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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gangwahleinrichtung für ein Schaltgetriebe, insbesondere für einen Fahrradantrieb gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.
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Gangwahleinrichtungen ermöglichen das Umschalten von der momentan eingelegten Getriebestufe in eine andere Getriebestufe. Sie werden sowohl für das Umschalten von Nabengetrieben als auch von Kettenschaltungen benötigt.
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Zu den gebräuchlichsten Schaltern gehören die Drehgriff- und die Hebelschalter. Aus Gründen der Ergonomie, der Sicherheit, der einfachen Bedienbarkeit werden die Gangwahleinrichtungen, mit denen der Fahrer die gewünschte Übersetzungsstufe wählt, im Bereich des Fahrradlenkers oder direkt am Lenker angeordnet. Nachdem der Übersetzungsbereich und damit die Anzahl der in modernen Fahrrädern eingebauten Schaltgetriebe ständig angestiegen ist, werden auch die Anforderungen an die Gangwahleinrichtung verschärft. Dies führt zu hochentwickelten Betätigungseinrichtungen für den Gangwechsel am Fahrrad, die ständig in Richtung leichtgängige Bedienbarkeit, ergonomische Anordnung am Fahrrad, ansprechendes Design und eine Verbesserung der Visualisierung des momentan eingelegten Ganges weiterentwickelt werden. Gerade der Ganganzeige wird, insbesondere bei höheren Gangzahlen eine größere Beachtung zuteil. Neben einer ausgeprägten Ausrichtung der Ganganzeige in Richtung Lenkermitte, wird eine vom Fahrer intuitiv zu erfassende Darstellung der eingelegten Gangstufe im Verhältnis zum gesamten verfügbaren Übersetzungsbereich angestrebt. Dies erfordert, dass nicht nur der momentan eingelegte Gang anzuzeigen ist, sondern dass auch die benachbarten Gänge sowie der noch in beide Richtungen zur Verfügung stehende Gangwahlbereich zu visualisieren ist. Dies wird um so schwieriger, je höher die Anzahl der anzuzeigenden Übersetzungsstufen ist, da ein vorgegebener Anzeige- bzw. Skalabereich in entsprechend viele Teilbereiche zu untergliedern ist. Ein weiteres Problem für eine übersichtliche Anzeige stellt der mit einer hohen Ganganzahl verbundene große Betätigungsweg der Betätigungseinrichtung dar, der letztlich in eine relativ kleine Anzeigebewegung umzuformen ist.
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Erfolgreiche Entwicklungsschritte bezüglich einer besseren Visualisierung der Ganganzeige für viele Gangstufen zeigen die Patentschriften
DE 100 01 084 A1 ,
US 6244207 B1 ,
US 3 554 156 A ,
EP 0 669 249 A1 und
DE 100 09 214 A1 . Die in der
EP 0 669 249 A1 gezeigte Gangwahleinrichtung in Form eines Drehgriffschalters überträgt die Drehbewegung des Betätigungsringes mittels einer Verzahnung auf eine Anzeigescheibe mit einer Zeigermarkierung, die auf eine entsprechende Gangmarkierung des umgebenden zifferblattartigen Anzeigefeldes zeigt. Die vom Drehgriff abgerückte Ganganzeige und die Übersetzungsstufe in der Übertragung erlaubt eine Entkopplung des Anzeigewinkels der Anzeigescheibe von der Drehbewegung des Drehgriffes bzw. der Aufwickelspule. In der
DE 100 09 214 A1 wird eine Gangwahleinrichtung mit Ganganzeige gezeigt, die mit einer konzentrisch zur Drehachse des Drehgriffes angeordneten Planetenradeinrichtung ausgestattet ist. Die Schaltbewegung des Drehgriffes wird auf das Planetenrad übertragen und eine relativ kleine Schwenkbewegung der Planetenradachse zur Anzeige genutzt. In einer weiteren Ausführung treibt ein zweites mit dem Planetenrad gekoppeltes Zahnrad eine gekrümmte mit einem Zeiger versehene Zahnstange an.
