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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese Anmeldung nimmt die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 13/253,427, eingereicht am 5. Oktober 2011, und der US-Patentanmeldung Nr. 13/645,404, eingereicht am 4. Oktober 2012, in Anspruch. Die gesamte Offenbarung der US-Patentanmeldung Nr. 13/253,427 und der US-Patentanmeldung Nr. 13/645,404 sind hiermit durch Bezugnahme als enthalten anzusehen.
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Die Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf verschiedene Merkmale einer Vorrichtung zum Steuern mehrerer Fahrradbetriebseigenschaften, insbesondere um einen Fahrradumwerfer.
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Fahrräder haben mehrere Betriebsbestandteile. Beispielsweise kann eine Fahrradgangschaltung eine Mehrzahl von vorderen Kettenrädern und eine Mehrzahl von hinteren Kettenrädern aufweisen, wobei die Mehrzahl von vorderen Kettenrädern für ein Drehen mit den Pedalen montiert sind, und die Mehrzahl von hinteren Kettenrädern für ein Rotieren mit dem hinteren Laufrad montiert sind. Um das Übersetzungsverhältnis der Fahrradgangschaltung zu ändern, schaltet ein vorderer Umwerfer eine Kette um, so dass sie mit den verschiedenen vorderen Kettenrädern in Eingriff kommt, und ein hinterer Umwerfer schaltet die Kette um, so dass sie mit den verschiedenen hinteren Kettenrädern in Eingriff kommt. Da die Länge der Kette, die erforderlich ist, um mit einer speziellen Kombination von vorderen und hinteren Kettenrädern in Eingriff zu kommen, sich abhängig von der gewählten Kettenradkombination ändert, muss die Kette lang genug sein, um mit dem größten vorderen Kettenrad und dem größten hinteren Kettenrad in Eingriff zu kommen, und es muss irgendein Mechanismus vorgesehen sein, um den Durchhang in der Kette aufzunehmen, wenn die Kette mit einer kleineren Kettenradkombination in Eingriff kommt. Herkömmlicherweise ist der hintere Umwerfer mit einer Kettenführung ausgerüstet, die ein oberes Führungskettenrad und ein unteres Spannkettenrad beinhaltet, und die Kettenführung ist federvorgespannt, um zu drehen, um den Durchhang der Kette aufzunehmen.
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Wenn das Fahrrad über unebenes Gelände gefahren wird, können die daraus resultierenden Stöße und Vibrationen die Vorspannkraft der Kettenführungsfeder überwinden, und die Kettenführung kann in Kettenlockerungsrichtung drehen. Eine derartige unerwünschte Drehung vergrößert das Risiko, dass die Kette von dem aktuell in Eingriff befindlichen Kettenrad abspringt und/oder zwischen benachbarten Kettenrädern eingeklemmt wird. Um derartige Probleme zu überwinden, wurden verschiedene Bewegungsdämpfungssysteme für die Kettenführung entwickelt. Beispielsweise offenbart die Veröffentlich der U.S.-Patentanmeldung Nr. 12/0083371 mit der Bezeichnung ”Bicycle Derailleur with Rotation Resistance” (”Ein Umwerfer mit Drehwiderstand für Fahrräder”), einen Umwerfer für Fahrräder, der ein Basiselement, ein bewegliches Element, das mit dem Basiselement beweglich gekoppelt ist, und eine Kettenführung aufweist, die mit dem beweglichen Element für eine Drehung um eine Drehachse gekoppelt ist. Ein Widerstandsaufbringelement oder ein Widerstand bewirkendes Element bringt einen Widerstand entgegen einer Drehbewegung der Kettenführung auf, und ein Widerstandssteuerelement ist mit dem Widerstandsaufbringelement wirkgekoppelt, so dass das Widerstandsaufbringelement unterschiedliche erste und zweite Widerstände entgegen einer Drehbewegung der Kettenführung aufbringt, wenn das Widerstandssteuerelement in der ersten bzw. zweiten Position angeordnet ist.
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Einige Fahrräder beinhalten vordere und/oder hintere Aufhängungselemente (Federungselemente). Das vordere Aufhängungselement weist typischerweise ein Paar von Stoßdämpfern auf, die gegenüberliegende Abschnitte der Schenkel der vorderen Radgabel bilden, und das hintere Aufhängungselement weist typischerweise einen Stoßdämpfer auf, dessen eines Ende am vorderen Abschnitt des Rahmens montiert ist und dessen anderes Ende an einem schwenkenden hinteren Schwingarm montiert ist, der das hintere Laufrad stützt. In jedem Fall weist der Stoßdämpfer für gewöhnlich ein äußeres rohrförmiges Aufhängungselement und ein axial teleskopartig einschiebbares inneres rohrförmiges Aufhängungselement auf. Ein Kolben weist eine Außenumfangsfläche auf, die abdichtend und gleitend verschieblich mit der Innenumfangsfläche des inneren rohrförmigen Aufhängungselementes in Eingriff ist, um eine Kompressionskammer zu bilden, in welcher ein komprimierbares Fluid wie beispielsweise Luft angeordnet ist. Der Kolben ist mit dem äußeren rohrförmigen Aufhängungselement mittels einer Kolbenstange verbunden. Einige Stoßdämpfer beinhalten separate Kammern, die an entgegengesetzten Seiten des Kolbens angeordnet sind, so dass weitere Betriebsparameter, wie beispielsweise Bodenfreiheit oder Hub, gesteuert werden können.
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Einige Stoßdämpfer sind so aufgebaut, dass sie dem Fahrer gestatten, einige Betriebsparameter zu verändern, um eine Anpassung an veränderliche Fahrtbedingungen vorzunehmen. Derartige Parameter beinhalten Federvorlast (für Stoßdämpfer, die eine Schraubenfeder verwenden), Kompressionsdämpfung (um die Geschwindigkeit des Stoßdämpfereinfahrens zu steuern), Ausfederungsdämpfung (um die Geschwindigkeit des Ausfahrens des Stoßdämpfers zu steuern), Plattformdämpfung (um eine Oszillation des Stoßdämpfers zu dampfen, die durch Pedalkräfte hervorgerufen wird), Zylinderdruck, Zylindervolumen und Verriegelung (die Fähigkeit, die normale Stoßdämpffunktion an- und auszuschalten).
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Fahrräder beinhalten für gewöhnlich einstellbare Sättel. Ein typischer Fahrradsattel weist einen an einer Sattelstütze montierten Sattel auf. Die Sattelstütze ist dimensioniert, um in ein Sitzrohr des Fahrradrahmens eingeführt zu werden, und eine Klemmeinrichtung wird verwendet, um das Sitzrohr um die Sattelstütze festzuklemmen und dadurch den Sattel auf einer gewünschten Höhe zu halten. Einige Fahrräder beinhalten einen Elektromotor mit einem Zahnrad, das mit einer an der Sattelstütze befindlichen Verzahnung in Eingriff ist, um die Sattelhöhe elektrisch einzustellen und den Sattel auf einer gewünschten Höhe zu halten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Allgemeinen offenbart die vorliegende Erfindung verschiedene Merkmale einer Vorrichtung zum Steuern mehrerer Fahrradbetriebseigenschaften. Bei einer Ausführungsform ist ein Fahrradumwerfer bereitgestellt, der ein Reibelement beinhaltet, welches zwischen einem beweglichen Element und einer Kettenführung wirkangeordnet ist, um reibschlüssig einen Drehwiderstand in einer ersten Drehrichtung der Kettenführung bereit zu stellen.
