DE2922560A1

DE2922560A1 - Betaetigungseinrichtung fuer eine kettenschaltung

Info

Publication number: DE2922560A1
Application number: DE19792922560
Authority: DE
Inventors: Etsuyoshi Watarai
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1980-01-03
Also published as: JPS595926B2; GB2025003A; US4259879A; JPS54158567A; DE2922560C2; GB2025003B

Description

DR. BERQ D I P L.-I NG. 8TAPF

DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR 2922 56 Ü

B MÜNCHEN ·0 · M AU ERKIRCHEH8TR.45

_ ί. Juni 1379

Anwaltsakte 50 159

Shimano Industrial Company, Limited 771 3-cho, Oimatsu-cho, Sakai-sh.i, Osaka, Japan

Betätigungseinrichtung für eine Kettenschaltung

- Anspruch -

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für eine Fahrrad-Kettenschaltung und betrifft insbesondere eine Einrichtung mit einem Schalthebel zum Betätigen eines Umwerfers über einen Drahtzug.

Das Schalten der Gänge einer Fahrrad-Kettenschaltung erfolgt gewöhnlich in der Weise, daß ein Schalthebel betätigt wird, um über einen Drahtzug das bewegliche Teil eines Umwerfers in Axialrichtung eines Satzes von Kettenrädern zu bewegen, so daß eine vom beweglichen Teil getragene Kettenführung die Antriebskette auf das jeweils gewünschte Kettenrad führt.

Die effektive Länge des Zugdrahts kann sich durch Dehnung desselben, durch Verstellen des Umwerfers oder durch Verkürzung einer den Zugdraht führenden äußeren Umhüllung ändern, so daß der Umwerfer dann nicht mehr in die richtigen Schaltstellungen kommt, auch wenn der Schalthebel genau nach Anzeige betätigt wird, woraus sich eine unsaubere Betätigung der Schaltung ergibt.

Einem geübten Fahrer fällt es nicht schwer, diesen Schaltfehler auszugleichen, indem er etwa jeweils um ein Stück über die Schaltmarkierungen hinaus schaltet. Ungeübteren Fahrern fällt dies jedoch schwer, so daß die Gefahr einer Beschädigung des Umwerfers besteht.

Für den Ausgleich der Dehnung des Zugdrahts ist gewöhnlich eine Stellschraube am Schalthebel vorhanden. Ein genauer Ausgleich der Dehnung ist dabei jedoch durch Betätigen der Stellschraube von Hand nur schwer erzielbar. Es besteht somit ein Bedarf an einer Einrichtung zum selbsttätigen Nachstellen des Drahtzugs.

Angesichts der vorstehend genannten Schwierigkeiten schafft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für

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eine Kettenschaltung, welche in der Lage ist, eine durch Dehnung des Zugdrahts oder Verkürzung von dessen äußerer Umhüllung hervorgerufene Änderung der effektiven Länge des Zugdrahts sicher und genau auszugleichen. Für die sachgemäße Betätigung eines Umwerfers muß die auf den Drahtzug ausgeübte Zugkraft einen vorbestimmten Wert erreichen, unterhalb dessen der Umwerfer nicht betätigbar ist. Im Hinblick auf diese Tatsache ist die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung so ausgelegt, daß sie auf die vorhandene Zugspannung anspricht und bei einem Absinken derselben unter den vorbestimmten Wert die effektive Längung des Drahtzugs selbsttätig ausgleicht, so daß der Umwerfer stets sachgemäß betätigbar ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung dient der Betätigung des Umwerfers über einen mittels eines Schalthebels betätigbaren Drahtzug und enthält eine Rastenscheibe zum Festhalten des Schalthebels in den einzelnen Schaltstellungen. Die Rastenscheibe ist gegen einen Widerstand, welcher größer ist als die Kraft einer Rückstellfeder des Umwerfers, relativ zum Schalthebel oder einem diesen tragenden Befestigungsteil verdrehbar, und relativ zum anderen der beiden Teile frei verdrehbar. Solange die Zugspannung des Drahtzugs beim Schalten der Gänge den vorbestimmten Wert übersteigt, wird die Rastenscheibe relativ zum Schalthebel bzw. zum Befestxgungsteil festgehalten. Unterschreitet die Zugspannung dagegen den vorbestimmten Wert, so wird die freie Drehung der Rastenscheibe freigegeben, um damit die Längenänderung des Drahtzugs selbsttätig auszugleichen.

