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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus für einen Triggerschalter für Fahrräder mit einer Aufzieh-, Halte- und Freigabemechanik, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Diese Triggerschalter dienen der Betätigung von Gangschaltungen an Fahrrädern und können als Drehgriffschalter oder als Hebelschalter mit je einem Aufzieh- und Freigabehebel ausgebildet sein.
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Schrittschalter werden zum Aufwickeln und Freigeben des federvorgespannten Schaltzuges verwendet und kehren nach ihrer Betätigung bzw. nach Einleitung des Schaltvorganges wieder in ihre Ausgangslage zurück. Schritt- bzw. Triggerschalter sind aus der
DE 102 13 450 A1 und der
DE 102 24 196 A1 bekannt.
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In der
DE 102 13 450 A1 wird lediglich der Freigabemechanismus eines Triggerschalters beschrieben, der mit sehr wenig Bauteilen auskommt. Der Freigabehebel bzw. seine Verlängerung liegt in der Grundstellung an dem Sperrelement an, das die federvorgespannte Seilspule in seiner Position fixiert und befördert beim Freigabevorgang das Sperrelement aus dem Sperrzahnbereich heraus. Diese Anordnung ermöglicht eine sofortige Umsetzung der Schaltbewegung am Freigabehebel in eine Auslösebewegung des in die Sperrverzahnung eingreifenden Sperrelementes. Eine ebenso direkte Anordnung der Aufziehklinke an der Transportverzahnung kann auch den Aufziehvorgang beschleunigen, wenn die Bewegung des Aufziehhebels durch ein unmittelbares Eingreifen in die Transportverzahnung in eine unverzügliche Drehbewegung der Seilspule umgesetzt wird.
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Der in der
DE 102 24 196 A1 gezeigte Triggerschalter beinhaltet zwei Schalthebel, einen zum Aufziehen bzw. Aufwickeln des Seilzuges und einen zum Lösen der Positionier- und Halteeinrichtung bzw. zum Freigeben des Seilzuges.
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Die Seilspule wird von einer auf den Seilzug wirkenden Rückstellfeder in Abwickelrichtung vorgespannt und ist mit einem Scheibenelement drehfest verbunden, das mit drei Zahnsegmenten bestückt ist. Die Seilspule wird über das Scheibenelement in die gewünschte Gangstellung gedreht bzw. dort festgehalten. Zwei Zahnsegmente befinden sich am Umfang des Scheibenelementes. Das dritte Zahnsegment ist in einem Durchbruch des Scheibenelementes angeordnet und hat eine nach innen gerichtete Verzahnung, in deren Sägezähne die Aufziehklinke beim Aufziehvorgang eingreift, um den Seilzug schrittweise aufzuwickeln. Die Aufziehklinke wird mittels einer Klinkenfeder in der ausgerückten Grundstellung gehalten und ist im Betätigungshebel gelagert. Sie schwenkt um eine Klinkenachse, die annähernd senkrecht oder vorzugsweise parallel zur zentralen Seilspulenachse verläuft. Da der Betätigungshebel unter der Trägerplatte und das Scheibenelement mit dem Aufziehzahnsegment darüber angeordnet ist, greift die Aufziehklinke durch die Trägerplatte hindurch und beim Aufziehvorgang in die entsprechende Verzahnung ein.
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Der Aufziehvorgang wird durch den Betätigungshebel eingeleitet, der sich gegen eine Rückstellfeder um die zentrale Achse dreht. Je nach Schwenkwinkel des Betätigungshebels wird die Schaltung um eine oder um mehrere Schaltstufen weiter geschaltet. Wird der Betätigungshebel wieder losgelassen, so kehren der Hebel und die Aufziehklinke mit Federunterstützung wieder in die Grundstellung zurück. Nach erfolgtem Aufziehvorgang wird die Seilspule mittels einer ebenfalls federvorgespannten Halteklinke, die in ein Zahnsegment am Umfang des Scheibenelementes angreift, in der aktuellen Schaltstellung festgehalten.
