Ein innovatives Fahrrad-Getriebe
Die Idee
Ich dachte immer, dass die aktuelle Übertragungssystem für Fahrräder, sowohl für Laufräder als auch noch mehr für Rennräder, waren veraltet und erforderten ein neues Antriebssystem. Da es darum geht, die Kraft von den Pedalen auf das Hinterrad zu übertragen, ist die Kette bzw. der Zahnriemen diejenige, die zum Zeitpunkt der Übertragung die geringste Energie aufnimmt und daher beibehalten werden musste.
Das zu erneuernde Element war das Gangwechselsystem, das aus dem traditionellen Satz Ritzel und Umwerfer bestand.
Dieses System, das erstmals 1949 auf der Mailänder Messe vorgestellt wurde, wurde erheblich verbessert und verfügt über effektive Schaltsysteme, hat jedoch nie das Problem der Kettenausrichtung zwischen dem vorderen Kronenrad und den hinteren Kettenrädern gelöst. Tatsächlich kommt es vor, dass bei einem bestimmten vorderen Gang das gegenüberliegende hintere Kettenrad nicht zu empfehlen ist, da die Kette bei starkem Schieflauf arbeiten muss. Dadurch wird die Kette starken und konstanten seitlichen Belastungen ausgesetzt; Dies erfordert im Laufe der Zeit einen Austausch.
In Wettkampfsystemen kann es erforderlich sein, jedes Mal eine neue Kette zu montieren.
Darüber hinaus ist es keineswegs ungewöhnlich, dass sich die Kette vom Kettenrad löst, was für den unglücklichen Radfahrer einige Unannehmlichkeiten mit sich bringt.
Wie kann also das Getriebesystem innoviert werden und die Grenzen des traditionellen Systems, das auf dem Ritzelsatz und dem entsprechenden Umwerfer basiert, überwinden?
Mit anderen Worten: Ist es möglich, den Gang zu wechseln, während die Kette zwischen dem vorderen Kettenblatt und dem hinteren Ritzel im Wesentlichen ausgerichtet bleibt?
Die Herausforderung
Geleitet vom ultimativen Ziel, einen Gangwechsel zu schaffen, der die Kette ausgerichtet hält, war es eine wesentliche Konsequenz, dass die Bewegung die einzelnen Kettenräder betreffen sollte und nicht die Kette, die in der Mitte gleiten musste.
Inspiriert von dieser Vision nimmt das Projekt eine genaue Richtung vor, doch es tauchen sofort eine Reihe von Fragen auf.
Wie erstellt man eine Führung, die die Kette dazu zwingt, immer ausgerichtet zu gleiten?
Und vor allem mit welchem Mechanismus können die Verhältnisse ausgetauscht werden, um die Kette abzufangen, die in der Mitte läuft und ausgerichtet bleibt?
Ein einfaches Versetzen des Ritzelsatzes war nicht möglich, da dieser neben dem Rad zu viel Platz beansprucht hätte (mindestens doppelt so dick wie der aktuelle Ritzelsatz).
Zwar gibt es einige Designs, die den Kettenradsatz übersetzen, diese haben jedoch nie eine praktische Anwendung gefunden.
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Intuition
Die einzelnen Ritzel haben unterschiedliche Durchmesser und so lässt sich eine Kassette erstellen, bei der das kleinste Ritzel in das größte Ritzel „einläuft“. (siehe nebenstehende Abbildung)
Um die Kette in der Mitte zu halten, wurden zwei gegenüberliegende Kassetten mit unterschiedlichen Durchmessern der enthaltenen Zahnräder geschaffen, die die Kette dazu zwingen, ausgerichtet zu gleiten.
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird hier auf ein 4-Gang-Getriebe am Hinterrad verwiesen. Ein solches 4-Gang-Getriebe enthält die Gänge Nr. 1 und Nr. 3 auf der rechten Kassette und Nr. 2 und Nr. 4 auf der linken Kassette. Natürlich hat Zahnrad Nr. 1 weniger Zähne als Zahnrad Nr. 2, das weniger Zähne hat als Zahnrad Nr. 3. Zahnrad Nr. 4 ist dasjenige mit der größten Anzahl an Zähnen.
Um das Gleiten der Kette in der Mitte zu erzwingen, sind sie erforderlichEs wurden zwei Käfige aufgestellt: einer rechts und einer links, in denen die Zahnräder untergebracht sind.
Das Projekt
Alles gelöst? Gar nicht!
Die Idee und die Intuition allein reichen nicht aus, Sie müssen sich an die Arbeit machen und mit dem Entwerfen beginnen.
Bleiben wir also im vorherigen Beispiel, haben wir zwei Getriebe, während die Kette in der Mitte läuft. Von den vier Zahnrädern, aus denen unser Beispielschalthebel besteht, befindet sich eines in der Mitte und ist mit der Kette verbunden, während die anderen drei inaktiv sind und ihren Platz in ihrer jeweiligen Kassette finden.
Das kleinste Übersetzungsverhältnis jeder Kassette arbeitet alleine, während das größte Übersetzungsverhältnis diejenige mit der geringsten Anzahl an Zähnen mit sich zieht, die am Drehstift verankert ist.
Wir haben bereits beschrieben, dass nur ein Zahnrad in der Mitte zwischen den beiden Kassetten positioniert wird, während die anderen ihre Ruheposition innerhalb der Kassette finden.
Ein Distanzring hat die Funktion, das Zahnrad in der Mitte zum Ruhen zu drücken, während das Zahnrad der gegenüberliegenden Kassette übernimmt.
Aber wie lässt sich die Schubkraft allein anhand der Rotationskraft des Getriebes bestimmen?
Tatsächlich hat das Design das Ziel verfolgt, keine äußeren Kräfte zu verwenden oder dem Treten Kraft für die Bewegung der Gänge zu entziehen, um dieses System auch für Rennräder geeignet zu machen. In diesem Zusammenhang wird eher das Bedürfnis empfunden, die Tretkraft nicht zu verteilen, die erst dann optimal übertragen wird, wenn die Kette im Wesentlichen ausgerichtet gleitet.
Hier war die Herausforderung wirklich groß, und die Lösung wurde durch das Anbringen von drei konzentrisch ansteigenden, orthogonalen seitlichen "Stegen" auf jedem Kettenblatt gefunden. Drei Räder, die durch einen Nockenmechanismus entsprechend positioniert werden, vervollständigen das Schieben des Kettenblatts, indem sie die Drehung des Schaltwerks selbst ausnutzen.
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Das Patent
Die Patentanmeldung wurde am 2. Februar 2022 in Italien eingereicht und unter der Nr. 102022000001736 mit dem Titel GETRIEBE UND GETRIEBESYSTEM VON FAHRZEUGEN MIT MENSCHLICHEM ODER GEMISCHTEM ANTRIEB UND FAHRRÄDERN.
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In der Folge wurde auch eine internationale Patentanmeldung PCT n.PCT/IB2023/050876 eingereicht, die unter der Nr. WO2023/148630A1 veröffentlicht wurde
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Bei keiner anderen Erfindung ist das Nützliche so eng mit dem Angenehmen
verbunden wie mit dem Fahrrad. (Adam Opel)
Das Leben ist wie Fahrradfahren.
Um das Gleichgewicht zu halten, muss man sich bewegen. (Albert Einstein)
Kontakt
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Rechtsanwalt Massimo Maccagnani befasst sich mit dem Schutz des gewerblichen und geistigen Eigentums. Giuseppe Malavolta, Erfinder und Patentinhaber, hat ihm das Mandat erteilt.