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Einrastvorrichtung der einzelnen Gänge bezüglich des vorderen Um-
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werfers (Kettenblattumwerfers) einer Kettenschaltung für Fahrräder
BESCHRE 13 tJG Die Erfindung betrifft einen vorderen Kettenumwerfer einer Kette
schaltung für Fahrräder, wie er sich in vielfacher Art der Ausgestaltung im Handel
befindet, bei dem die Kette zwischen zwei parallelen Bügeln einer Kettenführung
verlaufend entweder auf ein kleineres Kettenblatt gezogen bzw. an ein größeres gedrückt
und somit auf dieses geschoben wird. Dabei sollen durch einen entsprechenden Schalthebel
die einzelnen Gänge spürbar einrasten um Nachjustierungen bei Schaltvorgängen zu
vermeiden.
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Um das bei den gängigen Kettenschaltungen notwendige Nachjustieren
des Kettenrundlaufs nach fast jedem Schalt vorgang zu vermeiden, sind bereits verschiedentlich
Kettenschaltungen auf den Markt gelangt, bei denen die Schaltung in den einzelnen
Gängen deutlich spürbar einrastet. Diese Schaltungen betreffen jedoch durchwegs
den hinteren Umwerfer, bei dem auch bei nicht rastenden Schaltungen eine eingestellte
Stellung mit gutem Kettenrundlauf nur bei So halt vorgängen an eben dem hinteren
Umwerfer nachgestellt werden muß. Be der heute üblichen Art des vorderen Umwerfers
hingegen muß vielfach auch dann nachjustiert werden, wenn nicht dieser sondern der
hintere Umwerfer bedient wurde, da durch die veränderte Kettenlinie die Kette am
fimwerfer scheuert.
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Das bedeutet, daß bei der üblichen Art der vorderen Umwerfer eine
eindeutige Ideal- und somit Raststellung eines Ganges am vorderen Umwerfer gar nicht
möglich ist, da abhängig vom gewählten Ritzel des hinteren Mehrfachzahnkranzes der
vordere Umwerfer häufig nachgestellt werden muß.
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Der Erfindung liegt nun insbesondere die Aufgabe zugrunde, einerseits
die
Kettenführung des vorderen Umwerfers derartig auszubilden, daß, wenn sich der Umwerfer
nach einem Schaltvorgang in einer Raststellung befindet, die Kette nach keinem Umschaltvorgang
am hinteren Umwerfer an der Kettenführung scheuert. Die vorgesehene Einrastvorrichtung
kann ihre Elemente teils am Umwerfer, teils an einem speziellen Schalthebel angebracht
haben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch: a) einen derart breit
gewählten Abstand der parallelen Bügel der Kettenführung, daß auch bei extremem
Kettenverlauf (rechtes Kettenblatt vorn und extrem linkes Ritzel hinten bzw. linkes
Kettenblatt vorn und extrem rechtes Ritzel hinten) die Kette nicht an der Kettenführung
streifen kann.
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b) falls notwendig durch eine gefederte Aufhängung des ätißeren (in
Fahrtrichtung rechten) Bügels am inneren Bügel der Settenfiihrung, wodurch bei Bewegung
der Kette auf das äußerste meist größte -Kettenblatt vermieden wird, daß die Kettenführung
an der rechten Tretkurbel des Fahrrads hängen bleibt.
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c) eine Einrastvorrichtung zur Einrastung der einzelnen Gänge in einer
jeweiligen Stellung, in der die Kette nicht an der Kettenführung scheuern kann.
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d) eine Vorrichtung die bewirkt, daß nach erfolgtem Schaltvorgang
sich die Kettenführung mit dem Loslassen des Schalthebels in ihre Idealstellung
(Ruhestellung) bewegt, da durch den vergrößerten Abstand der beiden parallelen Bügel
der Kettenführung die Ruhestellung (in der sauberer Kettenrundlauf erfolgen soll)
und die Umschaltstellung (in der die Kette überspringt) nicht identisch sind.
