DE69416956T2

DE69416956T2 - Hintere Gangschaltung für Fahrrad

Info

Publication number: DE69416956T2
Application number: DE69416956T
Authority: DE
Inventors: Nobuo Ozaki
Original assignee: Sugino Cycle Industries Ltd
Current assignee: Sugino Cycle Industries Ltd
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2014-12-07
Also published as: JPH07156855A; CN1056577C; EP0657346A2; CN1119610A; EP0657346A3; EP0657346B1; DE69416956D1; US5597366A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft Hinterradkettenschaltungen für Fahrräder zum Verlagern einer Kette von einem Zahnkranz auf einen anderen eines Mehrfachfreilaufes gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und 6.

2. Beschreibung der verwandten Technik:

Derartige Kettenschaltungen sind aus FR-A-2 543 539 bekannt.
Wie allgemein bekannt ist, wird eine Hinterradkettenschaltung für Fahrräder neben einem Freilauf angebracht, um eine Kette von einem Zahnkranz des Freilaufes auf einen anderen zu verlagern. Eine typische Kettenschaltung nach dem Stand der Technik wird z. B. im US-Patent 4,610,644 offenbart.
Die Kettenschaltung nach dem Stand der Technik des obengenannten US-Patents umfaßt besonders eine Kettenführung und eine Pantograph-Verbindungseinrichtung, um die Kettenführung axial hinsichtlich der hinteren Radnabe, auf der der Mehrfachfreilauf drehbar befestigt ist, zu bewegen. Die Ketten führung hält drehbar ein oberes Führungsritzel und ein unteres Spannritzel. Die Pantograph-Verbindungseinrichtung umfaßt ein Basiselement, das drehbar durch einen ersten Drehzapfen an ein hinteres Gabelende des Fahrradrahmens befestigt ist, wobei die entsprechenden unteren Enden von inneren und äußeren Verbindungselementen durch erste und zweite Stifte schwenkbar mit dem Basiselement verbunden sind und ein bewegliches Element durch dritte und vierte Stifte schwenkbar mit den entsprechenden freien Enden der inneren und äußeren Verbindungselemente verbunden ist. Das bewegliche Element hält durch einen zweiten Drehzapfen schwenkbar die Kettenführung. Die ersten bis vierten Stifte befinden sich an den vier Ecken eines Parallelogramms.
Das Basiselement der Pantograph-Verbindungseinrichtung ist durch eine erste Wickelfeder, die am ersten Drehzapfen befestigt ist, schwenkbar nach hinten geneigt. Ebenso ist die Kettenführung durch eine zweite Wickelfeder, die auf einem zweiten Drehzapfen befestigt ist, schwenkbar nach hinten geneigt. Auf diese Weise wird die Kette, die mit den Führungs- und Spannritzel der Kettenführung verzahnt ist, von der ersten und der zweiten Wickelfeder gespannt. Die Kettenschaltung, die die zwei Kettenspannungsfedern einschließt, soll einen doppelten Spannungsmechanismus aufweisen.
Des weiteren ist jeder der ersten bis vierten Stifte der Pantograph-Verbindungseinrichtung geneigt, so daß ihr unteres Ende von ihrem inneren Ende seitlich nach außen hin angeordnet ist. Folglich bewegt sich, wenn die Pantograph- Verbindungseinrichtung verformt wird, um die Kettenführung seitlich nach innen zu bewegen, die Kettenführung auch nach unten. Aufgrund der Neigung oder Schräglage der Stifte wird die Pantograph-Verbindungseinrichtung als "abgeschrägte Pantograph-Verbindungseinrichtung" bezeichnet.
Es wurde festgestellt, daß die Kettenschaltung nach dem Stand der Technik, die die abgeschrägte Pantograph-Verbindungseinrichtung und den doppelten Spannungsmechanismus aufweist, hinsichtlich einer gewissen Reihe von Freiläufen gut funktioniert, wenn die erste und die zweite Wickelfeder richtig an ihre entsprechende Federkraft angepaßt sind. In den folgenden Punkten ist die Kettenschaltung nach dem Stand der Technik jedoch immer noch nachteilig.
Da die Zahnkränze des Freilaufes sich axial hinsichtlich der Radnabe (d. h. des Freilaufes) in ihrem Durchmesser vergrößern, muß das Führungsritzel der Kettenführung sich nach unten bewegen, während es sich axial hinsichtlich der Radnabe nach innen bewegt. Andererseits vergrößert sich die Kettenspannung zunehmend, wenn die Kette sich auf einen im Durchschnitt größeren Zahnkranz des Freilaufes verlagert, so daß der Kettenspanner dazu neigt, die gesamte Kettenschaltung (darin eingeschlossen das Führungsritzel) schwenkbar nach oben um den ersten Drehzapfen gegen die erste Wickelfeder zu bewegen. Auf diese Weise kann aufgrund der zunehmenden Kettenspannung sich das Führungsritzel tatsächlich nach oben gegen einen im Umfang größeren Zahnkranz bewegen, trotz der Tatsache, daß der abgeschrägte Pantograph-Mechanismus selbst dazu neigt, das Führungsritzel nach unten gegen einen im Umfang größeren Zahnkranz des Freilaufes zu bewegen. In der Folge kann die Kettenschaltung nach dem Stand der Technik darin fehlschlagen, die Kette richtig von einem kleineren Zahnkranz auf einen größeren Zahnkranz zu verlagern. Dieser Nachteil wird besonders dann bemerkbar, wenn der Unterschied bezüglich des Umfanges zwischen dem größten Zahnkranz und dem kleinsten Zahnkranz groß ist.
