DE19918520A1 - Schalter für Fahrradgetriebe - Google Patents

Abstract

Schalter zur Betätigung mindestens eines Getriebes an einem Fahrrad, umfassend ein Gehäuse zur Befestigung des Schalters am Fahrrad, ein Griffelement zur Betätigung des Schalters, ein Drehelement und eine Seilspeichervorrichtung, insbesondere eine Wickelspule zum Aufwickeln eines Seiles zur Betätigung des Getriebes, wobei das Drehelement mit der Wickelspule verbunden ist und mindestens eine Sperrklinke aufweist, die in eine Rastverzahnung des Gehäuses eingreift. Von Vorteil ist, daß der Mitnehmer am Griffelement das Drehelement in einer Drehrichtung direkt mitnimmt, wohingegen die Bewegung des Drehelementes in der entgegengesetzten Drehrichtung durch die Freigabe der Sperrklinke bewirkt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter zur Betätigung mindestens eines Getriebes an einem Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Schalter zur Steuerung von Fahrradgetrieben, wie Kettenschaltungen oder Mehr­ gangnaben ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 90 15 515 U1 bekannt gewor­ den, welcher ein Gehäuse aufweist, das aus einer Gehäuseplatte und einem Gehäuse­ deckel besteht, welche durch eine zentrale Befestigung zusammengehalten werden, ferner eine Seilscheibe, die auf das zum Fahrradgetriebe führende Bowdenzugseil auf­ gewickelt wird und schließlich einen Schalthebel, der über eine doppelt wirkende Schenkelfeder in einer Mittellage gehalten wird und bei Betätigung in beide Drehrich­ tungen jeweils einen Gang weiterschaltet, wobei am Hebel zwei Sperrklinken angeord­ net sind, die hinsichtlich der Drehrichtung gegenläufig auf eine Zahnscheibe, die dreh­ fest mit der Seilscheibe verbunden ist, wirken, wobei die eine der beiden Sperrklinken durch ihren Eingriff mit der Zahnscheibe diese verdreht, während die andere Sperrklinke gleichzeitig ausgehoben wird.

Eines solche Anordnung der Sperrklinken, welche gegenläufig nach innen gerichtet auf eine Zahnscheibe wirken, ist eine in Fahrradnaben und Schaltern häufig vorkommende klassische Lösung der Gangumsteuerung, die aber für die Verwendung in einem Schal­ ter zu aufwendig und vor allen Dingen in ihrem Platzbedarf zu ausladend ist. Die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Lösung beschränkt sich auf eine einzige Sperrklinke, die in Verbindung mit der Zugkraft eines Seiles ein Fahrradgetriebe steuert, wobei die Sperrklinke in eine Rastverzahnung in einem Gehäuse einrasten kann, wenn die Drehbewegung entgegen der Richtung des Seilzuges unterbrochen wird. Die Schal­ tung in der Gegendrehrichtung, also wenn der Schalter dem Seilzug des Seiles nachge­ ben soll, wird durch einfaches Ausheben der Sperrklinke erreicht, wobei der Seilzug ein Drehelement mit einer Wickelspule so lange zurückdreht, bis die Sperrklinke in die Rastverzahnung des Gehäuses wieder einrasten kann. Wie man sieht, wird also in der einen Drehrichtung gegen den Seilzug des Seiles geschaltet, indem das Drehelement mit der Wickelspule unter Kraftaufwand verdreht wird, und in der Gegendrehrichtung le­ diglich gesteuert, wobei mittels eines Freigabeansatzes auf einem Griffelement die Sperrklinke lediglich aus ihrer Rastverzahnung im Gehäuse ausgehoben wird. Der Seil­ zug des vom Fahrradgetriebe vorgespannten Seiles entspricht einer Vorspannung des Drehelementes in Richtung Seilfreigabe, so daß die Sperrklinke schlagartig von der Aus­ hebeposition in der Rastverzahnung zum nächsten Zahn der Rastverzahnung gezogen wird, was in der Schaltung einer Gangstufe enspricht. Der Gangwechsel kann abge­ schlossen sein, bevor der Schaltvorgang durch Drehen des Griffelementes beendet ist. Das Schalten des Fahrradgetriebes in Aufwickelrichtung entspricht somit einer Zwangs­ verstellung des Fahrradgetriebes, beispielsweise einer Kettenschaltung, die vorzugsweise für das Verschwenken einer Fahrradkette von einem kleineren auf einen größeren Zahn­ kranz verwendet wird, da das Umwerfen der Kette in dieser Richtung schwieriger ist äls in der entgegengesetzten Richtung, nämlich beim Umwerfen der Kette von einem grö­ ßeren auf einen kleineren Zahnkranz.

