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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für eine Kettenschaltung eines Fahrrades.
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Aus
US 2004/0 102 268 A1 ist eine Schalteinrichtung für eine Kettenschaltung eines Fahrrades bekannt geworden. Ein gelenkig gelagerter Umwerferkäfig umgreift gabelförmig eine Kette. Ein Aktor ist vorgesehen, der einen Elektromotor und ein durch ein Zahnscheibensegment gebildetes Stellteil aufweist, das einstückig an einen Schwenkhebel einer Patrallelogrammführung des Umwerferkäfig angeformt ist. Das Zahnscheibensegment ist schwenkbar um eine Schwenkachse gelagert und kämmt mit einer Schnecke eines Schneckengetriebes. Die Schnecke ist drehfest auf einer Motorwelle des Elektromotors angeordnet.
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Bekannte Schalteinrichtungen mit Aktoren weisen eine Untersetzung von etwa 1:1000 auf, so dass kleine, schnell drehende Motoren zum Einsatz kommen können, die aufgrund der Untersetzung ein ausreichendes Drehmoment beziehungsweise ausreichend große Stellkräfte am Stellteil erzeugen.
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Aus
DE 600 18 528 T2 ist eine Schalteinrichtung nach dem Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden.
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Aufgabe der Erfindung war es, eine alternative Schalteinrichtung anzugeben.
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Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch die Schalteinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung für eine Kettenschaltung eines Fahrrades ist mit einem gelenkig gelagerten Käfig zum Schalten der Kette von einem Zahnrad auf ein anderes Zahnrad versehen, ferner mit einem zur Betätigung des Käfigs vorgesehenen Aktor, der einen Elektromotor und ein Stellteil aufweist, wobei der Aktor als Linearaktor ausgebildet ist, der ein linear verschiebbares Stellteil zur Betätigung des Käfigs aufweist. Der Linearaktor kann in günstiger Weise unmittelbar an dem Käfig angreifen. Der Käfig wird üblicherweise entlang einer Stellbahn seitlich verschoben; das linear verschiebbare Stellteil kann in vorteilhafter Weise so angeordnet werden, dass seine Stellbewegung in der Stellbahn liegt. Die Stellbahn kann auch eine Kurvenbahn beschreiben. In diesem Fall kann der Aktor an seiner gestellfest angeordneten Seite schwenkar angeordnet sein, so dass das Stellteil tangential entlang dieser Stellbahn gestellt werden kann. Die lineare Stellbewegung ermöglicht in einfacher Weise je nach technischer Umsetzung auch den unmittelbaren Anschluss eines Bowdenzugs an das Stellteil und an den Käfig. Ein besonderer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass aufgrund der im Wesentlichen unmittelbaren Umsetzung der Stellbewegung des Stellteils in eine Stellbewegung des Käfigs Reibunsverluste reduziert sind.