Das Ausrichten und Festhalten des Schalthebels in den Schaltstellungen geschieht mittels einer Rastenanordnung und/oder unter Zuhilfenahme einer Sichtanzeige.

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Die Rastenanordnung weist eine Anzahl von Vertiefungen auf, deren gegenseitige Abstände den Abständen zwischen den Schaltstellungen entsprechen. Mit den Vertiefungen ist eine Rastkugel oder -klinke in Eingriff bring bar. Eine Einrichtung für die Sichtanzeige umfaßt eine Anzahl von Markierungen in denen der Schaltstellungen entsprechenden gegenseitigen Abstanden und einen damit zusammenwirkenden Zeiger. Die Rastenanordnung dient gleichzeitig dazu, den vorstehend genannten Widerstand zu erzeugen.

Zusätzlich oder anstelle davon kann eine Teller- oder Schraubenfeder zur Erzeugung eines Reibungswiderstands vorhanden sein. In jedem Falle muß der Widerstand größer sein als die Stärke der Rückholfeder des Umwerfers, damit der Schalthebel sicher in seiner jeweiligen Stellung festgehalten wird.

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

fig. Λ eine Vorderansicht einer Betätigungseinrichtung in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht derselben,

Fig. 3 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht derselben,

Fig. 4 und 5 Teile der Betätigungseinrichtung zur Erläuterung der Wirkungsweise derselben,

Fig. 6 eine schematisierte Teil-Vorderansicht einer gegenüber Fig. 1 und 2 abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 7 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform

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und

Pig. 8 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach 7.

Die in Fig. 1, 2 und 7» 8 gezeigten Ausführungsformen einer Betätigungseinrichtung weisen jeweils ein Befestigungsteil 1, einen Schalthebel 2, eine Rastenscheibe und ein Arretierglied 4- auf.

Das Befestigungsteil 1 ist aus Blech geformt und mittels einer an seiner Rückseite angeordneten Halteeinrichtung, etwa einer Klemmschelle 11, an einem (nicht gezeigten) Teil eines Fahrradrahmens befestigbar. An seinem seitlichen Rand hat das Befestigungsteil 12 einen Anschlag zum Begrenzen des Schwenkbereichs des Schalthebels 2. An seinem mittleren Teil hat das Befestigungsteil 1 eine Erhebung 13 mit einer Gewindebohrung oder eine hervorstehende Welle, auf welcher der Schalthebel 2 dann drehbar gelagert ist. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführung ist eine Buchse 14 auf die Erhebung 13 aufgeschoben und mittels einer in deren Gewindebohrung geschraubten Schraube 15 am Befestigungsteil 1 befestigt.

Der Schalthebel 2 ist schwenkbar auf der Buchse 14 gelagert. In der in Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform hat der Schalthebel 2 an seinem Fußteil eine Nut 21 für die Aufnahme eines Zugdrahts ¥, welcher mit einem Ende ¥1 am Fußteil des Schalthebels befestigt ist und diesen betätxgungsubertragend mit einem Umwerfer am Hinterrad oder am Tretlager des Fahrrads verbindet. Durch Verschwenken des Schalthebels 2 ist der Umwerfer über den Draht W betätigbar.

Der Schalthebel 2 ist in Fig. 1 und 7 im Uhrzeigersinn

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oder im Gegenzeigersinn betätigbar. Beim Verschwenken des Schalthebels im Gegenzeigersinn wird der Zugdraht W entgegen dem Widerstand der Rückholfeder des TJmwerfers angezogen und in der Nut 21 aufgewickelt. Durch Verschwenken des Schalthebels 2 im Uhrzeigersinn wird der Zugdraht dagegen unter der Belastung durch die Rückholfeder aus der Nut 21 abgewickelt. In jedem Falle wird auf den Zugdraht die zur sachgemäßen Betätigung des Umwerfers notwendige Zugkraft ausgeübt.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ist die Rastenscheibe 3 nahe dem Befestigungsteil 1 auf der Buchse gelagert, so daß sie relativ zum Befestigungsteil 1 frei drehbar und relativ zum Schalthebel 2 unter Überwindung eines Widerstands verdrehbar ist, welcher größer ist als die von der Rückholfeder des Umwerfers ausgeübte Kraft, wodurch die Rastenscheibe 3 durch die Zugspannung des Zugdraht relativ zum Befestigungsteil 1 feststellbar ist.