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Auch in einer Ausführungsform weist eine Fahrradbetriebseigenschaften-Steuervorrichtung ein erstes Fahrradbauteil und ein zweites Fahrradbauteil auf, wobei das zweite Fahrradbauteil aus einem ersten Status in einen zweiten Status umgewechselt werden kann. Das erste Fahrradbauteil beinhaltet ein Basiselement zur Kopplung mit einem Fahrradrahmen, ein bewegliches Element, das für eine Bewegung relativ zum Basiselement gekoppelt ist, und eine Kettenführung, die mit dem beweglichen Element gekoppelt ist, um eine Kette zwischen einer Mehrzahl von Kettenrädern ansprechend auf eine Bewegung des beweglichen Elementes zu führen. Eine Vorspannvorrichtung liefert eine Vorspannkraft an die Kettenführung, um die Kette zu spannen, und eine Drehwiderstandsänderungsvorrichtung ändert einen Drehwiderstand der Kettenführung bezüglich des beweglichen Elements. Das erste Fahrradbauteil und das zweite Fahrradbauteil sind wirkgekoppelt, so dass der Drehwiderstand der Kettenführung sich in Verbindung mit einer Statusänderung des zweiten Fahrradbauteils ändert. Zusätzliche Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung klar hervor, und derartige Merkmale können mit den zuvor beschriebenen Merkmalen kombiniert werden, um weitere Vorteile bereitzustellen.
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In einem weiteren Aspekt, ist ein Fahrradumwerfer bereitgestellt, der ein Basiselement, ein bewegliches Element, eine Kettenführung, ein Reibelement und einen Motor umfasst. Das Basiselement ist an ein Fahrrad montierbar. Das bewegliche Element ist beweglich an das Basiselement gekoppelt. Die Kettenführung ist an das bewegliche Element gekoppelt zur Drehung um eine Drehachse hinsichtlich des beweglichen Elementes. Das Reibelement ist zwischen dem beweglichen Element und der Kettenführung wirkangeordnet, um reibschlüssig Drehwiderstand in einer ersten Drehrichtung der Kettenführung bereit zu stellen. Der Motor ist mit dem beweglichen Element wirkgekoppelt, um das bewegliche Element hinsichtlich des Basiselementes zu bewegen.
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Andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile des offenbarten Fahrradumwerfers werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich, welche, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, bevorzugte Ausführungsformen des Fahrradumwerfers offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nun bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen, welche einen Teil der ursprünglichen Offenbarung bilden:
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1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrades, das spezielle Ausführungsformen von einstellbaren Bauteilen beinhaltet;
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2 ist eine detaillierte Ansicht spezieller Ausführungsformen von an der Lenkstange montierten Bauteilen des in 1 dargestellten Fahrrades;
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3a bis 3c ist ein Blockdiagramm einer speziellen Ausführungsform eines Steuermechanismus des in 1 dargestellten Fahrrades;
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4 ist ein schematisches Diagramm einer manuell betätigten Steuervorrichtung, die mit zwei weiteren Fahrradbauteilen des in 1 dargestellten Fahrrades wirkgekoppelt ist;
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5 ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform einer manuell betätigten Steuervorrichtung, die mit zwei weiteren Fahrradbauteilen des in 1 dargestellten Fahrrades wirkgekoppelt ist; und
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6 ist ein schematisches Diagramm einer manuell betätigten Steuervorrichtung, die mit zwei oder mehr weiteren Fahrradbauteilen des in 1 dargestellten Fahrrades wirkgekoppelt ist.
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7 ist eine Teilseitenansicht des hinteren Abschnitts des in 1 dargestellten Fahrrades mit dem hinteren Umwerfer in einer ersten (niedrigen) Betriebsposition;
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8 ist eine vordere Seitenansicht des in 7 dargestellten hinteren Umwerfers;
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9 ist eine Rahmenseitenansicht des in 7 und 8 dargestellten hinteren Umwerfers;
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10 ist eine Teilseitenansicht des hinteren Abschnitts des in 1 dargestellten Fahrrades mit dem hinteren Umwerfer in einer zweiten (hohen) Betriebsposition;
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11 ist eine vordere Seitenansicht des in 10 dargestellten hinteren Umwerfers;
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12 ist eine Seitenansicht des in 10 und 11 dargestellten hinteren Umwerfers,
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13 ist eine perspektivische Rahmenseitenansicht des in den 7 bis 12 dargestellten hinteren Umwerfers;
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14 ist eine Nicht-Rahmenseitenansicht des in 7 bis 12 dargestellten hinteren Umwerfers;
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15 ist eine vordere Seitenansicht des beweglichen Elementes des in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfers, mit dem Reibelement an das bewegliche Element angebracht;
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16 ist eine vordere perspektivische Ansicht des beweglichen Elementes des in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfers, mit dem Reibelement an das bewegliche Element angebracht;
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17 ist eine teilweise Nicht-Rahmenseitenansicht eines Abschnitts des in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfers, mit einer Abdeckung des Reibelementes entfernt;
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18 ist eine teilweise perspektivische Nicht-Rahmenseitenansicht des Abschnitts des in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfers, mit einer Abdeckung des Reibelementes entfernt und einem Ausbruchabschnitt des beweglichen Elementes;
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19 ist eine Nicht-Rahmenseitenansicht des beweglichen Abschnitts des in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfers, mit dem Reibelement an das bewegliche Element angebracht und mit dem Reibelement in einer ersten Reibaufbringposition;
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20 ist eine Nicht-Rahmenseitenansicht des beweglichen Abschnitts des in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfers, mit dem Reibelement an das bewegliche Element angebracht und mit dem Reibelement in einer zweiten Reibaufbringposition;
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21 ist eine Querschnittsansicht des beweglichen Elementes und des Reibelementes des in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfers;
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22 ist eine transversale Querschnittsansicht des Rollengesperres des in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfers;
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23 ist eine perspektivische Ansicht eines Rollenhalters für das Rollengesperre des in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfers;
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24 ist eine Querschnittsansicht eines beweglichen Elementes mit einem alternativen Reibelement zur Verwendung mit dem in den 7 bis 14 dargestellten hinteren Umwerfer;
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25 ist eine Endansicht eine Abschnitts des in der 24 dargestellten alternativen Reibelementes;
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26 ist eine Nicht-Rahmenseitenansicht eines hinteren Umwerfers in Bezug mit einer anderen Ausführungsform;
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27 eine hintere perspektivische Ansicht des in 26 dargestellten hinteren Umwerfers; und
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28 ist eine obere perspektivische Ansicht des in 26 dargestellten hinteren Umwerfers.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun werden ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. Fachleuten wird es anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich zur Illustration dargestellt ist und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert.
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Zunächst bezugnehmend auf 1, darin ist ein Fahrrad 10 dargestellt, welches besondere Ausführungsformen von einstellbaren Bauteilen in Bezug auf eine Ausführungsform beinhaltet. 1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrades 10. Bei dieser Ausführungsform ist das Fahrrad 10 ein Sportfahrrad in Form eines Mountain-Bike. Das Fahrrad umfasst einen vorderen Rahmenabschnitt 14, einen hinteren Rahmenabschnitt 18, der mit dem vorderen Rahmenabschnitt 14 mittels einer Schwenkachse 22 schwenkbar gekoppelt ist, ein hinteres Aufhängungselement 26, dessen vorderes Ende mit dem vorderen Rahmenabschnitt 14 mittels einer Schwenkachse 30 schwenkbar gekoppelt ist und dessen hinteres Ende mit einem hinteren Rahmenabschnitt 18 mittels einer Schwenkachse 34 schwenkbar gekoppelt ist, eine vordere Gabel 38, die am vorderen Rahmenabschnitt 14 drehbar montiert ist und ein Paar von vorderen Aufhängungselementen 40 beinhaltet, eine Lenkstangenbaugruppe 41, die am oberen Teil von Gabel 38 montiert ist, ein vorderes Laufrad 42, das am unteren Teil von Gabel 38 drehbar angebracht ist, ein hinteres Laufrad 46, das am rückwärtigen Teil des hinteren Rahmenabschnittes 18 drehbar angebracht ist, eine vordere Bremse 48 zum Bremsen des vorderen Laufrades 42, eine hintere Bremse 50 zum Bremsen des hinteren Laufrades 46 und einen Antriebsmechanismus 52.