Der obengenannte Nachteil selbst kann überwunden werden, indem die elastische Kraft der ersten Wickelfeder vergrößert wird. Diese Lösung führt jedoch zu einem neuen Nachteil, indem das Führungsritzel allzu weit von einem im Umfang kleineren Zahnkranz entfernt wird (aufgrund einer gewaltsamen Drehung des Basiselements durch die starke elastische Kraft der ersten Wickelfeder nach hinten), wenn sich die Kette von einem im Umfang größeren Zahnkranz darauf verlagert. Weiterhin erhöht sich die Kettenspannung zwangsläufig, wenn die erste Wickelfeder mit einer vergrößerten elastischen Kraft ausgestattet ist, folglich wird eine glatte Verlagerung der Kette verhindert.
Außerdem stellt der doppelte Spannungsmechanismus ebenfalls einen Nachteil dar, da die elastischen Kräfte der beiden Wickelfedern im Verhältnis zueinander eingestellt werden müssen, um ein gutes Kettenverlagerungsverhalten in bezug auf jeden einzelnen Freilauf zu ermöglichen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine weitere Hinterradkettenschaltung für Fahrräder wird in der französischen Patentanmeldung 2 543 639 A1 offenbart.
Im Fall der obengenannten Kettenschaltung, die als der wichtigste Stand der Technik betrachtet wird, ist der Steuermechanismus frei um den ersten Drehzapfen ohne jegliche Federneigung drehbar.
Es wurde jedoch festgestellt, daß bei dieser Kettenschaltung im Fall eines Freilaufes, der zahlreiche Zahnkränze umfaßt, deren Umfänge sich nach innen schnell vergrößern, eine richtige Verlagerung der Kette verhindert werden kann.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hinterradkettenschaltung für Fahrräder zu schaffen, die dazu in der Lage ist, das Kettenverlagerungsverhalten weiter zu verbessern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies durch die Merkmale des beschreibenden Teils von Anspruch 1 bzw. 6 erreicht.
Vorzugsweise wird der oberste Randbereich des Führungsritzels über dem untersten Randbereich jeden Zahnkranzes, in den die Kette eingreift, angebracht. In diesem Fall erstreckt sich ein Teil der Kette, die sich vom Führungsritzel zum Ineinandergreifen mit jedem Zahnkranz abtrennt, nach hinten unten.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn jeder der ersten bis vierten Stifte ein vorderes und ein hinteres Ende umfaßt, wobei jeder der ersten bis vierten Stifte geneigt ist, so daß das vordere Ende sich seitlich außerhalb des hinteren Endes befindet, wodurch im Falle einer Verformung der Pantograph-Verbindungseinrichtung, um die Kettenführung axial hinsichtlich der Radnabe nach innen zu bewegen, auch die Kettenführung sich nach vorne unten bewegt. Es ist auch vorteilhaft, wenn das Führungsritzel der Kettenführung getragen wird, um sich um den zweiten Drehzapfen zu drehen.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Hinterradkettenschaltung für Fahrräder geschaffen, um eine Kette von einem Zahnkranz auf einen anderen eines Mehrfachfreilaufes, der eine Vielzahl von Zahnkränzen umfaßt, zu verlagern, wobei die Zahnkränze sich axial hinsichtlich einer Radnabe nach innen im Umfang vergrößern, wobei die Kettenschaltung folgendes umfaßt: eine Pantograph- Verbindungseinrichtung, darin eingeschlossen ein Basiselement, das durch einen ersten Drehzapfen drehbar mit einem Fahrradrahmen verbunden ist; innere und äußere Verbindungselemente, die entsprechende Basisenden aufweisen, welche durch erste und zweite Stifte drehbar mit dem Basiselement verbunden sind; und ein bewegliches Element, das durch dritte und vierte Stifte mit entsprechenden freien Enden der inneren und äußeren Verbindungselemente drehbar verbunden ist, wobei die ersten bis vierten Stifte sich an den vier Ecken eines Parallelogramms befinden; und eine Kettenführung, die durch einen zweiten Drehzapfen, der parallel zur Radnabe angeordnet ist, drehbar an das bewegliche Element der Pantograph-Verbindungseinrichtung befestigt ist, wobei die Kettenführung ein oberes Führungsritzel und ein unteres Spannritzel rotierbar hält und wobei die Kettenführung durch eine Feder in einer Kettenspannungsrichtung geneigt ist; wobei das Basiselement ein oberes Ende aufweist, das drehbar mit dem ersten Drehzapfen verbunden ist und sich nach unten erstreckt, um ein unteres Ende unter dem Freilauf bereitzustellen, wobei die unteren Enden der inneren und äußeren Verbindungselemente durch die ersten und zweiten Stifte drehbar mit dem unteren Ende des Basiselementes verbunden sind, wobei die inneren und äußeren Verbindungselemente sich vom unteren Ende des Basiselementes nach oben erstrecken; dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten bis vierten Stifte ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweisen, wobei jeder der ersten bis vierten Stifte geneigt ist, so daß das vordere Ende sich seitlich außerhalb des hinteren Endes befindet; wobei im Falle einer Verformung der Pantograph-Verbindungseinrichtung, um die Kettenführung axial hinsichtlich der Radnabe nach innen zu bewegen, auch die Kettenführung sich nach vorne unten bewegt.