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Beim Freigabevorgang wird der mit einer Rückstellfeder bestückte Freigabehebel betätigt und drückt gegen das in Richtung Halteverzahnung vorgespannte und mit zwei festen Klinken ausgestattete Schiebeelement. Die in Eingriff befindliche Halteklinke wird aus der Sägezahnkontur des ersten Zahnsegmentes am Umfang des Scheibenelementes herausgedrückt. Die Halte- und Sperrklinke stehen sich gegenüber und sind fest mit dem das Scheibenelement umgreifenden Schiebeelement verbunden. Die Seilspule dreht sich in Abwickelrichtung, bis die in die Zahnkontur des zweiten Zahnsegmentes eingreifende Sperrklinke am nächsten Zahn anliegt und die Abwickelbewegung unterbricht. Wird der Freigabehebel entlastet, so kann er in die Ausgangsposition zurückkehren, dabei wird auch das Schiebeelement in die Haltestellung zurückbewegt. Die Sperrklinke wird aus der Zahnkontur des zweiten Zahnsegmentes heraus bewegt und die Seilspule dreht sich weiter in Abwickelrichtung. Der zurückweichenden Sperrklinke folgt die Halteklinke und greift dann wieder in die Zahnkontur des ersten Zahnsegmentes ein. Durch Anlage der Halteklinke an den nächsten Sägezahn wird die Abwickelbewegung erneut gestoppt und die aktuelle Gangstellung fixiert.
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Diese Triggerschalter zeichnen sich durch eine gute Funktion und exakte Schaltvorgänge aus. Doch zur Steigerung der Schaltgeschwindigkeit, insbesondere beim Aufwickelvorgang, gibt es noch Verbesserungspotential. Wie bei den meisten gängigen Triggerschalter muss der Betätigungshebel beim Aufziehvorgang erst einen Leerweg zurücklegen, bevor die Aufziehklinke in die Transportverzahnung eingreift und die Schaltbewegung einleitet.
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Entsprechend dem vorliegenden Stand der Technik verdreht der Betätigungs- bzw. Aufziehhebel die Aufwickelspule über eine Aufziehklinke, die dabei in eine Transportverzahnung eingreift. Die Aufziehklinke wird in der Grundstellung von einer Klinkenfeder bzw. einer Verschiebemechanik außer Eingriff gehalten, so dass der Aufziehhebel erst eine Schwenkbewegung ausführen muss, um die Aufziehklinke am entsprechenden Transportzahn in Eingriff zu bringen, noch bevor eine Aufziehbewegung an der Seilspule erfolgen kann.
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Zur Realisierung einer schnellen Aufziehfunktion ist es erforderlich, dass sich die Aufziehklinke zu Beginn des Aufziehvorganges möglichst in unmittelbarer Nähe der Transportverzahnung bzw. sich dort bereits im Eingriff befindet.
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Die
DE 100 02 741 A1 offenbart mehrere Varianten eines Triggerschalters, darunter zwei mit jeweils einem Aufziehhebel mit Aufziehklinke und einem Freigabeelement. Die Darstellungen sind Prinzipskizzen, die die tatsächlichen geometrischen Verhältnisse im Betrieb des Triggerschalters offen lassen. So greift in der Variante gemäß
2 am Bewegungselement (
4a) ein Zugseil (
5) an, welches in Spannrichtung (
6) von einer im Getriebe des Fahrrads wirkenden Feder unter Zugspannung gehalten wird (Spalte 2, Zeilen 59 bis 62). Daraus ergibt sich, dass die zwischen dem Bewegungselement (
4a) und dem Gehäuse (
1) wirkende erste Klinke (
8) in
2 nach links bis zum Anschlag an der steilen Flanke des in Zugrichtung nächstfolgenden Transportzahns gezogen wird. In gleicher Weise wird auch die Aufziehklinke (zweite Klinke (
9) in
2) nach rechts bis zum Anschlag an die steile Flanke des nächstfolgenden Transportzahns gedrückt, da sowohl Aufziehelement (
2b) wie auch Freigabeelement (
2c) durch nicht dargestellte Federn in einer Mittellage gehalten werden, in die sie nach erfolgter Schaltung ohne Krafteinwirkung wieder zurückkehren (Spalte 1, Zeilen 63 bis 66). Aufgrund dieser nur durch Federn definierten Mittellage gibt es keine durch eine Anschlagposition definierte exakte Grundstellung des Aufziehelements.