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Erfindungsgemäße Schalteinrichtungen können sowohl zum Schalten der Kette von einem Kettenblatt auf ein anderes Kettenblatt der Tretkurbel ausgebildet sein, als auch zum Schalten der Kette am Hinterrad von einem Ritzel auf ein anderes Ritzel. Im ersten Fall ist bei dem Umwerfer an der Tretkurbel der Käfig als sogenannter Umwerferkäfig ausgebildet, der etwa gabelförmig ausgebildet ist und die Kette umgreift. Derartige Umwerferkäfige werden gelegentlich auch als Schaltgabel oder Umwerfergabel bezeichnet. Im zweiten Fall ist bei dem Schaltwerk am Hinterrad der Käfig als Schaltkäfig ausgeführt, der üblicherweise mit Umlenkrädern für die Kette versehen ist. Der Käfig umgreift die Kette gabelförmig oder umschließt sie, so dass bei einem seitlichen Verschieben des Käfigs die Kette quer zur Kettenlängsrichtung verschoben und von einem Zahnrad auf ein benachbartes Zahnrad umgeworfen wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung weist der Linearaktor einen Planetenwälzgewindetrieb auf, der eine auf einer Gewindespindel angeordnete Spindelmutter aufweist, sowie zwischen der Gewindespindel und der Spindelmutter angeordnete Planeten, wobei die Planeten mit ihrem planetenseitigen Eingriffsprofil mit einem mutterseitigen Eingriffsprofil der Spindelmutter sowie mit einem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewindeprofil der Gewindespindel in Eingriff stehen, wobei das Stellteil entlang der Spindelachse linear verschiebbar angeordnet ist. Derartige Planetenwälzgewindetriebe lassen sich aufgrund verbesserter Fertigungsmöglichkeiten kostengünstig herstellen und ermöglichen große Untersetzungen. Das planetenseitige Eingriffsprofil kann durch umlaufende Rillen am Umfang der Planeten gebildet sein, wobei einander benachbarte Rillen in einer Ebene quer zur Planetenachse liegen. Gleiche Rillen können sowohl für den Eingriff mit der Spindelmutter als auch für den Eingriff mit der Gewindespindel vorgesehen sein. Oftmals weisen die Planeten einen dickeren Mittelabschnitt und benachbarte dünnere Endabschnitte auf, mit Rillen an dem Mittelabschnitt und mit Rillen an den Endabschnitten. Die Rillen der Endabschnitte kämmen dann mit mutterseitigen Rillen, die Rillen des Mittelabschnitts kämmen dann mit dem Gewindeprofil der Gewindespindel.
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Unter Relativdrehung von Spindelmutter und Gewindespindel erfolgt eine relative axiale Verschiebung der Spindelmutter und Gewindespindel entlang der Spindelachse; wahlweise können die Spindelmutter oder die Gewindespindel als linear verschiebbares Stellteil verwendet werden. Gegebenenfalls kann auch ein an der Spindelmutter oder an der Gewindespindel befestigtes Anschlussteil Teil des Stellteils sein, wobei das Anschlußteil an dem Käfig angreifen kann.
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Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist der Käfig an einer Schwenkachse schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkachse in einer Ebene angeordnet ist, in der die Spindelachse der Gewindespindel liegt. Bei dieser Anordnung kann eine Stellbewegung des Stellteils auf einfache Weise unmittelbar auf den Käfig zum Schalten der Kette auf ein anderes Ritzel oder Kettenblatt übertragen werden. Hier bietet sich in günstiger Weise eine Anordnung an, bei der die Spindelachse quer zu der Schwenkachse angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Stellweg des Stellteils dem Schaltweg des Käfigs – gemessen an der Schwenkachse – entsprechen.
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Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann das Stellteil über einen Schalthebel an dem Käfig angreifen, wobei der Schalthebel zwei winklig zueinander angeordnete Hebelarme aufweist, zwischen denen eine Schalthebelachse angeordnet ist, um die herum der Schalthebel schwenkbar gelagert ist, und wobei das Stellteil an dem einen Hebelarm und der andere Hebelarm an dem Käfig angreift. Derartige Anordnungen können sowohl für das Schaltwerk am Hinterrad als auch den Umwerfer an der Tretkurbel in günstiger Weise zum Einsatz kommen, wenn eine Umlenkung der Stellbewegung des Stellteil erforderlich ist.
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Bei dem in erfindungsgemäßer Weise eingesetzten Planetenwälzgewindetrieb kann die Spindelmutter drehfest und axial verschieblich angeordnet sein, wobei die Gewindespindel drehbar und axial unverschieblich angeordnet sein kann.
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Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann der Elektromotor die Gewindespindel über ein Untersetzungsgetriebe antreiben. Je nach Anwendung besteht ein Bedarf für sehr große Untersetzungen. Die Drehzahl des Rotors wird zunächst über das Untersetzungsgetriebe untersetzt und die erzeugte Rotation auf die Gewindespindel übertragen; unter Rotation der Gewindespindel findet eine gewünschte Relativverschiebung zwischen der Gewindespindel und der Spindelmutter statt, als Stellbewegung des Stellteils.
