DE2634410A1

DE2634410A1 - Fahrrad-kettenschaltung

Info

Publication number: DE2634410A1
Application number: DE19762634410
Authority: DE
Inventors: Masashi Nagano
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1975-08-01
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1977-02-10
Also published as: FR2319525A1; US4193309A; FR2319525B1; IT1074257B; GB1557795A

Description

DR. BERG DIPL-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45

Anwaltsakte 27 282 3 0. JUL11976

Shimano Industrial Company Limited of 77, 3-cho, Oitmatsu-cho, skai-shi, Osaka / Japan

Fahrrad-Kettenschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrrad-Gangschaltung mit einem eine Kettenführung tragenden beweglichen Teil, welches über ein Gestänge beweglich an einem Befestigungsteil angebracht ist, einem Schalthebel und einer Einrichtung zum Übertragen der Betätigung des Schalthebels auf das die Kettenführung tragende bewegliche Teil.

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iOROi O8XJ72 München 80. MauerictrtherstraUe 45 Banken: Bayerische VeransbMik Mttachen 45J10Q

987043 Tetegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-B*nk MOncben 3*90002624

·* JJlO TELEX: 0S2456O BERG d Postscheck München 65343-«»

Eine bekannte Fahrrad-Gangschaltung der genannten Art hat gewöhnlich eine Rückholfeder und ist nach einer Seite hin über einen Zugdraht entgegen der Belastung durch die Feder und zur anderen Seite hin durch die von der Feder ausgeübte Kraft betätigbar. Ein auf den Schalthebel einwirkender Drehwiderstand, etwa ein Reibungswiderstand, hält die Gangschaltung in dem jeweils gewünschten Gang fest.

Bei der Betätigung dieser Schaltung muß also nicht nur der auf den Schalthebel einwirkende Drehwiderstand, sondern auch die von der Feder ausgeübte Kraft überwunden werden, so daß der Schalthebel ziemlich schwer betätigbar ist.

Bei einer anderen bekannten Gangschaltung sind anstelle der Rückstellfeder zwei Zugdrähte vorhanden, wobei durch Zug an dem einen Draht in die größeren Gänge und durch Zug am anderen Draht in die kleineren Gänge geschaltet wird. Dadurch ist der Schalthebel zwar leichter betätigbar» Die Schaltung hat Jedoch einen komplizierteren Aufbau und ist wegen der zwei Zugdrähte auch teurer.

Zur Beseitigung der vorstehend angeführten Mangel schafft die Erfindung eine über einen leichgängigen Schalthebel und einen einzigen Draht mühelos betätigbare Fahrrad-Gangschaltung, welche einen einfachen Aufbau hat und wirtschaftlich herstellbar ist.

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der Erfindung setzt sich die betatigungsubertragende Einrichtung zusammen aus einem äußeren Mantel, welcher mit einem Ende starr an einem feststehenden Teil nahe dem Schalthebel und mit dem anderen Ende an dem Befestigungsteil der Gangschaltung befestigt ist, und aus einem innerhalb des Mantels verlaufenden Draht, welcher mit seinen beiden Enden in Verlängerung der befestigten Enden des Mantels am Schalthebel bzw. an einem beweglichen Teil der Kettenschaltung befestigt ist, so daß die Gänge des Fahrrads bei Hin- und Herbewegungen des Schalthebels durch über den Draht übertragenen Zug und Druck schaltbar sind.

Für die Betätigung der beweglichen Teile der Kettenschaltung verwendet die Erfindung somit einen zur Übertragung von Zug und Druck geeigneten Draht, welcher einen etwas größeren Durchmesser sowie eine gewisse Steifigkeit aufweist, so daß sich die Gangschaltung ohne die Verwendung der gebräuchlichen Rückstellfeder mühelos betätigen läßt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht einer Fahrrad-Gangschaltung in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schalthebel in einer anderen Ausführung,

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Fig. 4- eine Scimittansicht des Schalthebels nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Kettenschaltung in einer anderen Ausführungsform,

Fig. 6 eine Ansicht der Kettenschaltung nach Fig. 5 von oben,

Fig. 7 eine schematisierte Darstellung einer Fahrrad-Gangschaltung in noch einer anderen Ausführurjgform der Erfindung,

Fig. 8 und 9 vergrößerte Schnittansichten des Befestigungsendes eines Übertragungsdrahts,

Fig.10 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf eine Kettenschaltung in noch einer anderen Ausfuhrungsform,

Fig.11 eine Schnittansicht einer Befestigungsbuchse, Fig.12 eine vergrößerte Schnittansicht eines unter Verwendung einer Befestigungsbuchse befestigten Endes des Übertragungsdrahts und

Fig.13 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 12.