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Wie in den beiden Gangwahleinrichtungen gezeigt, werden zur Entkopplung der Betätigungsbewegung von der Anzeigebewegung untersetzende Zahnradstufen eingesetzt. Hierzu sind zusätzliche Bauteile z. B. toleranzmäßig aufeinander abgestimmte Zahnräder bzw. Zahnkonturen erforderlich. Des weiteren wird die Gestaltungsmöglichkeit der Ganganzeige durch die einmal gewählte starre Übersetzungsstufe zwischen Betätigungs- und Anzeigebewegung stark eingeschränkt, da sich kein von Gang zu Gang unterschiedlicher Anzeigeausschlag einstellen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Gangwahleinrichtung mit Ganganzeige zu schaffen, die auch bei einer großen Zahl von Gangübersetzungsstufen und dem damit verbundenen großen Gesamtbetätigungswinkel der Betätigungseinrichtung sowohl eine deutliche Anzeige des momentan eingelegten Ganges als auch die Darstellung des gesamten zur Verfügung stehenden Übersetzungsbereiches mit einfachen und bewährten Bauteilen ermöglicht. Zudem sollen zur Erweiterung der gestalterischen Möglichkeiten der Ganganzeige, von Gang zu Gang unterschiedliche Ausschläge des Anzeigeelementes ermöglicht werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird, gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6, im Wesentlichen durch die Übertragung der Schaltbewegung vom Betätigungselement mittels eines Verschiebeelementes und einer Hebelanordnung zum Anzeigeelement erzielt. Hierbei führt das Anzeigeelement sowohl eine Schwenkbewegung um eine konkave Abrollkontur, als auch eine Lagepositionsveränderung aus. Diese Gangwahleinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Betätigungseinrichtung, einer Übertragungsvorrichtung einer Anzeigeeinrichtung und einem Schaltergehäuse.
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Die Betätigungseinrichtung setzt sich aus einem beweglichen Betätigungselement z. B. einem Schalthebel oder einem Drehgriff, einer Seilspule sowie Mitnahme- und Rastelementen zusammen.
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Die Übertragungsvorrichtung besteht aus einem Verschiebeelement, das mit einer schiefen Ebene oder mit Stufen ausgestattet ist und einem Hebel-Abrollsegment sowie einer Abrollkontur und einem Federelement, um das Hebel-Abrollsegment stets gegen das Verschiebeelement und die Abrollkontur vorzuspannen.
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Die Anzeigeeinrichtung wird durch das bewegliche Anzeigeelement und einer festen Anzeigemarkierung gebildet. Wobei das Anzeigeelement entweder direkt oder über eine Drehachse drehfest mit dem Hebel-Abrollsegment verbunden ist.
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Bei einem Schaltvorgang wird die Schaltbewegung vom manuell betätigten Schalthebel bzw. Drehgriff über ein Verschiebeelement auf den am Hebel-Abrollsegment angeordneten Hebel übertragen. Der Hebel gleitet dabei über das Verschiebeelement, wodurch eine relativ große Schaltbewegung am Verschiebeelement in eine wesentlich kleinere Hebelbewegung umgesetzt wird. Am Hebel-Abrollsegment ist zusätzlich zum Hebel noch ein Nocken angeordnet, der an einer, mit dem Schaltergehäuse fest verbundenen, konkaven Abrollkontur anliegt und bei einer Hebelbewegung daran abrollt. Da es sich bei der Anordnung des Hebel-Abrollsegmentes bzw. des Anzeigeelementes um eine fliegende Aufhängung ohne fixe Lagerstelle handelt, wird das Hebel-Abrollsegment mit einem Federelement insbesondere einer Zugfeder, die z. B. an der Drehachse des Anzeigeelementes angreift und am Schaltergehäuse eingehängt ist, auf der einen Seite gegen das Verschiebeelement und auf der anderen Seite gegen die Abrollkontur am Schaltergehäuse vorgespannt. Bei einer Schaltbewegung des Verschiebeelementes gleitet der Hebel über dessen schiefe Ebene bzw. die Stufen und bewegt dabei das Hebel-Abrollsegment, welches mit dem Nocken in der Abrollkontur abrollt. Hierbei verdreht sich das in etwa rechtwinkelig an der Drehachse angeordnete Anzeigeelement und erfährt gleichzeitig eine Lageveränderung in der Abrollebene.
