DE2231914C3 - Schaltvorrichtung für das Gangwechselgetriebe eines Fahrrades - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für das Gangwechselgetriebe eines Fahrrades mit einem Schalthebel, der an einer Seite einer Wickelrolle befestigt ist, die ein an ihr befestigtes Ende eines mit dem Gangwechselgetriebe verbundenen Innendrahtes trägt.

In solch einem Fahrrad-Geschwindigkeitswechselgetriebe, das an einer Radnabe angeordnet ist, muß das Getriebe in der Vorrichtung mittels eines Schalthebels auf richtige Weise entsprechend der gewünschten Fahrgeschwindigkeit geschaltet werden können, um während des Fahrens das richtige Durchtreten bzw. Betätigen der Pedale zu ermöglichen, andernfalls sich ein Widerstand bei der Übertragung der Antriebskraft von einer Kurbel auf eine Übertragungskette ergibt.

Bisher wurde üblicherweise solch ein Gangwechselgetriebe eines Fahrrades durch Betätigen eines am Rahmen oder dem Lenker des Fahrrades angeordneten Schalthebels geschaltet, weswegen es erforderlich war, beim Schalten des Geschwindigkeitswechselgetriebes den Schalthebel mittels einer Hand zu betätigen, während die andere Hand den Fahrradlenker hielt. Dies ist jedoch nicht nur nachteilig und lästig beim Fahren, sondern auch für den Fahrradfahrer mit Gefahr verbunden.

Diese Nachteile scheinen auch durch die bekannte Vorrichtung der eingangs genannten Art (schweizerische Patentschrift 400 803) nicht beseitigt, da hierbei ausschließlich eine mechanische Steuerung des Geschwindigkeitswechselgetriebes eines Fahrrades vorge sehen ist

Es sind zwar schon ganz allgemein elektrisch fernge steuerte Schaltvorrichtungen bekannt, jedoch ist es bis her nicht gelungen, solche elektrischen Schaltvorrich tungen zur Steuerung des Gangwechselgetriebes eine: Fahrrades anzuwenden. Dies beruht offensichtlich dar auf, daß elektrische Schaltvorrichtungen hinsichtlicf des hier in Betracht zu ziehenden Anwendungsgebiete: bei Fahrrädern in ihrer Konstruktion als zu aufwendig und zu störanfällig angesehen werden. So benötigt eint vorbekannte Schalteinrichtung der genannten Ar (deutsches Gebrauchsmuster 1 696 685) nicht nur eine mit einer Brückenschaltung versehene, sogenannt« Nachfolgeschalteinrichtung, sondern es ist auch jeweil: einer Getriebeeinheit ein elektrischer Schaltmotor zu geordnet. Solch eine Konstruktion ist jedoch für da; Gangwechseigetriebe eines Fahrrades nicht anwendbar.

Gleiches gilt auch hinsichtlich zweier weiterer bekannter elektrischer Schaltvorrichtungen (deutsche Patentschriften 820 693 und 931 150), die in ihrer Konstruktion ausschließlich auf Zahnrädergetriebe abgestimmt sind, bei denen die Zahnräder ständig im Eingriff stehen und daher eine gesonderte Schaltvorrichtung vorgesehen werden muß. Dieses Problem wurde bei den beiden zuletzt genannten Schaltvorrichtungen dadurch gelöst, daß bei jeweils vorgewählter Getriebestufe der bereits begonnene Schaltvorgang zwangläufig vorübergehend in einer Leerlaufstellung aufgehalten wird und die auf Grund des Schaltvorganges unterschiedlich erzeugten bzw. gegebenen Spannungen zu einem Vergleichsgerät geleitet werden, das dann bei einem Gleichwerden der Spannungen den Schaltvorgang vollendet. Der hierdurch bedingte konstruktive Aufwand macht solche Schaltvorrichtungen jedoch nicht zur Steuerung des Gangwechselgetriebes eines Fahrrades geeignet.

Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannten Nachteile zu beseitigen und eine Schaltvorrichtung für das Gangwechselgetriebe eines Fahrrades zu schaffen, die in ihrem konstruktiven Aufbau äußerst einfach und dabei stabil — und somit störanfällig — gestaltet ist. Hierbei soll die Betätigung des Schalthebels elektrisch steuerbar ausgebildet und außerdem ein richtiges Schalten gewährleistet sein, obwohl die zu schaffende Vorrichtung von Hand betätigbar sein soll, während diese Hand den Fahrradlenker hält.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Schaltvorrichtung ergeben sich aus dem Patentanspruch.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

F i g. 1 perspektivisch ein mit der erfindungsgemäßen Getriebeschaltvorrichtung versehenes Fahrrad,

F i g. 2 die Getriebeschaltvorrichtung in Seitenansicht und

F i g. 3 in Vorderansicht,

Fig.4 eine Steuerplatte mit Kontaktstücken in Seitenansicht,

F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht des Ausschnittes V in F i g. 4,

F i g. 6 in vergrößertem Maßstab perspektivisch ein wesentliches Teil des Schalthebels,

F i g. 7 in Seitenansicht die Getriebeschaltvorrichtung in Beschleunigungsstellung und

F i g. 8 in Verzögerungsstellung.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, besteht die Erfindung im wesentlichen aus einer Getriebeschallhebelvorrichtung A, die an einem entsprechenden Teil, beispielsweise dem Rahmen, des Fahrrades angeordnet ist, und aus einer Steuerschalteinrichtung B, d^;e in der Nähe eines Griffes des Fahrradlenkers angeordnet und elektrisch, d. h. über einen elektrisch leitenden Draht, mit der Schaltvorrichtung A verbunden ist

Die Getriebeschalthebelvorrichtung A ist an einem Rahmenteil oder Rohr 4 befestigt, und zwar mittels Spannbändern 3 sowie Klemmbolzen 2, die in entsprechende, an einem Grundkörper 1 der Vorrichtung A vorgesehene Gewindelöcher eingeschraubt sind. Der Grundkörper 1 der Vorrichtung A trägt eine im wesentlichen senkrecht hierzu verlaufende Hauptwelle 5, auf der über ein Abstandsstück 6 ein Schalthebel 7 beweglich angeordnet ist

Wie insbesondere Fig.6 zu entnehmen ist, ist um den halben Umfang einer Wickelrolle 9 des Schalthebels 7 ein Innendraht 8 gewickelt, dessen eines Ende am oberen Teil der Wickelrolle 9 durch geeignete Mittel, wie beispielsweise mittels eines Befestigungsgliedes 8', befestigt ist. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, weist der Grundkörper 1 ein sich nach innen erstreckendes Teil auf, das eine Lippe 11 bildet und an dem ein Anschluß· bzw. Paßteil 10 des Innendrahtes 8 befestigt ist.

Der Schalthebel 7 weist einen an seinem oberen Ende angeordneten Handgriff 12 auf. Auf die Hauptwelle 5 ist lose eine Kupplungstrommel 13 aufgezogen, die mit dem Schalthebel 7, falls erwünscht, einstückig ausgebildet sein kann, so daß sie mit diesem eine Einheit bildet. Wie aus F i g. 6 ersichtlich, ist um die Kupplungstrommel 13 eine Kupplungsfeder 14 gewickelt, deren eines Ende an der Kupplungstrommel 13 verankert ist. Ein erstes Zahnrad 15 ist lose auf das Ende der Kupplungstrommel 13 aufgezogen und weist an seiner Seitenfläche eine Bohrung auf, die ein Ende der Kupplungsfeder 14 aufnimmt, so daß das Zahnrad 15 mit der Kupplungstrommel 13 gekuppelt ist.