Die Zeichnung zeigt eine Kettenschaltung 10 für die Verwendung an einer mehrere Kettenräder tragenden Freilauf-Hinterradnabe eines Fahrrads. Die Erfindung ist jedoch auch für eine Kettenschaltung an einem mehrfachen Antriebskettenrad eines Fahrrads anwendbar.

Die Kettenschaltung 10 hat ein Befestigungsteil 11 mit einem am Rahmen eines Fahrrads befestigbaren Haltebeschlag 11a, an welchem ein Tragstück 11b um einen

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begrenzten Winkel schwenkbar angelenkt ist. Am Befestigungsteil 11 sind zwei zueinander parallele Streben 13, 14 mittel Stiften 12 angelenkt. Am anderen Ende der Streben 13, 14 ist mittels Stiften 15 ein bewegliches Teil 16 angelenkt. Dieses trägt eine Kettenführung mit einem Käfig 18 und wenigstens einem darin gelagerten Schaltrad 17 und ist gegenüber einem im wesentlichen gleichbleibenden Widerstand in den beiden Eichtungen zu den größeren und kleineren Gängen hin bewegbar.

Im Gegensatz zu bekannten Ausführungsformen ist die erfindungsgemäße Kettenschaltung nicht von einer Rückstellfeder belastet, sondern das bewegliche Teil 16 ist über die Streben 13, 14 frei beweglich mit dem feststehenden Befestigungsteil 11 verbunden, wobei zum Ausgleichen der erwähnten Widerstände etwa in der Druckrichtung gegebenenfalls eine schwache Hilfsfeder vorgesehen sein kann.

Die äußere Strebe 13 des Gestänges trägt einen sich über die innere Strebe 14 erstreckenden Winkelhebel 19, welcher an seinem freien Ende eine Halterung 20 für den Innendraht einer im folgenden beschriebenen Übertragungseinrichtung aufweist. Die Halterung 20 ist gegenüber einer zweiten Halterung 21 für den äußeren Mantel der Übertragungseinrichtung am Befestigungsteil 11 so angeordnet, daß der an ihr befestigte Innendraht 2 in der Verlängerung des an der zweiten Halterung 21 befestigten Mantels verläuft.

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Der Innendraht 2 überträgt durch. Zug und Druck die Hin- und Herbewegung eines Schalthebels 22 auf das bewegliche Teil 16 der Kettenschaltung 10. Wie man in Fig. 2 erkennt, ist der Schalthebel 22 schwenkbar auf einem Hohlzapfen 24 gelagert, welcher an einer am Rahmen des Fahrrads befestigbaren Schelle 23 hervorsteht.

Der Hohlzapfen 24 ist mit einem Innengewinde versehen und hat an der Schelle 23 einen verbreiterten, quadratischen Ansatz, auf welchen ein Haltewinkel 25 nicht verdrehbar aufgesetzt ist. Der Schalthebel 22 ist unter Zwischenlage einer Scheibe 26 zwischen ihm und dem Haltewinkel 25 auf den Hohlzapfen 24 geschoben. Eine den Hohlzapfen umgebende Buchse 27 ist mittels einer in den Hohlzapfen geschraubten Schraube 28 soweit angezogen, daß auf den Schalthebel 22 ein bestimmter Drehwiderstand ausgeübt wird. Dieser braucht gerade groß genug zu sein, daß das bewegliche Teil 16 der Kettenschaltung die Kette nicht unbeabsichtigt von einem Kettenrad auf ein anderes laufen läßt, somit also beträchtlich kleiner als bei einer herkömmlichen Kettenschaltung mit Rückstellfeder.

Gegenüber seiner auf den Hohlzapfen 24 aufgesetzten Bohrung seitlich versetzt hat der Schalthebel 22 eine Halterung 29 für die Befestigung des einen Endes des Innendrahts 2, und ein Schenkel 25a des Haltewinkels trägt eine weitere Halterung 30 für das Ende des äußeren

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Mantels 3· Die beiden Halterungen 29 und 30 sind ähnlich wie an der Kettenschaltung 10 so zueinander ausgerichtet, daß das Ende des Innendrahts 2 in Verlängerung des an der Halterung 30 befestigten Endes des Mantels 3 verläuft.