Das Griffelement kann jedoch auch zur Vorspannung des Drehelementes in Richtung Seilfreigabe herangezogen werden, was dadurch geschieht, daß bei der Bewegung des Freigabeansatzes durch Drehen des Griffelementes in Richtung Sperrklinke das Feder­ element bereits vorgespannt wird, um dann, wenn die Sperrklinke aushebt, diese mit der Summe aus Vorspannkraft des Federelementes und dem Seilzug des Seiles in die näch­ ste Raste der Rastverzahnung zu katapultieren, womit das Drehelement um den Dreh­ winkel eines Ganges weitergedreht worden ist.

Es ergibt sich somit die Aufgabe der Erfindung, einen Schalter zu schaffen, der aus Ko­ stengründen aus einer minimalen Anzahl von Teilen, insbesondere aus einer einzigen Sperrklinke, besteht und trotzdem allen Anforderungen an einen sperrklinkengesteuer­ ten Drehgriffschalter gewachsen ist.

Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des Hauptanspruches beschrieben. Ausge­ staltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel eines Schalters zur Betätigung eines Fahrradgetriebes wird an­ hand von vier schematisierten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schalter, umfassend ein Griffteil, ein Drehteil mit einer Wickelspule in ei­ nem Gehäuse in explosiver Darstellung;

Fig. 2 das Drehteil mit einer Sperrklinke, die angefedert ist;

Fig. 3 das Drehteil mit einer in sich federnden Sperrklinke, die in einer formschlüssigen Aussparung des Drehteils eingefügt ist;

Fig. 4 das Drehteil mit einer angeformten Sperrklinke;

Fig. 5 das Drehteil mit einer Sperrklinke, die mit dem Drehteil über einen Totweg ver­ bunden ist.

Wird mit 1 ein Gehäuse eines Schalters zur Betätigung eines Fahrradgetriebes bezeich­ net, so läßt sich dieses am Fahrrad, insbesondere am Lenker des Fahrrades, befestigen und ist derart ausgebildet, daß in diesem ein Drehteil 3 aufgenommen wird, welches eine Wickelspule 4 aufweist, die ein Seil 5 umschlingt, wobei das Seil 5 mit einem Ende auf der Wickelspule 4 befestigt ist. Das Gehäuse 1 weist ferner an einem inneren Um­ fang eine Rastverzahnung 7 auf, die mit einer Sperrklinke 6 zusammenwirken kann, welche auf dem Drehelement 3 schwenkbar gelagert ist und gegen diese Rastverzah­ nung 7 angefedert wird. Die Rastverzahnung 7 weist Zähne auf, deren Abstand vonein­ ander vorzugsweise jeweils eine Gangstufe des Fahrradgetriebes ausmachen. Wird also das Drehteil 3 im Gehäuse 1 befestigt so wird das Seil 5 aus diesem Gehäuse 1 aus ei­ ner Seilaustrittsöffnung 13 austreten, wobei die Sperrklinke 6 mit der Rastverzahnung 7 zusammenführbar ist. In diesem Einbauzustand läßt sich das Drehelement 3 lediglich in der Drehrichtung zum Seilaufwickeln verdrehen, wobei die Sperrklinke 6 über die Rast­ verzahnung 7 hinwegläuft. Soll die Drehrichtung in Richtung Freigabe des Seiles 5 erfol­ gen, so muß die Sperrklinke 6 aus der Rastverzahnung 7 ausgehoben werden. Auf der Wickelspule 4 lastet ein Drehmoment, welches durch den Seilzug hervorgerufen wird, den das Seil 5 durch eine Federvorspannung im Fahrradgetriebe erzeugt. Wird also die Sperrklinke 6 ausgehoben, so dreht sich das Drehelement 3 mit der Wickelspule 4 in Richtung Seilfreigabe weiter.