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Die Ausgestaltung der erfindungsgemäi3en Kettenführung des vorderen
Umwerfers unterscheidet sich grundsatzlich von herkömmlichen Kette führungen nur
durch den vergrdßerten Abstand der beiden parallelen Bügel, die entweder die Kette
von einem größeren auf ein kleineres Kettenblatt ziehen bzw. von einem kleineren
auf ein größeres schieben.
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Die beiden Bügel sind so gut wie immer an 2 Stellen miteinander verbunden.
Da nun beim Schieben der Kette auf das größte Kettenblatt durch den vergrößerten
Abstand der beiden Bügel der Kettenführung der (in Fahrtrichtung) rechte Bügel weiter
an den Drehbereich der rechten Tretkurbel herangeschoben wird, besteht die Gefahr,
da[S die Tretkurbel an der Kettenführung hängenbleibt und diese so eventuell beschädigt.
Um dies zu vermeiden sollte der rechte Bügel in den üblicherweise 2 Punkten, durch
die er mit dem linken verbunden ist, te-Leskopartig gefedert sein. Wenn er außerdem
an seinen beiden Enden nach links (in Fahrtrichtung) geschwungen ist, drückt die
Tretkurbel beim Treten während des Schaltvorganges den Bügel allenfalls etwas nach
links, ohne ihn zu beschädigen. Dieses eventuelle Streifen an der Tretkurbel ist
deshalb kaum hinderlich, da es nur während eiaes Schaltvorganges, eben des Schiebens
der Kette auf das rechte (meist größte) Kettenblatt geschieht. Durch eine im Folgenden
beschriebene erfindungsgemä3e Vorrichtung wird die Kettenführung mit dem Loslassen
des Schalthebels sofort wieder etwas nach links bewegt, um ein Scheuern der Kette
an der Kettenführung zu verhindern, wodurch die die Kettenführung auch aus dem Drehbereich
der Tretkurbel bewegt wird.
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Einrastvorrichtungen zeichnen sich im Allgemeinen dadurch aus, daß
beim Bewegen einer bestimmten Mechanik in einer Richtung mit dem Erreichen bestimmter
Punkte eine spürbare Hemmung eintritt, die 1. nur mit stärkerer Kraftanwendung überwunden
werden kann oder die 2. eine totale Sperre in der Bewegungsrichtung verursachen
kann. Beide :{öglichkeiten können in den verschiedenen Äusbildungsformen Anwendung
finden. Im Folgenden soll nun anhand der Zeichnungen der Aufbau und die Funktionsweise
der Einrastvorrichtung dargelegt werden.
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In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Schalthebel gezeigt, wobei dessen
achse im Querschnitt erscheint, in Fig. 2 ist der gleiche Schalthebel mit längsgeschnittener
Drehachse gezeigt. Dabei ist der Schalthebel 1 um das sehr komplexe Gebilde der
Drehachse 2 drehbar gelagert. In der Oberfläche der Drehacnse 2 sind Vertiefungen
3 mit einem steilen 4 und einem gerundeten 5A bzw. flachen 5B Ende. Unterhalb des
steilen 4 Endes befindet sich je ein verschiebbarer Keil, mit Ausnahme der Vertiefung
3,3. Im Schalthebel befindet sich eine
Stiftführung 7,in der ein
Stift 8 von einer Andruckfeder 9 gegen die Drehachse 2 und somit in eine Vertiefung
3 gedrückt wird. An der Seite des steilen Endes 4 der Vertiefung 3 ist der Stift
8 unten rechtwinklig, an der gegenüberliegenden zum gerundeten 5A bzw. flachen Ende
5B weisenden Seite abgerundet gebildet. Die Stiftführung 7 wie der Stift 8 sollten
derart ausgebildet sein, daß sich der Stift 8 in der Stiftführung 7 nicht drehen
kann, beispielsweise indem beide im Querschnitt rechteckig oder quadratisch gestaltet
sind. Das Schaltseil 9 wird durch die Feder im Umwerfer in Pfeilrichtung 10 gezogen.
