DE3132103C2

DE3132103C2 - Kettenschaltung

Info

Publication number: DE3132103C2
Application number: DE3132103A
Authority: DE
Inventors: Keizo Sakai Osaka Shimano
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1980-08-13
Filing date: 1981-08-13
Publication date: 1986-04-24
Also published as: US4470823A; FR2488667B1; JPS6359917B2; DE3132103A1; FR2488667A1; JPS5737082A

Abstract

Fahrrad-Gangschaltung mit einem einen Schalthebel aufweisenden Betätigungsteil, einem ein Befestigungsteil, ein viergliedriges Gestänge mit einer Kettenführung und eine Rückstellfeder aufweisenden Umwerfer und einem Betätigungsdraht, bei welcher das Betätigungsteil eine erste Rasteinrichtung zum Ausrichten der Kettenführung in der jeweiligen Schaltstellung allein bei der durch die Rückstellfeder bewirkten Rückstellbewegung der Kettenführung und der Umwerfer eine zweite Rasteinrichtung zum Ausrichten der Kettenführung in der jeweiligen Schaltstellung allein bei der durch Anziehen des Betätigungsdrahtes bewirkten Vorwärtsbewegung der Kettenführung aufweist.

Description

den, so daß sich die Betätigungskraft gegenüber jener der eingangs genannten, bekannten Kettenschaltung auf mindestens die Hälfte verringert und der gesamte Schaltvorgang leichtgängiger wird, ohne daß deshalb eine Einbuße bei der Schaltgenauigkeit hinzunehmen wäre.

Es ist zwar bereits bekannt (DE-OS 26 57 721), zum Erreichen einer leichtgängigeren Schaltung dem Umwerfer eine Rasteinrichtung zuzuordnen, doch bei der bekannten Kettenschaltung ist dann die Betätigung des Umwerfers nur über einen auf Zug und Druck belastbaren Draht oder Ober zwei gesonderte Zugdrähte möglich, was den Gesar aufwand der Kettenschaltung ganz erheblich steigert.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung liegt darin, daß die erste und die zweite Rasteinrichtung äußerst genau einstellbar sind, so daß sie die Kettenführung sicher in der jeweiligen Schaltstellung gegenüber den entsprechenden Kettenrädern halten.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel (¹^r Erfindung anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht des Betätigungsteils einer Fahrrad-Gangschaltung in einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Betätigungsteils,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Umwerfers der Gangschaltung,

F i g. 4 eine Ansicht des Umwerfers von unten,

F i g. 5 und 6 Ansichten des Umwerfers von unten zur E.-Iäuterung seiner Wirkungsweise,

F i g. 7 eine dem in F i g. 6 Dargestellten entsprechende Seitenansicht des Umwerfers,

F i g. 8 eine Seitenansicht eines Befestigungsteils des Umwerfers, und

F i g. 9 eine Ansicht einer Schwinge des Umwerfers von unten.

Die erfindvjigsgemäße Fahrrad-Gangschaltung setzt sich zusammen aus einem Betätigungsteil 5 mit einem Schalthebel 1 und einem über einen Betätigungsdraht W damit verbundenen Umwerfer D. Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Betätigungsteil S weist eine Klemmschelle 2 mit einer daran hervorstehenden Schalthebelwelie 3 auf. Am freien Ende der Welle 3 isi ein zylindrisches Halteteil 4 mittels einer Schraube 5 befestigt. Die Klemmschelle 2 und das Halteteil 4 bilden zusammen ein Befestigungsteil. Der Schalthebel 1 ist frei verdrehbar auf der Welle 3 gelageit. Eine zwischen dem Schalthebel 1 und dem Halteteil 4 angeordnete erste Rasteinrichtung bestimmt die Schaltstellungen der Kettenführung des Umwerfers D bei der Rückstellbewegung derselben.