Typischerweise kann der erste Drehzapfen an einem hinteren Gabelende des Fahrradrahmens befestigt werden. Weiterhin kann der erste Drehzapfen am hinteren Gabelende des Fahrradrahmens durch einen Haltearm befestigt werden, der sich vom hinteren Gabelende nach unten erstreckt.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles, die unter Bezugnahme auf anliegende Zeichnung gemacht wird, offensichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In der anliegenden Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine Seitenansicht, die eine Hinterradkettenschaltung für Fahrräder gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn eine Kette in Verzahnung mit einem kleineren Zahnkranz gehalten wird;
Fig. 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, die die gleiche Kettenschaltung zeigt, die in Richtung eines Pfeiles II in Fig. 1 zu sehen ist;
Fig. 3 eine Ansicht derselben Kettenschaltung, die in Richtung eines Pfeiles III in Fig. 1 zu sehen ist;
Fig. 4 eine Ansicht derselben Kettenschaltung, die in Richtung eines Pfeiles IV in Fig. 3 zu sehen ist;
und
Fig. 5 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 1, die aber dieselbe Kettenschaltung zeigt, wenn die Kette in Verzahnung mit einem größeren Zahnkranz gehalten wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 der anliegenden Zeichnungen ist eine Hinterradkettenschaltung für Fahrräder 1 dargestellt, wie sie an ein hinteres Gabelende (hinteres Gabelende der rechten Seite) E eines Fahrradrahmens befestigt ist. Das Gabelende E hält eine Radnabe 2, die ihrerseits drehbar einen Mehrfachfreilauf F trägt. Der Freilauf F umfaßt eine Vielzahl von Zahnkränzen S1-S6, die sich axial hinsichtlich der Radnabe 2 nach innen in ihrem Umgang vergrößern. Wenn sie für einen Geschwindigkeitswechsel betätigt wird, funktioniert die Hinterradkettenschaltung 1, indem sie eine Kette C von einem Zahnkranz auf einen anderen des Freilaufes F verlagert.
Ein Haltearm 3, der sich nach hinten unten erstreckt, ist an dem hinteren Gabelende E befestigt und trägt unbeweglich einen ersten parallel zur Radnabe 2 angeordneten Drehzapfen 4. Die Hinterradkettenschaltung 1 ist an den Haltearm 3 befestigt, um sich drehend um den ersten Drehzapfen 4 zu bewegen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Haltearm 3 dazu benutzt, um den ersten Drehzapfen 4 in einer Lage zu tragen, die sich leicht unter und hinter der Radnabe 2 befindet. Als Alternative kann sich die vollständige Länge des Gabelendes E selbst nach hinten unten erstrecken, um den ersten Drehzapfen 4 in einer ähnlichen Lage zu tragen.
Die Hinterradkettenschaltung 1 umfaßt eine Kettenführung 7 und einen Steuermechanismus 8, um die Kettenführung 7 axial hinsichtlich der hinteren Radnabe 2 zu bewegen. Die Kettenführung 7 hält rotierbar ein oberes Führungsritzel (Laufrad) 5 und ein unteres Spannritzel 6.
Gemäß des dargestellten Ausführungsbeispiels umfaßt der Steuermechanismus 8 eine Pantograph-Verbindungseinrichtung 9 der unten drehbaren Art. Besonders umfaßt die Pantograph- Verbindungseinrichtung 9 ein Basiselement 10, das ein oberes Ende aufweist, welches drehbar mit dem ersten Drehzapfen 4 verbunden ist und sich davon nach unten erstreckt, wobei die entsprechenden unteren Enden der sich nach oben erstreckenden inneren und äußeren Verbindungselemente 13, 14 durch entsprechende Stifte 11, 12 drehbar mit dem unteren Ende des Basiselementes 10 verbunden sind und wobei ein bewegliches Element 17 durch entsprechende Stifte 15, 16 drehbar mit den entsprechenden oberen Enden der inneren und äußeren Verbin dungselemente 13, 14 verbunden ist. Das Basiselement 10 steht unter keiner Federneigung bezüglich des ersten Drehzapfens 4, so daß das Basiselement 10 frei um den ersten Drehzapfen 4 drehbar ist.
Die Stifte 11, 12, 15, 16 zur Verbindung der Elemente 10, 13, 14, 17 befinden sich an den vier Ecken eines Parallelogramms. So übersetzt das bewegliche Element 17 bei einer Verformung der Pantograph-Verbindungseinrichtung 9 axial hinsichtlich der Radnabe 4 (d. h. der Breite des Fahrrades nach), während es sich auch auf und ab bewegt.
Wie in Fig. 3 besser gezeigt wird, ist jeder der Stifte 11, 12, 15, 16 geneigt, so daß sich ihre Vorderenden seitlich außerhalb von ihren Hinterenden befinden (siehe auch Fig. 2). Folglich übersetzt bei einer Verformung der Pantograph- Verbindungseinrichtung 9, um das bewegliche Element 17 der Breite des Fahrrades nach innen zu bewegen, das bewegliche Element 17 auch nach vorne unten (siehe Fig. 5). Der Neigungswinkel der Stifte 11, 12, 15, 16 kann z. B. 30 Grad betragen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das innere Verbindungselement 13 durch eine Rückstellfeder 18, die auf den Stift 11 befestigt ist, immer seitlich nach außen geneigt. So bewirkt die Rückstellfeder 18 eine Rückkehr des beweglichen Elementes 17 in seine seitlich äußerste Lage.