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Aus der
EP 0 552 775 A1 ist ein Einhebel-Triggerschalter bekannt, bei dem der eine Schalthebel aus einer Mittellage in der einen Richtung für den Aufziehvorgang und in der anderen Richtung für den Freigabevorgang zu betätigen ist. In der Mittellage des einen Schalthebels gemäß
6 wird die Aufziehklinke
6 von einer z. B. in
8 deutlich gezeigten Schaltkulisse
25a vom Kontakt mit der Transportverzahnung ferngehalten.
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Auch die
EP 0 485 863 offenbart einen derartigen Einhebel-Triggerschalter, bei dem die Aufziehklinke
17 von einer Kulisse
12b außer Eingriff mit der Transportverzahnung gehalten wird, wenn sich der eine Schalthebel
8 in seiner Mittellage befindet (Spalte 5, letzter Satz).
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Die
EP 0 757 954 A2 zeigt einen Triggerschalter mit Aufziehdrehgriff und Freigabehebel, bei dem die beiden Aufziehklinken
18 jeweils mit seitlich vorstehenden Klinkenstiften
18a am Außenumfang zweier Halbkreissegmente
28 anliegen. Diese Halbkreissegemente werden beim Freigabevorgang radial nach außen verschwenkt unter Mitnahme der beiden Aufziehklinken. Nach Beendigung des Freigabevorgangs schwenken die Halbkreissegemente wieder zurück in die in den
8 und
5 gezeigte Ausgangslage, in der sie die beiden Aufziehklinken außer Kontakt mit der Transportverzahnung
19 halten.
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Aus der
EP 0 371 429 A2 ist ein Triggerschalter mit Aufziehhebel und Freigabehebel bekannt, bei dem die Aufziehklinke mit mehreren Zähnen versehen ist, die in der Grundstellung des Aufziehhebels und des Freigabehebels unter der Vorspannung einer Klinkenfeder entsprechend geformte Transportzähne vollflächig kontaktieren. Bei Betätigung des Freigabehebels werden die Zähne der Aufziehklinke durch einen Teil des Freigabehebels außer Eingriff mit den Transportzähnen gebracht, wobei die Zähne der Aufziehklinke entlang an den sich in Aufziehrichtung anschließenden Zahnflanken der entsprechenden Transportzähne reibend abgleiten.
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Die
DE 696 24 620 T2 zeigt einen Schaltmechanismus mit einem Aufziehhebel und einem Freigabehebel. In der in
20(d) dargestellten Ausgangsstellung oder Ruhestellung des Triggerschalters (siehe auch Seite 17, 3. Absatz) ist die Aufziehklinke (
130) von der Transportverzahnung (
70) entfernt.
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Triggerschalter mit Anschlag für das Aufziehelement in seiner Grundstellung zu schaffen, der eine verbesserte Schaltfunktion aufweist, insbesondere die Schaltbewegung des Aufziehelementes nahezu unverzüglich in eine Aufziehbewegung der Seilspule umsetzt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Wesentlich für die Erfindung ist die in der Grundstellung nahezu im Eingriff befindliche Aufziehklinke. Diese Aufziehklinke wird bei Betätigung des Freigabeelementes, z. B. eines Freigabehebels oder eines Drehgriffes entweder direkt oder indirekt aus dem Bereich der Transportverzahnung herausbewegt, noch bevor die Halteklinke aus der Halteverzahnung herausbefördert wird.