Zu der in F i g. 1 und 2 ebenfalls dargestellten ersten Rasleinrichtung gehört eine zwischen dem äußeren Umfang des Halteteils 4 und dem inneren Umfang einer Lagerbohrung la des Schalthebels 1 angeordnete, gegenüber dem Halteteil 4 und dem Schalthebel 1 frei verdrehbare Rastenbuchse 6 mit einem einer Seitenfläche des Nabenteils des Schalthebels i gegenüberliegenden Flansch 6a. An der Innenseite hat die Rastenbuchse 6 eine Reihe von Ratschenzähnen 7 für den Eingriff einer am Umfang des Halteteils 4 angeordneten Sperrklinke 8. An der den Schalthebel 1 zugewandten Seite hai der Flansch 6a eine Anzahl von Rastvertiefungen 9 für den Eineriff eines an J;r Seitenfläche der Nabe des Schalthebels 1 angeordneten Rastglieds 10 in Form einer Kugel.

In der vorstehend beschriebenen Anordnung bilden die Ratschenzähne 7 zusammen mit der Sperrklinke 3 ein Richtungsgesperre, welches die Drehung der Rastenbuchse 6 relativ zum Halteteil 4 bei einer Betätigung des Schalthebels 1 in Richtung des Pfeils X in F i g. 2 zum Ausüben eines Zugs auf den Betätigungsdraht W freigibt und die Rastenbuchse 6 bei einer Betätigung des Schalthebels in Richtung des Pfeils Y zum Losegeben des Betätigungsdrahts Wan einer Drehung auf dem Halteteil 4 hindert

Die Rastenbuchse 6 ist durch den Eingriff der Rastkugel 10 mit einer der Rasten 9 mit dem Schalthebel 1 verbunden. Bei der Betätigung des Schalthebels 1 zum Ausüben eines Zugs auf den Betätigungsdraht W gibt die Sperrklinke 8 die Ratschenzähne 7 frei, so daß die Rastenbuchse 6 vom Schalthebel mitgenommen wird und sich relativ zum Halteteil 4 verdreht. Wird der Schalthebel ί jedoch beim Losegeben des Betätigungsdrahts W betätigt, so kommt die Klinke 8 mit einem der Ratschenzähne 7 in Eingriff und huf4ert dadurch die Rastenbuchse 6 an einer Drehung relativ zum Halteteil 4, so daß also der Schalthebel 1 um die Rastenbuchse 6 herum verdreht wird. In der jeweiligen Schaltstellung ist der Schalthebel 1 durch den Eingriff der Rastkugel 10 mit einei der Rasten 9 gehalten.

In dem vorstehend beschriebenen Richtungsgesperre kann auch eine umgekehrte Anordnung der Ratschenzähne 7 und der Rastklinke 8 verwendet werden. Ferner kann auch anstelle der Ratschenzähne 7 und der Klinke 8 etwa eine Schlingfeder od. dergl. verwendet werden.

Ferner kann auch für die Rastvertiefungen 9 und das Rastglied 10 eine umgekehrte Anordnung gewählt werden.

Der in F i g. 3 bis 9 dargestellte Umwerfer D der Gangschaltung ist für das Hinterrad eines Fahrrads bestimmt und weist ein Befestigungsteil 11 und ein viergliedriges Gestänge mit einem Basisteil 12, zwei zueinander parallelen Schwingen 13, 14 und einem Koppelglied 15 auf. Das Befestigungsteil 11 ist zusammen mit eine- (nicht gezeigten) Nabenwelle am (nicht gezeigten) Rahmenende eines Fahrrads befestigbar. Das Basisteil 12 des viergliedrigen Gestänges ist mittels eines Querbolzens 16 frei verschwenkbar am Befestigu.-Tgsteil 11 angelenkt.

Das Basisteil 12 hat an einer Seite einander paarweise gegenüberstehende Auglaschen, an denen die Schwingen 13,14 mittels Bolzen 17 bzw. t8 angelenkt sind. An den freien Enden der Schwingen 13,14 ist das Koppelglied 15 mittels zweier Bolzen 19,20 angelenkt.