Ein doppeltes Steuerungskabel W, das sich entlang geeigneter Teile (nicht gezeigt) des Fahrradrahmens erstreckt, um es an eine Schalthebeleinrichtung (nicht gezeigt), am Lenker oder unten an der Stange zu verbinden, wird mit der Pantograph- Verbindungseinrichtung (siehe Fig. 1) verbunden. Besonders umfaßt das Steuerungskabel W einen inneren Draht W1 und einen äußeren Mantel W2, der den inneren Draht umschließt. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist das Basiselement 10 mit einem Mantelhalter 20 zur Befestigung an den äußeren Mantel W2 versehen, während das innere Verbindungselement 13 mit einem Betätigungsarm 19 versehen ist, der mit dem inneren Draht W1 verbunden ist, welcher sich über den äußeren Mantel W2 hinaus erstreckt.
Eine relative Längsbewegung zwischen dem inneren Draht W1 und dem äußeren Mantel W2 bewirkt eine Verformung der Pantograph-Verbindungseinrichtung 9 zur Verlagerung der Kette C (Fig. 1). Besonders wird, wenn das innere Kabel W1 in Richtung eines Pfeiles p gezogen wird, die Pantograph-Verbindungseinrichtung 9 gegen die Rückstellfeder 18 verformt, so daß das bewegliche Element 17 seitlich nach innen übersetzt, um die Kette C von einem Zahnkranz mit einem kleineren Umfang (z. B. S2 in Fig. 1) auf einen Zahnkranz mit einem größeren Umfang (z. B. S6 in Fig. 5) zu verlagern. Umgekehrt wird, wenn das innere Kabel W1 in Richtung eines Pfeiles q entspannt wird, die Pantograph-Verbindungseinrichtung 9 durch die Wirkung der Rückstellfeder 18 verformt, so daß das bewegliche Element 17 seitlich nach außen übersetzt, um die Kette C von einem Zahnkranz mit einem größeren Umfang (z. B. S6 in Fig. 5) auf einen Zahnkranz mit einem kleineren Umfang (z. B. S2 in Fig. 1) zu verlagern. In jedem Fall bewegt sich die Kettenführung 7 mit dem beweglichen Element 17 axial hinsichtlich der Radnabe 2. Es sollte klar erkannt werden, daß aufgrund der Ausrichtung der inneren und äußeren Verbindungselemente 13, 14 nach oben das Steuerungskabel W nicht in großem Maße gekrümmt zu sein braucht, so daß das Steuerungskabel W mit hoher Wirksamkeit betätigt werden kann.
Wie in Fig. 2.4 gezeigt, umfaßt das bewegliche Element 17 eine Gesamtausdehnung nach vorne 17a, um einen zweiten parallel zur Radnabe 2 angeordneten Drehzapfen 21 zu tragen. Das obere Ende der Kettenführung 7 ist drehbar mit dem zweiten Drehzapfen 21 verbunden. Des weiteren ist eine Wickelfe der 23, die in einer Federbüchse untergebracht ist, um den zweiten Drehzapfen 21 befestigt, um die Kettenführung 7 in eine Kettenspannungsrichtung zu zwängen, die in Fig. 1 im Uhrzeigersinn ist.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient der zweite Drehzapfen 21 auch als Tragezapfen für das Führungsritzel 5. So stimmt die drehbare Achse für die Kettenführung 7 mit der rotierenden Achse für das Führungsritzel 5 überein. Die Kettenführung dieser Art wird als "pendelartige" Kettenführung bezeichnet und bevorzugt, da der Bewegungsweg des Führungsritzels 5 genau demjenigen des beweglichen Elementes 17 folgt, um die Konstruktion der Hinterradkettenschaltung zur Ausführung eines gewünschten Verhaltens der Geschwindigkeitsänderung zu erleichtern.
Als Alternative kann der zweite Drehzapfen 21 dazu veranlaßt werden, drehbar die Kettenführung 7 in einem Abschnitt davon zwischen den 2 Rädern 5, 6 zu tragen. In diesem Fall kann der zweite Drehzapfen 21 auf einer Linie, die die zwei Räder 5, 6 verbindet, (wie in einer "linearhebelartige Kettenführung") angeordnet oder von einer derartigen Linie versetzt (wie in einer "dreieckshebelartigen Kettenführung") werden.
Der Zwischenraum zwischen den zwei Rädern 5, 6 der Kettenführung 7 kann in Abhängigkeit von der gewünschten Gangkapazität der Hinterradkettenschaltung 1 gewählt werden, d. h., des Umfangs oder der Reichweite von Mehrfachfreiläufen, für die die Kettenschaltung 1 verwendet werden kann. Allgemein erlaubt ein größerer Zwischenraum zwischen den zwei Rädern 5, 6 eine größere Gangkapazität.
Wie in Fig. 1 und 5 gezeigt, erstreckt sich die endlose Kette C, die in ein nicht dargestelltes Kettenrad (Vordergang) eingreift, nach hinten, um mit einem hinteren Teil des Spannritzels 6 ineinanderzugreifen, und dann nach oben, um mit einem Vorderteil des Führungsritzels 5 ineinanderzugreifen, bevor es in einem ausgewählten Zahnkranz des Freilaufes eingreift. Auf diese Weise weist die Kette C an der Kettenführung 7 eine umgekehrte S-Form auf.
Die Hinterradkettenschaltung für Fahrräder 1, die die oben beschriebene Bauweise aufweist, arbeitet auf die folgende Weise.