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Der Antriebsmechanismus 52 umfasst eine Pedalkurbel 54, die ein Paar von Kurbelarmen 58 mit daran angebrachten Pedalen 62 beinhaltet, eine Mehrzahl von vorderen Kettenrädern 64, die an der Pedalkurbel 54 angebracht sind, eine Mehrzahl von hinteren Kettenrädern 68, die am hinteren Laufrad 46 angebracht sind, eine Kette 72, eine elektrisch gesteuerter vorderer Umwerfer 76, um die Kette 72 mit ausgewählten Kettenrädern von der Mehrzahl von vorderen Kettenrädern 64 in Eingriff zu bringen, und eine elektrisch gesteuerter hinterer Umwerfer 80, um die Kette 72 mit ausgewählten Kettenrädern von der Mehrzahl von hinteren Kettenrädern 68 in Eingriff zu bringen. Ein vorderer Umwerferpositionssensor 78 (3a bis 3c) ist mit dem vorderen Umwerfer 76 wirkgekoppelt, um die Position des vorderen Umwerfers 76 zu erkennen, und somit das vordere Kettenrad 64, das aktuell mit der Kette 72 in Eingriff ist.
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Der hintere Umwerfer 80 beinhaltet ein Basiselement 80a (3a bis 3c), ein bewegliches Element 80b, das mit dem Basiselement 80a beweglich gekoppelt ist, und eine Kettenführung 80c, die mit dem beweglichen Element 80b für eine Drehung um eine Drehachse gekoppelt ist. Ein hinterer Umwerferpositionssensor 82 ist mit dem hinteren Umwerfer 80 wirkgekoppelt, um die Position des hinteren Umwerfers 80 zu erkennen, und somit das hintere Kettenrad 68, das aktuell mit der Kette 72 in Eingriff ist. Eine Drehwiderstandsänderungsvorrichtung 83 ist mit dem hinteren Umwerfer 80 wirkgekoppelt, um einen Widerstand entgegen einer Drehung der Kettenführung 80c relativ zum beweglichen Element 80b aufzubringen. Das Basiselement 80a, das bewegliche Element 80b, die Kettenführung 80c, die Drehwiderstandsänderungsvorrichtung 83 und zugehörige Gelenkgetriebe des hinteren Umwerfers 80 sind vorzugsweise gemäß den Lehren der zuvor erläuterten Veröffentlichung der US-Patentanmeldung Nr. 2012/0083371 aufgebaut, wobei ein Widerstandsaufbring(Reib)element und eine entsprechende Widerstandssteuereinheit verwendet werden, um wahlweise einen Widerstand gegen eine Drehung der Kettenführung bezüglich des darin offenbarten beweglichen Elementes aufzubringen. Eine Fahrer-Steuereinheit 84 zum elektrischen Betätigen (z. B. Drücken, gleitendes Verschieben oder ein Drehen) der mechanischen Bauteile (z. B. ein Hebel, eine Kurvenscheibe oder ein Druckknopf) ist vorgesehen, wobei diese verwendet wird, um den Widerstand zu steuern, der auf die Kettenführung 80c aufgebracht wird, sowie auch um die Kettenführung 80c von einem Kettenrad zu einem anderen zu bewegen.
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Ein Fahrradsitz in Form eines Sattels 86 ist an einem vorderen Rahmenabschnitt 14 mittels einer Sattelstütze 88 montiert, die teleskopartig innerhalb eines Sitzrohrs 92 eines vorderen Rahmenabschnittes 14 eingesetzt ist. Ein Sattelpositionssensor 96 ist am Sitzrohr 92 montiert und arbeitet mit der Sattelstütze 88 zusammen, um die Position von Sattel 86 bezüglich des Sitzrohrs 92 zu erfassen. Eine Sattelpositions-Antriebseinrichtung 98 (3a bis 3c) ist im Sitzrohr 92 montiert und mit der Sattelstütze 88 verbunden, um die Höhe des Sattels 86 einzustellen. Die Sattelpositions-Antriebseinrichtung 98 kann ein Elektromotor sein, beispielsweise ein Bewegungsspindelmotor, oder kann ein pneumatischer Motor, ein Hydraulikfluidmotor etc. sein. Der Sattelpositionssensor 96 kann umfassen: einen veränderlichen elektrischen Widerstand, wie beispielsweise einen am Sitzrohr 92 montierten Kontaktstreifen und eine am Sattelrohr 88 montierte elektrische Bürste, ein Potentiometer, wobei eine Zahnwelle am Sitzrohr 92 montiert ist und eine Zahnstange in der Sattelstütze 88 ausgebildet ist oder in dieser montiert ist, einen optischen Sensor, der einen im Sitzrohr montierten Phototransistor und einen an der Sattelstütze 88 montierten Verschlussstreifen aufweist, einen im Inneren montierten Drucksensor (im Fall eines Pneumatik- oder Hydraulikantriebmotors), oder irgendeinen anderen geeigneten Sensor.
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Wie in 2 dargestellt, sind ein Paar Griffe 100a und 100b und ein Paar Bremshebel 104a und 104b an beiden Enden der Lenkstangenbaugruppe 41 vorgesehen. Der Bremshebel 104a ist mit der Vorderradbremse 48 verbunden, um das Vorderrad 42 zu bremsen, und der Bremshebel 104b ist mit der Hinterradbremse 50 verbunden, um das Hinterrad 46 zu bremsen. Zwei Bedieneinheiten 108a und 108b sind im Inneren der Griffe 100a, 100b und der Bremshebel 104a, 104b jeweils vorgesehen, und eine Fahrradeigenschaften-Steuereinheit 112 ist am mittleren Abschnitt der Lenkstangenbaugruppe 41 befestigt.
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Die Bedieneinheiten 108a und 108b werden verwendet um den vorderen Umwerfer 76 und den hinteren Umwerfer 80 umzuschalten, um die Höhe des Sattels 86 zu steuern, und um die Betriebseigenschaften der hinteren Aufhängung (Federung) 26 und der vorderen Aufhängung (Federung) 40 zu steuern. Genauer gesagt sind ein vorderer Hochschaltknopf 116a, ein vorderer Herunterschaltknopf 116b, ein Sattelhochstellknopf 116c und ein vorderer Aufhängungssteuerknopf 116d in der Bedieneinheit 108a vorgesehen, und ein hinterer Hochschaltknopf 118a, ein hinterer Herunterschaltknopf 118b, ein Sattelherunterstellknopf 118c und ein hinterer Aufhängungssteuerknopf 118d sind in Bedieneinheit 108b vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform liefern Hochschaltknöpfe 116a und 118a Signale an die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112 zum Hochschalten der vorderen und hinteren Umwerfer 76 bzw. 80 um eine Gangstufe, und Herunterschaltknöpfe 116b und 118b liefern Signale an eine Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112, um vordere und hintere Umwerfer 76 bzw. 80 um eine Gangstufe herunterzuschalten. Der Sattelhochstellknopf 116c liefert Signale an die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112, um den Sattel 86 hochzufahren, und Sattelherunterstellknopf 118c liefert Signale an die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112, um den Sattel 86 herunterzustellen. Vordere und hintere Aufhängungssteuerknöpfe 116d und 118d liefern Signale an die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112, um eine Anzahl von Funktionen von vorderen und hinteren Aufhängungen 40 bzw. 26 zu steuern. Derartige Funktionen werden später noch detaillierter beschrieben.