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Die Aufziehklinke steht grundsätzlich beim Einholen des Seilzuges im Eingriff mit der Transportverzahnung und muss sich beim Freigabevorgang sicher außer Eingriff befinden. Doch anders als in der
DE 102 24 196 A1 gezeigt, befindet sich die Aufziehklinke in Eingriffstellung oder im unmittelbaren Bereich der Transportverzahnung. Beim Aufziehvorgang bzw. bei Betätigung des Aufziehelementes z. B. eines Aufziehhebels oder eines Drehgriffes wird der Seilzug unverzüglich eingeholt. Der Aufziehhebel wird in der Grund- bzw. Ausgangsstellung mittels einer Federvorspannung gegen einen Anschlag gedrückt. Die Aufziehklinke ist im Aufziehhebel gelagert und schwenkt um eine Klinkenachse, die annähernd senkrecht oder vorzugsweise parallel zur zentralen Seilspulenachse verläuft. Die Aufziehklinke wird mittels einer Klinkenfeder in Richtung der Transportverzahnung vorgespannt. Somit befindet sich die Aufziehklinke in ihrer Grundstellung stets im Eingriff an der Transportverzahnung. Da die Aufziehklinke im Aufziehhebel gelagert ist, kann mit der Position des Aufziehhebels, der in seiner Grundstellung an einem Anschlag anliegt, auch die Lage der Aufziehklinke im Bezug auf die Transportverzahnung definiert werden. Die Grundstellung des Aufziehhebels wird so gewählt, dass die Aufziehklinke zwar in die Transportverzahnung eingreift, aber diese kaum berührt. Damit die Aufziehklinke in dieser Eingriffstellung den Freigabevorgang nicht behindert, muss die Aufziehklinke beim Einleiten des Freigabevorganges unverzüglich aus dem Bereich der Transportverzahnung herausschwenken. Dies bedingt eine Entkopplung von Aufziehhebel und Aufziehklinke entgegen der Aufziehrichtung, da sich der Aufziehhebel in der Grundstellung an einen Anschlag anlegt und somit in dieser Richtung bzw. entgegen der Aufziehrichtung nicht mehr ausweichen kann. Die in der Eingriffstellung befindliche Aufziehklinke wird beim Einleiten des Freigabevorganges direkt vom Freigabehebel, ähnlich wie in der
DE 102 13 450 A1 gezeigt, oder indirekt über ein Zwischenglied vorzugsweise von einem Federelement aus dem Zahnbereich der Transportverzahnung herausbewegt. Die Aufziehklinke muss bereits vor einer Bewegung der Seilspule in Freigaberichtung aus dem Bereich der Transportverzahnung herausschwenken, da sie sonst in dieser Verzahnung aufgrund der Seilzugvorspannung eingeklemmt wird. Das kann weg- oder geschwindigkeitsgesteuert erfolgen, wobei der zum Öffnen der Aufziehklinke erforderliche Betätigungsweg des Freigabehebels geringer ist als der zum Öffnen der Halteklinke benötigte Betätigungsweg oder muss nach Betätigung des Freigabehebels die Freigabeklinke mit größerer Geschwindigkeit öffnen als die Halteklinke. Das rechtzeitige Öffnen bzw. Herausschwenken der Aufziehklinke wird besonders einfach mittels eines federnden Zwischengliedes realisiert, indem das Zwischenglied wesentlich härter ist als die in Eingriffsrichtung wirkende Vorspannfeder der Aufziehklinke. Bei Betätigung des Freigabehebels wird das federnde Zwischenglied zuerst gegen die Aufziehklinke bewegt und drückt diese aus dem Bereich der Transportverzahnung heraus gegen einen Anschlag, anschließend wird das Zwischenglied weiter gegen die Halteklinke gedrückt und bewegt diese aus der Halteposition am Scheibenelement heraus. Hierdurch wird die Freigabe des federvorgespannten Seilzuges ermöglicht. Die Anordnung des elastischen bzw. federnden Zwischengliedes zwischen dem Freigabehebel und der Aufziehklinke oder zwischen dem Schiebeelement mit der Halte- und Sperrklinke und der Aufziehklinke sichert eine gute Schaltfunktion auch bei gröberen Fertigungstoleranzen.