Die Rastenscheibe 3 hat entlang ihrem äußeren Umfang eine Rändelung 31 und zwischen dem Umfang und dem Mittelpunkt eine größere Anzahl von Rasten in Form von Durchbohrungen oder Vertiefungen 32, deren gegenseitige Umfangsabstände den Abständen zwischen den Schaltstellungen entsprechen (Fig. 4, 5)· Die Rastenscheibe 3 ist frei drehbar auf der Buchse 14 angeordnet. Ihr gegenüber ist eine Scheibe 22 nicht verdrehbar mit dem Schalthebel 2 verbunden. Die Scheibe 22 trägt ein mit den Rasten 32 in Eingriff bringbares Rastglied 23 in Form einer Kugel oder einer Klinke, welche durch ein elastisches Glied, etwa eine Blattfeder 24 in Eingriff mit den Rasten 32 belastet ist. Der Schalthebel 2 ist der Rastenscheibe 3 gegenüberstehend frei drehbar auf der Buchse 14 gelagert.

Das Rastglied 23 und die Rasten 32 dienen dazu, den

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Schalthebel 2 in seinen Schaltstellungen festzuhalten. Der durch die Feder 24 bewirkte elastische Eingriff des Rastglieds 23 mit jeweils einer Raste 32 erzeugt zwischen der Rastscheibe 3 und dem Schalthebel 2 einen Drehwiderstand, welcher beim Verschwenken des Schalthebels 2 relativ zur Rastenscheibe 3 überwunden werden muß.

Solange die Zugspannung des Zugdrahts W gleich einem vorbestimmten Wert ist oder diesen übersteigt, wird sie dazu ausgenutzt, die Rastenscheibe 3 relativ zum Befestigungsteil 1 festzuhalten. Das dazu verwendete Arretierglied 4 hat an einem Ende einen Sitz 41 für die äußere Hülle O des Zugdrahts W, und an seinem mittleren Teil einen Schlitz 42, mit welchem es verdrehbar und längsverschieblich auf einer fest mit dem Befestigungsteil 1 verbundenen Schraube 5 od. dergl. geführt ist. Beim Verschwenken des Schalthebels 2 zum Anziehen des Zugdrahts W für die Betätigung der Kettenschaltung wirkt die der Zugspannung des Drahts W entgegengesetzte Reaktionskraft über die Hülle O und den Sitz 41 auf das Arretierglied 4, so daß dieses mit seiner Spitze in Eingriff mit der Rändelung 31 der Rastenscheibe 3 gehalten wird. Der Schwenkbereich des Arretierglieds 4 ist durch zwei am Befestigungsteil 1 angebrachte Anschläge 16, 17 begrenzt. Durch den Eingriff des Arretierglieds 4 ist die Rastenscheibe 3 somit unverdrehbar gegenüber dem Befestigungsteil 1 festgehalten.

In der beschriebenen Anordnung ist der durch den Eingriff des Rastglieds 23 mit den Rasten 32 auf die Rastenscheibe 3 ausgeübte Drehwiderstand R größer als die von der Rückholfeder ausgeübte Kraft F. Die Zugspannung des Drahts W und damit die von der Hülle O übertragene Reakionskraft ist gleich der Kraft F, so daß sich die die Rastenscheibe 3 durch den Eingriff des Arretierglieds 4

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festhaltende Kraft als das Produkt aus dem Reibungsfaktor M und der Zugspannung bzw. Reaktionskraft oder der Kraft F ergibt.

Der Reibungsfaktor M ist dementsprecnend so eingestellt, daß die Haltekraft MF größer ist als der Widerstand R, solange die Zugspannung des Drahts W den vorbestimmten Wert übersteigt, d.h.. so lange der Zugdraht ¥ bzw. die Hülle O die richtige effektive Länge haben.

In Anbetracht des Vorstehenden greift die als Klinke aus gebildete Spitze des Arretierglieds 4- vorzugsweise in der in Pig. 4- und 5 dargestellten Weise an der Rändelung 31 der Rastenscheibe 3 an. Sofern die Haltekraft auch auf andere Weise erzielbar ist, kann die Rändelung 31 jedoch auch entfallen.