Dem Drehelement 3 wird ein Griffelement 2 zugeordnet, welches einen Mitnehmer 8 und einen Freigabeansatz 9 aufweist. Ein Federelement 10 ist in einer Führungsnut 11 im Drehelement 3 in der Weise eingelegt, daß der Mitnehmer 8 in der Richtung Seil­ aufwickeln gegen einen Anschlag 12 gepreßt wird, wenn das Drehelement 3 in Rich­ tung Seilaufwickeln bewegt wird. Wird das Drehelement in Richtung Seilfreigabe be­ wegt so kommt der Mitnehmer 8 mit dem Federelement 10 in Berührung, welches er zusammenpressen kann, wenn das Griffelement 2 in Richtung Seilfreigabe verdreht wird. Der Freigabeansatz 9 hat eine Position 9' im Einbauzustand, welche zur Position des Mitnehmers 8 im Bezug auf den Anschlag 12 und das Federelement 10 in einem bestimmten Winkelverhältnis steht. Dieses Winkelverhältnis ist so ausgeführt, daß zum Zeitpunkt des Schaltens am Griffelement 2 in Richtung Seilfreigabe das Federelement 10 verdichtet wird, wobei sich der Mitnehmer 8 vom Anschlag 12 wegbewegt. Gleichzeitig wird bei dieser Bewegung der Freigabeansatz 9 in Richtung Sperrklinke 6 wandern, wo­ bei der Abstand zwischen der Position 9' des Freigabeansatzes 9 und der Sperrklinke 6 gegen Null geht. Bei Weiterdrehen wird die Sperrklinke 6 ausgehoben und das Dreh­ element 3 in Richtung Seilfreigabe durch die Summe der Kräfte, nämlich der Federkraft aus dem inzwischen vorgespannten Federelement 10 und der Zugkraft des Seiles 5 in die nächste Raste der Rastverzahnung 7 katapultiert. Es handelt sich somit um eine Schaltvorgang, der plötzlich und schlagartig erfolgt, was beim Fahrradgetriebe eine prompte Reaktion für den Gangwechsel erzeugt.

Beim Federelement 10 handelt es sich ganz allgemein um einen Federspeicher in Rich­ tung Freigabe des Seiles hinsichtlich des Zusammenwirkens des Griffelements 2 mit dem Drehelement 3, was besagt daß das Federelement 10 auch als Spiralfeder um die Dreh­ achse des Drehelementes 3 ausgeführt sein kann. Das Federelement 10 gemäß Fig. 1 soll somit als Element für die Vielzahl möglicher Drehfedern stehen, wobei es hier weni­ ger auf die Federausführung, als vielmehr auf ihre Wirkung in Verbindung mit dem Seil­ zug des Seiles 5 ankommt.

Beim Schalten des Fahrradgetriebes in Richtung Seilaufwickeln kann die Sperrklinke 6 und die Zahnform der Rastverzahnung im Gehäuse 1 so ausgeführt sein, daß das Einra­ sten der Sperrklinke 6 in die Rastverzahnung 7 des nächsten Ganges erst dann erfolgt, wenn ein gewisses Maß eines Überschaltweges erzielt ist. Überschaltwege sind bekannt und vielfach erforderlich bei Kettenschaltungen, die meistens eine mangelnde Steigwil­ ligkeit der Fahrradkette beim Schalten von einem kleineren auf einen größeren Zahn­ kranz aufweisen.

Gemäß den Fig. 2, 3 und 4 werden verschiedene Lösungen der Verbindung einer Sperr­ klinke 6 mit dem Drehelement 3 vorgeschlagen.

Gemäß Fig. 2 ist die Sperrklinke 6 drehbar in dem Drehelement 3 gelagert und durch eine Sperrklinkenfeder 14 nach außen in Richtung Zahneingriff mit der hier nicht darge­ stellten Rastverzahnung angefedert.

Gemäß Fig. 3 wird eine in sich elastische Sperrklinke 6' in eine passende Öffnung des Drehteils 3 eingefügt, wodurch sich eine Lage für die Sperrklinke 6' ergibt, daß sie im Einbauzustand nach innen angebogen wird, wodurch sie ihre Federkraft zum Ein­ schwenken in die Rastverzahnung 7 des Gehäuses 1 erhält.

Gemäß Fig. 4 ist eine Sperrklinke 6" vorgeschlagen, die einteilig mit dem Drehelement 3 verbunden ist und ebenfalls wie die Sperrklinke 6' gemäß Fig. 3 die Vorspannung zur Rastverzahnung 7 hin auf konstruktivem Wege erhält.

