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Die Erfindung betrifft einen Gangwahlschalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Gangwahlschalter für Fahrräder bekannt, die über zwei Bowdenzüge betätigt werden. Die Bowdenzüge sind gegensinnig derart gekoppelt, dass eine Bewegung des Seils eines Bowdenzugs mit einer Bewegung des Seils des anderen Bowdenzugs in entgegensetzte Richtung einhergeht. Als Gangwahlschalter wird ein Drehgriff verwendet.
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Die
WO 2013/ 173 932 A1 beschreibt einen Gangwahlschalter mit einem zweiteiligen Betätigungshebel. Ein erster Teil des Betätigungshebels ist koaxial zu einem Zahnrad verschwenkbar gelagert. Ein zweiter Teil ist verschwenkbar in dem ersten Teil gelagert und weist zwei Klauen auf. Eine erste Klaue greift in die Verzahnung des Zahnrads ein, wenn der zweite Teil in eine erste Richtung verschwenkt wird. Entsprechend greift eine zweite Klaue in die Verzahnung des Zahnrads ein, wenn der zweite Teil in eine zweite Richtung verschwenkt wird. Das Zahnrad ist über einen Ratschmechanismus mit einem Bowdenzug gekoppelt.
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DE 199 51 700 A1 zeigt eine Schaltvorrichtung mit einem drehbaren Griff zur Betätigung von Fahrradgangschaltungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verbesserten Gangwahlschalter verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gangwahlschalter nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
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Ein Gangwahlschalter ist eine Betätigungsvorrichtung für ein Schaltgetriebe. Durch Betätigung des Gangwahlschalters lassen sich die Gänge des Schaltgetriebes schalten. Bei dem Getriebe handelt es sich bevorzugt um ein Getriebe für ein pedalbetriebenes Fahrzeug, etwa ein Fahrrad. Das Getriebe kann etwa in einer Radnabe oder in einem Tretlager des Fahrrads untergebracht sein.
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Der erfindungsgemäße Gangwahlschalter weist eine dreh- oder schwenkbare Zug- und/oder Schubvorrichtung für einen ersten Bowdenzug und eine dreh- oder schwenkbare Zug- und/oder Schubvorrichtung für einen zweiten Bowdenzug auf. Durch Drehung oder Verschwenkung der Zug- und/oder Schubvorrichtungen lässt sich ein Seil des jeweiligen Bowdenzugs mit einer Zug- und/oder Schubkraft beaufschlagen. Dadurch lässt sich das Seil innerhalb einer Hülle des jeweiligen Bowdenzugs bewegen. Diese Bewegung wird vorzugsweise auf ein Betätigungsmittel, etwa eine Schaltwalze, des Schaltgetriebes übertragen.
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Vorzugsweise sind die Zug- und/oder Schubvorrichtungen einstückig miteinander verbunden. So können die Zug- und/oder Schubvorrichtung etwa als ein Rad realisiert sein, das eine Fixiervorrichtung für das Seil des ersten Bowdenzugs und eine Fixiervorrichtung für das Seil des zweiten Bowdenzugs aufweist. Die beiden Seile umschlingen dabei jeweils mindestens einen Teil einer äußeren Umfangsfläche des Rads. Vorzugsweise umschlingen die beiden Seile das Rad in zueinander entgegengesetzte Richtungen.
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Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Gangwahlschalter ein oder mehrere Zwischenglieder auf. Ein erstes Zwischenglied ist drehwirksam mit den beiden Zug- und/oder Schubvorrichtungen gekoppelt. Zwei dreh- oder schwenkbar gelagerte Glieder sind drehwirksam miteinander gekoppelt, wenn zwischen einer physikalischen Größe, die eine Drehung oder Verschwenkung des ersten Glieds beschreibt, und einer physikalischen Größe, die eine Drehung oder Verschwenkung des zweiten Glieds beschreibt, ein umkehrbar eindeutiger Zusammenhang besteht. Insbesondere kann ein linearer Zusammenhang zwischen den beiden Größen bestehen. Als physikalische Größen kommen etwa Drehwinkel, Winkelgeschwindigkeit, Drehmoment oder Drehbeschleunigung in Betracht. Eine drehwirksame Verbindung besteht u.a., wenn die beiden Glieder drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere können die beiden Glieder einstückig miteinander verbunden sein.