Die Drehachse 2 ist innen hohl. Im Hohlraum befindet sich eine Teleskopfederung
11, durch die ein Druckknopf 12 nach außen gedrückt wird. Mit dem Druckknopf 12
sind die Schiebekeile 6 fix verbunden. Wird nun der Druckknopf 12 gegen die Teleskopfederung
11 gedrückt, drückt der Schiabekeil 6 den Stift 8 über das steile Ende 4 der Vertiefung
3 und die Federkraft (in Pfeilrichtung 10) des Umwerfers zieht das Schaltseil 9
und somit den Schalthebel 1 um die Drehachse 2 herum bis der Stift 8 in die nächste
Vertiefung 3 gedrückt wird und an deren steilem Ende 4 hängenbleibt. Wird hingegen
der Schalthebel 1 gegen Seilzugrichtung 10 angezogen, so ergibt sich zwar ein deutlich
spürbarer Widerstand, wenn der Stift an das gerundete Ehde 58'stößt, aber mit erhöhter
Kraft wann der Schaltnebel 1 weiter bis zur nächsten Vertiefung gezogen werden.
Die Achse 2 des Schalthebels 1 ist nun selbst an einer Befestigungsschelle 13 (oder
eventuell auch an einem Anlötsockel am Fahrradrahmen) befestigt und zwar drehbar
gelagert. Dabei soll die Drehung zwischen 2 fixen Anschlägen 14 und 15 (Fig. 3>,
zwischen denen sich der mit der Achse 2 fix verbundene Vorsprung 16 bewegt, dergestalt
möglich sein, daß über eine starke Feder (sie muß wesentlich stärker sein als die
über das Zugseil wirksame Federkraft) der Vorsprung 16 gegen den Anschlag 15 gedrückt
wird.
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Wird nun gewünscht, daß die Fahrradkette von dem zur Vertiefung 3,1
gehörigen Kettenblatt auf das zur Vertiefung 3,2 gehörige Kettenblatt überwechselt,
so wird der Druckknopf 12 gedrückt; wie beschrieben zieht das Schaltseil den Schalthebel,
nachdem der Stift 8 huber das steile Ende 4 der Vertiefung 3,1 vom Schiebekeil gehoben
lçorden ist, den Schalthebel 1 soweit, bis Stift 8 am steilen Ende 4 hängen bleibt.
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Es ist nun aufgrund der verbreiterten Kettenführung wahrscheinlich,
daß
die Kettenführung an der kette scheuert, ohne sie auf das nächste Kettenblatt herüberziehen
zu können. Nun wird der Schalthebel 1 in Zugrichtung 10Zdes Schaltseiles 10 gedrückt.
Da der Stift 8 am steilen Ende 4 der Vertiefung 3,2 hängen bleibt, wird so die Drehachse
2 gegen die starke Federkraft (Pfeilrichtung 17), die den Vorsprung 16 gegen den
Anschlag 15 drückt, an Anschlag 14 herangedrückt.
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Das bedeutet, daß das Schaltseil 10 über den zunächst erreichten Punkt
hinaus entspannt wird und so die Fahrradkette doch zum Überspringen auf das nächste
Kettenblatt gebracht wird. illit dem Loslassen des Schalthebels 1 wird die Drehachse
2 von der starKen Federkraft (Richtung der starken Federkraft Pfeil 17) mit dem
Vorsprung 16 gegen den Anschlag 15 gedrückt, d. h. der Schalthebel 1 und das Schaltseil
10 werden wieder ein Stück angezogen. Damit ist gewährleistet, daß die Fahrradkette
in Abstand von beiden Bügeln der Kettenführung verläuft und nicht scheuert. Das
Schalten in Richtung Vertiefung 3,3 erfolgt sinngemäß genauso.
