettenrad 2 hin durch Abschrägen dieses Zahnscheitelabschnitts auf der Seite davon weg vom kleineren Kettenrad versetzt vorgesehen. Aufgrund einer derartigen Versetzung neigt die mit dem größeren Kettenrad 3 im Eingriff stehende Kette C weniger dazu, am schwer ausrückbaren Zahn T3 auszurücken.
• Beim Vorgang des Verschiebens der Kette C vom größeren Kettenrad 3 zum kleineren Kettenrad 2 wird die im Eingriff mit dem größeren Kettenrad 3 stehende Kette C durch die Kettenführung einer nicht dargestellten Kettenschaltung seitlich gegen das kleinere Kettenrad 2 gepreßt. Da jedoch die schwer ausrückbaren Zähne T3 auf das kleinere Kettenrad 2 zu versetzt sind, beginnt die Kette C nicht mit dem Ausrücken an den schwer ausrückbaren Zähnen T3 ungeachtet des seitlichen Drückens. Dadurch beginnt die Kette C mit dem Ausrücken nur dann, wenn sie einen Umfangsbereich des größeren Kettenrads 3 erreicht, wo die Kettentragzähne T1a, T1b und leicht ausrückbaren Zähne T2 angeordnet sind.
• Wie bereits erläutert, umfaßt die Kette C abwechselnde Paare von äußeren Verbindungsgliedern 4a, 4b und inneren Verbindungsgliedern 5a, 5b. Der Abstand zwischen dem äußeren Verbindungsgliederpaar ist offensichtlich größer als derjenige zwischen dem inneren Verbindungsgliederpaar. Dadurch tritt das Ausrücken der Kette C aus dem größeren Kettenrad 3 in den folgenden zwei unterschiedlichen Betriebsarten auf. Zur Förderung der folgenden Erläuterung wird der unmittelbar auf die schwer ausrückbaren Zähne T3 in Bezug auf die Vorwärtsdrehrichtung F (siehe Fig. 1) folgende kettentragende Zahn T1a als "erster Kettentragzahn" bezeichnet, während der andere kettentragende Zahn T1b als "zweiter Kettentragzahn" bezeichnet wird. Ferner wird ein Verbindungsglied 4b oder 5b jedes Verbindungsgliederpaars 4a, 4b oder 5a, 5b, das seitlich weiter entfernt vom kleineren Kettenrad 2 angeordnet ist, als "entfernteres Verbindungsglied" bezeichnet.
• Wenn bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Verschiebebetriebsart ein inneres Verbindungsgliederpaar 5a, 5b mit dem ersten Kettentragzahnrad T1a zusammenfällt, reitet das entferntere Verbindungsglied 5b des inneren Verbindungsgliederpaars über dem ersten Kettentragzahn T1a und wird auf dem breiten Scheitel dieses Zahns stabil getragen bzw. gestützt. In ähnlicher Weise reitet das entferntere Verbindungsglied 4b des unmittelbar folgenden äußeren Verbindungsgliederpaars 4a, 4b über dem zweiten Kettentragzahn T1b und wird auf dem breiten Scheitel 6 dieses Zahns stabil getragen. Bei dieser Verschiebebetriebsart gelangt die geneigte ausrückende Kette C nicht in störende Beziehung zu dem leicht ausrückbaren Zahn T2, der unmittelbar auf den zweiten kettentragzahn T1b folgt, weil der Scheitel 6 des leicht ausrückbaren Zahns T2 vom kleineren Kettenrad 2 wegversetzt ist.
• Wenn bei der in Fig. 3 und 4 gezeigten zweiten Verschiebebetriebsart andererseits das äußere Verbindungsgliederpaar 4a, 4b mit dem ersten Kettentragzahn T1a zusammenfällt, sind die jeweiligen Verbindungsglieder 4a, 4b des äußeren Verbindungsgliederpaars weiterhin auf beiden Seiten des ersten Kettentragzahns T1a aufgrund des relativ großen Abstands zwischen den jeweiligen Verbindungsgliedern angeordnet. Das entferntere Verbindungsglied 5b des nächstinneren Verbindungsgliederpaars 5a, 5b reitet jedoch auf bzw. über dem zweiten Kettentragzahn T1b und wird auf den breiten Scheitel 6 dieses Zahns stabil getragen. Darüber hinaus reitet das entferntere Verbindungsglied 4b des nächstäußeren Verbindungsgliederpaars 4a über dem nächsten leicht ausrückbaren Zahn T2 und wird durch die Schrägfläche 9 dieses Zahns stabil getragen.