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Für eine wetterunempfindliche, kompakte Bauweise sieht eine erfindungsgemäße Weiterbildung vor, dass der Linearaktor ein Aktorgehäuse aufweist, das den Planetenwälzgewindetrieb sowie den Elektromotor aufnimmt. Das Aktorgehäuse kann zudem als Führung für die Spindelmutter ausgebildet sein, wenn die Spindelmutter gegenüber dem Aktorgehäuse drehfest und axialverschieblich angeordnet ist.
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In bauraumsparender Weise ist der Elektromotor innerhalb der hohl ausgebildeten Gewindespindel. Der Planetenwälzgewindetrieb ist dann weitgehend in dem Aktorgehäuse untergebracht und geschützt und der Elektromotor ist platzsparend in der hohlen Gewindespindel untergebracht und geschützt.
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Innerhalb der hohlen Gewindespindel kann auch das Untersetzungsgetriebe angeordnet sein, das eingangsseitig an die Motorwelle des Elektromotors und ausgangsseitig an die Gewindespindel des Planetenwälzgewindetriebes angeschlossen ist. Demzufolge ist auch das Untersetzungsgetriebe bauraumsparend eingebaut und gegen Witterungseinflüsse weitestgehend geschützt.
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Wenn das Untersetzungsgetriebe als Stirnradgetriebe ausgebildet ist, bietet sich in günstiger Weise an, die hohle Gewindespindel an ihrem Innenumfang mit einer koaxial um die Spindelachse herum angeordneten Innenverzahnung zu versehen, mit der ausgangsseitige Stirnräder des Stirnradgetriebes kämmen.
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Der Elektromotor und die Gewindespindel können drehbar zueinander und axial unverschieblich zueinander angeordnet sein, wobei die Spindelmutter und der Elektromotor drehfest in Bezug auf das Aktorgehäuse angeordnet und axial verschieblich zueinander angeordnet sind. Das Aktorgehäuse übernimmt in diesem Fall mehrere Funktionen: es schützt die Komponenten der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung gegen Witterungseinflüsse, es ermöglicht eine bauraumsparende Anordnung der Komponenten, es kann der Führung des Stellteils dienen, und es kann eine Messeinrichtung aufnehmen, um eine Stellbewegung des Stellteils zu erfassen.
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Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist das Stellteil drehfest und axial verschieblich in dem Aktorgehäuse aufgenommen, wobei eine axiale Relativverschiebung zwischen dem Stellteil und dem Aktorgehäuse mittels einer Messeinrichtung erfasst wird. Diese Messeinrichtung kann in an sich bekannter Weise eine Maßverkörperung und einen die Maßverkörperung abtastenden Sensor aufweisen; die Maßverkörperung kann an das zugrundeliegende Messprinzip angepasst sein, also bspw. als Skalierung eine magnetische Codierung oder eine Strichteilung aufweisen. Es können inkrementelle magnetische oder induktive Messsysteme zum Einsatz kommen. Es können auch analoge potenziometrische Messsysteme zum Einsatz kommen. Die Maßverkörperung kann an der Spindelmutter und der Sensor an dem Aktorgehäuse angebracht sein, oder bei weiterer erfindungsgemäßer Ausbildung, ist auch eine umgekehrte Anordnung denkbar.
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Eine besonders wirtschaftliche Ausführung ist mit einer erfindungsgemäßen Variante bereitgestellt, bei der die Messeinrichtung durch ein Schiebepotentiometer gebildet ist, das ein schienenförmiges Widerstandselement und einen Schleifer aufweist. Der Schleifer und das Widerstandselement verschieben relativ zueineander, wenn der Aktor betätigt wird. Der Schleifer tastet das Widerstandselement ab und verändert die Teilwiderstände des Spannungsteilers. Der Schleifer kann an der Spindelmutter gehaltert sein, das schienenförmige Widerstandselement kann an dem Aktorgehäuse gehaltert sein.
