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Die
vorliegende Erfindung betrifft, gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruches eine Ganganzeigevorrichtung an einem Schalter
für eine Fahrradschaltung.
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Die
bekannten Schalter, insbesondere die Triggerschalter sind Schrittschalter
zur Steuerung von Fahrradgetrieben, deren Hebel mit Klinken ausgestattet
sind. Diese Klinken greifen in eine Verzahnung ein, die mit einer
Seilspule zum Aufwickeln des Schaltzuges verbunden ist. Bei Betätigung
des Aufzieh- bzw. Freigabehebels wird die gewünschte Gangstufe
eingelegt. Hierbei kann sich der Schaltvorgang über eine
oder mehrere Schaltstufen erstrecken. Der betätigte Schalthebel
kehrt nach erfolgter Gangwahl in die Ausgangsstellung zurück.
Zum Halten der Seilspule in der jeweils eingestellten Position sind
Rasteinrichtungen vorgesehen, die mit einer Verzahnung bzw. mit
der Seilspule zusammenwirken.
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Da
der jeweilige Schalthebel nach dem Schaltvorgang wieder in seine
Ausgangsstellung zurückkehrt, kann die jeweilig eingestellte
Gangstufe nicht an der Hebelstellung erkannt werden, so dass eine
vom Hebel unabhängige Ganganzeige unerlässlich
ist. Bei den herkömmlichen Ganganzeigevorrichtungen ist
der Zeiger entweder direkt oder mittels einer Übertragungsmechanik
an die Bewegung der Seilspule gekoppelt. Nachdem die Fahrräder
mit immer mehr Gangstufen ausgestattet werden, ergibt sich für
den direkt mit der Seilspule verbundenen Zeiger nur ein kleiner
Win kelsprung von einer Anzeigeposition zur nächsten. Dies
führt zu engen Abständen bei den Gangstufenmarkierungen,
wodurch die Ablesbarkeit stark beeinträchtigt wird. Bei
der Gestaltung einer Ganganzeige ist auch zu berücksichtigen, dass
der Drehwinkel der Seilspule, auf Grund der von Gangstufe zu Gangstufe
unterschiedlichen Schaltwege nicht immer konstant ist. Dies führt
bei einer direkten, festen Koppelung des Zeigers an die Seilspule
zu nicht erwünschten unterschiedlichen Markierungsabständen.
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In
der
EP 0 615 896 A1 ist
ein Anzeigegerät für die Umschaltsteuerung eines
Fahrrades mit einem großen Ganganzeigebereich offenbart.
Durch eine Entkopplung der Zeigerdrehachse von der Seilspulenachse
wird die Drehbewegung der Seilspule in vergrößerter
Weise angezeigt. Die Drehachse des Zeigers liegt hinter der Seilspule
bzw. der Seilspulenachse und ist am Schaltergehäuse schwenkbar
gelagert. Der Zeiger ist mit einer Längsführung
ausgestattet, in die ein fest mit der Seilspule verbundener Mitnehmer
eingreift. Die Drehbewegung der Seilspule wird vom Mitnehmer auf
den Zeiger übertragen, der dann eine Schwenkbewegung um
die ortsfeste Zeigerdrehachse ausführt. Der Zeiger überstreicht
dabei ein Kreissegment und die Zeigerspitze bzw. das Ende des Zeigers
bewegt sich somit stets entlang einer konvexen Anzeigebahn.
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Zur
Verbesserung der Ablesbarkeit, der in der Regel dezentral und in
der Nähe des Lenkergriffes angeordneten Ganganzeige und
zur Erweiterung der Designmöglichkeiten ist eine andere,
nicht nur konvexe sondern eine gerade oder konkave Anzeigebahn sehr
vorteilhaft.
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Ausgehend
vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine dem Sichtfeld des Fahrers optimal anpassbare Ganganzeigevorrichtung
zu schaffen. Dabei soll zum einen eine positionsgenaue, formschlüssige
und leichtgängige Fixierung des Zeigers und zum anderen
eine einfache Montage der in einem Fertigungsgang herstellbaren Anzeigerkomponenten
wie Seilspule, Gehäuse und Zeiger realisiert werden.
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Die
Aufgabe wird mit einer Ganganzeigevorrichtung gemäß den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches erfüllt.
Ausgestaltungen der Ganganzeigevorrichtung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Diese
Ganganzeigevorrichtung ist mit einer Viergelenk-Kinematik ausgestattet.
Dabei wird das Anzeigeelement bzw. der Zeiger drehbar an der ebenfalls
um eine Achse drehenden Seilspule gelagert und von einem gehäusefesten
Drehschiebegelenk lose geführt. Alternativ kann das Anzeigeelement
auch formschlüssig in eine gehäusefeste Kurvenbahn
eingreifen oder ein entsprechendes Element am Gehäuse greift
formschlüssig in eine Kurvenbahn am Anzeigeelement ein.