• Bei weiterer Vorwärtsdrehung des Kettenradaufbaus 1 wird die Kette C unter der an sie durch die nicht dargestellte Kettenschaltung angelegte Spannung straff gezogen und erstreckt sich im wesentlichen tangential gegen den Umfang des kleineren Kettenrads 2 (siehe Fig. 1 und 3). Zu dieser Zeit drückt der leicht ausrückbare Zahn T2, der unmittelbar auf den zweiten Kettentragzahn Tib folgt nicht seitlich die ausrückende Kette C, weil er die Kette (Fig. 1 und 2) freigibt oder die Kette radial trägt (Fig. 3 und 4). Dadurch wird die Kette C daran gehindert, beim Verschieben zum kleineren Kettenrad 2 übermäßig seitlich gebogen oder geneigt zu werden.
• Andererseits steht die vom größeren Kettenrad entlang einer tangentialen Strecke ausrückende Kette gemäß dem Stand der Technik im störenden Eingriff mit den Zähnen des größeren Kettenrads und wird deshalb übermäßig gebogen oder geneigt. Dadurch kann die Kette das kleinere Kettenrad überspringen, wodurch das Verschieben vom größeren Kettenrad zum kleineren Kettenrad fehlgeht. Ferner kann ein übermäßiges Biegen der Kette und ein unannehmbar störender Eingriff der Kette mit dem größeren Kettenrad zu einer Beschädigung der Kette und/oder des größeren Kettenrads führen, wodurch die Standzeit dieser Bauteile verkürzt wird.
• Die vorliegende Erfindung beseitigt oder reduziert die vorstehend angeführten Probleme des Standes der Technik, indem sie die Kette C zwangsweise dazu veranlaßt, durch die Kettentragzähne T1a, T1b (und zusätzlich durch die Schrägfläche 9 des nächsten leichtausrückbaren Zahns T2) vor dem Übergang zum kleineren Kettenrad 2 angehoben und stabil getragen zu werden. Dadurch wird die Kettenverschiebbarkeit vom größeren Kettenrad 3 zum kleineren Kettenrad 2 deutlich verbessert, und die Standzeit der Kette C und des größeren Kettenrads 3 kann durch Vermindern des Kettenbiegungs- oder Neigungsgrads deutlich verbessert werden.
• In Fig. 1 ist eine im wesentlichen tangentiale Linie L1 von einem hinteren Verbindungszentrum O1 des äußeren Verbindungsgliederpaars 4a, 4b, das durch den zweiten Kettentragzahn T1b getragen ist, zu einem Zahnlückenzentrum O2 des kleineren Kettenrads 2 gezogen. Bevorzugt ist die Länge der tangentialen Linie L1 gleich np oder np-β eingestellt, wobei:
• p die Teilung der Kette C darstellt,
• n eine ganze Zahl darstellt, und
• β einen Wert darstellt, der kleiner ist als die Hälfte der Breite jeder Zahnlücke 7 am Teilkreis PC des kleineren Kettenrads.
• Wie in Fig. 2 deutlich gezeigt, ist die Kette C beim Verschieben vom größeren Kettenrad 3 zum kleineren Kettenrad 2 geringfügig seitlich geneigt, weil diese beiden Kettenräder nicht in derselben Ebene liegen. Durch geeignetes Einstellen von β in np-β ist es deshalb möglich, ein Verbindungsglied/Verbindungszentrum O3 der Kette C zum exakten Zusammenfallen mit dem Zahnlückenzentrum O2 des kleineren Kettenrads 2 zu bringen. Da die seitliche Neigung der Kette C jedoch relativ klein ist, und da die Kettenrolle R geringfügig weniger gekrümmt ist als der Zahnlückensohle 8, kann eine bestimmte Rolle R, die das Verbindungszentrum O3 bereitstellt, in einer bestimmten Zahnlücke 7 geeignet aufgenommen werden, die das Zahnlückenzentrum O2 bereitstellt, und zwar selbst dann, wenn die Länge der tangentialen Linie L1 gleich np ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, bei welcher die Kette C relativ zum kleineren Kettenrad 2 leerläuft, bevor sie vollständig in Antriebseingriff mit diesem gelangt.