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Diese Übertragungsvorrichtung ermöglicht selbst bei konstruktiv sehr großen Gesamtbetätigungswinkeln am Betätigungselement, einen ergonomisch günstigen Anzeigewinkel des Anzeigeelementes und damit die auf ein gewisses Maß zu beschränkende Länge des Kreisbogens, auf dem die Anzeigeskala bzw. Gangmarkierung des gesamten Übersetzungsbereiches ersichtlich ist.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Gangwahleinrichtung ist das Verschiebeelement mit Stufen ausgestattet. Diese Stufen können über unterschiedliche Höhen verfügen, so dass von Gang zu Gang unterschiedliche Zeigerausschläge erzielt werden. Diese Anordnung und die zusätzliche Lageveränderung des Anzeigeelementes erschließt mit einfachen Mitteln dem Design der Gangmarkierung eine bisher nicht erreichte Dimension. Da das Anzeigeelement nicht direkt oder über eine starre Verzahnung mit dem Betätigungselement gekoppelt ist, werden auch nicht zentrische Zeigerbewegungen und Gangmarkierungen mit unterschiedlichen Gangetappen und einem weitgehenst uneingeschränktem Gestaltungsspielraum z. B. mit nicht rundem Verlauf möglich.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind am Hebel-Abrollsegment zwei Hebel und mehrere Nocken vorhanden. Die Hebel gleiten nacheinander über die jeweilig zugeordnete schiefe Ebene bzw. Stufenkontur am Verschiebeelement und die Nocken greifen ähnlich wie ein Zahnradsegment in die ebenfalls mit mehreren Vertiefungen ausgestattete Abrollkontur am Schaltergehäuse ein. Hierdurch wird mit geringem und Platz sparendem Bauaufwand eine exakte, Toleranz unabhängige Ganganzeige für sehr viele Gangstufen geschaffen. Des weiteren vermittelt die sich durch das Abrollen des Hebel-Abrollsegmentes entlang der Abrollkontur ergebende Lagepositionsveränderung des Anzeigeelementes, insbesondere des Zeigers, den Eindruck eines speziell auf die Gangmarkierung ausgerichteten bzw. angepaßten Zeigerdrehpunkt, was noch aufgrund der unterschiedlichen Stufenhöhen von Gang zu Gang unterschiedlich verlaufenden Schwenkwinkel des Anzeigeelementes unterstrichen wird.
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Besonders vorteilhaft im Sinne einer einfachen, störungsfreien, Platz sparenden und Toleranz unempfindlichen Konstruktion der Gangwahl- und Anzeigeeinrichtung mit wenig Bauteilen ist die Ausführung der Erfindung mit einem fliegend gelagerten Anzeigeelement, dessen Hebel-Abrollsegment mittels einer Zugfeder auf der einen Seite stets einen Hebel am Verschiebeelement und auf der anderen Seite einen Nocken an der Abrollkontur zur Anlage bringt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Anhand von Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben.
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1 zeigt die wesentlichen Teile der Gangwahleinrichtung als Explosionsdarstellung aus dem Blickwinkel des Fahrers betrachtet
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2 zeigt die Gangwahleinrichtung als Explosionsdarstellung vom Lenkerende aus betrachtet
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3 zeigt eine 3D-Darstellung der Gangwahleinrichtung mit Ganganzeige
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Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles
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In 1 werden in einer Explosionsdarstellung die wesentlichen Bauteile einer bevorzugten Ausführung der Gangwahleinrichtung mit integrierter Ganganzeige gezeigt. Dieser Drehgriffschalter setzt sich aus einer Betätigungseinrichtung 1 zum Einleiten der Schaltbewegung, einer Übertragungsvorrichtung 2 zum Umformen und Weiterleiten der Schaltbewegung an die Ganganzeige sowie einer Anzeigeeinrichtung 3 in Form eines Anzeigeelementes 4 zusammen. Die Betätigungseinrichtung 1 besteht aus einem Griffstück 5, das koaxial zum Lenkerrohr an einem Führungsteil 6 am Schaltergehäuse 7 gelagert ist und von elastischen Schnappzungen 8 axial fixiert wird. Die Drehbewegung zur Schaltbetätigung wird über das Griffstück 5 eingeleitet und an die Übertragungsvorrichtung 2 weitergeleitet. An der Übertragungsvorrichtung 2 befindet sich die Schaltzugaufnahme, eine Seilführungsrille