Da die Kettenführung 7, die drehbar vom zweiten Drehzapfen 21 getragen wird, von der Wickelfeder 23 elastisch nach hinten gedrängt (in Fig. 1 und 5 im Uhrzeigersinn) wird, überträgt das Spannritzel 6 auf die Kette C eine Spannung. Da die Länge der Kette C jedoch immer gleichbleibend ist, erzeugt ein Teil der gespannten Kette C, der sich in Richtung auf die Spannscheibe 6 erstreckt, ein nach oben gerichtetes Moment, das dazu neigt, die gesamte Kettenschaltung 1 nach oben um den ersten Drehzapfen 4 zu drehen. Aufgrund dieses nach oben gerichteten Momentes neigt das Führungsritzel 5 der Kettenführung 7 dazu, sich drehbar nach oben um den ersten Drehzapfen 4 zu bewegen und dabei die Kette C um einen ausgewählten Zahnkranz (in Fig. 1 z. B. S2 oder in Fig. 5 S6), in den die Kette C gegenwärtig eingreift, zu wickeln.
Andererseits erzeugt ein Teil der gespannten Kette C, die sich zwischen dem Führungsritzel 5 und dem ausgewählten Zahnkranz (in Fig. 1 z. B. S2 oder in Fig. 5 S6) erstreckt, ein nach unten gerichtetes Moment, das dazu neigt, die gesamte Kettenschaltung 1 nach unten um den ersten Drehzapfen 4 zu drehen. Des weiteren erzeugt das Gewicht der Kettenschaltung 1 selbst ebenfalls ein nach unten gerichtetes Moment, das dazu neigt, die gesamte Kettenschaltung 1 nach unten um den ersten Drehzapfen 4 zu drehen.
Folglich nimmt das Führungsritzel 5 der Kettenführung 7 eine Lage ein, in der das nach unten gerichtete Moment (das sich aus der Kettenspannung und der Schwerkraft ergibt) sich mit dem nach oben gerichteten Moment die Waage hält. In einer derart ausgeglichenen Lage befindet sich der oberste Rand des Führungsritzels 5 vor und über dem untersten Rand des gewählten Zahnkranzes (in Fig. 1 z. B. S2 oder in Fig. 5 S6), so daß die Kette C, die über das Führungsritzel 5 hinaussteht, sich nach hinten unten erstreckt, bevor es in den gewählten Zahnkranz eingreift.
Wie oben beschrieben, ist das Basiselement 10 (d. h. die gesamte Hinterradkettenschaltung 1) frei um den ersten Drehzapfen 4 ohne jegliche Federneigung drehbar. Eine derartige freie Drehbewegung des Basiselements 10 bei keiner Federneigung ist zumindest aus den folgenden Gründen vorteilhaft.
Erstens ermöglicht die freie Drehbewegung der gesamten Kettenschaltung 1, daß das Führungsritzel 5 immer die bestmögliche Lage, die an den gewählten Zahnkranz angrenzt und davor liegt, ermöglicht, egal, welcher Zahnkranz des Freilaufes F von der Hinterradkettenschaltung 1 zum Ineinandergreifen mit der Kette C gewählt wird. Die hier zugrundeliegende Idee ist es, das Führungsritzel 5 sich frei so bewegen zu lassen, wie dies für die Einnahme der optimalen Lage erforderlich ist. Wenn das Basiselement durch eine Feder 10 drehbar nach hinten geneigt wird (wie im US-Patent 4,610,644 offenbart), verhindert die Federneigung die freie Beweglichkeit, die erforderlich ist, damit das Führungsritzel 5 seine optimale Verlagerungsposition ausfindig macht.
Zweitens erlaubt die freie Drehbewegung der gesamten Kettenschaltung 1, daß das Führungsritzel 5 sich glatt radial zum Freilauf F in dem Moment bewegt, in dem die Kette C sich verlagert. Besonders da die Kette C sich nicht nur axial zum Freilauf F bewegt (d. h. axial zur Radnabe 2), sondern auch radial zum Freilauf F zur Loskupplung von einem gegenwärtigen Zahnkranz und zum Ineinandergreifen mit einem Zielzahnkranz, muß das Führungsritzel 5 sich auch radial zum Freilauf F bewegen, um derartigen Kettenbewegungen zu folgen. Die freie drehbare Beweglichkeit der Kettenschaltung 1 ermöglicht derartige radiale Bewegungen des Führungsritzels 5. Offensichtlich verhindert eine drehbare Federneigung für das Basiselement 10 (wenn sie wie im US-Patent 4,610,644 angewandt wird), daß das Führungsritzel 5 sich glatt radial zum Freilauf F bewegt.
Drittens muß, da das Basiselement 10 frei von jeglicher drehbaren Federneigung ist, wobei die Kettenspannung lediglich durch die Wickelfeder 23 auf den zweiten Drehzapfen 21 angebracht ist, keine Anpassung zwischen den zwei Federn vorgenommen werden. So kann die Hinterradkettenschaltung, die lediglich die Einzelfeder 23 umfaßt, für eine große Anzahl von Freiläufen ohne Neuanpassung der Federkraft verwendbar gemacht werden.
Viertens kann die Größe der Kettenspannung verhältnismäßig klein gehalten werden, um die Verlagerbarkeit der Kette C zu verbessern, da die Kettenspannung lediglich durch eine einzige Wickelfeder 23 auf den zweiten Drehzapfen 21 übertragen wird. Wenn das Basiselement 10 durch eine zweite Feder, die auf dem ersten Drehzapfen 4 (wie im US-Patent 4,610,644 offenbart) befestigt ist, drehbar nach hinten geneigt wird, erhöht sich die Kettenspannung aufgrund einer Verzerrung der zweiten Feder, wobei folglich eine glatte Verlagerung der Kette C verhindert wird. Ein derartiger Nachteil kann dadurch vermieden werden, indem eine freie Drehung des Basiselementes 10 um den ersten Drehzapfen 4 ermöglicht wird.