Die Stellungen a und b in F i g. 7 und 8 zeigen jeweils die Beziehung zwischen den verschiedenen Elementen einschließlich des Schalthebels 7, der Kupplungstrommel 13, der Kupplungsfeder 14 und des ersten Zahnrades 15. In der Stellung a befindet sich der Schalthebel 7 in seiner Haltestellung, und die Kupplungstrommel 13 ist in ihrer Stellung mittels einer geeigneten Reibungskraft verriegelt, die von der um die Kupplungstrommel 13 gewickelten Kupplungsfeder 14 erzeugt ist. Aus diesem Grund wird der Schalthebel 7, der mit der Kupplungstrommel 13 zu einer Einheit verbunden ist, ebenfalls in der Haltestellung festgelegt und in der Stellung a gehalten. Wenn der sich in der Stellung a befindliche Schalthebel 7 in Richtung des strichpunktierten Pfeiles gemäß F i g. 7 gezogen wird, um das Geschwindigkeitswechselgetriebe von Verzögerung auf Beschleunigung zu schalten, wird die Stellung h, wie aus F i g. 7 ersichtlich, erreicht. Das bedeutet, daß die Kupplungstrommel 13 und ihre Feder 14 in Richtung des strichpunktierten Pfeiles gedreht werden, wodurch die zu lösende Kupp-Idngsfeder 14 die Reibungskraft verringert, so daß die 6c Verstellung des Schalthebels 7 leicht durchgeführt werden kann. Die aus F i g. 8 ersichtliche Stellung b zeigt die in umgekehrter Richtung erfolgende Verstellung des Schalthebels 7, um das Getriebe im Gegensatz zu dem an Hand von F t g. 7 beschriebenen Fall vom Beschleunigungszustand in den Verzögerungszustand zu schalten. Hierbei werden die Kupplungstrommel 13 und ihre Feder 14, wie durch den strichpunktierten Pfeil rngedeutet, nach rechts \erdreht, wodurch die Feder 14 angezogen und die Reibungskraft vergrößert wird, so daß die Feder 14 als Friktionsscheibe dient Jn den aus F i g. 7 und 8 ersichtlichen Stellungen a und b stellt F die veränderliche Reibungskraft dar, die zwischen der Kupplungstrommel 13 und ihrer Feder 14 erzeugt wird.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, ist auf die Hauptwelle 5 ein Abstandsstück 17 aufgezogen, das dem ersten Zahnrad 15 anliegt. Das Abstandsstück 17 ist an einer dem ersten Zahnrad 15 zugekehrten Seite mit einem Vorsprung versehen, und am oberen Umfangsteil des Abstandsstückes 17 ist einstückig eine gekrümmte Steuerplatte 18 mit einer gedruckten Schaltung angeordnet. An der Steuerplatte 18 sind, wie aus F i g. 4, 7 und 8 ersichtlich, ein Satz Kontaktstücke 19, 20, die jeweils entsprechende Schütze und Vorsprünge aufweisen, sowie ein Bremskontaktstück 21 zur Betätigung einer Bremse angeordnet. Am Schalthebel 7 ist mittels einer Schraube eine Bürste 22 befestigt, die normalerweise mit den Kontaktstücken 19, 20 in Berührung steht. Eine dem Abstandsstück 17 benachbarte Lagerplatte 23 weist eine untere Tragplatte 24 auf, an der mittels einer Befestigungsplatte 26 und Bolzen 27, 27' ein Motor 25 befestigt ist. Eine Schraubenspindel 28 ist drehfest mit der Motorwelle verbunden und kämmt mit einem dritten Zahnrad 29, das seinerseits mit einem mit dem ersten Zahnrad 15 in Eingriff stehenden zweiten Zahnrad 30 kämmt. Die aus F i g. 3 ersichtliche unterbrochene Linie 31 stellt ein Gehäuse dar, mit dem der Grundkörper 1 der Vorrichtung a umschließbar ist. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist am Rahmen mittels geeigneter Befestigungsmittel eine Batterie 32 befestigt. An der Hinterradnabe ist eine Getriebewechselvorrichtung 33 vorgesehen, mit der das andere Ende des Innendrahtes 8 verbunden ist.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, weist die Steuerschalteinrichtung B Schalter Sa und Sb auf, die so miteinander gekuppelt sind, daß der Schalter So, wenn der Schalter 5a eingeschaltet wird, ebenfalls in seine Einschaltstellung bewegt wird. Das aus F i g. 4 ersichtliche Schaltdiagramm zeigt die Beziehung zwischen dem Getriebeschalthebel 7, den Steuerschalteinrichtungen A, B und einer Stromquelle, die beispielsweise die Batterie 32 ist. Das Kontaktstück 20 ist über die Leitung X mit einer Klemme des Schalters Sb verbunden, während ein beweglicher Arm 34 des Schalters Sb über die Leitung X mit einer Bremse des Motors 25 verbunden ist und normalerweise mit dem Ausschalt-Kontakt des Schalters Sb in Berührung steht, um einen Bremsstromkreis zu bilden. Demgegenüber steht das Kontaktstück 19 über eine Leitung V mit einer Klemme des Schalters Sa in Verbindung, während der bewegliche Arm 35 des Schalters 5a über eine Leitung V an die Stromquelle 32 angeschlossen ist und normalerweise mit dem Ausschalt-Kontakt des Schalters Sa in Berührung steht, um einen Antriebsstromkreis zu schaffen. Wie aus F i g. 4 ersichtlich, sind der Einschalt-Kontakt des Schalters Sb und der Ausschalt-Kontakt des Schalters Sa gemeinsam ausgebildet. Das Kontaktstück 21 steht über eine Leitung Z mit der Bremse des Motors 25 in Verbindung und ist außerdem an den Einschalt-Kontakt des Schalters Sa angeschlossen.