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird das Zwischenglied als Bügelfeder ausgeführt, wobei sich ein Ende am Gehäuse bzw. an der Trägerplatte abstützt und das andere Ende am Freigabehebel direkt oder am Schiebeelement angelenkt ist. Bei Betätigung des Freigabehebels verschiebt dieser das Schiebeelement gegen die Vorspannung der Bügelfeder, die um das an der Trägerplatte abgestützte Ende schwenkt und mit dem Bügel die Aufziehklinke aus der Eingriffstellung heraus bewegt, noch bevor die Halteklinke das vorgespannte Scheibenelement freigibt. Die unter Vorspannung stehende Bügelfeder dient nicht nur zur Zwangsaussteuerung der Aufziehklinke aus dem Bereich der Transportverzahnung am Scheibeelement, sondern unterstützt bzw. führt auch den Rückstellvorgang des Schiebeelementes bzw. des Freigabehebels aus.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
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1 zeigt einen Triggerschalter mit geöffnetem Gehäusedeckel in der Ruhestellung
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2 zeigt einen Triggerschalter mit geöffnetem Gehäusedeckel beim Aufziehvorgang
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3 zeigt einen Triggerschalter mit geöffnetem Gehäusedeckel beim Freigabevorgang
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4 zeigt eine Explosionsdarstellung des Triggerschalters
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1 zeigt einen geöffneten Triggerschalter 1 mit dem Aufziehelement, in Form eines Aufziehhebels 2, und dem Freigabeelement, in Form eines Freigabehebels 3, in der Ruhestellung. Das Scheibenelement 4 ist auf der zentralen Achse 5 gelagert und drehfest mit der Seilspule verbunden. Das Scheibenelement 4 ist mit einer Halteverzahnung 6, einer Sperrverzahnung 7 und einer Transportverzahnung 8 ausgestattet. Der Freigabehebel 3 wirkt bei Betätigung auf das Schiebeelement 9, wodurch eine Abwickelbewegung der Seilspule ermöglicht wird. Das Schiebeelement 9 wird von Führungselementen 10 gehalten, die im Schaltergehäuse 11 verankert sind. Am Schiebeelement 9 sind die Halteklinke 12 und die Sperrklinke 13 angeordnet, die beim Freigabevorgang jeweils wechselweise in die entsprechende Verzahnung am Scheibenelement 4 eingreifen. In der Ruhestellung greift die Halteklinke 12 in die Halteverzahnung 6 ein und fixiert das Scheibenelement 4, das sich sonst, aufgrund der in Abwickelrichtung wirkenden Vorspannung an der Seilspule bzw. am Seilzug, drehen würde. Die Aufziehklinke 14 befindet sich im Bereich der Transportverzahnung 8 in der Bereitschaftsstellung, um beim Aufziehvorgang unverzüglich die Hebelbewegung auf das Scheibenelement übertragen zu können. Das Zwischenglied in Form einer Feder bzw. Bügelfeder 15 stützt sich mit dem ersten Schenkel am Schaltergehäuse 11 ab und ist über den zweiten Schenkel am Schiebeelement 9 angelenkt. Die Bügelfeder 15 ist so angeordnet, dass sich der Bügel in unmittelbarer Nähe der Aufziehklinke 14 befindet und beim Freigabevorgang diese aus der Transportverzahnung 8 herausbewegt. Bevor die Halteklinke 12 den entsprechenden Haltezahn freigibt, muss die Aufziehklinke 14 über die Bügelfeder 15 aus der Transportverzahnung herausgedrückt werden, da sonst die Aufziehklinke 14 den Abwickelvorgang blockiert. Beim Aufziehvorgang überträgt die Aufziehklinke die Aufziehhebelbewegung auf das Scheibenelement. Dabei wird das Schiebeelement 9 durch eine Verschiebung des angeschrägten Rückens der Halteklinke 12 entlang des nächsten Haltezahnrückens verschoben. Die am Schiebeelement angelenkte Bügelfeder wird ebenfalls mitbewegt. Sie stößt allerdings nicht gegen die Aufziehklinke, da diese bereits das Scheibenelement in Aufziehrichtung weitergedreht und somit eine neue Position eingenommen hat.
