DE10342638A1

DE10342638A1 - Ritzelkassette für eine Kettenschaltung eines Fahrrades

Info

Publication number: DE10342638A1
Application number: DE2003142638
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl.-Ing. Reiter
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: DE10342638B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ritzeleinheit, bestehend aus einem Ritzelträger mit Tragarmen zur Aufnahme von mehreren Ritzeln. Diese Ritzel verfügen über einen mit Zähnen bestückten Ritzelring mit Versteifungen zur Anbindung an die Tragarme des Ritzelträgers. Die Ritzel werden mit Befestigungsnieten an den Stufen der vier Arme befestigt. Die Stufen haben Auflage- und Stufenflächen, wobei die Auflageflächen senkrecht zur Drehachse ausgerichtet sind und mit den Stufenflächen einen Winkel bilden, der wesentlich kleiner als 90 DEG ist. DOLLAR A Das größte und zweitgrößte Ritzel werden zur stabileren Abstützung noch an zwei zusätzlichen Abstützarmen angelenkt. Hierdurch wird der Befestigungsabstand der größten Ritzel reduziert und die Ritzeleinheit zusätzlich versteift. Im Bereich der größten Ritzel sind die Tragarme gekrümmt, damit sich zusammen mit den radial ausgerichteten Abstützarmen gleiche Befestigungsabstände ergeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ritzeleinheit, bestehend aus einem Ritzelträger mit einer Nabe und mehreren Tragarmen sowie aus mehreren Ritzeln, die an den Tragarmen nebeneinander angeordnet sind. Diese Ritzeleinheit ist mit einem Innenprofil ausgestattet, zur Drehmomentübertragung auf den Freilaufmechanismus des Fahrrades gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4.

Mit der EP 1 074 462 A2 ist eine Ritzeleinheit bekannt geworden, die sich aus einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ritzeln und einer vierarmigen, gestuften Aufnahmevorrichtung für diese Ritzel zusammensetzt. Es war die Aufgabe dieser Erfindung, eine Ritzeleinheit zu schaffen, die auch außerhalb einer Werkstatt austauschbar ist, ein geringes Gewicht aufweist und kostengünstig in der Herstellung ist. Aus diesem Grunde wurden die einzelnen Ritzel auf dem Kunststoffritzelträger gefügt und über Befestigungselemente miteinander und mit dem Ritzelträger verbunden. Die Drehmomentübertragung vom einzelnen Ritzel zum Freilaufmechanismus erfolgt sowohl über den Ritzelträger als auch über die ebenfalls mit einem Innenprofil ausgestatteten, an den Stirnseiten des Ritzelträgers angeordneten größten und kleinsten Ritzel. Gerade bei der Übertragung hoher Drehmomente wirkt sich die zusätzliche Versteifung des Ritzelträgers durch die außen angeordneten Ritzel, sehr positiv auf die Verdrehsteifigkeit der Ritzeleinheit aus.

In der EP 0 510 371 A1 wird eine Kettenradeinbaueinheit zur Lagerung einer Vielzahl von Kettenrädern gezeigt. Vier gestufte Abstützarme, die sich vom Außenumfang der Ritzelträger-Nabe radial nach außen erstrecken, nehmen die einzelnen als Zahnkränze gestalteten Ritzel auf. Diese Ritzel werden mit Schrauben an den mit Zentrierstufen versehenen und in Richtung der hinteren Stirnfläche geneigten Abstützarmen befestigt. Der Oberflächenverlauf der Zentrierstufe ist gekrümmt bzw. ein Umfangabschnitt und wird vom entsprechenden Radius definiert. Das Antriebsdrehmoment wird über die Schraubverbindung vom Ritzel auf die Abstützarme des Ritzelträgers und dann über dessen Innenprofil auf den Freilaufmechanismus übertragen.

Diese Art der Drehmomentübertragung vom Ritzel zum Ritzelträger, mittels einer Schraub- oder Nietverbindung, erfordert aufgrund der Flächenpressung und Festigkeitsanforderungen in aller Regel einen metallischen Werkstoff für den Ritzelträger.