Eine entsprechende Lagerung des Anzeigeelementes an der Seilspule und
eine geeignete Positionierung des Drehschiebegelenkes am Gehäuse
definiert die Schwenk- und Hubbewegung der Zeigerspitze. Durch Variation
der Lager- und Drehschiebegelenkanordnung wird ein nahezu beliebiger
Bewegungsablauf der Zeigerspitze und damit eine optimale Ausrichtung
und Größe des Anzeigedisplays erzielt. Die Bewegung
der Zeigerspitze kann durch die Wahl der Lager- und Drehschiebegelenkposition
zwischen den Extremas, wie einer annähernden Nur-Hubbewegung
und einer im Wesentlichen flach verlaufenden Schwenkbewegung beliebig
vorbestimmt werden. Ebenso ist der Zeigerausschlag durch Variation
des Abstandes zwischen der Zeigerlagerung und dem Drehschiebegelenk
sowie der Zeigerlänge in einem weiten Bereich einstellbar.
Die Kombination aus Zeigerausschlag und Bewegungsablauf der Zeigerspitze
ermöglicht somit einen großen Spielraum zur ergonomischen
Ausrichtung des Anzeigefeldes und für das Design der Ganganzeigevorrichtung,
dabei kann das Anzeigefeld eine konkave, gerade oder konvexe Kontur
erhalten. Die Zeigerspitze nimmt einen konkaven Verlauf, wenn der
Abstand zwischen der Lager- und Drehschiebegelenkposition wesentlich
größer ist, als der Abstand zwischen dem Drehschiebegelenk
und der Seilspulenachse. Ein konvexer Bewegungsablauf der Zeigerspitze
wird erzielt, wenn der Abstand zwischen der Lager- und Drehschiebegelenkposition kleiner
ist als zwischen Drehschiebegelenk und Seilspulenachse.
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Diese
Ganganzeigevorrichtung mit der Viergelenk-Kinematik eignet sich
nicht nur für Triggerschalter, sondern für alle
Gangwahlvorrichtungen mit einer Seilspule. Die spezielle Anordnung
des Zeigers an der Seilspule ermöglicht mit wenigen und
einfachen Bauteilen eine sehr präzise, robuste und ergonomische
Ganganzeige.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Anzeigekomponenten aus
werkzeugfallenden, nachbearbeitungsfreien Spritzgußteilen
bestehen und der drahtförmige Zeiger nur von einer Öffnung
(Bohrung) in der Seilspule aufgenommen und vom Drehschiebegelenk
in Form von seitlichen Anliegern geführt wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen detailliert beschrieben, wobei die Zeichnungen lediglich
als nicht beschränkende Beispiele der erfinderischen Ganganzeigevorrichtung
anzusehen sind.
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1 zeigt
in einer 3D-Darstellung das Zusammenwirken der Funktionselemente
der Ganganzeigevorrichtung.
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2 zeigt
in einer 3D-Darstellung eine Ganganzeigevorrichtung mit geöffnetem
Schalterdeckel.
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3 zeigt
in einer 3D-Darstellung eine weitere Variante der Ganganzeigevorrichtung
an einem Triggerschalter.
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4 zeigt
das Anzeigefeld der Ganganzeigevorrichtung.
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5 zeigt
mögliche Beispiele zur Viergelenk-Kinematik
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1 zeigt
das Zusammenwirken der Funktionselemente der erfinderischen Ganganzeigevorrichtung.
Das Anzeigeelement 1 ist an der Seilspule 2 schwenkbar
angelenkt und wird in einer ortsfesten Abstützung 3 lose
geführt. Der Drehpunkt des Anzeigeelementes 1 befindet
sich auf der Seilspule 2 und hat einen Abstand zur Seilspulenachse 4.
Das Anzeigeelement 1 ist ein längliches Bauteil
mit einer Zeigerdrehachse 5 an einem Ende und einem Anzeigende
bzw. einer Zeigerspitze 6 am anderen Ende. Wird die Seilspule 2 gedreht,
so bewegt sich die Position der Zeigerdrehachse 5 in die
gleiche Richtung. Da das Anzeigeelement 1 stets in der
Abstützung 3 anliegt, die als Drehschiebegelenk 7 ausgebildet
ist, führt die Zeigerspitze 6 gleichzeitig eine
Hub- und Schwenkbewegung in die andere Richtung durch. Der Bewegungsablauf
der Zeigerspitze 6 wird zum einen von der Position der
Zeigerdrehachse 5 auf der Seilspule 2 und dem
Abstand zur Seilspulenachse 4 und zum anderen von der Lage
des Drehschiebegelenkes 7 sowie der Länge und
dem Verlauf des Anzeigeelementes 1 beeinflusst. Der Bewegungsablauf der
Zeigerspitze 6 kann somit zwischen einer fast nur Hubbewegung
und einer fast nur Schwenkbewegung variiert werden. Dies ermöglicht
ein optimale Ausrichtung und ergonomische Gestaltung des Anzeigefeldes.
Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit der Ganganzeigevorrichtung
ergibt sich durch den Verlauf des Anzeigeelementes 1, das
die Seilspulenbewegung sowohl unter als auch über das Lenkerrohr 8 zum
Anzeigefeld übertragen kann. In dieser Figur ist das Anzeigeelement 1 als
Drahtteil konzipiert. Das eine Ende ist abgewinkelt und bildet die
Zeigerdrehachse 5. Vor dem Lenkerrohr 8 ist das
Drahtteil nach oben abgewinkelt und dann oberhalb des Lenkerrohres 8 noch
einmal zur Zeigerspitze 6 umgebogen.
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2 zeigt
die Ganganzeigevorrichtung mit geöffnetem Schalterdeckel,
bestehend aus einem Anzeigeelement 1, einer Seilspule 2,
einem Schaltergehäuse 9, einer Einstellschraube 10,
einer Lenkerklemme 11, einem Schalthebel 12 und
einem Anzeigefeld 13. Das Anzeigeelement 1 ist
ein lang gestrecktes Drahtteil mit einer abgewinkelten Zeigerdrehachse 5 an
einem Ende und einer abgewinkelten Zeigerspitze 6 am anderen
Ende. Der mittlere Abschnitt des Anzeigeelementes 1 wird
vom Drehschiebegelenk 7 geführt und verläuft
unter dem Lenkerrohr 8 bis zum Anzeigefeld 13.
Das Anzeigeelement 1 ist über die Zeigerdrehachse 6,
die in einer Aufnahme gelagert ist, an der Seilspule 2 schwenkbar
angelenkt. Die Drehbewegung der Seilspule 2 wird über die
Aufnahme auf das Anzeigeelement 1 übertragen, das
von einem Drehschiebegelenk 7 am Schaltergehäuse 9 geführt
wird. Die Aufnahme der Zeigerdrehachse 5, die mit der Seilspule 2 um
die Seilspulenachse 4 schwenkt, ermöglicht zusammen
mit dem Drehschiebegelenk 7 und dem Anzeigelement 1 eine Viergelenk-Kinematik.
Mit dieser Kinematik gelingt es, im Gegensatz zu einem um eine ortsfeste
Drehachse schwenkenden Zeiger, nicht nur einen konvexen, sondern
auch einen geraden und sogar einen konkaven Bewegungsablauf der
Zeigerspitze 6 zu erzeugen. In der dargestellten Ganganzeigevorrichtung
führt die Zeigerspitze 6 eine konkave Bewegung aus.
Dies ermöglicht die Gestaltung eines konkaven und wenn
erforderlich auch asymmetrischen Anzeigefeldes 13, mit
einer optimalen ergonomischen Ausrichtung auf das Blickfeld des
Fahrers. So ist es nicht nur möglich das konkave Anzeigefeld
insgesamt in das Blickfeld des Fahrers zu schwenken, sondern es kann
auch ein Seitenbereich des Anzeigefeldes deutlich in Richtung Fahrer
hervorstehen. Ein symmetrisches Anzeigefeld ergibt sich, wenn eine
gedachte Linie zwischen dem Drehschiebegelenk 7 und der Seilspulenachse 4 auch
gleichzeitig als Mittellinie der vom Anzeigeelement 1,
im Bereich der Seilspule 2, überstrichenen Fläche
fungiert. Ein unsymmetrisches Anzeigefeld 13 ergibt sich,
wenn die vom Zeiger im Bereich der Seilspule 2 überstrichene
Fläche nicht mehr von der gedachten Linie halbiert wird, oder
wenn die gedachte Linie sogar außerhalb der überstrichenen
Fläche liegt.
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3 zeigt
die Ganganzeigevorrichtung an einem Triggerschalter mit einem Aufzieh-
und einem Freigabehebel. Das Schaltergehäuse 9 wird
mit einer Lenkerklemme 11 am nicht gezeigten Lenkerrohr
befestigt. Das als Drahtteil ausgebildete Anzeigeelement 1 sitzt
mit seiner Zeigerdrehachse 5 in einer entsprechenden Aufnahme
an der Seilspule 2. Das Anzeigeelement 1 wird
im Drehschiebegelenk 7 abgestützt und führt
unter dem Lenkerrohr zum Anzeigefeld 13. Die Ausrichtung
der abgewinkelten Zeigerspitze verläuft entgegengesetzt
zur Zeigerdrehachse 5. Das Anzeigefeld 13 ist
bis etwa zur Lenkerrohrmitte hochgezogen. Es sind auch weitere Gestaltungsvarianten
des Anzeigefeldes 13 möglich. So wird durch eine,
im Bereich des Anzeigefeldes 13 angeordnete Führung
des Anzeigeelementes 1 auch eine zwangsweise Aufwärts-
und/oder Abwärtsbewegung der Zeigerspitze erzielt. Es ergibt
sich schließlich ein dreidimensionaler Bewegungsablauf
der Zeigerspitze und damit ein dreidimensionales Anzeigefeld 13.