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Das Vorhandensein einer drehwirksamen Verbindung zwischen dem ersten Zwischenglied und den Zug- und/oder Schubvorrichtungen impliziert, dass es sich neben dem ersten Zwischenglied auch bei den Zug- und/oder Schubverbindungen jeweils um ein Glied im Sinne obiger Definition handelt.
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Die beiden Zug- und/oder Schubvorrichtungen wirken bei einer Drehung oder Verschwenkung des ersten Zwischenglieds gegensinnig auf den jeweiligen Bowdenzug. Bei einer Drehung oder Verschwenkung des ersten Zwischenglieds in eine erste Richtung übt also eine Zug- und/oder Schubvorrichtung eine Zugkraft auf das Seil des ersten Bowdenzugs aus, während die andere Zug- und/oder Schubvorrichtung den zweiten Bowdenzug entspannt oder eine Schubkraft auf den zweiten Bowdenzug ausübt. Übt die andere Zug- und/oder Schubvorrichtung eine Zugkraft auf den zweiten Bowdenzug aus, entspannt die erstgenannte Zug- und/oder Schubvorrichtung den ersten Bowdenzug oder übt eine Schubkraft auf den ersten Bowdenzug aus.
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Erfindungsgemäß weist der Gangwahlschalter einen oder mehrere Betätigungshebel auf. Betätigungshebel sind Hebel, die durch einen Fahrer des Fahrzeugs betätigbar sind. Die Betätigung geht einher mit einer Verkippung beziehungsweise Verschwenkung des jeweiligen Hebels.
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Ein erster Betätigungshebel ist mehrteilig aufgebaut. Ein erster Teil ist koaxial zu dem Zwischenglied verschwenkbar. Dies bedeutet, dass eine Schwenkachse des ersten Teils und eine Dreh- oder Schwenkachse des Zwischenglieds identisch sind.
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Eine Verschwenkung bezeichnet eine Verdrehung mit einem beschränkten Intervall an Drehwinkeln.
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Ein zweiter Teil des ersten Hebels ist achsversetzt verschwenkbar in dem ersten Teil gelagert. Dies bedeutet, dass der zweite Teil verschwenkbar in dem ersten Teil fixiert ist. Eine entsprechende Schwenkachse verläuft achsversetzt, vorzugsweise parallel, zu der oben genannten Schwenkachse des ersten Teils. Bevorzugt weist der erste Betätigungshebel einen oder mehrere Anschläge auf, welche die Verdrehbarkeit des zweiten Teils des ersten Betätigungshebels in dem ersten Teil beschränken.
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Der erste Betätigungshebel weist darüber hinaus eine erste Sperre auf. Diese ist ausgebildet, eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Teil des ersten Betätigungshebels und dem Zwischenglied herzustellen.
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Die erste Sperre ist so mit dem zweiten Teil des ersten Betätigungshebels gekoppelt, dass sie durch Verschwenken des zweiten Teils des ersten Betätigungshebels relativ zu dem ersten Teil des ersten Betätigungshebels in eine erste Richtung aktiviert wird. Wird die erste Sperre aktiviert, stellt sie, wie oben beschrieben, die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Teil des ersten Betätigungshebels und dem Zwischenglied her. Betätigt der Fahrer den zweiten Teil des ersten Betätigungshebels, verschwenkt sich dieser gegenüber dem ersten Teil des ersten Betätigungshebels, sodass die erste Sperre aktiviert wird.
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Bevorzugt weist der erste Betätigungshebel einen oder mehrere Anschläge auf, welche die Verdrehbarkeit des zweiten Teils des ersten Betätigungshebels in dem ersten Teil beschränken. Sobald der zweite Teil des ersten Betätigungshebels gegen einen Anschlag stößt, wird auch der erste Teil des ersten Betätigungshebels verschwenkt. Da die erste Sperre aktiviert wurde, geht dies einher mit einer Verdrehung oder Verschwenkung des Zwischenglieds und infolgedessen der Zug- und/oder Schubvorrichtungen.
