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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freigabeeinrichtung für einen Triggerschalter nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Diese Freigabeeinrichtung findet ihre Anwendung in Ratschmechanismen in Schrittschaltern z. B. in Hebelschaltern, Drehgriffschaltern, zur Betätigung von Gangschaltungen an Fahrrädern oder in Ratschen für Werkzeuge, Wagenheber und sonstigen Anwendungsfällen, wo eine Einwegkraftübertragung mit gestuftem Rückstellvorgang des Bewegungselementes erforderlich ist.
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Ratschmechanismen, wie sie z. B. in Schaltern zur Betätigung von Fahrradschaltungen zum Einsatz kommen, sind aus den Patentschriften
EP 0 361 335 A2 und
EP 0 940 334 A1 bekannt. Diese Schalter beinhalten einen Schalthebel zum Aufziehen bzw. Aufwickeln des Schaltzuges und einen Freigabehebel zum Lösen einer Positionier- bzw. Halteeinrichtung. Der Schalthebel verdreht über ein in Eingriffsrichtung vorgespanntes Einwegübertragungselement die Aufwickelspule entgegen einer auf den Schaltzug wirkenden Rückstellfeder. Die Positioniereinrichtung hält in der nicht geöffneten Stellung die Aufwickelspule fest und wirkt somit der Rückstellfeder, die auf den Schaltzug wirkt, entgegen. Über einen von einer Feder vorgespannten Freigabehebel kann die Positionierwirkung durch Lösen eines Sperrelementes schrittweise aufgehoben werden. Der Schalthebel wird nach der Betätigung ebenfalls von einer Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurückgebracht, dabei ratscht das angefederte Einwegübertragungselement über die Sägezahnkontur der Aufwickelspule.
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Zur Realisierung dieser Aufzieh- und Freigabefunktion werden viele Bauteile wie z. B. Schalthebel mit Rückstellfeder, Aufwickelspule mit Transport- und Rastzahnkonturen, Positioniereinrichtung mit Sperrklinken und Vorspannfedern sowie ein Freigabehebel mit Rückstellfeder benötigt. Diese Vielzahl von genau aufeinander abgestimmten Bauteilen erfordert einen erheblichen Herstellungs- und Montageaufwand sowie einen entsprechenden Bauraum im Schaltergehäuse. Diese Bauteile sind aufgrund einer hohen Lebensdauerforderung stabil auszuführen, was sich besonders auf Gewicht und Kosten der Schaltereinheit auswirkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ohne Beeinträchtigung der Gesamtfunktion, die Freigabeeinrichtung so zu vereinfachen, dass sich die Anzahl der benötigten Bauteile und damit der Fertigungs- und Montageaufwand sowie Gewicht, Bauraum und die Reibung im Schalter deutlich verringert.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird, gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, im Wesentlichen durch ein zwangsweises Herausbefördern des federvorgespannten Sperrelementes aus der Halteverzahnung und durch Zusammenlegung der Rast- und Freigabefunktion in wenige Bauteile erzielt. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Üblicherweise erfolgt der Freigabevorgang bei Triggerschaltern in zwei Schritten, den sogenannten Halfsteps. Hierbei wird die vom Schaltzug vorgespannte Seilspule durch Öffnen der Haltesperre freigegeben und kann sich bis zu einer Rastsperre weiter drehen. Beim Loslassen des Freigabehebels wird dann die Rastsperre geöffnet und die Seilspule dreht sich, bis die Haltesperre am nächsten Haltezahn anliegt. Dazu ist neben der Halteverzahnung noch eine zusätzliche Rastverzahnung an der Seilspule vorgesehen.
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Die vorgeschlagene Erfindung benötigt demgegenüber keine zusätzliche Rastverzahnung, sondern lediglich eine Halteverzahnung und zeichnet sich durch verminderte Reibung aus.
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Die Freigabeeinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Freigabehebel, einem Freigabeelement, einem mit einem Zahnsegment ausgestatteten Seilzugmittel in Form einer Seilspule, einem Sperrelement und einem Schaltergehäuse zur Aufnahme und Führung der Schalt- und Freigabekomponenten.