Die in diesen Schutzrechten offenbarten Ritzeleinheiten verfügen über Ritzelträger mit vier Tragarmen aus Kunststoff mit Versteifung aus Metall oder durch die Ritzel aus Metall. Der Ritzelträger in EP 1 074 462 A2 ist als Kunststoffteil zwar leicht, dafür aber entsprechend elastisch. Der Ritzelträger in EP 0 510 371 A1 ist eine stabile Ausführung, dafür aber entsprechend schwer.

Hier gibt es immer noch Verbesserungspotential hinsichtlich Bauaufwand, Drehmomentsteifigkeit und Gewicht. Da eine Ritzeleinheit in der herkömmlichen Form insbesondere durch die großen Ritzel ein hohes Gewicht erhält, ist es ratsam, speziell diese großen Ritzel als Ritzelringe auszuführen und die Speichen bzw. die Tragarme der Ritzelträger schlank und dennoch stabil genug auszubilden. Bei den kleinen Ritzeln ergibt sich die Gewichtsproblematik nicht, weshalb es zweckmäßig erscheint, gewichtsreduzierende Maßnahmen auf die am Gewicht der Ritzeleinheit stark beteiligten größeren Ritzel und deren stabile Anbindung zu konzentrieren. Die kleinsten Ritzel können einzeln auf dem Freilaufkörper angeordnet werden, sie werden in der herkömmlichen Weise stirnseitig mit der Ritzeleinheit auf dem Antreiber befestigt.

Es ergibt sich somit die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, eine Ritzeleinheit zu schaffen, die gerade die großen Ritzel axial- und verdrehsteif aufnimmt, ein geringes Gewicht aufweist sowie weniger unanfällig gegen Verschmutzung ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschrieben. Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die vorliegende Erfindung positioniert die einzelnen Ritzel über einen, um den Freilaufmechanismus zentrierten Ritzelträger. Das durch die Kette eingeleitete Drehmoment wird vom jeweiligen Ritzel über den Ritzelträger an den Freilaufmechanismus weitergeleitet. Zur Gewichtseinsparung werden besonders die größeren Ritzel als Ritzelring, mit möglichst geringer radialer Ringhöhe ausgebildet. Bei kleineren Ritzeln ist der Befestigungsabstand an den, in der Regel vier Tragarmen des Ritzelträgers unproblematisch. Doch mit steigendem Ritzelringdurchmesser wird natürlich auch der Befestigungsabstand am Ritzelring und damit der nicht abgestützte Bereich des Ritzelringes größer. Dies kann sowohl zur Überbelastung am möglichst leichten Ritzelring als auch am schlanken Tragarm führen. Zur Stabilisierung und verdrehsteifen Aufnahme der großen Ritzel reichen im Gegensatz zu den kleineren Ritzeln vier Tragpunkte nicht aus. Damit das Drehmoment der Ritzel, insbesondere der großen Ritzel, über den Ritzelträger verdrehsteif auf den Antreiber übertragen werden kann, werden die großen Ritzel an den bereits üblichen Tragarmen und an weiteren, zusätzlich am Ritzelträger, zwischen den Tragarmen angeordneten Abstützarmen befestigt.

Die üblichen Tragarme sind zur verdrehsteifen Befestigung der Ritzel mit stufenförmigen Aufnahmen ausgestattet. Diese Stufen haben senkrecht zur Drehachse verlaufende Auflageflächen und dazu im Winkel angeordnete Stufenflächen. Der Winkel zwischen Auflagefläche und Stufenfläche ist kleiner als 90° und liegt zwischen 30° und 60°, hierdurch wird mehr Kettenfreiraum erzielt und auftretende Verschmutzung beeinträchtigt weniger den Kettenlauf. Die mit den Zentrierstufen ausgestatteten Tragarme verlaufen nicht radial nach außen sondern zeigen einen gegeneinander gekrümmten Verlauf. Hierdurch wird im Bereich der größten Ritzel Platz für die, radial nach außen gerichteten, zusätzlichen Abstützarme geschaffen. Die Anordnung der gekrümmten Tragarme und der in die Freiräume ragenden Abstützarme ermöglicht annähernd gleiche Befestigungsabstände für die größten Ritzel. An den Enden der Trag- und Abstützarme werden beidseitig angeordnete Auflageflächen bereitgestellt. In den Aufnahmeflächen sind Bohrungen für die Befestigungselemente zur Fixierung der Ritzel vorgesehen. Die in den Ritzeln versenkten Nietköpfe der Befestigungsniete sind am Umfang abgeflacht und ragen nicht über die Stirnfläche des Zahnringes hinaus. Die seitliche Anflachung des Nietkopfes erleichtert die Montage des Ritzels bzw. das Einfädeln des Befestigungsnietes über die von der Stufen- und Auflagefläche gebildete Stufenkante.