Das Koppelglied \5 hat eine ähnliche Form wie das Basisteil 12, mit einander paarweise gegenüberstehenden Auglaschen, an denen die freien Enden der Schwingen 13,14 mittels der Bolzen 19 bzw. 20 angelenkt sind, so daß das Koppelglied 15 durch die Schwngen 13, 14 relativ zum Basisteil 12 beweglich geführt ist.

An der gegenüberliegenden Seite des Koppelglieds 15 ist eine Kettenführung 24 mit zwei Kettenrädern 22, 23 mittels eines in c'.t gleichen Richtung wie der Querbolzen 16 ausgerichteten Querbolzens 21 in einem vorbestimmten. Bereich verschwenkbar angelenkt. Die Kettenräder 22, 23 dienen dazu, eine über sie hinweg verlaufende (nicht gezeigte) Antriebskette auf jeweils eines von mehreren zur Gangschaltung gehörenden Antriebskettenrädern zu führen. Zu diesem Zweck werden die Kettenräder 22,23 in Axialrichtung der Antriebskettenräder verstellt, um das jeweils gewünschte Antriebs-

Übertragungsverhältnis herzustellen.

Soweit bisher beschrieben, entspricht der Aufbau des Umwerfers im wesentlichen demjenigen eines bekannten Umwerfers und bedarf insoweit keiner weiteren Erläuterung.

Bei dem vorstehend beschriebenen Umwerfer ist gemäß der Erfindung zwischen dem Befestigungsteil 11 und dem Basisteil 12 des viergliedrigen Gestänges keine Feder vorhanden, so da8 das Gestänge frei verschwenkbar ist. Dagegen ist zwischen dem Befestigungsteil 11 und dem Gestänge eine zweite Rasteinrichtung vorhanden, welche die Schaltstellungen der Kettenführung 24 bei deren Vorwärtsbewegung bestimmt. In der in F i g. 3 bis 9 gezeigten Ausführung ist die zweite Rasteinrichtung zwischen dem Befestigungsteil 11 und der einen Schwinge 13 angeordnet und weist ein in Richtung auf die Schwinge 13 am Befestigungsteil 11 hervorstehendes erstes Rastenteil 30 mit einer derjenigen der Schaltstellungen entsprechender. Anzahl von Rasten 31 auf.

Die Schwinge 13 hat ein in Richtung auf das Befestigungsteil 11 hervorstehendes zweites Rastenteil 32 mit einer derjenigen der Schaltstellungen entsprechenden Anzahl von mit den Rasten 31 des ersten Rastenteils 30 in Eingriff bringbaren zweiten Rasten 33. Durch den Eingriff jeweils einer ersten mit einer zweiten Raste 31 bzw. 33 wird die Vorwärtsbewegung der Kettenführung begrenzt und diese in der jeweils gewünschten Schaltstellung festgehalten.

Wie man in F i g. 8 und 9 erkennt, haben die ersten und zweiten Rasten 31 bzw. 33 jeweils eine Halteflanke a und eine Gleitflanke b. Die Gleitflanken b der ersten Rasten 31 haben die Form von mit der Achse 01 des Querbolzens 16 konzentrischen Kreisbögen. Die Gleitflanken bder zweiten Rasten 33 haben die Form von mit der Achse des die Schwinge 13 mit dem Basisteil 12 verbindenden Bolzens 17 konzentrischen Kreisbögen. Das erste und das zweite Rastenteil 30 bzw. 32 sind jeweils als Verlängerung des Befestigungsteils 11 bzw. der Schwinge 13 ausgebildet.