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Wie in 3a bis 3c dargestellt, ist die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112 mittels einer geeigneten Verdrahtung mit den elektrischen Bauteilen, die zu den Bedieneinheiten 108a, 108b gehören, mit den elektrischen Bauteilen, die zur hinteren Aufhängung 26 gehören, mit den elektrischen Bauteilen, die zur vorderen Aufhängung 40 gehören, mit den elektrischen Bauteilen, die zum vorderen Umwerfer 76 gehören, mit den elektrischen Bauteilen, die zum hinteren Umwerfer 80 gehören, und mit den elektrischen Bauteilen, die zu dem Sattel 86 gehören, elektrisch verbunden. Selbstverständlich kann die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112 mit beliebigen von diesen Bauteilen auch mittels geeigneter drahtloser Kommunikationsvorrichtungen wirkgekoppelt sein.
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Die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112 ist ein Mikrocomputer oder ein Kontroller, die umfasst: eine Steuereinheit 122, die eine CPU 126 aufweist, einen Speicher 130, einen Sattelpositions-Signalempfänger 131, der die Sattelpositionssignale vom Sattelpositionssensor 96 empfängt, einen Gangpositionssignalempfänger 132, der Gangpositionssignale vom vorderen Umwerferpositionssensor 76 und vom hinteren Umwerferpositionssensor 82 empfängt, eine Aufhängungssteuereinheit 133, die Steuersignale liefert, um die Betriebsparameter des hinteren Aufhängungselementes 26 und der vorderen Aufhängungselemente 40 zu steuern, eine Widerstandssteuereinheit 135, die Steuersignale liefert, um den auf die Kettenführung 80c aufgebrachten Widerstand zu steuern, eine Anzeigeeinheit 134, um das aktuelle Übersetzungsverhältnis und weitere Information anzuzeigen, einen An/Aus-Schalter 136, einen Modusschalter 138 und einen hinteren Umwerferwiderstandssteuerschalter 140. Die CPU 126 ist ein programmierter Prozessor, der gemäß der im Speicher 130 gespeicherten Information arbeitet. Die Sattelpositionssignalempfangseinrichtung 131 und die Gangpositionssignalempfangseinrichtung 132 können geeignete Eingangsanschlüsse und Puffer aufweisen, um die Eingangssignale in geeignete Signale zur Verwendung durch die Steuerprogramme umzuwandeln, und sie können drahtlose Empfänger, optische Empfänger etc. aufweisen. Der An/Aus-Schalter 136 schaltet die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112 an und aus. Der Modusschalter 138 ändert einen Betriebsmodus der Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112 und kann in Verbindung mit dem vorderen Aufhängungssteuerknopf 116d und dem hinteren Aufhängungssteuerknopf 118d verwendet werden, um die gewünschten Funktionen des hinteren Aufhängungselementes 26 und des vorderen Aufhängungselementes 40 auszuwählen und zu steuern. Der Widerstandssteuerschalter 140 wird verwendet, um Benutzer-steuerbare Betriebsparameter der Drehwiderstandsänderungsvorrichtung 83 zu steuern.
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Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112 ein kastenartiges Gehäuse 142. Die Anzeigeeinheit 134, der An/Aus-Schalter 136, der Modusschalter 138 und der Widerstandssteuerschalter 140 sind auf der oberen Fläche von dem Gehäuse 142 angeordnet. Wie in 1 und 3 dargestellt, ist die Fahrradeigenschaft-Steuereinheit 112 mit den elektrischen Bauteilen, die zum vorderen Umwerfer 76 gehören, mit den elektrischen Bauteilen, die zum hinteren Umwerfer 80 gehören, mit den elektrischen Bauteilen, die zum hinteren Aufhängungselement 26 gehören, und mit den elektrischen Bauteilen, die zu den vorderen Aufhängungselementen 40 gehören, mittels einer Verbindungseinheit 146 verbunden.
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Bei dieser Ausführungsform weisen die vorderen Aufhängungselemente 40 ein Paar von pneumatisch betriebenen Stoßdämpfern auf. Wie schematisch in 3a bis 3c dargestellt, weist jeder Stoßdämpfer ein erstes Element (z. B. einen Kolben) 148 auf, das sich relativ zu einem zweiten Element (z. B. einer Zylinderkammer) 150 bewegt. Externe Einstellelemente sind für Niedriggeschwindigkeits-(Low Speed)- und Hochgeschwindigkeits-(High Speed)-Kompressionsdämpfung (z. B. Fahrer-Steuereinheiten 154, 162 und ein separater hebelbetätigter Einstellknopf 158, 166 für jede Einstellung), für Hub (Kolbenweg oder Kompressionskammervolumen) (z. B. Fahrer-Steuereinheit 170 und hebelbetätigter Einstellknopf 174), für Luftkammerdruck (z. B. Fahrer-Steuereinheit 178 und Luftventil 182), für Ausfederungsdämpfung (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 186 und ein hebelbetätigter Einstellknopf 190), für Verriegelungsbetätigung (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 194 und ein hebelbetätigter Betätigungsknopf 198), für Verriegelungskrafteinstellung (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 200 und ein hebelbetätigter Einstellknopf 202) und zur Höheneinstellung (z. B. Fahrer-Steuereinheit 204 und hebelbetätigter Einstellknopf oder Ventil 206) vorgesehen.
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Bei dieser Ausführungsform weist ein hinteres Aufhängungselement 26 einen kombiniert Luft- und Öl-betriebenen Stoßdämpfer auf, der ein erstes Element (z. B. einen Kolben) 207 aufweist, das sich relativ zu einem zweiten Element (z. B. einer Zylinderkammer) 208 bewegt, mit einer typischen außenliegenden Feder (nicht in den Zeichnungen dargestellt). Externe Einstellelemente sind für Federvorlast (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 210 und eine hebelbetätigte Einstellmutter 214), für Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Kompressionsdämpfung (z. B. Fahrer-Steuereinheiten 218, 222 und ein separater hebelbetätigter Knopf 226, 230 für jede Einstellung), für Luftkammerdruckeinstellung (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 234 und ein Luftdruck-Einstellventil 238) für eine Luftkammervolumeneinstellung (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 242 und eine hebelbetätigte Einstellschraube 246), für Ausfederdämpfung (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 250 und einen hebelbetätigten Einstellknopf 254), für Verriegelungsbetätigung (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 258 und einen hebelbetätigten Betätigungsknopf 262), für Verriegelungskrafteinstellung (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 266 und einen hebelbetätigten Einstellknopf 270), für Plattform-(Anti-Schwabbel)-Einstellung (z. B. eine Fahrer-Steuereinheit 274 und ein hebelbetätigtes Betätigungsventil 278), und für Höheneinstellung (z. B. Fahrer-Steuereinheit 280 und hebelbetätigter Einstellknopf oder -ventil 282) vorgesehen. Luftkammerdruck- und Volumeneinstellungen können verwendet werden, um den Druck und das Volumen der Hauptluftkammer oder für Plattform-(Pedaltritt)-Dämpfung einzustellen. Beispiele derartiger Parametereinstellungen sind bei aktuellen Stoßdämpfern, die beispielsweise von Fox und Manitou verkauft werden, zu finden.