Es hat sich gezeigt, dass ein Ritzelträger, insbesondere ein mit zusätzlichen Abstützarmen, zur Aufnahme der großen Ritzel ausgestatteter Ritzelträger, ohne jegliche weitere Versteifung in der Lage ist, das Drehmoment von den außen am Ritzelträger angeordneten Ritzeln auf den Freilaufmechanismus zu übertragen. Ebenso wirkt sich die Aufteilung der an den großen Ritzeln eingeleiteten Kräfte auf mehr als vier Tragarme und die sich dadurch verringernden Befestigungsabstände positiv auf die Verdrehsteifigkeit der Ritzeleinheit und auf die axiale Steifigkeit der größten Ritzel aus.

Für eine Ritzeleinheit wird somit ein Ritzelträger vorgeschlagen, der die kleinen Ritzel mit den relativ kurzen Wirkradien an vier Anlenkpunkten aufnimmt und die größten Ritzel an sechs Anlenkpunkten, z.B. an vier Tragarmen und an zwei Abstützarmen abstützt. Auch aus Stabilitätsgründen ist es ausreichend, die kleinen Ritzel an vier Tragarmen zu befestigen. Die beiden größten Ritzel sollten zur besseren Aufteilung der zu übertragenden Drehmomente und zur axialen Versteifung dieser Ritzel an sechs Auflageflächen mit Befestigungselementen fixiert werden.

Eine feste Verbindung der Ritzel an den Trag- und Abstützarmen des Ritzelträgers, wird vorzugsweise über Nieten erreicht. Die genaue Position der einzelnen Ritzel, als auch die axialen Abstände zueinander, wird durch die Zentrierstufen definiert.