Offensichtlich tragen alle der oben beschriebenen Vorteile zur Verbesserung des Kettenverlagerungsverhaltens oder der Kettenverlagerungsfähigkeit der Hinterradkettenschaltung 1 bei.
Gemäß des dargestellten Ausführungsbeispiels dient die Pantograph-Verbindungseinrichtung 9 der Hinterradkettenschaltung 1 dazu, um die Kettenführung 7 nach vorne unten zu bewegen, während sie sich axial hinsichtlich der Radnabe 2 nach innen bewegt. Die Pantograph-Verbindungseinrichtung 9 dieser Art ist zumindest aus den folgenden Gründen vorteilhaft.
Erstens kann das Führungsritzel 5 der Kettenführung 7 dazu veranlaßt werden, sich generell entlang einer gemeinsamen radialen Linie zu bewegen, die sich von der Radnabe 4 erstreckt, welche sich in der Mitte des Freilaufes F befindet. Deshalb kann das Führungsritzel 5 eine ähnliche verhältnismäßige Lage bezüglich jedes Radkranzes S1-S6 des Freilaufes F einnehmen, unabhängig von der Anzahl an Zahnkränzen, die im Freilauf F enthalten sind. Folglich kann die Hinterradkettenschaltung 1 sich leicht an eine große Anzahl von Freiläufen anpassen.
Zweitens kann der Grad der Verzerrung der Wickelfeder 23 (Fig. 2) auf das Mindestmaß herabgesetzt werden (siehe Fig. 1 und 5), wenn sich die Kette C auf einen im Umgang größeren Radkranz verlagert, da die Kettenführung 7 sich nach vorne bewegt, wenn sie sich seitlich auf einen größeren Radkranz des Freilaufes F verlagert. Folglich wird eine Vergrößerung der Kettenspannung so klein wie möglich gehalten, um das Kettenverlagerungsverhalten zu verbessern. Wenn die Kettenführung 7 dazu veranlaßt wird, sich nach hinten unten zu bewegen (wie im US-Patent 4,610,644 offenbart), muß die Wickelfeder 23 in einem sehr viel größeren Umfang verzerrt werden, als dies in Fig. 5 dargestellt ist, da die Kette C eine gleichbleibende Länge hat.
Während die vorliegende Erfindung auf der Grundlage des bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wird ist es naheliegend, daß dieselbe nicht auf dieses bestimmte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf eine Hinterradkettenschaltung der Art angewandt werden, wie sie in der Internationalen Patentschrift Nr. WO 92/10395 (entsprechend dem US-Patent 4,610, 644) oder Nr. WO 93/18958 offenbart ist, worin eine Parallelogramm-Pantogramm-Verbindungseinrichtung auf einen Kettensteg vor einem Freilauf befestigt ist, um eine Kettenführung nach vorne unten zu bewegen, wenn die Kettenführung sich axial hinsichtlich einer Radnabe nach innen bewegt. Es sollte klar erkannt werden, daß die Pantograph-Verbindungseinrichtung, die in der Internationalen Patentschrift Nr. WO 93/18958 offenbart ist ein Basiselement umfaßt, daß dazu bestimmt ist, sich nach vorne unten um einen Drehzapfen gegen eine Federneigung zu drehen, aber auf eine derartige Federneigung muß gemäß der vorliegenden Erfindung verzichtet werden.
Des weiteren ist die vorliegende Erfindung ebenfalls auf eine Hinterradkettenschaltung desjenigen Typs, der im US- Patent 4,610,644 offenbart ist, anwendbar. In diesem Fall muß jedoch eine Veränderung vorgenommen werden, um sicherzustellen, daß das Führungsritzel der Kettenführung sich immer vor dem untersten Randbereich jedes Freilaufzahnkranzes befindet. Veränderungsbeispiele umfassen eine drehbare Befestigung des Basiselementes an eine Verlängerung nach vorne eines hinteren Gabelendes, eine Verlängerung der inneren und äußeren Verbindungselemente und eine Befestigung der Kettenführung an eine Verlängerung nach vorne des beweglichen Elementes der Pantograph-Verbindungseinrichtung.
Des weiteren kann die Drehung des Basiselementes 10 (d. h. der gesamten Hinterradkettenschaltung) um den ersten Drehzapfen 4 innerhalb einer vorherbestimmten Spannweite be grenzt werden. Zum Beispiel kann das Basiselement 10 daran gehindert werden, nach vorne oben in eine Lage, in der die Kettenführung 7 mit dem Kettensteg in Berührung kommt, zu drehen.
Außerdem kann das Basiselement 10 drehbar im Uhrzeigersinn von einer sehr schwachen Feder, die auf den ersten Drehzapfen 4 befestigt ist, geneigt werden. Der Zweck einer derartigen schwachen Feder liegt nicht darin, daß positiv eine Kettenspannung übertragen wird (wie im US-Patent 4,610,644 offenbart), sondern lediglich darin, daß sichergestellt wird, daß die gesamte Kettenschaltung 1 drehbar nach hinten bewegt wird, um die Entfernung der Kette zu erleichtern, wenn das Hinterrad ausgewechselt wird. Deshalb kann die Feder, mit der das Basiselement 10 drehbar angetrieben wird, eine viel kleinere Federkonstante aufweisen als die Wickelfeder 23, die auf dem zweiten Drehzapfen 21 befestigt ist.
Die oben beschriebenen Veränderungen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung anzusehen, und alle derartigen Veränderungen sollen, wie es für Fachleute offensichtlich ist, von den beigefügten Ansprüchen abgedeckt werden.