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Beim Freigabevorgang wird der mit einem Freigabeelement bestückte und mit einer Rückstellfeder ausgestattete Freigabehebel betätigt. Der Freigabehebel wird im Gehäuse geführt bzw. gelagert und kann entweder eine Linear- oder eine Schwenkbewegung ausführen. Wenn der Freigabehebel schwenkbar angeordnet wird, so kann die Schwenkachse vorzugsweise entweder senkrecht oder parallel zur Seilspulenachse ausgerichtet sein. Der Freigabehebel drückt bei Betätigung das Freigabeelement gegen das in Richtung Halteverzahnung vorgespannte Sperrelement und befördert es so aus der Zahnkontur des Zahnsegmentes an der Seilspule heraus. Dabei kann sich das Freigabeelement während des Aushebelvorganges des Sperrelementes aus dem Haltezahn an der Seilspule abstützen. Die vorgespannte Seilspule dreht sich nun soweit in Abwickelrichtung, bis dieser Haltezahn am Freigabeelement anliegt. Wenn der Freigabehebel entlastet wird und in die Ausgangsposition zurückkehrt, wird auch das Freigabeelement zurückbewegt, wodurch sich die Seilspule weiter in Abwickelrichtung drehen kann. Dem zurückweichenden Freigabeelement folgt das außer Eingriff gebrachte federvorgespannte Sperrelement und klinkt in die Zahnkontur des nächsten Haltezahnes ein und fixiert durch Anlage am Haltezahn die aktuelle Gangstellung. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Sperrelement aus einem Federwerkstoff z. B. in Form einer Blattfeder, die sich am Gehäuse abstützt und in Richtung Halteverzahnung vorgespannt ist. Die Blattfeder greift nach erfolgtem Schaltvorgang in die Zahnkontur der Halteverzahnung ein und fixiert die Seilspule gegen ein Verdrehen in Abwickelrichtung. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel übernimmt das als Formfeder gestaltete Sperrelement auch die Rückstellung des Freigabehebels, indem die vorgespannte Formfeder entweder direkt am Freigabehebel angreift oder diesen über das Freigabeelement nach erfolgter Freigabebetätigung in die Ausgangsstellung zurück befördert bzw. dort festhält.
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Figurenliste
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Anhand von Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele zur weiteren Erläuterung der Erfindungsmerkmale gezeigt:
- 1 zeigt die Draufsicht der Freigabeeinrichtung mit linear wirkendem Betätigungshebel
- 2 zeigt die Freigabeeinrichtung im Schnitt mit schwenkbarem Betätigungshebel
- 3 zeigt die Draufsicht der Freigabeeinrichtung mit einer Formfeder
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In 1 wird die Freigabeeinrichtung in der Draufsicht ohne Abdeckung gezeigt. Die Seilspule 1 wird mittels einer Achse 2 im Schaltergehäuse 3 drehbar gelagert. Die Seilspule 1 nimmt in einer Seilrille den Schaltzug 4 auf, der versucht, die Seilspule 1 in Abwickelrichtung zu drehen. Um dies zu verhindern, greift das federvorgespannte Sperrelement 5 in die Zahnkontur 6 der Halteverzahnung 7 des Zahnsegmentes an der Seilspule 1 ein. Die Haltezähne mit der Zahnkontur 6 am Zahnsegment haben annähernd den gleichen Wirkradius, d. h. den gleichen Abstand von der Achse 2. Beim Aufziehen des Schaltzuges 4 wird das Sperrelement 5 automatisch von der Zahnschräge nach außen gedrückt und ratscht über die Zahnkontur 6 der Halteverzahnung 7 hinweg. Soll der Schaltzug 4 in Abwickelrichtung bewegt werden, so muss die Fixierung durch das an der Seilspule 1 anliegende Sperrelement 5 aufgehoben werden. In diesem Fall wird der Freigabehebel 8 betätigt und damit das am Freigabehebel 8 anliegende Freigabeelement 9 in Richtung Sperrelement 5 verschoben. Dabei schiebt sich das Freigabeelement 9 entlang der Zahnkontur 6 zwischen Seilspule 1 und Sperrelement 5 und befördert das in Richtung Halteverzahnung 7 vorgespannte Sperrelement 5 aus dem Bereich der Zahnkontur 6 heraus. Der gespannte Schaltzug 4 dreht nun die Seilspule 1 soweit in Abwickelrichtung, bis sich der gerade noch vom anliegenden Sperrelement 5 gehaltene Haltezahn nun am Freigabeelement 9 anlegt und die Drehbewegung wieder stoppt. Wird der Freigabehebel 8 wieder losgelassen, so wird er von der Rückstellfeder 10 bzw. von der sich weiter in Abwickelrichtung drehenden Seilspule 1 mittels anliegendem Haltezahn und Freigabeelement 9 in die Ausgangslage zurück bewegt. Dem zurückweichenden Freigabeelement 9 folgt das federvorgespannte Sperrelement 5 und greift erneut in die Zahnkontur 6 der Halteverzahnung 7 ein, wodurch die Seilspule 1 bis zum nächsten Schaltvorgang in dieser gewählten Schaltstellung festgehalten wird. Der Freigabehebel 8 der dargestellten Freigabeeinrichtung führt bei Betätigung eine lineare bzw. annähernd lineare Bewegung aus und wird im Schaltergehäuse 3 geführt. Freigabehebel 8 und Freigabeelement 9 sind miteinander verbunden, damit das Freigabeelement 9 dem Freigabehebel 8 in Richtung Ausgangsstellung folgt und an der Seilspule 1 beim Verdrehen in Aufziehrichtung keine Reibung verursacht. Der Freigabevorgang wird mit wenigen einfachen Bauteilen realisiert. Eine weitere Reduzierung der Bauteile, insbesondere der Rückstellfeder, ist möglich, wenn das Sperrelement 5 z. B. als Formfeder ausgebildet ist und mit dem einen Ende in die Zahnkontur 6 der Seilspule 1 eingreift und mit dem anderen Ende die Rückstellung des Freigabehebels 8 bzw. des Freigabeelementes 9 übernimmt.