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Beim Schalten von Vertiefung 3,3 in Gegenrichtung wird der Schalthebel
1 über das flache Ende 5B bis zum einsetzenden Widerstand des gerundeten Endes 5A
der Vertiefung 3,2 gedrückt. An dieser Stelle springt dann die Kette auf das nächste
Kettenblatt. Mit dem Loslassen des Schalthebels 1 zieht das Schaltseil 10 durch
die Federkraft des Umwerfers den Schalthebel soweit, bis der Stift 8 am steilen
Ende 4 der Vertiefung 3,2 hängen bleibt. In dieser Stellung hat die Fahrradkette
wieder von beiden Bügeln der Kettenführung soweit Abstand1 daß bei keiner Kettenstellung,
die den rücKwärtigen 4ehrfachzahnkranz betrifft, ein Scheuern der Kette an der Eettenführung
rnöglich ist. Bei der Bewegung des Schalthebels 1 und somit des Stiftes 8 in Richtung
auf die Vertiefung 3,1 kann die Bewegung über die Rasthemmung bei 5A hinweg bis
zur totalen Sperre erfolgen, die sich aus dem Anschlag der in den vorderen Umwerfern
üblichen justierbaren Schaltwegbegrenzungen ergibt. Beim Loslassen des Schalthebels
1 wird dieser von der Federkraft des Umwerfers bis zum steilen Ende 4 der Vertiefung
3,1 gezogen.
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Sinngemäß können natürlich auch umgekehrt wie hier vorgestellt die
Vertiefungen 3 sich im Schalthebel 1 befinden und der Stift 8 aus der Achse 2 herausgedrückt
werden, ohne daß sich hier an der Grundidee
etwas ändern würde.
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Bei einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrastvorrichtung
können die Gänge beim Anspannen des Schaltseiles 10 durch totale Sperren beim Erreichen
der Umschaltsteliung nicht aus Versehen übersprungen werden; es ist aber auch kein
bewußtes Überspringen öglich. Hierbei ist die Stiftführung 7 in Fig. 2 seitlich
nach rechts und links verschiebbar gestaltet. In die Oberflache der zylindrischen
Drehachse 2 (Fig. 1 u. 2) ist anstelle der Vertiefungen 3 ein System von Rillen
geprägt. Die Achsenoberfläche mit dem eingeprägten Rillensystem ist in Fig. 4 in
die Fläche abgerollt dargestellt. In den Rillen wird der Stift 8 aus Fig. 1 und
2 durch Bewegung des Schalthebels 1 entlanggeschoben. Die Punkte Al, A2 und h3 stellen
Anschläge dar mit steilen Kanten, die vom Stift 8 nicht überwunden werden können.
Die römischen Ziffern I bis III zeigen unterschiedliche Niveaus des Rillenbodens
an, wobei niedrigere Ziffern ein niedrigeres Niveau des Rillenbodens (tiefere Rille)
bedeutet. Durchgezogene Linien in der Fig. 4 kann der Stift nur vom höheren Niveau
zum niedrigeren Niveau hin überwunden werden, niemals umgekehrt! Die Punkte AH1
und AH2 bedeuten Anschläge entsprechend den steilen Enden 4 der Vertiefungen 3 in
Fig. 1. Wie dort kann der Stift diese Anschläge von Niveau I zu Niveau III hin nur
überwinden, wenn er von einem Schiebekeil 6 (Fig.
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1 u. 2) oder einer sinngemäß ähnlichen Vorrichtung angehoben wird.
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Im Folgenden soll jetzt kurz der Schaltungsablauf anhand der Verschiebung
des Stiftes in dem Rillensystem dargestellt werden.