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2 zeigt den Triggerschalter 1 mit geöffnetem Gehäusedeckel beim Aufziehvorgang. Der Aufziehhebel 2 hat die Aufziehklinke 14, die in die Transportverzahnung 8 eingreift, bereits in Aufziehrichtung bewegt. Dabei wurde das Schiebeelement 9 mit der Halteklinke 12 über den Zahnrücken des entsprechenden Zahnes der Halteverzahnung 6 verschoben. Auch der Bügel 16 der Bügelfeder 15, die mit einem Schenkel am Schiebeelement 9 angelenkt ist, führt beim Aufziehvorgang eine Schwenkbewegung aus und gelangt dabei an die Position der Aufziehklinke 14, die diese in der Ruhestellung einnimmt. Wird der Aufziehvorgang fortgesetzt, so springt die Halteklinke 12 des federvorgespannten Schiebeelementes 9 über die Zahnspitze des Haltezahnes in die nächste Zahnlücke der Halteverzahnung 6 und verhindert eine Rückwärtsbewegung des Scheibenelementes 4, wenn der Aufziehhebel 2 und die Aufziehklinke 14 nach dem Schaltvorgang wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.
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3 zeigt einen Triggerschalter 1 beim Freigabevorgang. Bei Betätigung des Freigabehebels 3 wird das Schiebeelement 9 entlang der Führungselemente 10 aus der Ruheposition, mit in Eingriff befindlicher Halteklinke 12, herausgeschoben. Dabei wird die in die Transportverzahnung 8 eingreifende Aufziehklinke 14 von der Bügelfeder 15 außer Eingriff gebracht, noch bevor die Halteklinke 12 das Scheibenelement 4 freigibt. Damit die Seilspule bzw. das Scheibenelement 12 aufgrund der Seilzugspannung nicht unkontrolliert weiterdreht, greift die Sperrklinke 13 in die Sperrverzahnung 7 ein und erlaubt so, im Gegensatz zum mehrstufigen Schaltvorgang beim Aufziehvorgang, nur einen definierten, einstufigen Schaltvorgang. Wenn der Freigabehebel 3 wieder in seine Grundstellung zurückkehrt, greift zuerst wieder die Halteklinke 12 in die Halteverzahnung 6 ein und übernimmt die Fixierung des Scheibenelementes 4, noch bevor die Aufziehklinke 14 in ihre Bereitschaftsposition im Bereich der Transportverzahnung 8 zurückkehrt.
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4 zeigt zur Erläuterung der Bauteile eine Explosionsdarstellung des Triggerschalters. Die Funktionsteile, wie die Seilspule 17, das Scheibenelement 9, das Schaltergehäuse 11 und der Aufziehhebel 2 sind um die Achse 5 angeordnet bzw. bewegen sich um diese. Das Schiebeelement 9 mit der Halte- und der Sperrklinke, das Scheibenelement 4 mit der Halte- 6 und Sperrverzahnung 7 am Umfang sowie mit der innenliegenden Transportverzahnung 8, die Bügelfeder 15 und die Aufziehklinke 14 sind neben dem Aufzieh- 2 und Freigabehebel 3 die wesentlichen, den Schaltvorgang steuernden Bauteile. Diese Bauteile, mit Ausnahme des Scheibenelementes 4 bzw. der Seilspule 17, werden direkt oder indirekt mittels Federvorspannung nach erfolgtem Schaltvorgang wieder in ihre Grundstellung zurückgebracht. Die mit einer Klinkenfeder 18 vorgespannte Aufziehklinke 14 wird entweder direkt am Aufziehhebel 2 oder von Bauteilen geführt, die mit dem Aufziehhebel 2 drehfest verbunden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Triggerschalter
- 2
- Aufziehhebel
- 3
- Freigabehebel
- 4
- Scheibenelement
- 5
- Achse
- 6
- Halteverzahnung
- 7
- Sperrverzahnung
- 8
- Transportverzahnung
- 9
- Schiebeelement
- 10
- Führungselement
- 11
- Schaltergehäuse
- 12
- Halteklinke
- 13
- Sperrklinke
- 14
- Aufziehklinke
- 15
- Bügelfeder
- 16
- Bügel
- 17
- Seilspule
- 18
- Klinkenfeder