Bei einer Dehnung des Zugdrahts W oder beim Zusammenziehen der Hülle O, d.h. also bei einer Änderung der effektiven Länge des Drahts W verringert sich dessen Zugspannung und damit die Haltekraft MF. Dadurch wird der Drehwiderstand R größer als die Haltekraft, so daß die Rastenscheibe 3 beim Verschwenken des Schalthebels zur Betätigung der Kettenschaltung gemeinsam mit dem Schalthebel verdreht wird. Dies kommt dadurch zustande, daß die Abnahme der Zugspannung zu einer Verringerung der Reaktionskraft führt, so daß das Arretierglied 4-von der Rastenscheibe 3 abhebt (Fig. 5)· Dadurch ist die Rastenscheibe 3 dann relativ zum Befestigungsteil 1 frei verdrehbar und wird vom Schalthebel 2 mitgenommen.

Die Stellung der Rastenscheibe 3 bleibt dabei relativ zum Schalthebel 2 unverändert, so daß die daaischen liegende Rastanordnung nicht in Wirkung tritt.und der Schalthebel 2 über einen vergrößerten Bereich verschwenk bar ist.

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Auf diese Weise wird der Schalthebel so weit verschwenkt, bis die effektive Längung des Zugdrahts V ausgeglichen ist. Dadurch erreicht oder übersteigt dann die Zugspannung des Drahts W wieder den vorbestimmten Wert, wodurch das Arretierglied 4 wieder in Eingriff mit der Rändelung 31 der Rastenscheibe 3 kommt und diese erneut festhält (Fig. 4).

In diesem Zustand ist der Schalthebel 2 dann wieder relativ zur Rastenscheibe 3 verschwenkbar, so daß die Rastanordnung in Wirkung treten kann, um den Schalthebel in der jeweils gewählten Schaltstellung festzuhalten.

Zusätzlich zur Rastanordnung 23, 32 oder an deren Stelle kann eine Sichtanzeige für die Schaltstellungen vorgesehen sein, mit an der Rastenscheibe 3 angeordneten Markierungen und einem am Schalthebel 2 oder an der Scheibe 22 angeordneten Zeiger. Anstelle des Rastglieds 23 und der Rasten 32 kann dabei eine Telleroder Schraubenfeder vorhanden sein, welche den Schalthebel 2 oder die Scheibe 22 in reibschlüssiger Anlage an der Rastenscheibe 3 hält, um auf diese Weise den notwendigen Drehwiderstand zu erzeugen.

Während der Schwenkbereich des Arretierglieds 4 in der Ausführungsform nach Pig. 1 durch die Anschläge 16 und 17 begrenzt ist, zeigt Pig. 6 eine Ausführungsform, in welcher das am Befestigungsteil 1 angelenkte Arretierglied 4 eine mit einem Anschlag 43a versehene, verschwenkbare Klinke 43 trägt. Bei der Betätigung des Schalthebels 2 zum Nachlassen des Zugdrahts W ist die Klinke 43 über ihren Anschlag 43a starr mit dem Arretierglied 4 verbunden und dadurch in Eingriff mit der Rändelung 31 der Rastenscheibe 3 gehalten.

Die in Pig. 7 und 8 dargestellte zweite Ausführungsform

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der Erfindung unterscheidet sich, von der ersten dadurch, daß der Zugdraht hier keine Hülle O hat und dementsprechend keine Eeaktionskraft vorhanden ist. Die Rastenscheibe 3 ist hier relativ zum Schalthebel 2 frei drehbar und gegen der vorstehend definierten Drehwiderstand E gegenüber dem Befestigungsteil 1 verdrehbar. Gegenüber dem Schalthebel 2 ist die Rastenscheibe 3 unverdrehbar festgehalten, solange die Zugspannung des Drahts V gleich dem vorbestimmten Wert ist oder diesen übersteigt.

Das Arretierglied 4 ist hier mittels eines Stifts 6 am Schalthebel 2 angelenkt. Das Ende W1 des Zugdrahts W ist am Arretierglied 4 befestigt. Dieses greift mit seiner Spitze an der Rändelung 31 am äußeren Umfang der Rastenscheibe 3 an. Eine der Rastenscheibe 3 gegenüber am Befestigungsteil 1 befestigte Scheibe 7 trägt ein durch eine Feder 24 belastetes Rastglied 23·

Läßt bei dieser zweiten Ausführungsform die Zugspannung des Drahts aufgrund einer effektiven Längung desselben bis zur Unterschreitung des vorbestimmten Werts nach, so läßt sich zunächst der Schalthebel 2 allein verschwenken, um die Lose des Drahts W aufzunehmen. Die Rastenscheibe 3 wird dabei vun der zwischen ihr und der Scheibe 7 vorhandenen Rastanordnung 23» 32 festgehalten.