Claims

1. Hinterradkettenschaltung (1) für Fahrräder zum Verlagern einer Kette (C) von einem Zahnkranz eines eine Vielzahl von Zahnkränzen (S1 bis S6) umfassenden Mehrfachfreilaufes (F) auf einen anderen, wobei sich die Zahnkränze auf einer Radnabe (2) axial nach innen hin in ihrem Durchmesser vergrößern, wobei jeder Zahnkranz (S1 bis S6) einen untersten Randbereich umfaßt, wobei die Kettenschaltung einen Steuermechanismus (8), der um einen ersten parallel zu der Radnabe (2) angeordneten Drehzapfen (4) drehbar an einem Fahrradrahmen (E) befestigt ist, und eine Kettenführung (7) umfaßt, die über einen zweiten parallel zu der Radnabe (2) angeordneten Drehzapfen (21) drehbar an dem Steuermechanismus (8) befestigt ist, wobei die Kettenführung (7) ein oberes Führungsritzel (5) und ein unteres Spannritzel (6) rotierbar hält, durch eine Feder (23) in eine Kettenspannrichtung vorgespannt ist und durch den Steuermechanismus (8) gesteuert sich axial entlang der Radnabe bewegt, wobei das Führungsritzel (5) einen obersten Randbereich aufweist, der vor dem untersten Randbereich jedes der Zahnkränze (S1 bis S6), in welchen die Kette (C) eingreift, angeordnet ist, wobei sich der Steuermechanismus (8) frei um den ersten Drehzapfen (4) innerhalb einer bestimmten Spannweite ohne eine Federspannung drehen kann und eine Pantograph-Verbindungseinrichtung (9) umfaßt, die ein Basiselement (10), welches ein oberes Ende aufweist, das drehbar mit dem ersten Drehzapfen (4) verbunden ist, sich nach unten erstreckt und ein unteres unter dem Freilauf (F) angeordnetes Ende aufweist, innere und äußere Verbindungselemente (13, 14) mit jeweils drehbar mit dem unteren Ende des Basiselementes (10) durch erste und zweite Stifte (11, 12) verbundenen Befestigungsenden und ein bewegliches Element (17) aufweist, welches jeweils an den freien Enden der inneren und äußeren Verbindungselemente (13, 14) schwenkbar durch dritte und vierte Stifte (15, 16) befestigt ist und den zweiten Drehzapfen (21) trägt, und wobei die ersten bis vierten Stifte (11, 12, 15, 16) an vier Ecken eines Parallelogramms angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß die inneren und äußeren Verbindungselemente (13, 14) sich nach oben von dem Basiselement (10) ausgehend erstrecken, so daß die Verbindungseinrichtung (9) die Kettenführung (7) nach vorne unten bewegt, wenn die Pantograph-Verbindungseinrichtung (9) verformt wird, um die Kettenführung (7) axial hinsichtlich der Radnabe (2) nach innen zu bewegen.