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Fahrer-Steuereinheiten für Einstellelemente, die Einstellungen in kontinuierlicher Weise vornehmen (z. B. Kompressionsdämpfung von hinterem Aufhängungselement 26 und vorderen Aufhängungselementen 40, Drehwiderstand bei hinteren Umwerfer 80) können Stetigbewegungsmotoren oder irgendeinen anderen geeigneten Motor aufweisen, zusammen mit Positionssensoren (Potentiometer, Widerstandspositionssensoren, optischen Positionssensoren, Kontaktschaltern etc.), welche die Betätigungsposition des zugehörigen Knopfes, Hebels oder anderen Einstellelementes anzeigen. Falls gewünscht, kann jede Fahrer-Steuereinheit ihren eigenen Mikroprozessor beinhalten, um den Betrieb ihres zugehörigen Motors ansprechend auf Signale zu steuern, die durch Aufhängungssteuereinheit 133 und Widerstandssteuereinheit 135 geliefert werden, und um Statussignale an Steuereinheit 122 zu liefern. In ähnlicher Weise können Fahrer-Steuereinheiten für Einstellelemente, die Einstellungen in diskreten Inkrementen vornehmen (z. B. dreistufige Hubanpassung der hinteren Aufhängungselemente 26 und vorderen Aufhängungselemente 40, mehrstufige Widerstandsanpassung (niedrig, mittel, hoch etc.) für hinteren Umwerfer 80), Schrittmotoren oder einen anderen geeigneten Motor zusammen mit Positionssensoren, welche die Bedienposition des zugehörigen Knopfes, Hebels oder anderen Einstellelementes anzeigen, und mit jeglichen gewünschten zusätzlichen Mikroprozessoren aufweisen. Fahrer-Steuereinheiten für Einstellelemente, die in einer An/Aus-Weise arbeiten (z. B. Verriegelungsbetätigung des hinteren Aufhängungselementes 26 und des vorderen Aufhängungselementes 40, AN/AUS-Widerstand für hinteren Umwerfer 80) können einen Hubmagneten oder irgendeine andere geeignete Antriebseinrichtung aufweisen, zusammen mit Positionssensoren, welche die Bedienposition des zugehörigen Knopfes, Hebels oder anderen Einstellelementes anzeigen, und mit jeglichen gewünschten zusätzlichen Mikroprozessoren.
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Bei dieser Ausführungsform sind die elektrischen Bauteile, die zur hinteren Aufhängung 26 gehören, die elektrischen Bauteile, die zur vorderen Aufhängung 40 gehören, die elektrischen Bauteile, die zum hinteren Umwerfer 80 gehören, und die elektrischen Bauteile, die zum Sattel 86 gehören, wirkgekoppelt, so dass an dem einen Bauteil vorgenommene Änderungen zu Änderungen des Status oder der Betriebseigenschaft (z. B. Position, Bewegung, Druck oder Volumenverhältnis eines ersten Elementes bezüglich eines zweiten Elements) von mindestens einem weiteren Bauteil führen. Die folgenden Tabellen liefern Beispiele des verknüpften Betriebs verschiedener Bauteile, wenn bei der Drehwiderstandsänderungsvorrichtung 83 für den hinteren Umwerfer 80 ein einfacher AN/AUS-Betrieb erfolgt.
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Widerstand des hinteren Umwerfers Verriegelung der vorderen Aufhängung
| Widerstand des hinterer Umwerfers | Verriegelung der vorderen Aufhängung |
| AUS | AN |
| AN | AUS |
Tabelle 1
| Widerstand des hinterer Umwerfers | Höhe der vorderen Aufhängung |
| AUS | NIEDRIG |
| AN | HOCH |
Tabelle 2
| Widerstand des hinterer Umwerfers | Verriegelung der hinteren Aufhängung |
| AUS | AN |
| AN | AUS |
Tabelle 3
| Widerstand des hinterer Umwerfers | Plattformdämpfung der hinteren Aufhängung |
| AUS | AN |
| AN | AUS |
Tabelle 4
| Widerstand des hinterer Umwerfers | Sattelhöhe |
| AUS | HOCH |
| AN | NIEDRIG |
Tabelle 5
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Die folgenden Tabellen liefern Beispiele des verknüpften Betriebs verschiedener Bauteile, wenn bei der Drehwiderstandsänderungsvorrichtung
83 für den hinteren Umwerfer
80 ein mehrstufiger Betrieb erfolgt.
| Widerstand des hinterer Umwerfers | Höhe der vorderen Aufhängung |
| AUS | NIEDRIG |
| AN – geringer Widerstand | MITTEL |
| AN – großer Widerstand | HOCH |
Tabelle 6
| Widerstand des hinterer Umwerfers | Sattelhöhe |
| AUS | HOCH |
| AN – geringer Widerstand | MITTEL |
| AN – hoher Widerstand | NIEDRIG |
Tabelle 7
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Selbstverständlich kann der Betrieb einer beliebigen Anzahl von Bauelementen verknüpft erfolgen, wie durch die folgende Tabelle dargestellt.
| Widerstand des hinterer Umwerfers | Höhe der vorderen Aufhängung | Plattformdämpfung der hinteren Aufhängung | Sattelhöhe |
| AUS | NIEDRIG | AN | HOCH |
| AN | HOCH | AUS | MITTEL |
Tabelle 8
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Bei der bevorzugten Ausführungsform fungiert der Widerstand des hinteren Umwerfers als Referenzvariable. Mit anderen Worten, überprüft der Algorithmus den Status der Drehwiderstandsänderungsvorrichtung 83 für den hinteren Umwerfer 80 und passt dann die anderen Bauteile zu ungefähr der gleichen Zeit an, nachdem der Benutzer den gewünschten Widerstand des hinteren Umwerfers einstellt. Beispielsweise wird bei der in Tabelle 8 dargestellten Ausführungsform vom Algorithmus als Erstes bestimmt, ob der Widerstand des hinteren Umwerfers auf AUS gestellt ist. Falls dies der Fall ist, dann wird die Höhe der vorderen Aufhängung 40 auf NIEDRIG gestellt, die Plattformdämpfung der hinteren Aufhängung 26 wird auf AN gestellt, und die Höhe des Sattels 86 wird auf HOCH eingestellt. Selbstverständlich könnten der Status oder die Betriebseigenschaft eines beliebigen Bauteils als Referenzvariable in Abhängigkeit von der Anwendung verwendet werden, und der Status oder die Betriebseigenschaft von mehr als einem Bauteil könnten als eine Kombination von Referenzvariablen mittels einer geeigneten Booleschen Operation verwendet werden.
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Zwar wurden im Vorhergehenden verschiedene Ausführungsformen erfinderischer Merkmale beschrieben, jedoch können weitere Modifikationen verwendet werden, ohne von Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise wurden bei der beschriebenen Ausführungsform der Widerstand, der entgegen einer Drehung der Kettenführung 80c des hinteren Umwerfers 80 aufgebracht wird, die Höhe von Sattel 86 und die Betriebseigenschaften der hinteren Aufhängung 26 und der vorderen Aufhängungselemente 40 elektrisch gesteuert, jedoch könnten die Lehren auch auf die manuelle Betätigung eines oder mehrerer Bauteile angewendet werden. Beispielsweise könnte, wie schematisch in 4 gezeigt, eine einzelne manuell betätigte Steuervorrichtung 300, wie beispielsweise ein Steuerhebel, gekoppelt werden mit einem manuell betätigten Steuerbauteil in der Drehwiderstandsänderungsvorrichtung 83 und mit einem manuell betätigten Steuerbauteil in der Sattelpositions-Antriebseinrichtung 98, und zwar mittels zwei parallel angeschlossener Bowden-Kabel 304 und 308, wobei das eine Ende eines jeden Bowden-Kabels 304 und 308 mit der manuell betätigten Steuervorrichtung 300 wirkgekoppelt ist, und das andere Ende eines Bowden-Kabels 304 mit dem manuell betätigten Steuerbauteil in der Drehwiderstandsänderungsvorrichtung 83 gekoppelt ist, und das andere Ende von Bowden-Kabel 308 mit dem manuell betätigten Steuerbauteil in der Sattelpositions-Antriebseinrichtung 98 wirkgekoppelt ist.
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Alternativ könnte, wie schematisch in 5 dargestellt, eine manuell betätigte Steuervorrichtung 300 mit dem manuell betätigten Steuerbauteil in der Drehwiderstandsänderungsvorrichtung 83 mittels eines ersten Bowden-Kabels 312 wirkgekoppelt sein, und das manuell betätigte Steuerbauteil in der Sattelpositions-Antriebseinrichtung 98 könnte mit der manuell betätigten Steuervorrichtung 300 mittels eines zweiten Bowden-Kabels 316 wirkgekoppelt sein, das mittels Verspleißen an einer dazwischen befindlichen Stelle 320 des ersten Bowden-Kabels 312 befestigt ist.