• Bei der dargestellten Ausführungsform weist das größere Kettenrad 3 drei Gruppen von ersten und zweiten Kettentragzähnen T1a, T1b auf. Dadurch kann die Kette C an jeder der drei Gruppen mit dem Ausrücken beginnen und drei ähnliche tangentiale Linien L1 können gezogen werden. Diese drei tangentialen Linien L1 sind jedoch nicht notwendigerweise gleich lang, weil die Zahnpositionsbeziehung zwischen den kleineren und größeren Kettenrädern 2, 3 sich winkelmäßig unterscheidet.
• Um dies mehr im einzelnen zu erläutern, wird nunmehr angenommen, daß das kleinere Kettenrad 2 siebenundzwanzig (27) Zähne hat, während das größere Kettenrad 3 dreißig (30) Zähne hat. In diesem Fall ist der größte gemeinsame Teiler für die Zahnanzahl des größeren Kettenrads und die Zahnanzahl des kleineren Kettenrads drei (3), und die Zahnpositionsbeziehung zwischen den größeren und kleineren Kettenrädern 2, 3 erreicht denselben Zustand nach jeweils 120º wieder (nach jeweils neun Zähnen für das kleinere Kettenrad 2, und nach jeweils zehn Zähnen für das größere Kettenrad 3). Deshalb können die drei tangentialen Linien L in diesem Fall gleich lang gemacht werden.
• Wenn das kleinere Kettenrad 2 andererseits siebenundzwanzig (27) Zähne hat, während das größere Kettenrad 3 einunddreißig (31) Zähne hat, gibt es keinen gemeinsamen Teiler, außer dem Einheitsteiler (1) für die jeweiligen Zahnanzahlen der kleineren und größeren Kettenräder 2, 3. Dadurch unterscheiden sich die drei tangentialen Linien L1 bezüglich der Länge voneinander. Tatsächlich tritt in Bezug auf jegliche Kombination von zwei diametral unterschiedlichen Kettenrädern eine ähnliche Situation auf, bei der kein gemeinsamer Teiler, abgesehen vom Einheitsteiler, für die jeweiligen Zahnanzahlen der beiden Kettenräder vorhanden ist.
• Selbst in dem zuletzt genannten, vorstehend erläuterten Fall kann die Längendifferenz der jeweiligen tangentialen Linien L1 kleiner gehalten werden als die halbe Teilkreisbreite jeder Zahnlücke 7. Mit anderen Worten kann die Länge der jeweiligen tangentialen Linien L1 auf entweder np oder np-β eingestellt werden, so daß die Kette C dazu gebracht werden kann, an den jeweiligen Winkelpositionen des Kettenradaufbaus 1 glatt auszurücken.
• In Fig. 3 ist eine weitere im wesentlichen tangentiale Linie L2 vom hinteren Verbindungszentrum O1' des äußeren Verbindungsgliederpaars 4a, 4b, der durch den leicht ausrückbaren Zahn T2 getragen ist, das unmittelbar auf den zweiten Kettentragzahn T1b folgt, zu einem Zahnlückenzentrum O2' des kleineren Kettenrads 2 gezogen. Wiederum ist die Länge der tangentialen Linie L2 bevorzugt auf gleich np oder np-β eingestellt bzw. gesetzt (wie vorstehend definiert). Dieses Einstellen erlaubt es, daß ein Verbindungsglied/Verbindungszentrum O3' der Kette C exakt oder im wesentlichen mit dem Zahnlückenzentrum O2' des kleineren Kettenrads 2 zusammenfällt, so daß keine Leerlaufbewegung der Kette C relativ zum kleineren Kettenrad und keine schlagartige Antriebskraftübertragung zu diesem zu der Zeit des Verschiebens vom größeren zum kleineren Kettenrad auftritt.
• Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Arten von tangentialen Linien L1, L2 auf gleich np oder np-β eingestellt. Um dies zu realisieren, kann die Höhe jedes Kettentragzahns T1a, T1b und/oder die Neigung der Schrägfläche 9 jedes leicht ausrückbaren Zahns T2 geeignet eingestellt werden.