sowie eine Aufnahme für die Rückstellfeder und die Rastfeder, die in die Rastkontur 10 am Zwischenring 11 eingreift und die aktuelle Schaltstellung sichert. Die Drehbewegung wird vom Stufenelement 12 an der Übertragungsvorrichtung 2 in eine lineare Bewegung umgewandelt. Hiermit kann eine relativ große Drehbewegung in eine sehr kleine axial verlaufende Bewegung umgeformt werden. Die Anzeigeeinrichtung 3 besteht aus einem Hebel-Abrollsegment 13, dass das Anzeigeelement 4 trägt und zum einen über das Stufenelement 12 gleitet und zum anderen an der Zahnkontur 14 am Schaltergehäuse 7 abrollt. Das Hebel-Abrollsegment 13 wird mittels einer Zugfeder 15, die an der Zeigerachse angreift und sich an der Halterung 16 am Schaltergehäuse 7 abstützt, vorgespannt und an der entsprechenden Stufe am Stufenelement 12 und an der Zahnkontur 14 zur Anlage gebracht. Das hier gezeigte Hebel-Abrollsegment 13 verfügt über zwei Hebel 17, von denen jeweils einer beim Verdrehen der Übertragungsvorrichtung 2 über eines der zwei Stufenelemente 12 gleitet, des weiteren über drei Zähne 18, die in die Zahnkontur 14 eingreifen und dort abrollen. Entsprechend der jeweiligen Stufenhöhe wird der anliegende Hebel 17 beim Verdrehen der Übertragungsvorrichtung 2 mehr oder weniger ausgelenkt und um den jeweiligen in die Zahnkontur 14 eingreifenden Zahn 18 geschwenkt. Hierbei dreht sich auch das Anzeigeelement 4 in eine neue Gangstellung und erfährt zudem eine Lageänderung. Die Kombination aus Drehung und Lageänderung des Anzeigeelementes 4 ermöglicht eine neue, den ergonomischen Ansprüchen besser gerecht werdende Anzeigegestaltung. Dieser Effekt, der Dreh- und Lageveränderung des Anzeigeelementes 4, wird noch durch die unterschiedlich hohen Stufen der Stufenelemente 12 und den dadurch möglichen, von Gang zu Gang unterschiedlichen Ausschlägen des Anzeigeelementes 4 weiter verstärkt. Die Anzeigeeinrichtung 3 mit dem quasi fliegend gelagerten Anzeigeelement 4 besteht aus wenigen, unkomplizierten, gering belasteten Bauteilen und ist relativ Toleranz unabhängig, was sich positiv auf die Herstellkosten der Gangwahleinrichtung auswirkt.
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Dieses Ganganzeigekonzept mit der Entkopplung der Schaltbewegung von der Ganganzeigebewegung und der überlagerten Schwenk- und Lageänderung des Anzeigeelementes 4 kann nicht nur, wie in der gezeigten Lösung für Drehgriffschalter, sondern generell auch für Hebelschalter eingesetzt werden und eröffnet auch dort neue Gestaltungsmöglichkeiten bzw. ein neues Ganganzeigedesign.
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2 zeigt die Gangwahleinrichtung vom Lenkerende aus betrachtet. Das Hebel-Abrollsegment 13 mit den beiden Hebeln 17 und den Zähnen 18 trägt das Anzeigeelement 4. Im montierten Zustand greifen die Zähne 18 in die Zahnkontur 14 am Schaltergehäuse 7 ein und rollen während des Schaltvorganges daran ab, dabei gleitet der entsprechende Hebel 17 über das Stufenelement 12 an der Übertragungsvorrichtung 2. Am Schaltergehäuse 7 befindet sich das Führungsteil 6 mit den Schnappzungen 8, die als axialer Anschlag für das Griffstück 5 dienen. An der Übertragungsvorrichtung 2 erkennt man die Rastfederaufnahme 19.
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3 zeigt eine 3D-Darstellung der Gangwahleinrichtung mit integrierter Ganganzeige. Das Hebel-Abrollsegment 13 greift mit seinen Zähnen 18 in die Zahnkontur 14 am Schaltergehäuse 7 ein und rollt während des Schaltvorganges daran ab, dabei schwenkt das Anzeigeelement 4 und erfährt eine Lageänderung entlang der Zahnkontur 14. Das Hebel-Abrollsegment 13 wird von einer hier nicht gezeigten Zugfeder in Richtung der Halterung 16 am Schaltergehäuse 7 vorgespannt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungseinrichtung
- 2
- Übertragungsvorrichtung
- 3
- Anzeigeeinrichtung
- 4
- Anzeigeelement
- 5
- Griffstück
- 6
- Führungsteil
- 7
- Schaltergehäuse
- 8
- Schnappzunge
- 9
- Seilführungsrille
- 10
- Rastkontur/Abrollkontur
- 11
- Zwischenring
- 12
- Stufenelement/Verschiebeelement
- 13
- Hebel-Abrollsegment
- 14
- Zahnkontur/Abrollkontur
- 15
- Zugfeder
- 16
- Halterung
- 17
- Hebel
- 18
- Zahn/Nocken
- 19
- Rastfederaufnahme