2. Kettenschaltung nach Anspruch 1, bei welcher der oberste Randbereich des Führungsritzels (5) oberhalb des untersten Randbereichs jedes Zahnkranzes (S1 bis S6), in welchen die Kette (C) eingreift, angeordnet ist.

3. Kettenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der erste Drehzapfen (4) an einer Hintergabel eines Fahradrahmens befestigt ist.

4. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher jeder der ersten bis vierten Stifte (11, 12, 15, 16) ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist, wobei jeder der ersten bis vierten Stifte (11, 12, 15, 16) derart geneigt ist, daß das vordere Ende seitlich außerhalb des hinteren Endes angeordnet ist, wodurch die Kettenführung (7) ebenfalls seitlich nach unten bewegt wird, wenn die Pantograph-Verbindungseinrichtung (9) verformt wird, um die Kettenführung (7) axial hinsichtlich der Radnabe (2) nach innen zu bewegen.

5. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das Führungsritzel (5) der Kettenführung (7) derart gelagert ist, daß es um den zweiten Drehzapfen (21) rotieren kann.

6. Hinterradkettenschaltung (1) für Fahrräder zum Verlagern einer Kette (C) von einem Zahnkranz eines eine Vielzahl von Zahnkränzen (S1 bis S6) umfassenden Mehrfachfreilaufes (F) auf einen anderen, wobei sich die Zahnkränze auf einer Radnabe (2) axial nach innen hin in ihrem Durchmesser vergrößern, wobei die Kettenschaltung eine Pantograph-Verbindungseinrichtung (9) und eine Kettenführung (7) umfaßt, wobei die Pantograph- Verbindungseinrichtung (9) ein über einen ersten Drehzapfen (4) drehbar mit einem Fahrradrahmen verbundenes Basiselement (10), innere und äußere Verbindungselemente (13, 14) mit jeweils drehbar mit dem unteren Ende des Basiselementes (10) durch erste und zweite Stifte (11, 12) verbundenen Befestigungsenden und ein bewegliches Element (17) aufweist, welches jeweils an den freien Enden der inneren und äußeren Verbindungselemente (13, 14) schwenkbar durch dritte und vierte Stifte (15, 16) befestigt ist, wobei die ersten bis vierten Stifte (11, 12, 15, 16) an vier Ecken eines Parallelogramms angeordnet sind, wobei die Kettenführung (7) schwenkbar an dem beweglichen Element (17) der Pantograph-Verbindungseinrichtung (9) mittels eines zweiten Drehzapfens (21) befestigt ist, der parallel zu der Radnabe (2) angeordnet ist, wobei die Kettenführung (7) ein oberes Führungsritzel (5) und ein unteres Spannritzel (6) rotierbar hält und durch eine Feder (23) in eine Kettenspannrichtung vorgespannt ist; wobei das Basiselement (10) ein oberes Ende umfaßt, das drehbar mit dem ersten Drehzapfen (4) verbunden ist, und sich nach unten erstreckt und ein unteres unter dem Freilauf (F) angeordnetes Ende aufweist und wobei die Befestigungsenden der inneren und äußeren Verbindungselemente (13, 14) schwenkbar mit dem unteren Ende des Basiselementes (10) über die ersten und zweiten Stifte (11, 12) verbunden sind und sich die inneren und äußeren Verbindungselemente (13, 14) von dem unteren Ende des Basiselementes (10) ausgehend erstrecken,

dadurch gekennzeichnet,

daß sich die inneren und äußeren Verbindungselemente (13, 14) von dem unteren Ende des Basiselementes (10) ausgehend nach oben erstrecken,

daß jeder der ersten bis vierten Stifte (11, 12, 15, 16) ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist, wobei jeder der ersten bis vierten Stifte (11, 12, 15, 16) derart geneigt ist, daß das vordere Ende seitlich außerhalb des hinteren Endes angeordnet ist;

wodurch die Kettenführung (7) ebenfalls seitlich nach unten bewegt wird, wenn die Pantograph-Verbindungseinrichtung (9) verformt wird, um die Kettenführung (7) axial hinsichtlich der Radnabe (2) nach innen zu bewegen.

7. Kettenschaltung nach Anspruch 6, bei welcher das Führungsritzel (5) einen obersten Randbereich aufweist, der vor und oberhalb eines untersten Randbereichs jedes Zahnkranzes (S1 bis S6), in welchen die Kette (C) eingreift, angeordnet ist.

8. Kettenschaltung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher der erste Drehzapfen (4) an einer Hintergabel (E) eines Fahradrahmens befestigt ist.

9. Kettenschaltung nach Anspruch 8, bei welcher der erste Drehzapfen (4) an der Hintergabel (E) des Fahradrahmens mittels eines Haltearms (3) befestigt ist, der sich nach unten von der Hintergabel (E) ausgehend erstreckt.

10. Kettenschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welcher das Führungsritzel (5) der Kettenführung (7) derart gelagert ist, daß es um den zweiten Drehzapfen (21) rotieren kann.