Ist dann die Lose des Zugdrahts W durch das Verschwenken des Schalthebels 2 so weit aufgenommen, daß seine Zugspannung den vorbestimmten Wert erreicht oder übersteigt, dann kommt die Spitze des Arretierglieds 4 wieder in Eingriff mit der Rändelung 31 der Rastenscheibe 3, so daß diese bewegungsübertragend mit dem Schalthebel 2 verbunden wird und sich zusammen mit diesem dreht. Dabei tritt dann die Rastanordnung in Wirkung, um den Schalthebel in der gewünschten Schaltstellung festzuhalten.

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In der zweiten Ausführungsform ist das Arretierglied 4, wie beschrieben, am Schalthebel 2 angelenkt. Es ist jedoch auch möglich, das Arretierglied 4 zwischen dem Schalthebel 2 und der Rastenscheibe 3 verdrehbar auf der Schalthebelwelle zu lagern. Dabei ist dann zwischen dem Schalthebel 2 und dem Arretierglied 4 eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, welche das Arretierglied 4 in Eingriff mit dem Schalthebel 2 und der Eastenscheibe 3 hält und diese beiden Teile bewegungsubertragend miteinander verbindet, solange die Zugspannung des Drahts gleich dem vorbestimmten Wert ist oder diesen übersteigt.

Ferner können anstelle des Rastglieds 231 der Feder 24 und der Rasten 32 in der zweiten Ausführungsform auch andere Einrichtungen zum Ausrichten des Schalthebels in den Schaltstellungen und zum Erzeugen des notwendigen Drehwiderstands vorhanden sein.

Somit schafft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung, welche in der Lage ist, eine durch Dehnung des Zugdrahts oder Zusammenziehen der Hülle desselben hervorgerufene Änderung der effektiven Länge des Zugdrahts selbsttätig auszugleichen und den Schalthebel anschließend in der jeweiligen Schaltstellung festzuhalten, wodurch eine sichere Betätigung des Schalthebels und eine zuverlässige Überführung der Antriebskette mittels des Umwerfers gewährleistet ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen AusführungsbeispieIe beschränkt, sondern erstreckt sich auf die verschiedensten Abwandlungen derselben im Rahmen des Patentanspruchs.

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ORIGINAL INSPECTED

Leer seite

Claims

Anwaltsakte 50 159

DR. BERG D I P L.-I N G. ST AP F DIPL-ING. SCHWABS DH. OR. SANDMAIR

PATENTANWALTS βΜΟΝΟΗΕΝβΟ ■ MAUERKiRCHERSTR.45

Paten

Betätxgungseinriclitung für eine Kettenschaltung zum Betätigen eines von einer Rückholfeder belasteten Ilmwerfers über einen Draht zug, mit einem eine Hebelwelle tragenden Befestigungsteil und einem verschwenkbar auf der Hebelwelle gelagerten Schalthebel zum Betätigen des von der Rückholfeder belasteten Ilmwerfers, dadurch gekennze ichnet, daß die Hebelwelle (15) eine Rastenscheibe (3) trägt, welche relativ zum Befestigungstexl (1) oder dem Schalthebel (2) frei drehbar und relativ zum anderen der beiden Teile gegen einen Widerstand, welcher größer ist als die Kraft der Rückholfeder, verdrehbar ist, und daß ein die freie Drehung der Rastenscheibe steuerndes Arretierglied (4) durch die Zugspannung des Drahtzugs in Anlage an der Rastenscheibe gehalten ist, so daß es die freie Drehung der Rastenscheibe verhindert, solange die Zugspannung gleich einem vorbestimmten Wert oder größer als dieser ist, und die freie Drehung der Rastenscheibe freigibt, sofern die Zugspannung aufgrund einer Längenänderung des Drahtzugs (W) kleiner ist als der vorbestimmte Wert, so daß die Längenänderung des Drahtzugs selbsttätig kompensierbar ist.

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