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Wie schematisch in 6 dargestellt, könnte die manuell betätigte Steuervorrichtung 300 mit dem manuell betätigten Steuerbauteil in der Drehwiderstandsänderungsvorrichtung 83 mittels eines ersten Bowden-Kabels 324 wirkgekoppelt sein und parallel mit dem manuell betätigten Steuerbauteil in der Sattelpositions-Antriebseinrichtung 98 mittels eines Bowden-Kabels 332 oder mittels eines eingespleißten Bowden-Kabels 336, mit einem oder mehreren manuell betätigten Steuerbauteilen 328 in den vorderen Aufhängungselementen 40 mittels eines Bowden-Kabels 340 oder mittels eines eingespleißten Bowden-Kabels 344 und/oder mit einem oder mehreren manuell betätigten Steuerbauteilen 350 im hinteren Aufhängungselement 26 mittels eines Bowden-Kabels 354 oder mittels eines eingespleißten Bowden-Kabels 358 wirkgekoppelt sein. Selbstverständlich könnten die Bauteile auch in Reihenverbindung wirkgekoppelt sein.
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Zwar wurden Luft- und Öl-betriebene Stoßdämpfer offenbart, jedoch könnten jegliche druckbetriebene oder federbetriebene Stoßdämpfer verwendet werden, wie beispielsweise hydraulisch betriebene Stoßdämpfer. Jegliche Betriebseigenschaft (z. B. Druck; Volumen; Position; Bewegung, wie beispielsweise AN/AUS, Geschwindigkeit oder Beschleunigung; Widerstand entgegen einer Bewegung etc.) eines ersten Elementes relativ zu einem zweiten Element von einer beliebigen Anzahl von Bauteilen kann basierend auf einer ähnlichen Betriebseigenschaft eines oder mehrerer Referenzbauteile gesteuert werden.
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Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff ”Verriegelung” eines Stoßdämpfers nicht notwendigerweise, dass das erste Stoßdämpferelement (z. B. äußeres rohrförmiges Aufhängungselement) vollständig unbeweglich relativ zum zweiten Stoßdämpferelement ist (z. B. teleskopartig bewegliches inneres rohrförmiges Aufhängungselement). Verriegelung bezieht sich darauf, dass die normale Stoßdämpferfunktion ausgeschaltet ist. Im verriegelten Zustand kann das erste Stoßdämpferelement etwas Bewegung relativ zum zweiten Stoßdämpferelement aufweisen, aufgrund von Fertigungs- und/oder hydraulischen Toleranzen. Auch können einige Stoßdämpfer einen Schwellenwert für Stoß aufweisen, jenseits von dem es dem zweiten Stoßdämpferelement gestattet ist, sich relativ zum zweiten Stoßdämpferelement beträchtlich zu bewegen, oder sogar die normale Stoßdämpferfunktion anzuschalten, um eine Beschädigung des Stoßdämpfers während rauer Fahrbedingungen zu vermeiden.
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Bei den offenbarten Ausführungsformen haben Fahrradbauteile, wie beispielsweise vorderes Aufhängungselement 40, hinterer Umwerfer 80 etc. als Slave-Vorrichtungen fungiert, die durch Master-Steuervorrichtungen, wie beispielsweise Bedieneinheiten 108a und 108b, betätigt wurden. Mit anderen Worten fungierten die durch die Bedieneinheiten 108a und 108b gesteuerten Fahrradbauteile nicht als Master-Steuervorrichtungen, die direkt weitere Fahrradbauteile betätigen. Jedoch kann bei einigen Ausführungsformen ein Fahrradbauteil, das als Slave-Bauteil fungiert, auch als Master-Steuervorrichtung für irgendeinen anderen Fahrradbauteil fungieren.
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Nun bezugnehmend auf die 7 bis 23 bei denen eine bevorzugte Ausführungsform des hinteren Umwerfers 80 nun näher beschrieben wird. Das Basiselement 80a ist an den hinteren Rahmenabschnitt 18 des Fahrrads 10 montierbar, indem ein Fixierungsbolzen 370 verwendet wird. Hier, ist der hintere Umwerfer 80 mit einem Motor 372 bereitgestellt, um das bewegliche Element 80b relativ zu dem Basiselement 80a zu bewegen. Der Motor 372 ist an das Basiselement 80a montiert. Der hintere Umwerfer 80 beinhaltet weiter eine Verknüpfung 374 zur beweglichen Kopplung des beweglichen Elements 80b an das Basiselement 80a. In anderen Worten ist das bewegliche Element 80b beweglich an das Basiselement 80a mittels der Verknüpfung 374 beweglich gekoppelt. Der Motor 372 weist eine Ausgangswelle 376 auf, die an die Verknüpfung 374 gekoppelt ist um das bewegliche Element 380b relativ zu dem Basiselement 80a zwischen einer niedrigen Schaltposition (7 bis 9) und einer hohen Schaltposition (10 bis 12) zu bewegen.
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In bevorzugter Weise beinhaltet die Verknüpfung 374 eine erste Verbindung 380 und eine zweite Verbindung 382. Die erste und zweite Verbindung 380 und 382 weisen ein erstes Ende auf, welche drehbar mit dem Basiselement 80a verbunden sind und weisen zweite Enden auf, welche drehbar mit dem beweglichen Element 80b verbunden sind, um eine Viergelenkverknüpfungsanordnung zu definieren. Wie am besten in 13 zu sehen ist, spannt ein ersten Vorspannelement 84 das bewegliche Element 80b und die Kettenführung 80c in Richtung einer niedrigen Schaltposition hinsichtlich des Basiselements 80a vor. In der dargestellten Ausführungsform ist das erste Vorspannelement 384 eine Kompressionsfeder mit einem ersten Ende, eingehakt an die erste Verbindung 380 und mit einem zweiten Ende, eingehakt an die zweite Verbindung 382. Die Ausgangswelle 376 des Motors 372 ist mit der ersten Verbindung 380 mittels einer Steuerverbindung 386 verbunden. Der Motor 372 ist ein reversibler Elektromotor, so dass die Drehung der Ausgangswelle 376 in eine Richtung das bewegliche Element 80b und die Kettenführung 80c in Richtung einer niedrigen Schaltposition hinsichtlich des Basiselements 80a bewegt, und dass die Drehung der Ausgangswelle 376 in eine anderen Richtung das bewegliche Element 80b und die Kettenführung 80c in Richtung einer hohen Gangschaltposition hinsichtlich des Basiselements 80a bewegt.
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Die Kettenführung 80c ist in herkömmlicher Weise ausgestaltet und beinhaltet ein Paar von Rollen P1 und P2. Die Kettenführung 80c ist drehbar an das bewegliche Element 80b gekoppelt zur Drehung um eine Rotationsachse A hinsichtlich des beweglichen Elements 80b. Insbesondere, wie in 21 dargestellt, ist eine Drehwelle 390 an die Kettenführung 80c fixiert und drehbar an das bewegliche Element 80b gekoppelt. Die Längsmittelachse der Drehwelle 390 definiert die Drehachse A, in welche die Kettenführung 80c relativ zu dem beweglichen Element 80b dreht. In dieser dargestellten Ausführungsform ist die Drehwelle 390 aus drei Abschnitten 390a, 390b und 390c ausgeformt, die abnehmbar miteinander verbunden sind, wie in 21 zu sehen ist.
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Der hintere Umwerfer 80 beinhaltet weiter ein Reibelement 392 das zwischen dem beweglichen Element 80b und der Kettenführung 80c wirkangeordnet ist, um reibschlüssig Drehwiderstand in einer ersten Drehrichtung D1 der Kettenführung 80c bereitzustellen. Die erste Drehrichtung D1 ist eine dem Urzeigersinn entgegengesetzte Drehrichtung der Kettenführung 80c um die Rotationsachse A, betrachtet entlang der Rotationsachse A aus Sicht einer nichtrahmenzugewandten Seite des beweglichen Elements 80b. Der Motor 372 ist an das bewegliche Element 80b über die Verknüpfung 374 wirkgekoppelt, um das bewegliche Element 80b hinsichtlich des Basiselements 80a zu bewegen, was in der Drehung um die Rotationsachse A hinsichtlich des beweglichen Elements 80b der Kettenführung 80c resultiert.