Da die Schalter Sa, Sb normalerweise in ihrer Ausschalt-Stellung gehalten werden, bildet die Leitung X den Bremsstromkreis, während die Leitung Y den Antriebsstromkreis bildet. Aus diesem Grund dient auch das mit der Leitung X in Verbindung stehende Kontaktstück 20 als Bremskontakt, wogegen das mit der

Leitung Kin Verbindung stehende Kontaktstück 19 als Antriebskontakt dient. Wenn demgemäß die am Schalthebel 7 angeordnete Bürste 22 mit irgendwelchen Teilen des Kontaktstückes 19 in Berührung steht, wird der Motor 25 in Drehung versetzt, und wenn die Bürste 22 entweder mit dem Kontaktstück 20 oder mit dem Bremskontaktstück 2! in Berührung steht, verbleibt der Motor 25 selbstverständlich im Ruhezustand.

Zur Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs kann der Getriebeschaltvorgang gegenüber ι ο dem in der Hinterradnabe vorgesehenen Schaltgetriebe 33 durch einfaches Verschieben des Schälthebelhandgriffes 12 bewerkstelligt werden, und zwar von der aus F i g. 7 ersichtlichen strichpunktierten Stellung in die ebenfalls aus Fig.7 ersichtliche voll ausgezogene Stellung. Das heißt, wenn der Schalthebel 7 in einer bestimmten Stellung, d. h. in der Stellung a, gehalten wird, ist die Kupplungstrommel 13 durch eine geeignete Reibungskraft verriegelt, die von der um die Kupplungstrommel 13 gewickelten Feder 14 erzeugt wird; aus diesem Grund wird auch der Schalthebel 7, der zusammen mit der Kupplungstrommel 13 ein einstückiges Teil bildet, in dieser gleichen Stellung a gehalten. Wenn jedoch der Schalthebel 7 in seine Beschleunigungsstellung verschoben wird, wirkt eine Kraft in der durch einen kleinen strichpunktierten Pfeil angedeuteten Richtung auf die Kupplungstrommel 13 und ihre Feder 14, und zwar in der aus F i g. 7 ersichtlichen Stellung b, da das Ende 16 der Feder 14 mit dem lose auf die Kupplungstrommel 13 aufgezogenen ersten Zahnrad 15 verbunden ist. Demgemäß wird die Feder 14 gelöst und verringert die Reibungskraft, so daß der mit der Kupplungstrommel 13 zu einer Einheit verbundene Schalthebel 7 leicht verschoben werden kann.

