Das Shimano-Schaltauge-Patent eröffnet viele Möglichkeiten mit einem weiteren neuen Standard

Jan 25, 2024

Shimano hat ein Patent für ein neues Schaltauge-Design angemeldet, das uns, ehrlich gesagt, Kopfzerbrechen bereitet. Neben einer UDH-ähnlichen Lösung zur Befestigung eines Aufhängers am Ausfallende verfügt dieser sogenannte „Halterungsapparat“ über einen zweiten vorderen Befestigungspunkt, der dazu dient, eine Batterie oder ein anderes elektronisches Gerät von der Innenseite der Kettenstrebe aus zu befestigen.

Unsere ersten Gedanken? Oh, Shimano bringt die Batterie des Umwerfers nach draußen, bringt sie dann aber stattdessen am Rahmen unter. Fair genug, oder? Es erscheint sinnvoll, es herauszunehmen, um die Zugänglichkeit zu verbessern und die interne Kabelführung zu vereinfachen, aber relativ gesehen wäre es auch gut, es vor Gefahren zu schützen.

Wenn wir uns das neue Patent (US 20230166813 A1) genauer ansehen, glauben wir, dass diese neue Anordnung die Grundlage für die Umsetzung einer aufregenderen Technologie bilden könnte; eine selbstaufladende Lösung, oder, wenn wir wirklich über den Tellerrand schauen, könnte es sogar die Infrastruktur sein, die für die Ausführung der Federungsverbessernden Naben- und Umwerferbaugruppe von Fox erforderlich ist.

Mit der möglichen Einbeziehung eines vorgeschlagenen Nabendynamos, eines integrierten Kassettenreinigers und eines Kettenstabilisators bietet diese Halterungsvorrichtung dank ihrer sekundären Montagevorrichtung einige interessante Einsatzmöglichkeiten, die über die einfache Montage eines Schaltwerks hinausgehen.

Bevor wir unseren Gedanken freien Lauf lassen, konzentrieren wir uns auf die Struktur des vorgeschlagenen Schaltauges von Shimano. Ähnlich wie das SRAM UDH-Design verbindet der Shimano „Bracket Apparatus“ die Steckachsenmontage des Hinterrads mit der Montage des Schaltauges. Es wird immer noch hauptsächlich an der Hinterachse mit dem Fahrrad verschraubt, zusätzlich mit einer herkömmlichen Halteschraube für die Kleiderbügel im Rahmen (44). Aber es sieht so aus, als müsste am Rahmen an der Innenseite der Kettenstrebe eine neue Noppe angebracht werden, um eine ungewollte Drehung des Kleiderbügels zu verhindern. Shimanos Patent scheint eine Ausweitung dieser zusätzlichen Anforderung dieses neuen „Standards“ zu vermeiden.

Hier gibt es nichts besonders Ungewöhnliches, außer dass an der Innenseite des Kleiderbügels ein Kanal (34/38) zu sehen ist, der vom Ausfallende nach unten verläuft und für die Führung eines Kabels dient, das vermutlich über seine Endkappe aus der Nabe austritt. Mehr dazu später.

Einzigartig an diesem Schaltauge ist offensichtlich noch der zusätzliche Arm, der sich entlang der Innenseite der Kettenstrebe nach vorne zu einem sekundären Befestigungspunkt erstreckt. Hier trifft der Arm auf eine Komponentenhalterung (32), an der wahrscheinlich eine Batterie (26) und/oder eine Art Sensor oder ein anderes elektronisches Gerät montiert und an der Unterseite der Strebe positioniert ist.

Es sieht auf jeden Fall so aus, als ob dieser Shimano-Halterungsapparat einem umfassenderen Zweck dient als der Montage eines Schaltwerks, die auf übliche Weise über Gewinde an seinem untersten Teil (22) erfolgt.

Warum entwickelt Shimano diesen neuen Schaltauge-Standard?

Wir glauben, dass es Teil einer Selbstladelösung sein könnte, bei der ein elektronischer Umwerfer direkt von einem Hinterrad-Nabendynamo angetrieben wird.

Im Zusammenhang mit dieser Erfindung arbeitet Shimano auch an mehreren Versionen eines Hinterrad-Nabendynamos, bei dem ein Generator in der Hinterradnabe die kinetische Energie aus der Drehung des Hinterrads aufnimmt und in elektrischen Strom umwandelt. Einzelheiten dazu erfahren Sie im US-Patent 20230037945 A1.

Zugegeben, der abgebildete Hinterrad-Nabendynamo verfügt über einen Schnellspanner, aber Shimano bietet für seine aktuellen (Vorder-)Nabendynamo-Naben Steckachsenlösungen an. Darüber hinaus zeigt das fragliche Patentdokument auch den Hinterrad-Nabendynamo im Einsatz an einem vollgefederten Fahrrad, das heutzutage ausnahmslos über ein Ausfallende mit Steckachse in der Schwinge verfügt. Das Patent erwähnt ausdrücklich die Nutzung der vom Dynamo erzeugten Energie zum Antrieb eines elektronischen Schaltwerks, wobei die Energie über einen Draht (40) übertragen wird, der an der antriebsseitigen Endkappe aus der Nabe austritt.

Eine solche Anordnung würde höchstwahrscheinlich zuerst auf einem Tourenrad oder sogar einem Pendlerfahrrad Anwendung finden; Grundsätzlich handelt es sich um ein Fahrrad, bei dem das Hinterrad sehr selten ausgebaut werden muss. Es braucht nicht viel, um sich die potenzielle Frustration vorzustellen, die mit dem Aus- und Wiedereinbau eines Hinterrads verbunden ist, bei dem ein winziges Kabel, das aus der Endkappe austritt, perfekt mit einem ebenso kleinen Schlitz an der Innenseite des Schaltauges ausgerichtet werden muss. Aber vielleicht hat Shimano ein weiteres Patent für die drahtlose Energieübertragung in den Startlöchern, das diese Barriere für einen ernsthafteren Offroad-Einsatz niederreißen würde?