Der Draht 2 und der Mantel 3 bilden zusammen eine vom Schalthebel 22 zur Kettenschaltung 10 verlaufende Übertragungseinrichtung. Der Draht 2 hat einen relativ großen Durchmesser und eine gewisse Steifigkeit, so daß er Zug und Druck zu übertragen vermag, und ist mit einem Ende an der Halterung 29 cLes Schalthebels 22 und mit dem anderen Ende an der Halterung 20 des Winkelhebels 19 befestigt. Der äußere Mantel 3 ist mit einem Ende an der Halterung 30 des Haltewinkels 25 und mit dem anderen an der Halterung 21 am Befestigungsteil 11 der Kettenschaltung 10 befestigt. Dadurch lassen sich die Bewegungen des Schalthebels 22 durch über den Draht 2 ausgeübten Zug und Druck auf das bewegliche Teil 16 der Kettenschaltung 10 übertragen.

Die jeweils größten Abstände zwischen den Halterungen 29 und 30 bzw. 20 und 21 für den inneren Draht 2 bzw. den äußeren Mantel 3 am Schalthebel bzw. an der Kettenschaltung sind jeweils so bemessen, daß der Draht nicht abgelenkt wird und betragen, abhängig von der Stärke des Drahts, vorzugsweise nicht mehr als 15 mm.

Die Halterung 30 braucht nicht, wie vorstehend beschrieben, am Haiewinkel 25 angebracht zu sein, sondern kann

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auch direkt am Fahrradrahmen oder an einem nahe dem Schalthebel am Rahmen angebrachten Teil befestigt sein. Entsprechend kann auch die Halterung 21 nahe der Kettenschaltung 10 am Rahmen oder, wie in Fig. 10 dargestellt, an der Strebe 14 des Gestänges befestigt sein, anstatt am Befestigungsteil 11. Ferner braucht die Halterung 20 für den Innendraht 2 nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, am Winkelhebel 19 angebracht zu sein, sondern kann, wie Fig. 10 zeigt, am beweglichen Teil 16 oder einem dieses gelenkig mit den Streben 13» 14 verbindenden Teil befestigt sein, wobei die Bewegung dann direkt auf die Strebe 14 und das bewegliche Teil 16 übertragen wird.

Falls die Halterung 30 am Rahmen oder einem an diesem angebrachten Teil befestigt ist, braucht der Hohlzapfen lediglich den schwenkbaren Schalthebel 22 mit dem daran befestigten Innendraht 2 zu tragen.

Während das bewegliche Teil 16 und damit die Kettenführung 18 in der vorstehend beschriebenen Ausführung lediglich durch den auf den Schalthebel 22 ausgeübten Reibungswiderstand in der jeweiligen Schaltstellung festgehalten ist, zeigen Fig. 3 und 4 eine Ausführung eines Schalthebels, bei welchem der Hebel 22 selbst oder der Haltewinkel 25 eine Anzahl von Vertiefungen 31 in den Schaltstellungen der einzelnen Gänge entsprechenden Abständen aufweist, während das jeweils andere der beiden Teile eine Fassung 33 für eine von einer Feder

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belastete Kugel 32 trägt. Die Kugel 32 sitzt jeweils in einer der Vertiefungen 31 und wird beim Verschwenken des Schalthebels 22 entgegen der Belastung durch die Feder 34- aus dieser herausgehoben, um anschließend in der nächsten Vertiefung einzurasten.

In der in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführung trägt eines der Teile der Kettenschaltung 10, in diesem Falle das Befestigungsteil 11, ein Rastensegment 42 mit einer
Anzahl von den einzelnen Gängen entsprechenden Vertiefungen 41, und ein anderes Teil, in diesem Falle das bewegliche Teil 16, enthält eine Fassung 44 mit einer federbelasteten Kugel 43, welche in den einzelnen Vertiefungen 41 einrasten kann. Die Vertiefungen können auch in einer der Streben 13 oder 14 gebildet sein,
wobei dann das Rastensegment 42 wegfallen kann.

In der dargestellten Ausführung erstreckt sich das
Rastensegment 42 in Richtung auf das bewegliche Teil bis an das Ende der Streben 13, 14 und hat an seinem freien Ende eine entlang der Bewegungsbahn der Enden der Streben 13, 14 verlaufende Reihe von Vertiefungen 41, deren gegenseitige Abstände der Bewegung der Streben zwischen den einzelnen Gängen entsprechen. Die Vertiefungen 41 haben ein flaches, tellerförmiges Profil, so daß die Kugel 43 sicher darin einrasten kann.