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4 zeigt
die Ganganzeigevorrichtung mit dem Anzeigefeld 13 und der
Zeigerspitze 6. Das nahezu gerade verlaufende Anzeigefeld 13 überdeckt einen
Bereich der Lenkerklemme 11. Die Position der Anlenkung
des Anzeigeelementes 1 auf der Seilspule 2 und
die Position der Abstützung am Schaltergehäuse 9 ist
so gewählt, dass der Bewegungsablauf der Zeigerspitze 6 annähernd
gerade ist bzw. ein gerade verlaufendes Anzeigefeld 13 ermöglicht.
Eine Veränderung der Anlenkposition und/oder der Abstützposition
für das Anzeigeelemente 1 ergibt einen anderen
z. B. konkaven Bewegungsablauf der Zeigerspitze 6.
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5 zeigt
in vereinfachter Darstellung Beispiele zur Viergelenk-Kinematik. 5a zeigt die in den bereits beschriebenen
Figuren realisierte Viergelenkkette. Die Zeigerdrehachse 5 dreht
mit der Seilspule 2 um die Seilspulenachse 4.
Das Anzeigeelement 1 schwenkt um die Zeigerdrehachse 5 und
wird lose im ortsfesten, kombinierten Dreh- und Schiebegelenk 7 am
Schaltergehäuse 9 geführt. Die Zeigerspitze 6 führt
bei einer Spulendrehbewegung – entsprechend der Position
der Zeigerdrehachse 5, dem Abstand des Drehschiebegelenkes 7 von
der Seilspulenachse 4, dem Abstand der Spulenachse 4 von
der Zeigerdrehachse 5 und des Abstandes der Zeigerspitze 6 von
der Zeigerdrehachse 5 – entweder eine konvexe, gerade
oder konkave Bewegung aus.
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5b und 5c zeigen
die gleichen Viergelenkketten, lediglich das Drehschiebegelenk 7 besteht
in 5b aus einer Schiebeführung
am Anzeigeelement 1 und einem ortsfesten Drehgelenk am
Schaltergehäuse 9 und in 5c aus
einem ortsfesten Drehgelenk am Anzeigeelement 1 und einer
Schiebeführung am Schaltergehäuse 9.
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5d zeigt eine reine Viergelenkkette ohne Schiebeführung.
Das Anzeigeelement 1 ist zum einen mit seiner Zeigerdrehachse 5 an
der, um die Seilspulenachse 4 drehenden Seilspule 2 angelenkt
und zum anderen über ein Gelenk 14 mit einem Schwenkarm 15 verbunden.
Der Schwenkarm 15 schwenkt bei einer Drehbewegung der Seilspule 2 um
eine ortsfeste Anlenkung 16 am Schaltergehäuse 9.
Der Bewegungsablauf der Zeigerspitze 6 kann auch mit dieser
Viergelenkkette in einem weiten Bereich variiert werden und ermöglicht
einen nahezu geraden Bewegungsverlauf der Zeigerspitze 6 und
damit einen gewünschten Gestaltungsspielraum für
das Anzeigefeld. Allerdings ist der mechanische Aufwand für
den in 5d benötigten Schwenkarm 15 und
die Anlenkung 16 größer als der Aufwand
für ein vereinfachtes, kombiniertes Dreh- und Schiebegelenk 7 in 5a.
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Mit
der vereinfachten Viergelenkkette in 5a wird
eine kostengünstige und in der Gestaltung des Anzeigefeldes äußerst
variable Ganganzeigevorrichtung ermöglicht.
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- 1
- Anzeigeelement
- 2
- Seilspule
- 3
- Abstützung
- 4
- Seilspulenachse
- 5
- Zeigerdrehachse
- 6
- Zeigerspitze
- 7
- Drehschiebegelenk
- 8
- Lenkerrohr
- 9
- Schaltergehäuse
- 10
- Einstellschraube
- 11
- Lenkerklemme
- 12
- Schalthebel
- 13
- Anzeigefeld
- 14
- Gelenk
- 15
- Schwenkarm
- 16
- Anlenkung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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