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Ein zweites Vorspannelement 394 ist zwischen dem beweglichen Element 80b und der Kettenführung 80c bereitgestellt um die Kettenführung 80c um die Rotationsachse A in einer zweiten Rotationsrichtung D2, welche entgegengesetzt zu der ersten Rotationsrichtung D1 ist, vorzuspannen. Folglich ist die zweite Rotationsrichtung D2 eine im Uhrzeigersinn rotierende Richtung der Kettenführung 80c um die Rotationsachse A während diese entlang der Rotationsachse A aus der nichtrahmenzugewandten Seite des beweglichen Elements 80b betrachtet wird. In der dargestellten Ausführungsform ist das zweite Vorspannelement 394 eine Torsionsfeder, aufweisend ein erstes Ende, angebracht in einer Öffnung in dem beweglichen Element 80b, und aufweisend ein zweites Ende, angebracht in einer Öffnung in der Kettenführung 80c, wie in 21 zu sehen ist.
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Wie in den 17 bis 23 zu sehen ist, ist das Reibelement 392 auf dem beweglichen Element 80b um die Drehwelle 390 angeordnet. Im Wesentlichen erhöht das Reibelement 392 eine Betriebsleistung des Motors 372 in dem Ausmaß wie der Motor 372 das bewegliche Element 80b in Richtung der niedrigen Schaltposition hinsichtlich des Basiselements 80a bewegt oder wenn der Motor 372 das bewegliche Element 80b in Richtung der niedrigen Schaltposition hinsichtlich des Basiselements 80a bewegt. Die Betriebsleistung des Motors 372 ist im Wesentlichen gleich für das Bewegen des beweglichen Elements 80b in Richtung der niedrigen Schaltposition und der hohen Schaltposition.
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Wie in den 17 bis 23 zu sehen ist, stellt das Reibelement 392 ein Widerstandsaufbringelement dar. In dieser dargestellten Ausführungsform ist eine Einwegkupplung 396 zwischen dem Reibelement 392 und der Drehwelle 390 angebracht. Das Reibelement 392 bringt Widerstand in der Drehbewegung der Kettenführung 80c in der ersten Rotationsrichtung D1 hinsichtlich des beweglichen Elements 80b auf. Insbesondere bringt das Reibelement 392 Reibwiderstand in der Drehrichtung der Kettenführung 80c auf, indem Reibwiderstand in der Drehung der Einwegkupplung 396 aufgebracht wird. Eine Schutzabdeckung 398 ist an das bewegliche Element 80b montiert, um die Einwegkupplung 396 und das Reibelement 392 von der äußeren Umgebung zu schützen und zu umschließen.
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Wie in 22 zu sehen ist, bildet die Drehwelle 390 einen Innenring der Einwegkupplung 396 in dieser Ausführungsform aus. Insbesondere umfasst die Einwegkupplung 396 einen Innenring 390a (Teil der Drehwelle 390), einen Außenring 400, eine Mehrzahl von Walzen 402 und einen Käfig 404. Folglich ist in dieser Ausführungsform die Einwegkupplung 396 ein Walzengesperre (in Englisch: roller clutch). Das Reibelement 392 bringt Reibung in einer Außenumfangsfläche des Außenrings 400 der Einwegkupplung 396 auf.
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Wie in 23 zu sehen ist, beinhaltet der Käfig 404 eine Federmontage 406, einen oberen Haltering 408, einen unteren Haltering 410 und eine Mehrzahl von Haltersäulen 412. In 23 ist der Käfig 404 in einem zusammengebauten Zustand unmittelbar vor der letzten Befestigung der Federmontage 406 an dem oberen Haltering 408 dargestellt. In dieser Ausführungsform beinhaltet die Federmontage 406 eine dünne scheibenförmige Deckelplatte 414 und eine Mehrzahl von umlaufend angebrachten Blattfedern 416. Die Deckelplatte 414 passt in eine gestaltübereinstimmende vertiefte Fläche, welche an dem Deckel des oberen Halterings 408 ausgeformt ist. Die Deckelplatte 414 beinhaltet eine mittige Öffnung die mit einer mittigen Öffnung, welche in den oberen Haltering 408 zur Aufnahme der Drehwelle 390 ausgeformt ist, ausgerichtet. Da die Einwegkupplung 396 im Detail in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung Nr. 2012/0083371 beschrieben ist, wird die Einwegkupplung 396 hierin nicht näher beschrieben.
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Mit dieser Anordnung ist die Betriebsleistung des Motors 372 im Wesentlichen gleich für das Bewegen des beweglichen Elements in Richtung der niedrigen Schaltposition und der hohen Schaltposition. In anderen Worten erhöht das Reibelement 392 eine Betriebsleistung des Motors 372, in dem Ausmaß wie der Motor 372 das bewegliche Element 80b in Richtung der niedrigen Schaltposition hinsichtlich des Basiselements 80b bewegt. Das Reibelement 392 stellt reibschlüssig einen Drehwiderstand in der ersten Rotationsrichtung D1 der Kettenführung 80c bereit. Daher ist die Betriebsleistung einer inneren Verschiebung der Kettenführung 80c in Richtung der niedrigen Schaltposition größer als die Betriebsenergie der äußeren Verschiebung der Kettenführung 80c in Richtung der hohen Schaltposition. Jedoch, da die Kettenführung 80c in Richtung der niedrigen Schaltposition mittels des ersten Vorspannelements 384a vorgespannt ist, kann die Betriebsleistung des Motors 372 für eine innere Verschiebung und eine äußere Verschiebung ausgeglichen sein (zum Beispiel die gleichen im Rahmen von normalen Herstellungstoleranzen). Deshalb wird ein Untersetzungsverhältnis der Schalteinheit des Motors 372 klein und der Umwerfer kann kompakter ausgestaltet sein.
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Bezugnehmend zu den 15 bis 20, in dieser dargestellten Ausführungsform ist das Reibelement 392 einstellbar, um die Höhe des Widerstands, welche an die Drehwelle 390 und an die Kettenführung 80c mittels des Reibelements 392 aufgebracht wird, zu steuern. Insbesondere beinhaltet das Reibelement 392 ein Reibaufbringelement 418, einen Ursprungseinstellpart 420, einen Nockenpart 422 und einen Steuerhebel 424. Der Ursprungseinstellpart 420 ist einstellbar an das Gehäuse des beweglichen Elements 80b montiert. Der Ursprungseinstellpart 420 ist so positioniert, um eine von den beweglichen Endabschnitten des Reibelements 392 zu berühren, während die anderen beweglichen Endabschnitte des Reibelements 392 den Nockenpart 422 berühren. Der Nockenpart 422 ist an den Steuerhebel 424 fixiert, so dass die Drehung des Steuerhebels 424 den Nockenpart 422 dreht. Diese Drehung des Nockenparts 422 quetscht die bewegbaren Endabschnitte des Reibelements 392, um den Drehwiderstand auf die Drehwelle 390 zu erhöhen, wenn der Steuerhebel 424 in einer Richtung entgegen dem Urzeigersinn, wie in 19 dargestellt, geschwenkt wird. Umgekehrt, wenn der Steuerhebel 424 in eine Richtung im Urzeigersinn, wie in 20, geschwenkt wird, wird der Drehwiderstand auf die Drehwelle 390 verringert, weil die bewegbaren Endabschnitte des Reibelementes auseinander gespreizt werden.
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Wie in 24 zu sehen ist, ist ein bewegliches Element 480b mit einem alternativen Reibelement 492 dargestellt. Dieses bewegliche Element 480b wird in dem hinteren Umwerfer 80 verwendet, und folglich ersetzt es das bewegliche Element 80b des hinteren Umwerfers 80. Im Wesentlichen ist das bewegliche Element 480b beweglich an die Drehwelle 390 der Kettenführung 80c, wie in der vorherigen Ausführungsform, montiert. Hier, in dieser Ausführungsform, beinhaltet das Reibelement 492 im Wesentlichen eine Einwegwalzengesperreeinheit 494, eine Reibhülse 496 und ein Einstellbolzen 498. Die Walzengesperreeinheit 494 ist direkt an die Drehwelle 390 angebracht. Die Reibhülle 496 ist zwischen der Walzengesperreeinheit 494 und einer inneren Fläche 500 des beweglichen Elements 480b angebracht. Die Walzengesperreeinheit 494 beinhaltet einen Innenring 494a, der die Drehwelle 390 berührt und ein Außenring 494b, welcher die innere Fläche der Reibhülse 496 berührt. Die Reibhülse 496 ist eine geschlitzte Hülse, hergestellt aus einem Kunstharzmaterial, mit seinen äußeren Flächen 496a verjüngt. Alternativ kann die innere Fläche der Reibhülse 496 verjüngt sein. In jedem Fall, ist der Einstellbolzen 498 mit dem beweglichen Element 480b mittels eines Gewindes in Eingriff, um die Höhe der Reibung zwischen dem Außenring 494b und der Reibhülse 496 einzustellen. Mit dieser Anordnung ist die Betriebsleistung des Motors 372 im Wesentlichen gleich für das Bewegen des beweglichen Elements in Richtung der niedrigen Schaltposition und der hohen Schaltposition. In anderen Worten, erhöht das Reibelement 492 eine Betriebsleistung des Motors 372, in dem Ausmaß wie der Motor 372 das bewegliche Element 480b in Richtung der niedrigen Schaltposition hinsichtlich des Basiselements 80b bewegt.
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Das Reibelement 492 stellt reibschlüssig einen Drehwiderstand in der ersten Rotationsrichtung D1 der Kettenführung 80c bereit. Deshalb ist die Betriebsleistung einer inneren Verschiebung der Kettenführung 80c in Richtung der niedrigen Schaltposition größer als die Betriebsleistung der äußeren Verschiebung der Kettenführung in Richtung der hohen Schaltposition. Jedoch, da die Kettenführung 80c in Richtung der niedrigen Schaltposition mittels des ersten Vorspannelementes 384 vorgespannt ist, kann die Betriebsleistung des Motors 372 für eine innere Verschiebung und eine äußere Verschiebung ausgeglichen sein (zum Beispiel die gleiche im Rahmen normaler Herstellungstoleranz). Deshalb wird ein Untersetzungsverhältnis einer Schalteinheit des Motors 372 klein und der Umwerfer kann kompakter ausgestaltet sein.
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Bezugnehmend zu den 26 bis 28, ein hinterer Umwerfer 580 ist hinsichtlich einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Der hintere Umwerfer 580 beinhaltet ein Basiselement 580a, ein bewegliches Element 580b beweglich an das Basiselement 580a gekoppelt, und eine Kettenführung 580c an das bewegliche Element 580b, zur Rotation um die Rotationsachse A, gekoppelt. Hier, ist der hintere Umwerfer 580 mit einem Motor 582, zur Bewegung des beweglichen Elements 580 relativ zu dem Basiselement 580a, bereitgestellt. Der Motor 582 ist an das Basiselement 580a montiert. Der hintere Umwerfer 580 beinhaltet weiter eine Verknüpfung 584 um das bewegliche Element 580b an das Basiselement 580a beweglich zu koppeln. In anderen Worten ist das bewegliche Element 580b beweglich an das Basiselement 580a über die Verknüpfung 584 gekoppelt. Der Motor 582 weist eine Ausgangswelle (nicht dargestellt) auf, die an die Verknüpfung 584 gekoppelt ist, um das bewegliche Element 580b relativ zu dem Basiselement 580 zwischen einer niedrigen Schaltposition und einer hohen Schaltposition zu bewegen.
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Die Verknüpfung 584 beinhaltet in bevorzugter Weise eine erste Verbindung 586 und eine zweite Verbindung 588. Die erste und zweite Verbindungen 586 und 588 weisen erste Enden auf, schwenkbar mit dem Basiselement 580a verbunden und weisen zweite Enden auf, schwenkbar mit dem beweglichen Element 580b verbunden, um eine Viergelenkverknüpfungsanordnung (Parallelogrammanordnung) zu definieren. Ähnlich zu dem hinteren Umwerfer 80 spannt ein erstes Vorspannelement das bewegliche Element 580b und die Kettenführung 580c in Richtung einer niedrigen Schaltposition hinsichtlich des Basiselements 580a vor.
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Hier, sind die ersten und zweiten Verbindungen 586 und 588 so angeordnet, dass deren Schwenkachsen nicht geneigt sind. Auf diese Weise wird ein „nicht geneigtes Parallelogramm” hinsichtlich der lateralen Bewegung der Kettenführung 580c ausgeformt, so dass die Kettenführung 580c sich nur horizontal bewegt, indem sich die Kettenführung 580c zwischen der niedrigen Schaltposition und der hohen Schaltposition bewegt. In anderen Worten ist der hintere Umwerfer 580 nicht geneigt. Andererseits ist der hintere Umwerfer 80 ein geneigter Umwerfer, in welchem die Kettenführung 80c sich horizontal und vertikal bewegt, indem die Kettenführung 80c sich zwischen der niedrigen Schaltposition und der hohen Schaltposition bewegt.
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Die Bauweisen des beweglichen Elements 580b und der Kettenführung 580 sind die gleichen wie die Bauweisen für das bewegliche Element 80b und die Kettenführung 80c. Folglich wird das bewegliche Element 580b und die Kettenführung 580c im Weiteren nicht näher beschrieben. Auch ein Reibelement 592 ist zwischen dem beweglichen Element 580b und der Kettenführung 580c wirkangeordnet, um reibschlüssig einen Drehwiderstand in der ersten Rotationsrichtung D1 der Kettenführung 580c bereitzustellen. Das Reibelement 592 ist das gleiche wie das Reibelement 392, wie bereits oben diskutiert worden ist.
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Während lediglich bevorzugte Ausführungsformen ausgewählt wurde, um die vorliegende Erfindung darzustellen, wird es Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich, das verschiedene Änderungen und Modifikationen hierin gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert ist abzuweichen. Beispielsweise kann die Größe, Form, Ort und Orientierung der verschiedenen Bauelemente wie erforderlich und/oder gewünscht verändert werden. Bauelemente, die als direkt miteinander verbunden oder in Kontakt stehend dargestellt sind, können zwischen sich angeordneten Zwischenstrukturen aufweisen. Die Funktionen eines Einzelelementes können von zwei Elementen ausgeführt werden, und umgekehrt. Die Strukturen und Funktionen einer Ausführungsform können bei einer weiteren Ausführungsform verwendet werden. Es ist nicht erforderlich das alle Vorteile in einer speziellen Ausführungsform gleichzeitig vorhanden sind. Jedes Merkmal das eine Alleinstellung gegenüber dem Stand der Technik darstellt, sollte, allein oder in Kombination mit weiteren Merkmalen, als separate Beschreibung weiterer Erfindungen der Anmelderin betrachtet werden, einschließlich der durch eines oder mehrerer dieser Merkmale realisierten strukturellen und/oder funktionalen Konzepte. Somit versteht es sich, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht durch die offenbarten spezifischen Strukturen oder den anfänglichen scheinbaren Fokus auf eine spezielle Struktur oder Merkmal eingeschränkt wird. Somit sind die vorgehenden Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Illustration dargestellt und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung, wie diese durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