An der Befestigungsseite hat das Rastensegment 42 an einer Seite eine Bohrung, mit welcher es auf den die Strebe 13 tragenden Stift 12 gesetzt ist, und dieser

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gegenüber einen Schlitz 42a, durch welchen eine mit einem Gewinde versehene Verlängerung des die andere Strebe 12 haltenden Stifts 12 hervorsteht. Mittels einer auf die Verlängerung des Stifts 12 geschraubten Nutter 45 ist das Rastensegment 42 gegenüber dem Befestigungsteil 11 in einer Stellung feststellbar, in welcher das Schaltrad 17 mit jeweils einem Kettenrad der Freilaufnabe fluchtet, wenn sich die Kugel 43 mit der entsprechenden Vertiefung 41 in Eingriff befindet.

Das bewegliche Teil 16 trägt in der in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführung die zylindrische, einen geschlossenen Boden aufweisende Passung 44 mit der durch eine Feder in Eingriff mit den Vertiefungen 41 belasteten Kugel 43.

Beim Schalten der Gänge des Fahrrads wird dessen Kette durch die seitliche Bewegung des beweglichen Teils 16 auf das jeweils gewählte Kettenrad geführt, wobei sich die Fassung 44 mit dem beweglichen Teil 16 zusammen bewegt, bis die Kugel 43 mit einer dem gewählten Gang entsprechenden Vertiefung 41 in Eingriff kommt und die Kettenschaltung dann in dieser Stellung festhält.

Um ein Ausbiegen oder Stauchen der über den äußeren Mantel 3 hervorstehenden Endstücke des Innendrahts 2 zu verhindern, können diese jeweils mit einer Versteifungs- und Befestigungsbuchse 4,-5 versehen sein, welche etwas langer ist als das betreffende Endstück bei

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seiner größten Länge.

In Fig. 7 haben die Halterungen 21 und 30 für den äußeren Mantel 3 jeweils eine zylindrische Form, und der Draht 2 trägt an seinen Endstücken jeweils eine Versteifungsbuchse 4 bzw. 5> deren Länge größer ist als die des betreffenden Endstücks in seiner am weitesten hervorgezogenen Stellung. Dadurch sind die inneren Enden der Versteifungsbuchsen immer in der jeweiligen Halterung geführt und verhindern damit ein Ausbiegen der hervorstehenden Endstücke des Drahts 2, wenn diese in den beiden Endstellungen des Schalthebels 22 am weitesten aus den Halterungen 30 bzw. 21 hervorstehen.

Die Versteifungs- und Befestigungsbuchsen 4 und 5 können im Spritzguß um den Draht 2 herum geformt sein. Dabei kann an der Versteifungsbuchse 5» wie in Fig. 8 dargestellt, ein Kopf 2a angeformt oder, wie in Fig. 9 gezeigt, nachträglich an der Buchse angelötet werden.

Anderenfalls können die Versteifungsbuchsen auch, wie in Fig. 10 bis 13 dargestellt, als vorgefertigte Teile auf die Enden des Drahts 2 aufgeschoben und zusammen mit diesen in den Halterungen 20 bzw. 29 befestigt werden.

In der Ausführung nach Fig. 10 ist die Halterung 21 für den äußeren Mantel 3 an der Strebe 14 und die Halterung 20 für den inneren Draht 2 am beweglichen Teil

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der Kettenschaltung 10 angebracht. Die zusammen mit dem Draht 2 in der Halterung 20 befestigte Versteifungsbuchse 4 hat, wie in Fig. 11 dargestellt, im mittleren Teil einen Ausschnitt 4a, und die Halterung 20 ist von einer Bohrung 20a für die Aufnahme der Versteifungsbuchse 4 durchsetzt. Ein am beweglichen Teil 16 hervorstehender Winkelhebel 16a hat an seinem freien Ende eine sich in Richtung des Drahts 2 erstreckende und dem Profil des Drahts entsprechende, halbkreisförmige Nut. Der Draht 2 wird, wie in Fig. 12 dargestellt, zusammen mit der Versteifungsbuchse 4 so in die Bohrung 20a der Halterung 20 eingeführt, daß der Ausschnitt 4a der Buchse über den Winkelhebel 16a hinweggreift. Die Halterung 20 wird dann mittels einer Mutter 20a festgezogen, um damit den Draht 2 und die Versteifungsbuchse 4 gleichzeitig am Winkelhebel 16a zu befestigen.

Die beiden Buchsen 4 und 5 verhindern somit auch bei weit aus dem äußeren Mantel 3 hervorstehenden Endstücken des Drahts 2 sicher jegliches Ausbeulen und Stauchen des Drahts.