Anhand mehrerer Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel dieser Ritzeleinheit, bestehend aus einem mit üblichen Tragarmen und zusätzlichen Abstützarmen ausgestatteten Ritzelträger, erläutert.
Es zeigen:
1 einen Ritzelträger mit dem größten Ritzel
2 einen Ritzelträger mit dem größten Ritzel und einem montierten kleinen Ritzel
3 einen komplett mit Ritzeln bestückten Ritzelträger
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
1 zeigt eine 3-D-Darstellung des Ritzelträgers 1 mit dem an der rückwärtigen Stirnseite angeordneten größten Ritzel 2. Das größte Ritzel 2 ist im wesentlichen ein mit in die Kette eingreifenden Zähnen ausgestatteter Ritzelring 3. Da der Ritzelringdurchmesser größer ist als der Teilkreisdurchmesser der Bohrungen 4 für die Befestigungselemente, sind am Ritzelring 3 Versteifungen 5 angeordnet. Die nach innen ausgerichteten Versteifungen 5 ermöglichen eine stabile Anbindung am Ritzelträger 1 bzw. an den Trag- 7 und Abstützarmen 8. Zur Gewichtsreduzierung sind am Ritzelring 3 noch Durchbrüche 6 vorgesehen. Das größte Ritzel 2 und ein weiteres, hier nicht gezeigtes, großes Ritzel wird mit gemeinsamen Befestigungselementen an vier Tragarmen 7 und zwei Abstützarmen 8 befestigt. An den Tragarmen 7 sind zur Aufnahme und Positionierung der Ritzel Stufen 9 mit Auflageflächen 10 und Stufenflächen 11 vorgesehen. Die Auflageflächen 10 verlaufen senkrecht zur Drehachse und parallel zur rückwärtigen Stirnseite, sie definieren den erforderlichen axialen Ritzelabstand. Der von der Auflagefläche 10 und der Stufenfläche 11 gebildete Winkel ist wesentlich kleiner als 90° und schafft somit mehr Freiraum für die Kette. In den Auflageflächen 10 befindet sich zum Befestigen der Ritzel jeweils eine Bohrung 4. Je zwei Tragarme 7 sind im Endbereich gegeneinander ausgerichtet bzw. gekrümmt. Bis zur Krümmung liegen auf jedem Teilkreis vier gleichmäßig verteilte Bohrungen 4 zur Befestigung der kleinen Ritzel an den Tragarmen 7. Nach der Krümmung der Tragarme 7 befinden sich auf dem größten Befestigungsteilkreis sechs gleichmäßig verteilte Bohrungen 4, wobei vier Bohrungen 4 am Ende der Tragarme 7 und zwei Bohrungen 4 am Ende der beiden Abstützarme 8 angeordnet sind.
Die radial ausgerichteten Abstützarme 8 haben keine Stufen, sie verfügen am Ende über beidseitig angeordnete Auflageflächen 10 und über eine Bohrung 4. Diese An ordnung der Tragarme 7 und der Abstützarme 8 am Ritzelträger 1 ermöglicht eine vierfache Fixierung der kleinen Ritzel und eine sechsfache Fixierung, sowohl des größten Ritzels 2, als auch des hier nicht gezeigten zweitgrößten Ritzels. Insgesamt kann dieser Ritzelträger sechs Ritzel aufnehmen. Solche mit Trag- und Abstützarmen ausgestattete Ritzelträger können natürlich auch zur Aufnahme von mehr oder weniger als sechs Ritzeln konzipiert werden.
2 zeigt eine 3-D-Darstellung des Ritzelträgers 1 mit dem größten Ritzel 2 und einem montierten kleinen Ritzel 12. Das größte Ritzel 2 ist an der rückwärtigen Stirnseite des Ritzelträgers 1 angeordnet und wird zusammen mit dem, hier nicht gezeigten, zweitgrößten Ritzel mit gemeinsamen Nieten an den Aufnahmeflächen 10 am Ende der Tragarme 7 und der Abstützarme 8 befestigt. Das kleine Ritzel 12 wird mittels der Befestigungsniete 13 lediglich an den Tragarmen 7 angenietet. Auch das kleine Ritzel 12 besteht im wesentlichen aus dem Ritzelring 3 und einer Versteifung 5 zur Aufnahme des Befestigungsnietes 13. Der Kopf des Befestigungsnietes 13 ist, im Bereich der Versteifung 5, in der Seitenfläche des kleinen Ritzels 12 versenkt bzw. ragt nicht über die Seitenfläche hinaus. In den Tragarmen 7 und den Abstützarmen 8 befinden sich die zur Aufnahme der Befestigungsniete 13 vorgesehenen Bohrungen 4. Der Nietkopf der Befestigungsniete 13 ist flach ausgebildet und zudem am Umfang angeflacht, um bei der Montage besser an der, von der Stufenfläche 11 und der Auflagefläche 10 gebildeten Stufenkante 14 vorbeizukommen.
Das über die Ritzel in den Ritzelträger 1 eingeleitete Drehmoment wird über das Innenprofil 15 auf den Freilaufmechanismus übertragen.
In 3 wird die Rückseite eines komplett mit Ritzeln bestückten Ritzelträgers in einer 3-D-Darstellung gezeigt. Die Tragarme 7 und die Abstützarme 8 des Ritzelträgers 1 haben an ihren Enden beidseitig eine plane, senkrecht zur Drehachse verlaufende Auflagefläche 10. Die Tragarme 7 nehmen einen in radialer Richtung gekrümmten Verlauf. Dies ermöglicht die Einhaltung einer gleichen Teilung bzw. gleicher Abstände der äußeren Bohrungen für die Befestigungsniete 13. Das größte Ritzel 2 und das zweitgrößte Ritzel werden mit den selben Befestigungsnieten 13 im Bereich der Versteifungen 5 an den vier Tragarmen 7 und den beiden Abstützarmen 8 angenietet. Die axiale Höhe der Trag- und Abstützarmenden entspricht dem gefor derten Abstand zwischen dem größten Ritzel 2 und dem zweitgrößten Ritzel. Die Lage der kleineren Ritzel zueinander wird durch den axialen Abstand der Aufnahmeflächen an den Stufen 9 der Tragarme 7 definiert. Die Aufnahmefläche und die Stufenfläche 11 bilden die Stufenkante 14.
Diese Figur zeigt den leichtgewichtigen Aufbau einer Ritzelkassette mit einer stabilen Aufnahme und Abstützung des größten Ritzels 2 sowie des zweitgrößten Ritzels mittels Trag- 7 und Abstützarmen 8.