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Die mit einem Planetenwälzgewindetrieb versehenen erfindungsgemäße Schalteinrichtung sieht in günstiger Weise eine Auslegung der Gewindesteigung des Gewindeprofils der Gewindespindel für eine Selbsthemmung des Planetenwälzgewindetriebes vor. Das bedeutet, eine eingestellte Schaltposition der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung bedarf keiner weiteren Mittel, um die eingestellte Lage des Käfigs beizubehalten.
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Je nach Anwendung kann das Aktorgehäuse gestellfest oder um eine gestellfeste Achse schwenkbeweglich gelagert sein. Eine gestellfeste Anordnung kann bei einem Umwerfer zweckmäßig sein, eine um eine gestellfeste Achse schwenkbewegliche Anordnung kann bei einem Schaltwerk am Hinterrad zweckmäßig sein.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von fünf in insgesamt sieben Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine erste erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematischer Darstellung,
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2 eine zweite erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematischer Darstellung,
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3 und 4 eine dritte erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematischer Darstellung, in zwei Schaltstellungen,
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5 eine vierte erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematischer Darstellung
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6 eine fünfte erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematischer Darstellung, und
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7 einen bekannten Umwerfer, und
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8 eine bekannte Schalteinrichtung mit einem Aktor.
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Die 7 und 8 zeigen einen an sich bekannten Umwerfer 1 zum Schalten einer Kette von einem Kettenblatt auf ein benachbartes Kettenblatt. Ein nachstehend als Umwerferkäfig 1a bezeichneter Käfig 1b ist mittels einer Parallelogrammführung 2 schwenkbeweglich gelagert. Die Parallelogrammführung 2 weist gestellfeste – am Fahrradrahmen gehalterte – Schwenkachsen 3, 3a für Schwenkhebel 4, 5 auf. An den von den Schwenkachsen 3 abgewandten Enden der beiden Schwenkhebel 4 ist der Umwerferkäfig 1a an zwei Schwenkachsen 6, 7 schwenkbeweglich gelagert, wobei die eine Schwenkachse 6 an dem Schwenkhebel 4 und die andere Schwenkachse 7 an dem Schwenkhebel 5 angeordnet ist.
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8 zeigt einen derartigen Umwerfer, der von einem bekannten Aktor 8 betätigt wird. Der Aktor 8 dreht mit einem rotierenden Abtriebsrad die Schwenkachse 3a, unter dieser Drehbewegung verschwenkt die Parallelogrammführung 2 und der Schaltkäfig verschwenkt seitlich, um die nicht abgebildete Kette von einem Kettenblatt auf ein benachbartes Kettenblatt zu werfen.
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1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematischer Darstellung, mit einem erfindungsgemäßen Linearaktor 9 und mit dem Umwerfer 1, wie er in 7 abgebildet ist. Der Umwerferkäfig 1a kann als Schaltgabel oder allgemein als Käfig 1b bezeichnet werden.
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Der Linearaktor 9 weist ein linear verschiebbares Stellteil 10 auf, dessen Stellachse S quer zu der Schwenkachse 7 angeordnet ist, wobei die Stellachse S in diesem Ausführungsbeispiel in einer Ebene liegt, in der auch Schwenkachse 7 liegt. Unter Verschiebung des Stellteiles 10 entlang der Stellachse S wird der Umwerferkäfig 1a in der beschriebenen Weise ausgelenkt.
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Der Linearaktor 9 weist einen Elektromotor 11 auf, ferner einen Planetenwälzgewindetrieb 12, sowie ein Untersetzungsgetriebe 13. Der Elektromotor 11, der Planetenwälzgewindetrieb 12 und das Untersetzungsgetriebe 13 sind in einem gemeinsamen Aktorgehäuse 14 untergebracht. Das Aktorgehäuse 14 ist um eine gestellfeste Schwenkachse 15 eines nicht abgebildeten Fahrrades schwenkbar gelagert.