Unabhängig davon könnte ein mit einem elektronischen Schaltwerk gekoppelter Hinterrad-Nabendynamo das elektronische Schalten zu einer praktikableren und möglicherweise sogar zuverlässigeren Lösung für Pendlerfahrräder machen, als dies ohne eine solche Selbstladelösung der Fall wäre.

Dann könnten wir auf der Straße (oder dem Trail) eine Reihe von Ultra-Distanzfahrern sehen, die elektronisches Schalten mit einem Fahrrad lieben würden, dem nie der Saft ausgeht.

Hab Geduld mit mir. Anfang des Jahres hat Fox Factory ein Patent für eine Naben- und Umwerferbaugruppe zur Verbesserung der Federung angemeldet. Ziel der darin besprochenen Erfindungen war es, die negativen Auswirkungen der Kettenspannung auf die Hinterradaufhängung eines Fahrrads und dessen gesamtes Fahrgefühl zu beseitigen.

Die „elektronisch entkoppelnde“ Nabe wäre so konfiguriert, dass sie ihre Sperrklinken im Falle eines möglichen Pedalrückschlags ausklinkt, um zu verhindern, dass der Fahrer eine unerwünschte Rückwärtsdrehung der Kurbeln erfährt. Lesen Sie: Jede Abfahrt mit der perfekten, uneingeschränkten Federungsbewegung von Aaron Gwin, der einen Leoganger DH-Weltcup ohne Kette gewann.

In ähnlicher Weise wäre die Kupplung des Schaltwerks so konfiguriert, dass sie sich elektronisch löst, wenn sich die Kettenlinie bei großen Kompressionsereignissen ausdehnt. Durch das Auskuppeln würde der Käfig frei nach vorne schwingen können und der Bewegung der Hinterradaufhängung kaum oder gar keinen Widerstand entgegensetzen. Grundsätzlich schränken Nabe und Umwerfer also niemals die Bewegung der Federung ein.

Das Patent von Fox Factory beschrieb die Verwendung mehrerer Sensoren und einer zentralen Verarbeitungseinheit zur Koordinierung von Nabenkupplungs-/Entkupplungsereignissen und Kupplungsaus-/-eingriffsereignissen, um im Grunde ein kettenloses Fahrgefühl für den Fahrer zu erzeugen und gleichzeitig eine gleichmäßige Kettenhaltung sicherzustellen.

Das Patent von Fox Factory hat zwar hervorragend erklärt, wie diese beiden Komponenten zusammenarbeiten würden, um das kettenlose Fahrgefühl zu vermitteln, es wurde jedoch nicht sehr detailliert auf die Infrastrukturanforderungen für ein solches Setup eingegangen. Nämlich, wie genau die Nabe und der Umwerfer verkabelt wären oder wie sie sogar mit Strom versorgt würden.

Es bedarf keiner großen Vorstellungskraft, um zu erkennen, wie die Halterungsbaugruppe von Shimano diese fehlende Infrastruktur ersetzen könnte. Die Naben- und Umwerferbaugruppe zur Verbesserung der Federung ist schließlich automatisch und elektronisch und würde daher eine zentral untergebrachte Batterie (möglicherweise 24) erfordern, wobei ein Kabel zum Motor führt, der mit der Umwerferkupplung verbunden ist, und ein weiteres Kabel zum Motor führt ( (möglicherweise durch die Nut 38) und steuert den Eingriffszustand der Nabenklinken. Und natürlich wäre auch „ein Kommunikator oder eine Informationseinheit“ (möglicherweise Teil von 26A) für die Koordinierung des Engagements erforderlich.

Sicher, drahtlose Kommunikation ist möglich, aber kabelgebunden ist manchmal schneller und einfacher.

Es ist gar nicht so unrealistisch, anzunehmen, dass Fox sich möglicherweise mit Shimano zusammengetan hat, um eine neue Lösung für das Schaltauge für deren noch hypothetische Antriebsstrangkomponenten zu entwickeln.

Es gibt mehr. Shimanos Halterungsapparatur ist auch in der Lage, einen „Reinigungsteil“ (266) zu montieren. Dies besteht im Wesentlichen aus einer zweizackigen Struktur, die mit dem sekundären Befestigungspunkt der Halterungsvorrichtung verschraubt ist. Die Komponenten 270 und 268 sind so positioniert, dass sie zwischen den Kettenrädern 1 und 2 bzw. den Kettenrädern 2 und 3 eingeschoben werden. Warum? Natürlich, um den Dreck wegzukratzen, der sich sonst hier ansammeln würde.

In einer anderen Ausführungsform umfasst die Shimano-Halterungsvorrichtung ein Kettenstabilisierungsmodul (360), das so an den Aufhängungsabschnitt geschraubt ist, dass es direkt hinter dem Ausfallende positioniert ist. Hier ragt eine Lasche ein kleines Stück in Richtung Kassette, wo sie voraussichtlich verhindern könnte, dass die Kette vom kleinsten Ritzel der Kassette ins Niemandsland fällt.

Also welches wird es sein? Wird dieser Kleiderbügel die nächste Gravity-Racing-Sensation sein, oder vielleicht STeP(S) up im Commuter-Stil von Shimano Cues Di2?

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Shimano.com