• Der mehrstufige Kettenradaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung kann in vielfacher Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann jeder leicht ausrückbare Zahn T2 so hergestellt werden, daß er eine (nicht gezeigte) Kettentragstufe anstelle der kettentragenden Schrägfläche 9 hat.
• Ferner kann die Gesamtheit jedes leicht ausrückbaren Zahns T2 vom kleineren Kettenrad 2 wegversetzt gebildet sein. In diesem Fall hat der leicht ausrückbare Zahn T2 keine Kettentragfunktion und die ausrückende Kette C wird lediglich durch einen oder beide der Kettentragzähne T1a, T1b getragen.
• Darüber hinaus kann das größere Kettenrad 3 so hergestellt werden, daß es normale Zähne zusätzlich zu den speziellen Zähnen T1a, T1b, T2, T3 umfaßt, die vorstehend erläutert sind.
• Fig. 8 zeigt ein weiteres Beispiel eines größeren Kettenrads 3', das modifizierte schwer ausrückbare Zähne T3' hat, Insbesondere hat jeder modifizierte schwer ausrückbare Zahn T3' einen Scheitel 6', der relativ zu einer Ebene geneigt ist, welche das größere Kettenrad derart enthält, daß der Scheitel 6' näher zum kleineren Kettenrad (in Fig. 8 nicht gezeigt) zu liegen kommt, wenn er sich in der Vorwärtsdrehrichtung F erstreckt.
• Fig. 9 zeigt noch ein weiteres Beispiel eines größeren Kettenrads 3'', das modifizierte leicht ausrückbare Zähne T2' hat. Insbesondere hat jeder modifizierte leicht ausrückbare Zahn T2' einen Scheitel 6'', der zu einer das größere Kettenrad enthaltenen Ebene relativ derart geneigt ist, daß der Scheitel 6'' weiter weg vom kleineren Kettenrad (in Fig. 9 nicht gezeigt) liegt, da er sich in der Vorwärtsdrehrichtung F erstreckt.
• Fig. 10 zeigt ein weiteres Beispiel des größeren Kettenrads 3a, das einen einzigen modifizierten Kettentragzahn T1 hat, dem unmittelbar die schwer ausrückbaren Zähne T3 vorausgehen, und auf den unmittelbar die leicht ausrückbaren Zähne T2 folgen. Der modifizierte Kettentragzahn T1 hat einen Kettentragscheitel 6a, der abwärts geneigt ist, so daß die Höhe des Kettentragzahns T1 in der Vorwärtsdrehrichtung F abnimmt.
• Bei dem Beispiel von Fig. 10 kann die Kette C auf dem Scheitel 6a des Kettentragzahns T1 ohne übermäßiges Anheben der Kette am schwer ausrückbaren Zahn T3 getragen werden. Dadurch kann die Kette glatter und schneller vom größeren Kettenrad 3a zum kleineren Kettenrad 2 verschoben werden.
• Bevorzugt ist der Scheitel 6a des Kettentragzahns T1 so gemacht, daß er mit der Innenkante des Kettenverbindungsglieds übereinstimmt, das darauf zur Zeit der Kettenverschiebung getragen ist. Eine derartige Konfiguration gewährleistet ein sehr stabiles Tragen für die ausrückende Kette.
• Offensichtlich kann die vorstehend erläuterte vorliegende Erfindung in vielfacher Weise modifiziert werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die folgenden Ansprüche festgelegt ist. Beispielsweise muß das größere Kettenrad lediglich zumindest einen schwer ausrückbaren Zahn, zumindest einen Kettentragzahn, der auf den schwer ausrückbaren Zahn folgt und zumindest einen leicht ausrückbaren Zahn umfassen, der auf den Kettentragzahn folgt. Diese Abwandlungen werden nicht als Abweichung vom Geist und und Schutzumfang der Erfindung erachtet, und dem Fachmann erschließt sich, daß sämtliche derartigen Modifikationen im Schutzumfang der folgenden Ansprüche enthalten sind.