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Der Planetenwälzgewindetrieb 12 weist eine auf einer Gewindespindel 16 angeordnete Spindelmutter 17 auf, sowie zwischen der Gewindespindel 16 und der Spindelmutter 17 angeordnete Planeten 18, wobei die Planeten 18 mit ihrem planetenseitigen Eingriffsprofil 19 mit einem mutterseitigen Eingriffsprofil 20 der Spindelmutter 17 sowie mit einem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewindeprofil 21 der Gewindespindel 16 in Eingriff stehen. Das planetenseitige Eingriffsprofil 19 ist gebildet durch erste Rillen 22 (lediglich angedeutet), die an einem dickeren Mittelabschnitt 23 der Planeten 18 ausgebildet sind, sowie durch zweite Rillen 24 (lediglich angedeutet), die an dünneren Endabschnitten 24a der Planeten 18 ausgebildet sind.
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Die Planeten 18 weisen an ihren Stirnseiten Zapfen 25 auf, die jeweils in eine Bohrung 26 eines ringförmigen Planetenkäfigs 27 eingreifen, wobei die beiden Planetenkäfige 27 mit einer der Anzahl von Planeten 18 entsprechenden Anzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Bohrungen 26 versehen sind. Die Planetenkäfige 27 gewährleisten einen einwandfreien umfangsseitigen Abstand einander benachbarter Planeten 18.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spindelmutter 17 als Stellteil 10 vorgesehen, an deren dem Umwerfer 1 zugewandten Ende ein weiter unten beschriebenes Anschlußteil 29 als Teil des Stellteils 10 befestigt ist. Die Stellachse S und die Spindelachse der Gewindespindel 16 fallen in diesem Ausführungsbeispiel zusammen.
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Der Planetenwälzgewindetrieb 12 ist selbsthemmend ausgelegt. Für die Selbsthemmung genügt es, wenn eine rückwärts von außen in das Stellteil 10 des Linearaktor 9 eingeleitete Kraft ein Rückstellmoment der Gewindespindel 16 um die Spindelachse erzeugt, das kleiner ist als ein zu überwindendes Reibmoment, das über das Untersetzungsgetriebe 13 und die Motorreibung im Elektromotor 11 erzeugt wird. Je kleiner die Gewindesteigung des Gewindeprofils 21 ist, desto kleiner ist das auf die Gewindespindel 16 einwirkende Rückstellmoment.
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Die Gewindespindel 16 ist mittels eines Rillenkugellagers 28 in dem Aktorgehäuse 14 axial und radial drehbar gelagert. Die Spindelmutter 17 ist in dem Aktorgehäuse 14 axial verschieblich angeordnet, jedoch drehfest gegenüber dem Aktorgehäuse 14. Die drehfeste Anordnung ist durch ein an der Spindelmutter 17 befestigtes Anschlussteil 29 gegeben, das an der Schwenkachse 7 des Umwerfers 1 gelagert ist.
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Ein Motorgehäuse 30 des Elektromotors 11 ist an dem Aktorgehäuse 14 befestigt; es sind lösbare sowie unlösbare Verbindungen möglich. Das Motorgehäuse 30 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Gewindespindel 16 und ragt bei eingefahrener Gewindespindel 16 über seinen größeren Teil in die hohle Gewindespindel 16 hinein. An seinem dem Umwerfer zugewandten axialen Ende ist ein nicht abgebildeter Rotor des Elektromotors 11 drehfest an eine Motorwelle 31 angeschlossen, die mit einem Stirnrad 32 versehen ist.