Gemäß Fig. 5 wird eine Sperrklinke 6''' vorgeschlagen, die mit dem Drehelement 3 un­ ter Einbeziehung eines Totweges A in Mitnahmeverbindung steht. Der Totweg A wird vom Drehelement in der Drehrichtung zum Seilaufwickeln durchfahren, bevor die Sperrklinke 6''' mitgenommen wird. Rastet die Sperrklinke 6''' in einen der folgenden Zähne der Rastverzahnung 7 ein, so hat sich das Drehelement um den Drehweg der entsprechenden Zahnteilung zuzüglich des Totweges A weitergedreht, wodurch das Getriebe um die entsprechende Anzahl der Gangstufen zuverlässig weitergeschaltet wird. Der durch den Totweg A zusätzlich dem Getriebe vermittelte Schaltweg reicht nicht aus, um die folgende Gangstufe einzuschalten, er bewirkt aber insbesondere bei Kettenschaltungen beim Schalten von kleineren auf größere Kettenräder die zuverlässi­ ge Umlegung einer Antriebskette.

Claims (13)

1. Schalter zur Betätigung mindestens eines Getriebes an einem Fahrrad, umfassend ein Gehäuse (1) zur Befestigung des Schalters am Fahrrad, ein Griffelement (2) zur Betä­ tigung des Schalters, ein Drehelement (3) und eine Seilspeichervorrichtung, insbeson­ dere eine Wickelspule (4) zum Aufwickeln eines Seiles (5) zur Betätigung des Getrie­ bes, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehelement (3) mit der Wickelspule (4) verbunden ist und mindestens eine Sperrklinke (6, 6', 6", 6''') aufweist, die in eine Rastverzahnung (7) des Gehäuses (1) eingreift.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Griffelement (2) mit einem Mitnehmer (8) in das Drehelement (3) eingreift.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Griffelement (2) einen Freigabeansatz (9) aufweist, der die Sperrklin­ ke (6) aus ihrem Eingriff in die Rastverzahnung (7) ausheben kann.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (8) am Griffelement (2) das Drehelement (3) in einer Drehrichtung direkt mitnimmt, wohingegen die Bewegung des Drehelementes (3) in der entge­ gengesetzten Drehrichtung durch die Freigabe der Sperrklinke (6, 6', 6", 6''') bewirkt wird.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zeitpunkt der Ansteuerung der Sperrklinke (6, 6',6",6''') das Drehele­ ment (3) durch ein Federelement (10) in Freigabe-Drehrichtung vorgespannt ist.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) vorzugsweise zwischen Griffelement (2) und Drehele­ ment (3) angeordnet ist.

7. Schalter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (6, 6', 6", 6''') im Drehelement (3) gelagert und gegen die Rastver­ zahnung (7) im Gehäuse (1) mittels einer Sperrklinkenfeder (14) angefedert ist.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1, 3, oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinkenfeder (14) als kinematische Umkehr im Gehäuse (1) gelagert ist und eine ebenfalls im Gehäuse (1) angeordnete Klinke gegen eine Rastverzahnung am Umfang des Drehelementes (3) anfedert.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1, 3, oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (6') mit dem Drehelement (3) verbunden ist, wobei die Sperrklin­ ke (6) federnde Eigenschaften zum federnden Eingriff in der Rastverzah­ nung (7) aufweist.

10. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Federeigenschaften ausgestattete Sperrklinke (6') am Umfang des Drehelementes (3) in der Weise gefügt ist, daß sie in der ihr zugedachten Stellung im komplett montierten Schalter unter Vorspannung mit der Rastverzahnung (7) zu­ sammenwirken kann.

11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (6") einteilig mit dem Drehelement (3) aus Kunststoffmaterial hergestellt ist.

12. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (6''') gegen die Rastverzahnung (7) angefedert ist, wobei sie mit dem Drehelement (3) zur Schaffung eines Überschaltweges unter Einbeziehung eines Totweges (A) in Mitnahmeverbindung steht.

13. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Sperrklinke (6, 6', 6", 6''') in Richtung Freigabe des Seils (5) in der Weise erfolgt, daß das Federelement (10) um einen bestimmten Betrag des We­ ges eines Schaltschrittes vorgespannt ist, wenn der Freigabeansatz (9) die Sperrklin­ ke (6) aus der Rastverzahnung (7) aushebt.