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Der Betätigungshebel ermöglicht es, den erfindungsgemäße Gangwahlschalter mit einem starren Handgriff verbauen. Dies ist gegenüber einem Drehgriff von Vorteil, da die Gefahr unbeabsichtigter Schaltvorgänge vermindert wird. Durch die zwei Bowdenzüge lässt sich zudem die haptische Qualität der Schaltvorgänge verbessern, da sowohl beim Hoch- als auch beim Herunterschalten durch die zwei Bowdenzüge jeweils eine unmittelbare Rückkopplung gegeben ist.
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Der Gangwahlschalter ist mit einem zweiten Zwischenglied und einem zweiten Betätigungshebel ausgeführt. Der zweite Betätigungshebel ist analog zu dem ersten Betätigungshebel aufgebaut. Entsprechend weist er einen ersten Teil und einen zweiten Teil auf. Der erste Teil ist koaxial zu dem zweiten Zwischenglied verschwenkbar. Eine Dreh- oder Schwenkachse des zweiten Zwischenglieds und eine Schwenkachse des ersten Teils des zweiten Betätigungshebels sind also identisch. Der zweite Teil des zweiten Betätigungshebels ist achsversetzt dazu in dem ersten Teil des zweiten Betätigungshebels verschwenkbar gelagert. Dies bedeutet, dass der zweite Teil des zweiten Betätigungshebels verschwenkbar in dem ersten Teil des zweiten Betätigungshebels fixiert ist. Eine entsprechende Schwenkachse des zweiten Teils des zweiten Betätigungshebels und die Schwenkachse des ersten Teils des zweiten Betätigungshebels verlaufen achsversetzt zueinander, vorzugsweise parallel.
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Wie der erste Betätigungshebel auf das erste Zwischenglied wirkt, so wirkt der zweite Betätigungshebel auf das zweite Zwischenglied. Entsprechend weist der zweite Betätigungshebel eine Sperre zum Herstellen einer drehfesten Verbindung zwischen dem ersten Teil des zweiten Betätigungshebels und dem zweiten Zwischenglied auf. Durch Verschwenken des zweiten Teils des zweiten Betätigungshebels relativ zu dem ersten Teil des zweiten Betätigungshebels wird die Sperre aktiviert, sodass die genannte drehfeste Verbindung zustande kommt.
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Betätigt der Fahrer den zweiten Betätigungshebel über das zweite Zwischenglied, wird das zweite Zwischenglied relativ zu dem ersten Zwischenglied des zweiten Betätigungshebels verschwenkt und die Sperre aktiviert. Stößt der zweite Teil des zweiten Betätigungshebels am Ende seines Schwenkbereichs gegen einen bevorzugt vorhandenen, durch den zweiten Betätigungshebel ausgebildeten Anschlag, wird auch der erste Teil des zweiten Betätigungshebels verschwenkt. Aufgrund der durch die Sperre hergestellten drehfesten Verbindung zwischen dem ersten Teil des zweiten Betätigungshebels und dem zweiten Zwischenglied führt dies zu einer Verschwenkung oder Verdrehung des zweiten Zwischenglieds.
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Das erste Zwischenglied und das zweite Zwischenglied sind drehwirksam miteinander gekoppelt. Dadurch wird die Verdrehung oder Verschwenkung des zweiten Zwischenglieds auf die Zug- und/oder Schubvorrichtungen übertragen, sodass über die Bowdenzüge ein Schaltvorgang ausgelöst wird.
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Bevorzugt ist der erste Betätigungshebel mit einer zweiten Sperre zum Herstellen einer drehfesten Verbindung zwischen dem ersten Teil des ersten Betätigungshebels und dem Zwischenglied weitergebildet. Wie die erste Sperre ist die zweite Sperre ausgebildet, eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Teil des ersten Betätigungshebels und dem Zwischenglied herzustellen.