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Bei Anschlag A1 befindet sich der Stift in einer Stellung, die der
am steilen Ende 4 der Vertiefung 3,3 in Fig. 1 entspricht. Mit Anspannung des Schaltseiles
durch Hebelbewegung wird der Stift in Richtung Anschlag A2 bewegt. In Richtung kH1
kann der Stift von Al aus nicht direkt bewegt werden, da er hierzu von Niveau II
auf III klettern müßte. In Richtung A2 wird der Niveauunterschied allmählich ohne
Hemmung überwunden. Vor A2 springt der Stift wieder auf Niveau II herab. Wenn mit
Erreiciien von A2 und nach erfolgtem Schaltvorgang der Schalthebel losgelassen wird
durch die Federkraft im Umwerfer der Stift zum Anschlag s.E1 zurückgezogen, wodurch
der Umiuerfer eine Stellung einnimmt, in der die Kette nicht an der Kettenführung
streifen kann. Beim weiteren Anziehen des Schalthebels
wird der
Stift von Niveau I bis III allmählich ansteigend und bei aH2 wieder auf I herabspringend
zum Anschlag w3 bewegt, wo die nächste Umschaltung der Kette erfolgt. Mit Loslassen
des Schalthebels wird der Stift durch die Federkraft im Umwerfer zu AH2 zurückgezogen,
wodurch wiederum ein Streifen der Kette an der Kettenführung vermieden wird. Beim
Zurückschalten wird der Stift vom Schiebekeil über die Stufe AH2 bzw. AH1 gehoben
. Die Feder im Umwerfer zieht den Stift dann bis zum nächsten Anschlag (AH1 bzw.
h1). Das mit Erreichen der Anschläge noch notwendige weitere Entspannen erfolgt
sinngemäß wiebeim vorher beschriebenen Schalthebel (siehe S. 6,2. Abschnitt und
S. 7" 1, Abschnitt).
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Soweit die Unveränderbarkeit der einzelnen daststellen als nachteilig
empfunden wird, kann sinngemäß auch die beliebige Fixierung der Raststellen entsprechend
der Patentanmeldung am Deutschen Patentamt P 31 41 911.9 desselben Autors Anwendung
finden. Der Hauptunterschied zu der von Seite 5, 3. Abschnitt bis Seite 8, 1. Zeile
beschriebenen Lösung könate darin bestehen, daß anstelle mehrerer Vertiefungen 3
in der Achse 2 (Fig. 1) in der Anzahl der gewünschten Gänge mehrere Stiftführungen
7 mit Stiften 8 (in'Anzahl der Gänge) um die achse 2 verschiebbar und an gewünschter
Stelle fixierbar angebracht wären, wobei durch Bewegung des Hebels 1 die Stifte
8 n a c h e i n a n -d e r in nur eine Vertiefung 3 gedrückt würden! Weitergehend
könnte auch Anschlag 14 in Fig. 3 verschiebbar und fixierbar gestaltet sein. Eine
Lösung wie die Breite der Vertiefung 3 (Abstand zwischen steilem Ende 4 und gerundetem
Ende 5A in Fig. 1) verstellbar gestaltet werden kann findet sich in der bereits
oben genannten Erfindung P 31 41 911.9 von Seite 8, letzter Abschnitt bis Seite
10, 1. hbschnitt! Soweit der Umwerfer nur für Zweifachkettenblätter Anwendung finden
soll, kann die Mechanik des Schalthebels um einiges einfacher gestaltet sein als
in den vorhergehenden Beispielen. In Fig. 5 wird ein Schnitt durch den Schalthebel
dieser weiteren Ausbildungsform der Erfinden gezeigt. Die Drehachse 2 des Schalthebel6
1 ist -uer angeschnitten.
In der Drehachse 2 befindet sich nur
eine einzige Vertiefung 21, die anders gestaltet ist ais die Vertiefung 3 in Fig.
1.
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Im Schalthebel 1 (in Fig. 5) befindet sich eine Kugelführung 18 mit
Kugel 19 und Kugelandruckfeder 20, von der die Kugel 19 in die Vertiefung 21 bzw.