Somit ermöglicht die vorstehend beschriebene Erfindung das Schalten der Gänge eines Fahrrads durch Hin- und Herbewegen eines Schalthebels unter Verwendung eines einzigen, die Betätigung durch Zug und Druck übertragenden Drahts. Die beschriebene Gangschaltung hat einen einfachen Aufbau und ist im Vergleich zu bekannten Ausfüh-

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rungen wirtschaftlich herstellbar. Ungeachtet der Verwendung nur eines Drahts weist sie keine Rückstellfeder auf, so daß auf den Schalthebel kein Reibungswiderstand zur Überwindung der Belastung durch eine Rückstellfeder einzuwirken braucht. Dadurch ist die erfindungsgemäße Schaltung leichter betätigbar als bekannte Schaltungen, bei deren Betätigung sowohl die Belastung durch die Feder als auch der Reibungswiderstand zu überwinden sind.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erstreckt sich auf die verschiedensten Änderungen und Abwandlungen derselben.

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Claims

Patentansprüche:

1.1 Gangschaltung für ein Fahrrad, mit einer Kettenschalteinrichtung, welche ein Befestigungsteil und ein über ein Paar Gelenkstreben damit verbundenes, eine Kettenführung tragendes bewegliches Teil aufweist, einem Schalthebel und einer Einrichtung zum Übertragen der Betätigung des Schalthebels auf die Kettenschalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung einen mit einem Ende an einem den Schalthebel (22) tragenden feststehenden Teil und mit dem anderen Ende an einem von zwei relativ zueinander beweglichen Teilen der Kettenschalteinrichtung (10) befestigten äußeren Mantel (3) und einen eine gewisse Steifigkeit aufweisenden inneren Draht (2) aufweist, welcher mit einem Ende in im wesentlichen geradliniger Verlängerung des befestigten Endes des Mantels am Schalthebel und mit dem anderen Ende in im wesentlichen geradliniger Verlängerung des befestigten Endes des Mantels am anderen der beiden relativ zueinander beweglichen Teile der Kettenschalteinrichtung befestigt ist, so daß die Hin- und Herbewegung des Schalthebels durch Zug und Druck über den Draht auf das bewegliche Teil (16) der Kettenschalteinrichtung übertragbar ist.

2. Gangschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das aus den Gelenkstreben (13» 14)

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gebildete Gestänge einen Hebel (19) trägt, dessen freies Ende in Verlängerung des befestigten Endes des äußeren Mantels (3) liegt und eine Halterung (20) für das eine Ende des inneren Drahts (2) trägt, so daß dieses in der Verlängerung des äußeren Mantels festgehalten ist.

3. Gangschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß der Schalthebel (22) oder das feststehende Teil (25), welchem gegenüber er schwenkbar gelagert ist, eine entlang der Bewegungsbahn des Schalthebels verlaufende Reihe von in gleichmäßigen Abstanden angeordneten Vertiefungen (31) aufweist, und daß das andere der beiden Teile eine Rasteinrichtung (32, 33, 34-) trägt, welche beim Verschwenken des Schalthebels mit den Vertiefungen in Eingriff bringbar ist, um das bewegliche Teil der Kettenschalteinrichtung (10) in einer dem gewünschten Gang entsprechenden Schaltstellung fe st zuhält en.

4. Gangschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (11), die relativ dazu beweglichen Gelenkstreben (13, 14) oder das bewegliche Teil (16) der Kettenschalteinrichtung (10) eine entlang der relativen Bewegungsbahn des betreffenden Teils verlaufende Reihe von Vertiefungen (41) aufweist und daß ein relativ dazu bewegliches Teil eine Rasteinrichtung (43, 44) trägt, welche bei der Hin- und Herbewegung des beweglichen Teils in Eingriff mit den Vertiefungen bringbar ist, um das bewegliche Teil in einer

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dem gewünschten Gang entsprechenden Schaltstellung festzuhalten.

5. Gangschaltung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die am Schalthebel (22) und an der Kettenschalteinrichtung (10) befestigten Teile des inneren Drahts (2) von Buchsen (5 bzw. 4-) umgeben sind, deren Länge größer ist als die des jeweiligen, am weitesten aus dem äußeren Mantel (3) hervorstehenden Endstücks des Drahts.

6. Gangschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Endstücke des inneren Drahts (2) umgebenden Buchsen (4-, 5) an diesem befestigt sind.

7. Gangschaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (5, 4) mittels am Schalthebel (22) bzw. an der Kettenschalteinrichtung (10) vorhandener Halterungen (29 bzw. 20) am Schalthebel bzw. an der Kettenschalteinrichtung befestigt sind.

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