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Das Untersetzungsgetriebe 13 ist hier durch ein Stirnradgetriebe 13a gebildet. Das Stirnrad 32 der Motorwelle 31 ist Teil des Stirnradgetriebes 13a. Das Stirnrad 32 kämmt mit über seinen Umfang verteilt angeordneten Stirnrädern 33, die drehbar an dem Motorgehäuse 30 gelagert sind. Die Stirnräder 33 kämmen außerdem mit einem innenverzahnten Stirnrad 34, das koaxial zu der Spindelachse und zu der Motorwelle 31 angeordnet ist. Das innenverzahnte Stirnrad 34 ist am Innenumfang der hohlen Gewindespindel 16 befestigt; es kann auch einstückig mit der Gewindespindel 16 ausgeführt sein. Das Stirnradgetriebe 13a ist innerhalb der hohlen Gewindespindel 16 untergebracht.
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Der Linearaktor 9 weist ferner eine Messeinrichtung 35 auf, die eine lineare Verschiebung der Spindelmutter 17 gegenüber dem Aktorgehäuse 14 erfasst.
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Diese Messeinrichtung 35 kann bspw. für eine inkrementale oder absolute Wegmessung ausgebildet sein. Inkrementale Wegmessgeräte wandeln die Bewegung der Spindelmutter 17 in Zählimpulse. Die so erzeugten Signale lassen sich mit einem einfachen elektronischen Aufwand auswerten. Bei diesen inkrementalen Messungen kann eine Referenzierungsfahrt nach Einschalten des Linearaktors erforderlich sein, um eine aktuelle Lage des Linearaktors zu bestimmen. Absolute Wegmessgeräte übergeben der Steuerung die Position der Spindelmutter 17 als absoluten Wert. Dadurch ist die erfindungsgemäße Schalteinrichtung jederzeit einsatzbereit.
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Die Messeinrichtung 35 kann einen Sensor und eine Massverkörperung aufweisen. Das Abtasten der Maßverkörperung kann optisch, induktiv oder magnetisch erfolgen. Die Maßverkörperung kann sich parallel zur Spindelachse am Innenumfang des Aktorgehäuses 14 erstrecken. Der Sensor kann in einer Ausnehmung der Spindelmutter 17 angeordnet sein.
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Im Ausführungsbeispiel ist ein als sogenanntes Leitplastikpotentiometer ausgeführtes Schiebepotentiometer 36 vorgesehen. Dieser Spannungsteiler besteht aus einem schienenförmigen Widerstandselement 37, und einem beweglichen Schleifer 37a, der den festen Gesamtwiderstand elektrisch in Teilwiderstände aufteilt. Das Widerstandselement 37 besteht aus einer elektrisch nichtleitenden Trägerschiene 37b, auf der ein elektrisch leitender Kunststoff als Widerstandsmaterial aufgebracht ist,. Der Schleifer 37a kann entlang dem Widerstandselement bewegt werden und verändert unter dieser Bewegung die Teilwiderstände. Der gemessene elektrische Widerstand ist abhängig von dem zurückgelegten Stellweg der Spindelmutter. Das schienenförmige Widerstandslement 37 ist am Innenumfang des Aktorgehäuses 14 parallel zur Spindelachse angeordnet. Der Schleifer 37a ist an der Spindelmutter 17 angeordnet und steht in Kontakt mit dem Widerstandselement 37.
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Ferner ist eine nicht weiter abgebildete Steuereinrichtung vorgesehen, über die ein Gangwechsel vom Radfahrer eingeleitet werden kann.
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Der Linearaktor 9 greift hier in günstiger Weise an der Umfangstangente des Schwenkhebels 5 an. Der Linearaktor 9 ist quer zu der Schwenkachse 3a des Umwerferkäfigs 1a angeordnet, so dass Stellbewegungen des Linearaktors 9 in der Richtung erfolgen, in der auch der Umwerferkäfig verlagert wird.
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Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltreinrichtung und des erfindungsgemäßen Linearaktors 9 näher erläutert.