Aus F i g. 8 ist ein Getriebeschaltvorgang ersichtlich. der in einer zur an Hand F i g. 7 beschriebenen Weise entgegengesetzten Weise erfolgt, d. h., es handelt sich um einen zum Zwecke der Verzögerung erfolgenden Getriebeschaltvorgang, der mittels der Steuerschaltvorrichtung B erfolgt, die in einer handgerechten Stellung, beispielsweise, wie dargestellt, nahe einem Lenkergriff, angeordnet ist. Wenn sich der Schalthebel 7 in der Großgangstellung, d. h. in der Schnellgangstellung, befindet und in die zweite Gangstellung geschaltet werden soll, wird zuerst der Schalter 5a in seine Einschaltstellung bewegt, wodurch auch gleichzeitig der Schalter So auf Grund seiner Kupplungsverbindung mit dem Schalter Sa eingeschaltet wird. Hierdurch bewegt sich auch der bewegliche Arm 34 des Schalters Sb von der Ausschaltstellung im Bremsstromkreis X zur Einschalt-Stellung im Antriebsstromkreis Y (d. i. der Ausschalt-Kontakt des Schalters Sa), wodurch der Bremsstromkreis X unterbrochen und der Antriebsstromkreis Y, der das Kontaktstück 20 auf der Steuerplatte 18 als Antriebskontakt enthält, geschlossen wird. Demgegenüber wird der bewegliche Arm 35 des Schalters Sa vom Ausschalt-Kontakt wegbewegt, wodurch die Leitung Y des Antriebsstromkreises unterbrochen wird, und er kommt mit dem Einschalt-Kontakt in Eingriff, wodurch ein Bremsstromkreis geschlossen wird, der das Kontaktstück 19 als Bremskontakt aufweist Da der Motor 25 betätigt wird, überträgt sich seine Drehung auf das erste Zahnrad 15, und zwar über die Schraubenspindel 28, das dritte Zahnrad 29 und das zweite Zahnrad 30. Das erste Zahnrad 15 dreht über die Feder 14 die Kupplungstrommel 13 in der gleichen Richtung, wodurch der mit der Kupplungstrommel 13 zu einer Einheit verbundene Schalthebel 7 bewegt wird. Wenn daher der Schalter Sa niedergedrückt wird, um beid< Schalter Sa, Sb in ihre Einschalt-Stellung zu bringen wird der Schalthebel 7 von der aus F i g. 5 ersichtlichei Stellung a in die Stellung b bewegt. Wenn dagegen dei Schalter Sa freigegeben wird, kehren die Schalter Sa Sb in ihre Ausschalt-Stellung zurück, wobei ihre be weglichen Arme 34, 35 jeweils mit den entsprechender Ausschalt-Kontakten in Eingriff kommen. Desweger wird der Schalthebel 7 von der Stellung b weiter in die Sellung c bewegt, in der angehalten wird. Der Schalthe bei 7 wird immer innerhalb des Bereichs des Kontakt Stückes 20 angehalten, was auch dann gilt, wenn dei Getriebeschaltvorgang im Sinne einer Beschleunigung d. h. im Sinne eines »Hinaufschaltens«, durchgeführ wird. Aus diesem Grund wird der Motor 25 auch wäh rend der Beschleunigung innerhalb des Bereichs de: Kontaktstückes 19, selbst wenn sich die Hand nicht an Hebelhandgriff 12 befindet, unmittelbar in Drehunj versetzt, wodurch sich der Schalthebel 7 zu dem be nachbarten Teil des Kontaktstückes 20 bewegt und so dann in einem bestimmten Ausmaß zum Anhalten ir Richtung eines Verzögerns, d. h. eines »Herunterschal tens«, zurückkehrt. In diesem Fall dient die Kupplungs trommel 13 mit der Schraubenfeder 14 lediglich al: Friktionsscheibe und verhindert nicht eine Betätigung des Hebels 12. Auf diese Weise wird während des Ver zögerns eine Einschritt-Verzögerung derart durchge führt, daß der Schalter Sa einmal gedrückt wird, woge gen der Schalter Sa dreimal nacheinander niederzu drücken ist, wenn eine Dreischritt-Verzögerung er würtscht ist.