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Die zweite Sperre wird entgegengesetzt zu der ersten Sperre aktiviert, das heißt durch Verschwenken des zweiten Teils des ersten Betätigungshebels relativ zu dem ersten Teil des ersten Betätigungshebels in eine zweite, zu der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung. Wird die zweite Sperre aktiviert, stellt sie, wie oben beschrieben, die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Teil des ersten Betätigungshebels und dem Zwischenglied her. Dies ermöglicht es, mittels eines einzigen Betätigungshebels sowohl hoch- als auch herunterzuschalten.
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Die drehwirksame Kopplung des ersten Zwischenglieds und des zweiten Zwischenglieds wird in bevorzugten Weiterbildungen unterschiedlich realisiert. In einer solchen Weiterbildung weisen das erste Zwischenglied und das zweite Zwischenglied jeweils eine Außenverzahnung auf. Die beiden Außenverzahnungen kämmen miteinander. Dadurch kommt es zwischen dem ersten Zwischenglied und dem zweiten Zwischenglied zu einer Drehrichtungsumkehr. Dies ermöglicht es, durch Betätigung des ersten Betätigungshebels und des zweiten Betätigungshebels in dieselbe Richtung einen Hoch- oder Herunterschaltvorgang auszulösen.
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Alternativ sind in einer weiteren der genannten Weiterbildungen das erste Zwischenglied und das zweite Zwischenglied über einen Planetenradsatz drehwirksam verbunden. Ein Planetenradsatz ist Teil einer Anordnung mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad und einem Planetenträger. Die Planetenräder des Planetenradsatzes sind drehbar in dem Planetenträger gelagert und kämmen jeweils mit dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad. Eine der drei Komponenten Sonnenrad, Planetenträger und Hohlrad ist gehäusefest fixiert, während eine zweite Komponente drehfest mit dem ersten Zwischenglied und eine dritte Komponente drehfest mit dem zweiten Zwischenglied verbunden ist. Eine gewünschte Betätigungsrichtung eines Betätigungshebels lässt sich dabei durch Ausgestaltung des Planetensatzes als Plus- oder Minusradsatz realisieren.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
- 1A und 1B einen Gangwahlschalter mit genau einem Betätigungshebel;
- 2A, 2B und 2C einen Gangwahlschalter mit zwei Betätigungshebeln in Vorgelegebauweise;
- 3A und 3B einen ersten Gangwahlschalter in Planetenbauweise;
- 4A und 4B einen zweiten Gangwahlschalter in Planetenbauweise; und
- 5A und 5B einen dritten Gangwahlschalter in Planetenbauweise.
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In 1 A und 1B ist ein Gangwahlschalter 101 mit einem einzigen Betätigungshebel 103 dargestellt. Der Gangwahlschalter 101 weist eine drehbar gelagerte Scheibe 105 auf. Diese ist von einem Draht eines ersten Bowdenzugs 107 und einem Draht eines zweiten Bowdenzugs 109 umschlungen.
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Der Draht des ersten Bowdenzugs 107 umschlingt die Scheibe 105 aus der Perspektive von 1A und 1B gegen den Uhrzeigersinn. Von dem Draht des zweiten Bowdenzugs 109 wird die Scheibe 105 im Uhrzeigersinn umschlungen. Dreht sich die Scheibe 105 im Uhrzeigersinn, wird der Draht des ersten Bowdenzugs 107 gespannt beziehungsweise gezogen und der Draht des zweiten Bowdenzugs 109 entspannt beziehungsweise freigegeben. Bei einer Drehung der Scheibe 105 gegen den Uhrzeigersinn wird der Draht des ersten Bowdenzugs 107 entspannt beziehungsweise freigegeben und der Draht des zweiten Bowdenzugs 109 gespannt beziehungsweise gezogen.
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Versetzt zu der Scheibe 105 ist eine Schaltwalze 111 angeordnet. Die Schaltwalze 111 ist drehbar gelagert und verfügt über eine Rastvorrichtung 113. Die Drähte des ersten Bowdenzugs 107 und des zweiten Bowdenzugs 109 umschlingen auch die Schaltwalze 111. Dadurch übertragen sich die Drehungen der Scheibe 105 auf die Schaltwalze 111.
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Die Schaltwalze 111 ist in 1A exemplarisch dargestellt. Auch die Ausführungsbeispiele der übrigen Figuren lassen sich auf gleiche Weise über den ersten Bowdenzug 107 und den zweiten Bowdenzug 109 mit der Schaltwalze 111 koppeln.
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Der Betätigungshebel 103 gliedert sich in einen ersten Teil 103a und einen zweiten Teil 103b. Der zweite Teil 103b ist verschwenkbar in dem ersten Teil 103a gelagert. Der erste Teil 103a wiederum lässt sich um eine Drehachse der Scheibe 105 verschwenken. Beide Teile 103a, 103b des Betätigungshebels 103 werden mittels Federn in der in 1A dargestellten Nulllage gehalten.
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Bei Betätigung wird der zweite Teil 103b, wie in 1 B dargestellt, gegenüber dem ersten Teil 103a verschwenkt. Der zweite Teil 103b weist zwei Klauen 115 auf. In Abhängigkeit der Richtung der Verschwenkung des zweiten Teils 103b greift eine der Klauen 115 in eine Verzahnung 117 der Scheibe 105 ein. So lässt sich so die Scheibe 105 und damit die Schaltwalze 111 durch Betätigung des Betätigungshebels wahlweise in beide Richtungen verdrehen.
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2A, 2B und 2C zeigen einen Gangwahlschalter 201 mit einem ersten Betätigungshebel 203 und einem zweiten Betätigungshebel 205. Gemäß den Seitenansichten der 2A und 2B kann der erste Betätigungshebel 203 unterhalb des zweiten Betätigungshebels 205 oder oberhalb des zweiten Betätigungshebels 205 angeordnet sein.
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Wie 2C zu entnehmen ist, ist der erste Betätigungshebel 203 analog zu dem in 1A und 1B dargestellten Betätigungshebel 103 zweiteilig aufgebaut. Allerdings weist der erste Betätigungshebel 203 nur eine einzige Klaue 115 auf. Entsprechend ist der erste Betätigungshebel 203 nur in eine Richtung betätigbar. Dies entspricht einer Drehung der Scheibe 105 in eine erste Richtung.
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Eine Drehung der Scheibe 105 in eine zweite Richtung entgegengesetzt dazu wird mittels des zweiten Betätigungshebels 205 realisiert. Dessen Aufbau entspricht dem zweiteiligen Aufbau des ersten Betätigungshebels 203. Allerdings wirkt der zweite Betätigungshebel 205 nicht wie der erste Betätigungshebel 203 auf die Verzahnung 117 der Scheibe 105, sondern auf eine Verzahnung eines Umkehrrads 207. Das Umkehrrad 207 kämmt mit einer weiteren Verzahnung 209 der Scheibe 105. Die Scheibe 105 und das Umkehrrad 207 drehen sich daher in entgegengesetzte Richtung. Auf diese Weise lassen sich Hoch- und Herunterschaltvorgänge durch Betätigung des ersten Betätigungshebels 203 und des zweiten Betätigungshebels 205 in die gleiche Richtung realisieren.
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3A zeigt einen Gangwahlschalter 301 mit zwei Schalthebeln 203, 205 in Seitenansicht. Wie 3B zu entnehmen ist, weist der Gangwahlschalter 301 anstelle des Umkehrrads 207 einen Planetensatz mit einem drehbar gelagerten Sonnenrad 303, gehäusefest gelagerten Planetenrädern 305 und einem drehbar gelagerten Hohlrad 307 auf. Das Hohlrad 307 wird von der Scheibe 105 ausgebildet. Die Planetenräder 305 kämmen jeweils mit dem Sonnenrad 303 und dem Hohlrad 307.
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Der erste Betätigungshebel 203 greift mit einer Klaue 115 analog zu dem in den 2A, 2B und 2C dargestellten Gangwahlschalter 201 in die Verzahnung 117 der Scheibe 105 ein. Eine Klaue 115 des zweiten Betätigungshebels 215 ist so angeordnet, dass sie in eine Verzahnung des Sonnenrads 303 eingreift. Eine Verschwenkung des zweiten Betätigungshebels 205 wird so in eine Drehung des Sonnenrads 303 umgesetzt. Die Planetenräder 305 kehren die Drehrichtung des Sonnenrads 303 um. Über das Hohlrad 307 wird die Drehung auf auf die Scheibe 105 und die beiden Bowdenzüge 107, 109 übertragen.