nur gegen die Drehachse 2 gedrückt wird. Am Schalthebel 1 befindet sich außen ein
Vorsprung 27. Wenn nun der Schalthebel 1 aus der gezeigten Stellung das Schaltseil
10 entspannend bewegt wird (die Richtung der auf das Schaltseil 10 einwirkenden
Zugkraft vom Umwerfer her wird durch den Pfeil 10Z angezeigt), muß der V.ider stand
der in die Vertiefung 21 gedrückten Kugel 19 überwunden werden und der Vorsprung
27 wird gegen den auf einer Art Schiene 22 beweglichen Anschlag 23 gedrückt. Dieser
Anschlag wird in Richtung des Pfeiles 24 von einer starken Feder 25 (die Federkraft
muß wesentlich stärker sein als die vom Schaltseil10 über den Umwerfer wirksame
Kraft) gegen den starren Anschlag 28 gedrückt. Am Umwerfer müssen die beiden allgemein
üblichen Schaltwegbgrenzungsschrauben so eingestellt werden, daß in den Extremstellungen
des Umwerfers die Kette ohne Schwierigkeiten auf das grobe bzw. kleine Kettenblatt
überspringt.
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Wenn nun der Schalthebel 1 das Schaltseil 10 nachlassend bewegt wird
und mit dem Vorsprung 16 der bewegliche Anschlag 23 gegen Richtung des Pfeiles 24
bewegt wird, wird das Seil 10 soweit nachgelassen, bis der Umwerfer an der einen
Schaltwegbegrenzungsschraube anschlägt und die Kette überspringt. Beim Loslassen
des. Schalthebels drückt die Feder 25 den beweglichen Anschlag in Pfeilrichtung
an den starren Anschlag 15.
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Dadurch wird über den Vorsprung 16 der Schalthebel 1 in eine Position
bewegt, in der das Schaltseil 9 soweit wieder angezogen ist, daß die verbreiterte
Kettenführung nicht an der Fahrradkette scheuern kann.
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Zum Schalten in Gegenrichtung wird der Schalthebel 1 angezogen, bis
der Anschlag an die andere Schaltwegb egrenzungsschraube des s Jmwerfers spürbar
wird. Jetzt wechselt die Kette auf das andere itettenblatt über.
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Mit Loslassen des Schalthebels wird der- Schalthebel 1 vom Schaltseil
10 (genauer,von der auf das Schaltseil 10 wirksamen Kraft) soweit zurückgezogen,
bis die Kugel 19 am Rand 26 der Vertiefung 21 hängen bleibt.
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In dieser Stellung erfolgt wiederum sauberer Kettenrundlauf ohne Scheuern
der Kette an der verbreiterten ettenführung. Der Vorteil dieses Schalthebels ist,
da3 er nicht mit besonderer Sensibilität bedient werden muß, da die Schaltvorgänge
nur in den beiden Extremstellungen
des Hebels erfolgen1 ohne daß
auf Einrastwiderstände geachtet erden müßte. Eine weitergehende Justierbarkeit der
Schalterstellungen ist leicht zu erreichen inden die Drehachse 2 drehbar um beispielsweise
durch eine Schraube fixierbar ausgebildet wird. Damit kann die Vertiefung 21 an
frei wählbarer Stelle festgelegt werden. Des weiteren könnte der starren Anscnlag
28 wie der bewegliche Anschlag 23 auf einer Schiene o. ä. verschiebbar ausgebildet
sein. Durch Fixieren des Anschlags 28 mittels Schraube an beliebiger Stelle würde
die Anschlagstellung des beweglichen Anschlags 23 wählbar. Die Extremstellungen
des Schalthebels 1 sind ja sowieso durch die ochaltwegbegrenzungsschrauben des Umwerfers
frei wählbar! Aus den Ausführungen zu den erfindungsgema!3en Ausbildungsformen dürfte
deutlich werden, daß es sich in allen Fällen um das gleiche Prinzip handelt, wobei
nach erreichter Stellung, in der die Kette auf ein anderes Kettenblatt überspringt,
mit Loslassen des Schalthebels die Kettenführung in eine Stellung bewegt wird, in
der ein Scheuern der Kette an der Kettenführung nicht möglich ist.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen a) in erhöhter Verkehrssicherheit,
da wegen der einfachen Bedienung volle Konzentration auf das Verkehrsgeschehen möglich
ist, b) in reduziertem Materialverschleiß bei Kette und Kettenführung, c) in reduzierter
Kraftvergeudung durch Reibung der Kette.