An dem die Schwinge 13 mit dem Koppelglied 15 verbindenden Bolzen 19 ist ein Hebel 34 relativ zur Schwinge 13 verschwenkbar angelenkt. An diesem Hebel 34 ist der Betätigungsdraht W mittels einer Halterung 35 befestigt. Zwischen dem Basisteil 12 und einem am Hebel 34 hervorstehenden Zapfen 36 ist eine Rückstellfeder 37 angeordnet. Die Schwinge 13 hat einen Schlitz 38, in welchem der am Hebel 34 hervorstehende Zapfen 36 beweglich geführt ist. Die Rückstellfeder 37 ist um den Bolzen 17 geschlungen und stützt sich mit einem Ende am Bolzen 18 und mit dem anderen am Zapfen 36 ab.

Das Befestigungsteil 11 und das Basisteil 12 des Gestänges tragen Drahtführungen zum Verschwenken des viergliedrigen Gestänges reiativ zum Befestigungsteil durch Anziehen des Betätigungsdrahts W. In der dargestellten Ausführungsform ist eine erste Drahtführungsrolle 39 am Basisteil 12 und eine zweite Führungsrolle 40 am Befestigungsteil U angebracht Beim Anziehen des über die Rollen 39 und 40 geführten und mit seinem Ende an der Halterung 35 befestigten Drahts W wird auf die Führungsrolle 39 ein Zug ausgeübt, welcher das viergliedrige Gestänge im Uhrzeigersinn um den Querbolzen 16 herum zu verschwenken trachtet

Eine in Fig.3 bis 7 dargestellte Spannfeder 41 hält die Antriebskette unter Spannung und übt auf das viergliedrige Gestänge eine in bezug auf den Querbolzen 16 im Gegenzeigersinn gerichtete Belastung aus.

Die vorstehend beschriebene Fahrrad-Gangschaitung arbeitet folgendermaßen:

In F i g. 3 und 4 befindet sich die Kettenführung 24 in der Schnellgangstellung gegenüber dem den kleinsten Durchmesser aufweisenden Antriebskettenrad. Zum Überführen der Antriebskette von diesem Kettenrad auf ein anderes Kettenrad für einen niedrigeren Gang wird der Schallhebel 1 in Richtung des Pfeils X in F i g. 2 vorwärts verschwenkt, um den Betätigungsdraht Wanzuziehen. Bei dieser Betätigung des Schalthebels 1 gibt

ίο die Sperrklinke 8 die Ratschenzähne 7 frei, so daß die durch den Eingriff der Rastkugel 10 mit einer der Rasten 9 mit dem Schalthebel 1 verbundene Rastenbuchse 6 gemeinsam mit diesem verdreht wird.

Für diesen Schaltvorgang ist somit nur eine zur Überwindung der durch die Rückstellfeder 37 des Umwerfers Dausgeübten Belastung ausreichende Kraft notwendig.

Durch den beim Verschwenken des Schalthebels I

nach vorn über den Draht W ausgeübten Zug wird der Heb'.¹! 34 yunärhst im Gegenzeigersinn verschwenkt.

Dabei ist der Schwenkbereich des Hebels 34 durch die Anlage des Zapfens 36 an dem entsprechenden Ende des Schlitzes 38 auf das für das Fortschalten um eine Gangstufe notwendige Maß begrenzt. Durch das Verschwenken des Hebels 34 wird die Rückstellfeder 37

;5 unter Speicherung von Energie gespannt (F ig. 5).

Wird der Draht W nach dem Anschlag des Zapfens 36 am Ende des Schlitzes 38 weiter angezogen, so wirkt nun die Zugkraft auf die Führungsrolle 39 ein, um das viergliedrige Gestänge um den Querbolzen 16 herum zu verschwenken, wobei sich die Kettenführung 24 in Radialrichtung der Antriebskettenräder bewegt.

Die Gleitflanken öder Rasten .13 des zweiten Rastenteils 32 gleiten dabei an den Gleitflanken b der Rasten 31 des ersten Rastenteils 30 entlang, wobei sich die HaI-teflanken a der zweiten Rasten 33 von den Halteflanken a der ersten Rasten 31 lösen und damit eine Verstellung des viergliedrigen Gestänges freigeben.