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In 4A und 4B ist ein Gangwahlschalter 401 dargestellt, dessen in 4A gezeigte Seitenansicht der Seitenansicht des Gangwahlschalters 301 aus 3A und 3B entspricht. Auch der in 4B dargestellte innere Aufbau des Gangwahlschalters 401 entspricht dem inneren Aufbau des Gangwahlschalters 303 aus 3B weitestgehend. Jedoch Im Unterschied dazu weist der erste Betätigungshebel 203 des Gangwahlschalters 401 jedoch eine Zusatzklaue 403 auf.
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Während die Klaue 115 des ersten Betätigungshebels 203 in Übereinstimmung mit 3B ausgebildet ist, in die Verzahnung 117 der Scheibe 105 einzugreifen, ist die Zusatzklaue 403 ausgebildet, bei Betätigung des ersten Betätigungshebels 203 in Gegenrichtung in die Verzahnung des Sonnenrads 303 einzugreifen. Eine Verdrehung des Sonnenrads 303 durch den Eingriff der Zusatzklaue 403 erfolgt in umgekehrte Richtung zu einer Verdrehung des Sonnenrads durch einen Eingriff der Klaue 115 des zweiten Betätigungshebels 205. Somit verdreht sich die Scheibe 105 in dieselbe Richtung unabhängig von der Richtung der Betätigung des ersten Betätigungshebels 203. Die Verdrehung der Scheibe 105 erfolgt bei einem Eingriff der Klaue 115 in die Verzahnung 117 der Scheibe 105 direkt und bei einem Eingriff der Zusatzklaue 403 in das Sonnenrad 303 mit einer der Übersetzung des Planetensatzes.
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Bei dem in den 5A und 5B dargestellten Gangwahlschalter 501 wird dasselbe Prinzip auf den zweiten Betätigungshebel 205 angewandt. Hier hat der erste Betätigungshebel 203 in Übereinstimmung mit dem in den 3A und 3B dargestellten Gangwahlschalter 301 nur eine Klaue 115. Der zweite Betätigungshebel 205 weist neben der Klaue 115, die ausgebildet ist, in das Sonnenrad 303 einzugreifen, eine Zusatzklaue 503 auf. Die Zusatzklaue 503 ist ausgebildet, bei einer Betätigung des zweiten Betätigungshebels 205 in Gegenrichtung in die Verzahnung 117 der Scheibe 105 einzugreifen. Dadurch wird die Scheibe 105 in dieselbe Richtung gedreht wie bei einem Eingriff der ersten Klaue 115 des zweiten Betätigungshebels 205 in die Verzahnung des Sonnenrads 303. Während die Verdrehung der Scheibe 105 im letztgenannten Fall mit einer Übersetzung der Planetenstufe erfolgt, erfolgt die Verdrehung der Scheibe 105 bei einem Eingriff der Zusatzklaue 503 in die Verzahnung 117 der Scheibe 105 auf direktem Wege.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Gangwahlschalter
- 103
- Betätigungshebel
- 103a
- erster Teil des Betätigungshebels
- 103b
- zweiter Teil des Betätigungshebels
- 105
- Scheibe
- 107
- erster Bowdenzug
- 109
- zweiter Bowdenzug
- 111
- Schaltwalze
- 113
- Rastvorrichtung
- 115
- Klaue
- 117
- Verzahnung
- 201
- Gangwahlschalter
- 203
- erster Betätigungshebel
- 205
- zweiter Betätigungshebel
- 207
- Umkehrrad
- 209
- weitere Verzahnung
- 301
- Gangwahlschalter
- 303
- Sonnenrad
- 305
- Planetenrad
- 307
- Hohlrad
- 401
- Gangwahlschalter
- 403
- Zusatzklaue
- 501
- Gangwahlschalter
- 503
- Zusatzklaue