Im folgenden wird an Stelle der zuvor erläuterter schrittweisen Verzögerung eine sehr schnelle Verzöge rung beschrieben. Diese kann dadurch erreicht werden daß lediglich der Schalter Sb kontinuierlich gedrück wird, so daß sich der bewegliche Arm 34 des Schalter; Sb außer Eingriff mit dem Ausschalt-Kontakt beweg und den Bremsstromkreis X unterbricht, wodurch di< Bremse gelöst wird. Nach der Trennung von dem Aus schalt-Kontakt kommt der bewegliche Arm 34 de; Schalters So mit dem an den Antriebsstromkreis Y an geschlossenen Einschalt-Kontakt in Eingriff, wobei de: Antriebsstromkreis Y das Kontaktstück 20 als An triebskontakt beinhaltet Demgegenüber behält das an dere Kontaktstück 19 zu diesem Zeitpunkt seine Stel lung als Antriebskontakt bei, da es weiterhin über der beweglichen Arm 35 des Schalters Sa mit dem An triebsstromkreis Y unverbunden bleibt Aus diesen Grund dienen beide Kontaktstücke 19 und 20 als An triebskontakte, weswegen der mit diesen Kontakten 19 20 über die Bürste 22 in Verbindung stehende Schalt hebel 7 äußerst schnell in seine Verzögerungsstellunf bewegt und am Bremskontaktstück 21 angehalten wird

Die hier erläuterte bevorzugte Ausführungsform dei Erfindung wurde als Schaltvorrichtung für ein Fünf gangwechselgetriebe beschrieben. Es ist jedoch selbst verständlich möglich, die Schaltschritte auf jede ge wünschte Anzahl hin abzuwandeln, wobei auch die Ausbildung der Kontaktstücke 19,20 entsprechend dei gewünschten Anzahl der Schaltschritte in geeignetei Weise abgewandelt wird. Gemäß der vorstehenden Be Schreibung wird der zum Zwecke einer Verzögerung erfolgende Getriebeschaltvorgang über die nahe derr Lenkergriff angeordnete Steuerschalteinrichtung 1 durchgeführt, wodurch sich der Schalthebel 7 in ein« gewünschte Stellung bewegt Demgegenüber ist es je doch auch möglich, den Schalthebel 7 von Hand zu be tätigen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltvorrichtung für das Gangwechselgetriebe eines Fahrrades mit einem Schalthebel, der an einer Seite einer Wickelrolle befestigt ist, die ein an ihr befestigtes Ende eines mit dem Gangwechselgetriebe verbundenen Innendrahtes trägt, gekennzeichnet durch eine mit der anderen Seite des Schalthebels (7) zu einer Einheit verbundene Kupplungstrommel (13), durch ein Zahnrad (15), das lose auf das freie Ende der Kupplungstrommel (13) aufgezogen und über ein Zahnradvorgelege (28,29,30) mit einem Motor (25) gekuppelt ist, durch eine Kupplungsfeder (14), die mit ihrem einen Ende (16) an der Zahnradinnenfläche befestigt und um die Kupplungstrommel (13) gewickelt ist, durch eine in der Nähe eines Griffes des Fahrradlenkers angeordnete Steuerschalteinrichtung (b), durch ein Abstandsstück (17) mit einer Steuerplatte (18), die in der Nähe des Zahnrades angeordnet ist und einen Satz Kontaktstücke (19, 20) aufweist, die jeweils mit entsprechenden Schlitzen und Vorsprüngen versehen und jeweils getrennt elektrisch leitend (X, Y, Z) mit der Steuerschalteinrichtung (b) verbindbar sind, durch eine Bürste (22), die am Schaltgetriebe in einer Stellung angeordnet ist, in der sie mit den Kontaktstücken in Berührung bringbar ist, und durch zwei in der Steuerschalteinrichtung vorgesehene Betätigungsschalter (Sa, Sb), die jeweils mit einem Antriebskreis (Y) und einem Bremskreis (X) verbunden sind, so daß der Schalthebel (7) durch wahlweise Betätigung eines der Schalter (Sa, Sb) automatisch in seine vorbestimmte Stellung bringbar ist.

   35