1: Ritzelträger
2: größtes Ritzel
3: Ritzelring
4: Bohrung
5: Versteifung
6: Durchbruch
7: Tragarm
8: Abstützarm
9: Stufe
10: Auflagefläche
11: Stufenfläche
12: kleines Ritzel
13: Befestigungsniet
14: Stufenkante
15: Innenprofil

Claims

Ritzeleinheit mit einem Innenprofil (15) zur Drehmomentübertragung auf einen Freilaufmechanismus eines Fahrrades, bestehend aus einem Ritzelträger (1) mit Tragarmen (7) zur Aufnahme einer Mehrzahl von unterschiedlich großen, nebeneinander angeordneten Ritzeln, von denen jedes wahlweise mittels der Antriebskette angetrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzel mit Befestigungselementen an den Tragarmen (7) fixiert werden und dass am Ritzelträger (1) zwischen den Tragarmen (7) mindestens ein weiterer Abstützarm (8) zur zusätzlichen Befestigung mindestens des größten Ritzels (2), vorzugsweise der beiden größten Ritzel, angeordnet ist.
Ritzeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützarm (8) radial ausgerichtet ist und am Ende stirnseitig mit mindestens einer Auflagefläche (10) ausgestattet ist.
Ritzeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragarme (7) mit Stufen (9) ausgestattet sind und einen in radialer Richtung gekrümmten Verlauf haben bzw. gegeneinander geneigt sind, um eine entsprechende Lücke für den benachbarten Abstützarm (8) zu schaffen bzw. einen gleichmäßigen Befestigungsabstand für das größte Ritzel (2) zu ermöglichen.
Ritzeleinheit mit einem Innenprofil (15) zur Drehmomentübertragung auf einen Freilaufmechanismus eines Fahrrades, bestehend aus einem Ritzelträger (1) mit Tragarmen (7) zur Aufnahme einer Mehrzahl von unterschiedlich großen, nebeneinander angeordneten Ritzeln, von denen jedes wahlweise mittels der Antriebskette angetrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen (9) an den Tragarmen (7) Auflageflächen (10) und Stufenflächen (11) aufweisen, wobei der Winkel zwischen Auflagefläche (10) und Stufenfläche (11) kleiner als 90 ° ist und vorzugsweise zwischen 30° und 60° liegt.
Ritzelkassette nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen (10) an den Tragarmen (7) und Abstützarmen (8) jeweils eine Bohrung (4) zur Aufnahme eines Befestigungselementes, vorzugsweise eines Befestigungsnietes (13), zur Befestigung der Ritzel am Ritzelträger (1) aufweisen.
Ritzeleinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nietköpfe der über den Stufenkanten (14) in die Ritzel und den Bohrungen (4) zu montierenden Niete am Umfang teilweise angeflacht sind.
Ritzeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Ritzel an den Befestigungspunkten über radial ausgerichtete Versteifungen (5) verfügen und zur Gewichtsreduzierung mit Durchbrüchen (6) ausgestattet sind.