Claims (12)

1. Aufbau eines mehrstufigen Kettenrads für ein Fahrrad, bestehend aus:

wenigstens zwei benachbarten Kettenrädern, zu denen ein Kettenrad (2) mit einem kleineren Durchmesser, sowie ein Kettenrad (3, 3', 3'', 3A) mit einem größeren Durchmesser gehören, wobei jedes Kettenrad Zähne (T) alternierend mit Zahnlücken (7) zum Eingreifen in eine Kette (C) aufweist, wobei jeder Zahn einen Scheitel (6, 6', 6'', 6A) und jede Zahnlücke eine Sohle (8) besitzt;

dadurch gekennzeichnet,

daß die Zähne (T) des größeren Kettenrades (3, 3', 3'', 3A) wenigstens einen schwer ausrückbaren Zahn (T3, T3'), dessen Scheitel (6, 6') hin zu dem kleineren Kettenrad (2) versetzt oder relativ zu einer das größere Kettenrad enthaltenden Ebene zur Annäherung an das kleinere Kettenrad abgeschrägt ist, wenn sich der Scheitel in Vorwärtsdrehrichtung (F) erstreckt, wenigstens einen Kettentragzahn (T1a, T1b, T1), dessen Scheitel (6, 6A) eine im wesentlichen zur Dicke des größeren Kettenrades (3, 3', 3'', 3A) gleich große Breite besitzt und der bezüglich einer Vorwärtsdrehrichtung der Kettenradanordnung des Kettenradaufbaus unmittelbar auf den schwer ausrückbaren Zahn folgt, sowie wenigstens einen leicht ausrückbaren Zahn (T2, T2') aufweisen, dessen Scheitel (6, 6'') gegenüber dem kleineren Kettenrad (2) versetzt oder relativ zu einer das größere Kettenrad enthaltenden Ebene für einen größeren Abstand von dem kleineren Kettenrad abgeschrägt ist, wenn sich der Scheitel in Vorwärtsdrehrichtung (F) erstreckt, und welcher bezüglich der Vorwärtsdrehrichtung unmittelbar auf den Kettentragzahn folgt; und

daß der Scheitel (6, 6A) des Kettentragzahns (T1a, T1b, T1) die Kette (C) zum Zeitpunkt des Verschiebens von dem größeren auf das kleinere Kettenrad trägt.

2. Kettenradaufbau nach Anspruch 1, bei dem der Scheitel (6, 6A) des Kettentragzahns (T1a, T1b, T1) breiter ist als derjenige der anderen Zähne des größeren Kettenrades.

3. Kettenradaufbau nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Scheitel (6, 6A) des Kettentragzahns (T1a, T1b, T1) eine Breite aufweist, welche in etwa gleich der Dicke des größeren Kettenrades ist.

4. Kettenradaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Kette (C) zum Zeitpunkt des Wechselns von dem größeren Kettenrad (3) hin zu dem kleineren Kettenrad (2) einen über den Scheitel (6) des Kettentragzahns (T1b) angehobenes Verbindungsgliedzentrum (01) aufweist, wobei die Kette einen im wesentlichen tangentialen Schaltweg (L1) nimmt, welcher sich von dem Verbindungsgliedzentrum hin zu einem Zahnlückenzentrum des kleineren Kettenrades erstreckt, und wobei der Kettenverschiebeweg (L1) eine Länge besitzt, welche gleich np oder np-β ist, wobei

p die Teilung der Kette,

n eine ganze Zahl und

β einen Wert darstellt, welcher kleiner ist als die halbe Breite der Zahnlücke am Teilkreis des kleineren Kettenrades

5. Kettenradaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Scheitel (6) des schwer ausrückbaren Zahnes (T3) zu dem kleineren Kettenrad (2) hin versetzt angeordnet ist.

6. Kettenradaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Scheitel (6') des schwer ausrückbaren Zahnes (T3') relativ zu einer das größere Kettenrad (31) enthaltenden Ebene zur Annäherung an das kleinere Kettenrad (2) abgeschrägt ist, wenn sich der Scheitel in Vorwärtsdrehrichtung erstreckt.

7. Kettenradaufbau nach Anspruch 1, bei dem der Scheitel (6) des leicht ausrückbaren Zahnes (T2) von dem kleineren Kettenrad (2) wegversetzt angeordnet ist.

8. Kettenradaufbau nach Anspruch 7, bei dem der leicht ausrückbare Zahn (T2) einen Kettentragabschnitt (9) auf derjenigen Seite des Scheitels (6) besitzt, welcher näher zu dem kleineren Kettenrad (2) liegt, wobei der Kettentragabschnitt einen radialen Innenrand der Kette (C) an einer Stelle trägt, welche radial nach innen von dem Scheitel des leicht ausrückbaren Zahnes, jedoch radial nach außen von der Zahlückensohle (8) des größeren Kettenrades (3) liegt.

9. Kettenradaufbau nach Anspruch 8, bei dem der Kettentragabschnitt des leicht ausrückbaren Zahnes (T2) eine geneigte Kettentragfläche (9) ist, welche durch Anphasen bzw. Abschrägen eines Zahnscheitelabschnittes des einfach ausrückbaren Zahnes an derjenigen Seite von diesem gebildet ist, die näher zu dem kleineren Kettenrad (2) liegt.

10. Kettenradaufbau nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Kette (C) ein Verbindungsgliedzentrum (01') besitzt, welches über den Kettentragabschnitt (9) des einfach ausrückbaren Zahnes (T2) zum Zeitpunkt des Verschiebens von dem größeren Kettenrad (3) auf das kleinere Kettenrad (2) erhöht liegt, wobei die Kette einen im wesentlichen tangentialen Verschiebeweg (L2) nimmt, welcher sich von dem Verbindungsgliedzentrum hin zu einem Zahnlückenzentrum (02') des kleineren Kettenrades erstreckt, und der Kettenverschiebeweg eine Länge aufweist, welche gleich np oder np-β ist, wobei

p die Teilung der Kette,

n eine ganze Zahl und

β einen Wert darstellt, welcher kleiner ist als die halbe Breite der Zahnlücke am Teilungskreis des kleineren Kettenrades.

11. Kettenradaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Scheitel (6'') des einfach ausrückbaren Zahnes (T2') relativ zu einer das größere Kettenrad (3'') enthaltenden Ebene zur weiteren Entfernung von dem kleineren Kettenrad (2) abgeschrägt ist, wenn sich der Scheitel in Vorwärtsdrehrichtung erstreckt.

12. Kettenradaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 11,

bei dem der Scheitel (6A) des Kettentragzahns (T1) derart geneigt ist, daß die Höhe des Kettentragzahns abnimmt, wenn sich der geneigte Scheitel in Vorwärtsdrehrichtung erstreckt.