Die Verstellbewegung des viergliedrigen Gestänges in die in F i g. 6 gezeigte Stellung wird durch die von der Rückstellfeder 37 gespeicherte Energie unterstützt, so daß sich die Kettenführung 24 in einem Zug in Axialrichtung der Antriebskettenräder bewegt und die Antrieb'skette auf das nächste Kettenrad überführt. Dabei kommt die Halteflanke a der dem betreffenden Gang zugeordneten Raste 33 des zweiten Rastenteils 32 in Anlage an der Halteflanke A der entsprechenden Raste 31 des ersten Rastenteils 30, wodurch die gewählte Schaltstellung sicher bestimmt und die Kettenführung 24 in dieser festgehalten ist. Die Halteflanke a der zweiten Raste 33 ist dabei durch die Rückstellfeder 37 in Anlage an der Halteflanke a der ersten Raste 31 belastet, lio daß die gewählte Schaltstellung sicher gehalten wird.
Wie vorstehend erläutert, bewegt sich die Kettenführung 24 zunächst in Radialrichtung und erst danach in Axialrichtung der Antriebskettenräder. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, den Abstand zwischen dem Kettenrad 22 der Kettenführung 24 und den Antriebskettenrädern relativ groß zu gestalten und damit die Bewegungsfreiheit der Antriebskette zu vergrößern. Durch die anfängliche Radialbewegung der Kettenführung 24 wird die Antriebskette relativ lose, so daß sie sich bei der anschließenden Axialbewegung der Kettenführung 24 mijhelos auf ein anderes Antriebskettenrad überführen läßt, die Gangschaltung also mit geringem Kraftaufwand, betätigbar ist.

Mit der Unterstützung durch die in der Rückstellfeder 37 gespeicherte Kraft erfolgt die Bewegung der Ketten-

führung 24 in Axialrichtung der Antriebskettenräder sehr schnell in einem Zuge, so daß die Antriebskette unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit des Drahts W schne'l und geräuscharm auf das gewählte Kettenrad überführt wird und dadurch auch einem geringercn Verschleiß unterworfen ist.

Um die Kette wieder von dem Kettenrad für den mittle^ren Gang auf das Schnellgang-Kettenrad zu überführen, wird der Schalthebel 1 in Richtung des Pfeils Y in F i g. 2 verschwenkt, so daO der Betätigungsdraht die zum Schalten um eine Schallstufe notwendige Lose erhält, worauf die Kettenführung 24 durch die Rückstellfeder 37 zurückgestellt werden kann. Bei der genannten Bewegung des Schalthebels 1 am Betätigungsteil 5 kommt die Klinke 8 in Eingriff mit einem der Ratschenzähne 7 und hält dadurch die Rastenbuchse 6 unverdrehbar auf dem Halteteil 4 fest, so daß nun der Schalthebel 1 relativ zur Rastenbuchse 6 verdreht wird und die Rastkugel 10 in der der nächsten Schaltstellung entsprechenden Rastvertiefung 9 einrastet und die Gangschaltung insgesamt sicher in dieser Schaltstellung festhält.

Durch die vorstehend beschriebene Betätigung des Schalthebels 1 wird die Rückstellung des viergliedrigen Gestänges unter Einwirkung der Rückstellkraft der Rückstellfeder 37 freigegeben. Die in Form von mit dem Anlenkbolzen 17 der Schwinge 13 konzentrischen Kreisbögen ausgebildeten Gleitflanken öder Rasten 33 des mit der Schwinge 13 verbundenen Rastenteils 32 ermöglichen bei dieser Verstellung das ungehinderte Verschwenken der Schwingen 13 und 14 im Gegenzeigerrin.