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Wenn der Radfahrer die Kette von einem Kettenblatt auf ein benachbartes Kettenblatt schalten möchte, betätigt er die Steuereinrichtung. Der Elektromotor 11 wird eingeschaltet und die Rotation der Motorwelle 31 wird über das Untersetzungsgetriebe 13 in eine Rotation der Gewindespindel 16 umgewandelt. Unter Rotation der Gewindespindel wälzen die Planeten 18 an dem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewindeprofil 21 der Gewindespindel 16 sowie an dem mutterseitigen Eingriffsprofil 20 der Spindelmutter 17 ab. Die Spindelmutter 17 wird gemeinsam mit den Planeten 18 gegenüber der Gewindespindel 16 und dem Aktorgehäuse 14 entlang der Spindelachse linear verschoben. Das durch die Gewindespindel 16 gebildete Stellteil 10 greift über das Anschlussteil 29 an der Schwenkachse 7 an, so dass die Schwenkachse 7 um die gestellfeste Schwenkachse 3a herum schwenkt. Während dieser Schwenkbewegung gewährleistet die Parallelogrammführung 2, dass der Umwerferkäfig 1a seine Ausrichtung im Raum weitgehend beibehält und mehr oder weniger parallel verschoben wird. Die Kette wird umgeworfen und der Umwerferkäfig 1a fährt seine vorgesehen Position an. Schließlich wird der Elektromotor 11 abgeschaltet. Aufgrund der Selbsthemmung ist ohne eine weitere Betätigung des Linearaktors 9 eine ungewollte Bewegung des Umwerferkäfigs 1a ausgeschlossen.
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Unter der Stellbewegung des Stellteiles 10 verschwenkt die Schwenkachse 7 des Umwerfers 1 gemeinsam mit dem an der Schwenkachse 7 angreifenden Anschlußteil entlang einer Kreisbahn um die gestellfeste Achse 3a. Der Linearaktor 9 verschwenkt unter dieser Stellbewegung geringfügig um seine gestellfeste Schwenkachse 15, so dass die Stellachse S geringfügig um diese gestellfeste Achse 15 schwenkt. In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Stellachse S tangential an dieser Kreisbahn an.
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Bei erfindungsgemäßen Varianten kann können konstruktive Gründe dafür sprechen, die Anbindung des Stellteils des Linearaktors an den Umwerfer auch in einem Abstand von dieser Schwenkachse 7 vorzusehen.
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Die in 2 abgebildete erfindungsgemäße Schalteinrichtung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Schalteinrichtung durch einen modifizierten Linearaktor 40: der Elektromotor 11 ist außerhalb des Aktorgehäuses 14 an dem Aktorgehäuse 14 befestigt; das Untersetzungsgetriebe ist durch einen in dem Aktorgehäuse 14 untergebrachten Riementrieb 38 gebildet; der Riementrieb 38 treibt über den der Elektromotor 11 die massiv ausgeführte Gewindespindel 39 an.
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Die in den 3 und 4 abgebildete erfindungsgemäße Schalteinrichtung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schalteinrichtung durch einen modifizierten Linearaktor 41: der Elektromotor 11 ist nicht längs sondern quer zur Spindelachse angeordnet; als Untersetzungsgetriebe ist ein Winkelgetriebe 42 vorgesehen, das bspw. durch eine Kegelradgetriebe gebildet sein kann. Der Linearaktor 41 ist um eine gestellfeste Achse 43 schwenkbar gelagert. 3 zeigt die Schalteinrichtung mit eingefahrenem Linearaktor 41, 4 mit ausgefahrenem Linearaktor 41.
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Die in 5 abgebildete erfindungsgemäße Schalteinrichtung unterscheidet sich von der aus der 1 lediglich dadurch, dass das Stellteil 10 über einen Bowdenzug 44 in Höhe der Schwenkachse 7 an dem Umwerferkäfig 1a angreift, wobei der Bowdenzugs 44 in der Richtung mit seiner Zugstrecke wirksam ist, in der der Umwerfer 1a verschwenkt werden soll. Eine nicht abgebildete Feder drückt derart gegen den Umwerfer 1, dass der Bowdenzug 44 unter Zugspannung steht. Die Hülle 45 des Bowdenzugs 44 ist einerseits an dem Aktorgehäuse 14 und andererseits an einem gestellfesten Lager abgestützt. Hierzu ist das Aktorgehäuse 14 mit einer Öffnung 46 versehen, durch die der Bowdenzug 44 durchgeführt ist. Diese Anordnung ermöglicht eine vom Umwerfer 1 entfernte Anordnung des Linearaktors 9 am Fahrradrahmen.
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Die in 6 abgebildete erfindungsgemäße Schalteinrichtung unterscheidet sich von der aus der 2 lediglich dadurch, dass der Linearaktor 40 nicht quer sondern parallel zu der Schwenkachse 7 des Umwerfers 1 angeordnet ist, wobei Stellbewegungen des Stellteils 10 über einen winkelförmigen Hebel 47 auf den Umwerferkäfig 1a übertragen werden. Stellbewegungen des Stellteils 10 erfolgen in der Darstellung quer zur Blattebene.
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Der winkelförmige Hebel 47 ist in der 6 als Einzelteil in einer Draufsicht abgebildet, wobei die von dem Stellteil 10 ausgeübten Zug- und Druckkräfte F an einem freien Ende des einen Schenkels 48 des Hebels 47 angreifen. Das freie Ende des anderen Schenkels 49 des Hebels 47 greift an der Schwenkachse 7 des Umwerferkäfigs 1a mit einer Kraft FH an und verschwenkt den Umwerferkäfig 1a bei Betätigung des Linearaktors 40. In einem Eckbereich treffen die beiden Schenkel 48 und 49 aufeinander. In diesem Eckbereich ist der Hebel 47 schwenkbeweglich um eine gestellfeste Achse 50 gelagert. Über das Verhältnis der Hebellängen der beiden Schenkel 48, 49 zueinander können Stellweg und die angreifende Kraft FH ausgelegt werden. Bei gleichen Hebellängen sind die Stellwege und die Kräfte F und FH gleich.
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In allen Ausführungsbeispielen kann die zu der 1 beschriebene Messeinrichtung vorgesehen sein. In allen Ausführungsbeispielen sind Planetenwälzgewindetriebe vorgesehen, wie sie zu der 1 ausführlich beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umwerfer
- 1a
- Umwerferkäfig
- 1b
- Käfig
- 2
- Parallelogrammführung
- 3
- Schwenkachse
- 3a
- Schwenkachse
- 4
- Schwenkhebel
- 5
- Schwenkhebel
- 6
- Schwenkachse
- 7
- Schwenkachse
- 8
- Aktor
- 9
- Linearaktor
- 10
- Stellteil
- 11
- Elektromotor
- 12
- Planetenwälzgewindetrieb
- 13
- Untersetzungsgetriebe
- 13a
- Stirnradgetriebe
- 14
- Aktorgehäuse
- 15
- Schwenkachse
- 16
- Gewindespindel
- 17
- Spindelmutter
- 18
- Planet
- 19
- planetenseitiges Eingriffsprofil
- 20
- mutterseitiges Eingriffsprofil
- 21
- Gewindeprofil
- 22
- erste Rille
- 23
- Mittelabschnitt
- 24
- zweite Rille
- 24a
- Endabschnitt
- 25
- Zapfen
- 26
- Bohrung
- 27
- Planetenkäfig
- 28
- Rillenkugellager
- 29
- Anschlussteil
- 30
- Motorgehäuse
- 31
- Motorwelle
- 32
- Stirnrad
- 33
- Stirnrad
- 34
- innenverzahntes Stirnrad
- 35
- Messeinrichtung
- 36
- Schiebepotentiometer
- 37
- Widerstandselement
- 37a
- Schleifer
- 38
- Riementrieb
- 39
- Gewindespindel
- 40
- Linearaktor
- 41
- Linearaktor
- 42
- Winkelgetriebe
- 43
- gestellfeste Achse
- 44
- Bowdenzug
- 45
- Hülle
- 46
- Öffnung
- 47
- Hebel
- 48
- Schenkel
- 49
- Schenkel
- 50
- gestellfeste Achse