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2 zeigt die Freigabeeinrichtung mit schwenkbarem Freigabehebel 8 in einer Schnittdarstellung. Der Schaltzug 4 wird in einer Seilrille 11 am Umfang der Seilspule 1 geführt und aufgewickelt. Ebenfalls am Umfang der Seilspule 1 ist eine Halteverzahnung 7 angeordnet, in deren Zahnkontur 6 das hier nicht dargestellte Sperrelement 5 eingreift und somit ein Verdrehen der Seilspule 1 durch den vorgespannten Schaltzug 4 in Abwickelrichtung verhindert. Die Seilspule 1 ist mit der Achse 2 im nach oben offenen Schaltergehäuse 3 gelagert. Der Freigabehebel 8 ist mit einer Schwenkachse 12, die senkrecht zur Achse 2 verläuft, schwenkbar am Schaltergehäuse angelenkt. In einer weiteren, hier nicht gezeigten, Ausführungsvariante der Freigabeeinheit, wird abweichend von 2 vorgeschlagen, die Schwenkachse 12 parallel zur Achse 2 im Schaltgehäuse 3 anzuordnen, wodurch eine andere Betätigungsrichtung erzielt wird. Grundsätzlich wirkt der Freigabehebel 8 bei Betätigung auf das Freigabeelement 9 und verschiebt dieses in Richtung des am Haltezahn anliegenden Sperrelementes. Das Sperrelement 5 wird vom Freigabeelement 9, das sich an der Halteverzahnung 7 abstützen kann, aus der Zahnkontur 6 heraus befördert. Dies ermöglicht nunmehr eine Drehung der Seilspule 1 in Abwickelrichtung, bis der Haltezahn am Freigabeelement anliegt. Am Freigabeelement 9 greift die Rückstellfeder 10 an. Sie stützt sich am Schaltergehäuse 3 ab und bringt nach erfolgter Betätigung das Freigabeelement 9 und den Freigabehebel 8 in die Ausgangsstellung zurück.
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In 3 wurde die in 1 gezeigte Rückstellfeder eingespart. Die Rückstellung des Freigabehebels 8 bzw. des Freigabeelementes 9 übernimmt nun eine Formfeder 13. Diese Formfeder 13 stützt sich im Schaltergehäuse 3 ab und ist mit dem einen Ende gegen die Seilspule 1 und mit dem anderen Ende gegen den Freigabehebel 8 vorgespannt. Die Formfeder 13 hat eine Doppelfunktion und dient zum einen als Sperrelement, das in die Zahnkontur 6 des Zahnsegmentes an der Seilspule 1 eingreift, und zum andern als Rückstellfeder, die den Freigabehebel 8 bzw. das Freigabeelement 9 nach erfolgter Betätigung wieder in die Ausgangsstellung zurück befördert. Das Zahnsegment trägt am Umfang die mit einem konstanten Wirkradius versehene Halteverzahnung 7 und ist drehfest mit der Seilspule 1 verbunden oder bildet mit der Seilspule ein gemeinsames Bauteil.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Seilspule
- 2
- Achse
- 3
- Schaltergehäuse
- 4
- Schaltzug
- 5
- Sperrelement
- 6
- Zahnkontur
- 7
- Halteverzahnung
- 8
- Freigabehebel
- 9
- Freigabeelement
- 10
- Rückstellfeder
- 11
- Seilrille
- 12
- Schwenkachse
- 13
- Formfeder