Bei dieser Rückstellung des viergliedrigen Gestänges löst sich die bisher in Eingriff befindliche zweite Raste 33 von der zugeordneten ersten Raste 31, so daß das viergliedrige Gestänge unter der Belastung durch die Spannfeder 41 im Gegenzeigersinn um den Querbolzen 16 herum verschwenkt wird, um die Antriebskette auf das Schneiigang-Kettenrad zu überführen. Dabei kommt dann die Halteflanke a der dem Schnellgang entsprechenden zweiten Raste 33 in Anlage an der Haiteflanke a der zugeordneten ersten Raste 31, um den Umwerfer in der Schnellgang-Schaltstellung zu halten.

Bei der Betätigung des Schalthebels 1 feigen die von der Rückstellfeder 37 ausgeübte Kraft, d. h. also zum Anziehen des Betätigungsdrahts W, erfolgt die Ausrichtung der Kettenführung 24, wie vorstehend erläutert, durch die am Umwerfer D angeordnete zweite Rasteinrichtung und nicht durch die Betätigungseinrichtung S, so daß für die Betätigung des Schalthebels nur ein zur Überwindung der von der Rückstellfeder 37 ausgeübten Kraft ausreichender Kraftaufwand notwendig ist.

Bei der Betätigung des Schalthebels 1 im Sinne der von der Rückstellfeder 37 ausgeübten Kraft erfolgt die Ausrichtung der Kettenführung 24 dagegen durch die am Betätigungsteil S angeordnete erste Rasteinrichtung, so daß die Kettenführung 24 ohne Einwirkung der am Umwerfer D angeordneten zweiten Rasteinrichtung von der Rückstellfeder 37 zurückgestellt wird. Dadurch erübrigt sich die Verwendung zweier Zugdrähte oder einer Druck- und Zugdrahts anstelle des einzigen Zugdrahts W.

Die beschriebene Gangschaltung gewährleistet somit eine sichere Betätigung, hat einen einfachen Aufbau und ist kostensparend herstellbar.

In der beschriebenen Ausführungsform ist das zweite Rastenteii 32 an der Schwinge 13 angeordnet Es kann jedoch auch an der anderen Schwinge 14, am Koppelglied 15 oder getrennt von den Schwingen 13, 14 und vom Koppelglied 15 am Hebel 34 angeordnet sein.

Aus der Verwendung des Hebels 34 ergeben sich die vorstehend erläuterten Vorteile, andererseits ist der Hebel 34 jedoch nicht unbedingt notwendig.

Bei der Verwendung des Hebels 34 in der vorstehend erläuterten Weise wird die Rückstellfeder 37 zusätzlich als Kraftspeicher für die Unterstützung des Schaltvorgangs herangezogen. Es kann jedoch auch eine von der Rückstellfeder unabhängige kraftspeichernde Feder verwendet werden.

Ferner handelt es sich in der beschriebenen Ausführungsform bei dem Betätigungsdraht Wum einen nackten Draht, d. h. um einen einfachen, nicht ummantelten Zugdraht, welcher über die beiden Führungsrollen 39 und 40 zum Stellhebel geführt ist. In einer anderen Ausführungsform kann ein ummantelter Draht verwendet werden, wobei dann anstelle einer der Führungsrollen eine Abstützung für den Mantel des Drahts am Befestigungsteil 11 oder am Basisteil 12 des Gestänges vorhanden sein kann, um einen Gegenhait fur den über den Draht ausgeübten Zug zu bilden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kettenschaltung mit einem Betätigungsteil, das einen Befestigungssockel, einen an diesem drehbar gelagerten Schalthebel und eine Rasteinrichtung zwischen Sockel und Schalthebel aufweist einem Umwerfer mit einem Befestigungsteil und einem an diesem angelenkten, eine Kettenführung tragenden und durch eine Rückstellfeder belasteten, viergliedrigen Gestänge, und einem Zugdraht zwischen Schalthebel und Gestänge, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: