DE4334010A1

DE4334010A1 - Einhand-Hebelschaltung

Info

Publication number: DE4334010A1
Application number: DE4334010A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Elsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-08-04
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1995-02-09

Description

Die Erfindung der Einhand-Hebelschaltung für Fahrrad-Kettenschaltungen mit zwei Kettenwerfern ermöglicht das problemlose Schalten beider Kettenwerfer mit nur einem Schalthebel aus der Mittelposition heraus in beide Richtungen.

Der Benutzer ist nicht mehr gezwungen, sich über die jeweilige Stellung der in Eingriff befindlichen Kettenräder durch einen Blick oder durch Auswendiglernen der Schalthebelstellung, an den noch heute für jeden Kettenwerfer üblichen separaten Schalthebel darüber klarzuwerden, mit welcher neuen Schalt-Kombination er eine neue sinnvolle Übersetzungsänderung vornehmen kann.

Bei den heute üblichen 21-Gang-Kettenschaltungen mit zwei Kettenwerfern sind z. B. nur 11 Gänge als sinnvoll anzusehen, bei denen sich ein merklicher Übersetzungssprung (ca. 14%) ergibt.

Der vorliegenden Patentanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gebrauchsfähiges Modell einer Einhand-Hebelschaltung zu entwickeln, die in Kombination mit einer heute üblichen Fahrrad-Kettenschaltung mit zwei Kettenwerfern folgende Merkmale enthalten soll:

1) Daß das Modell eine ansprechende Form und Größe sowie einen Schutz gegen Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit aufweist.
2) Daß der Kraftaufwand beim Schaltvorgang so zu minimieren ist, daß ein Kind problemlos schalten kann.
3) Daß eine ausreichende Lebensdauer der beweglichen Teile durch verschleißmindernde Maßnahmen zu erhalten ist.
4) Daß eine selbsttätige Rückstellung des Schalthebels in die Mittelposition gewährleistet ist.
5) Daß ein sicheres Wiedereinrasten der Schaltklinken nach jedem Schaltvorgang erfolgt.
6) Daß eine exakte Justierung der einzelnen Bauteile zueinander gewährleistet ist.
7) Schaltschema.

Die aufgeführten Punkte wurden erfindungsgemäß wie folgt gelöst:

Zu 1) Die Bilder 1 und 2 zeigen die beiden Gehäusehälften, die mittig geteilt sind. Zur sicheren Übertragung der auftretenden Schaltkräfte sind die beiden Gehäusehälften durch drei Stifte (3) gegeneinander fixiert. Von der unteren Gehäusehälfte (2) aus wird das Gehäuseunterteil mit dem Gehäuseoberteil (1) mittels zweier Schrauben (4) fest miteinander verbunden. In der oberen Gehäusehälfte (1) befindet sich eine Öffnung (5) für die Ganganzeige, die mit einem transparenten Material verschlossen ist. Der für den Schalthebel (11) vorgesehene Gehäusespalt (Bild 2) ist durch zwei elastische Dichtlippen (9), die sich berühren oder leicht überlappen, gegen Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit verschlossen. Für die Betätigung der beim Schaltvorgang jeweils entlasteten Klinke (7) befindet sich in beiden Gehäusehälften je ein Stift (8). An der unteren Gehäusehälfte (2) ist die Halterung (6) der Schaltung zur Befestigung am Lenkrad integriert (Bild 2).
Zu 2) In Bild 3 ist der Hubhebel (24) und die Walze (12), die mittels eines in den Hubhebel (24) eingepreßten gehärteten Zylinderstiftes drehbar gelagert ist, dargestellt. Beim Schaltvorgang wälzt sich die Walze (12) auf der Kurvenscheibe (10) ab, wodurch die auftretende Reibung wesentlich vermindert wird. In Bild 4 ist die Umkehrung des Federprinzips des vorderen Kettenwerfers als auch die dadurch bedingte Änderung des Krafteinleitungspunktes dargestellt. Durch diese Umkehrung arbeiten beim Schalten zwischen dem 3. und 4. Gang sowie zwischen dem 8. und 9. Gang die Federn der beiden Kettenwerfer gegeneinander (nur innerhalb dieser beiden Ganggruppen werden beide Kettenwerfer gleichzeitig betätigt) und minimieren dadurch den Kraftaufwand.
Zu 3) In Bild 3 ist der Hubhebel (24) dargestellt. Die Form ist so gewählt worden, daß das auftretende Moment, bedingt durch den Hebelarm von Mitte Walze (12) bis Mitte Hubhebel (24), über eine maximale Breite bei geringem Platzbedarf abgestützt wird und somit die Kantenpressung zwischen Walzen (12) und Kurvenscheibe (10) wesentlich verringert.
Zu 4) In Bild 1 u. 2 ist die Funktionsweise der selbsttätigen Schalthebelrückstellung in die Mittelposition dargestellt. Der Schalthebel (11), der um die Distanzscheibe (27) drehbar gelagert ist, hat eine radiale Aussparung, in die über einen Draht (13) zwei Druckfedern (14) unter Vorspannung radial fixiert sind. In der Aussparung befinden sich mittig zwei Stifte (16), die die gleiche Dicke wie der Draht (13) aufweisen, und die vorgespannten Druckfedern (14) hindern, daß sich beim Schaltvorgang die jeweils passive Druckfeder ausdehnt. Über einen mittig zwischen den beiden Gehäusehälften eingespannten geschlitzten Stift (15) wird, je nach Schaltrichtung, eine der beiden vorgespannten Druckfedern (14) beim Schaltvorgang weiter vorgespannt, um nach dem Loslassen des Schalthebels (11) diesen wieder in die Mittellage zurück zu drücken. Zur einwandfreien Funktionsweise wurde das Maß "b" geringfügig größer gewählt als das Maß "a". Dadurch bedingt sich das Spiel "c" zwischen den Schaltklinken (7) und den Zahnscheiben (10). In Bild 6 u. 7 ist eine weitere Variante einer selbsttätigen Schalthebelrückstellung in die Mittelposition dargestellt. Radial zum Drehpunkt des Schalthebels (11) sind zwei Druckfedern (14), unter Vorspannung, mittig in den beiden Gehäusehälfte (1, 2) in je zwei Halbringnuten angeordnet. Am Schalthebel (11) ist ein Nocken (30) integriert. Bei dem Schaltvorgang aus der Mittelposition heraus, wird die jeweils aktive Feder (14) durch den Nocken (30) zusammengedrückt, wohingegen die jeweils passive Feder (14) in ihrer Ursprungslage verbleibt. Beim Loslassen des Schalthebels (11) drückt die aktive Feder über den Nocken (30) den Schalthebel (11) in die Mittelposition zurück. Im Bereich zwischen den beiden Federn (14) sowie im Schaltbereich des Nockens (30) sind die beiden Gehäusehälften (1 u. 2) so ausgebildet, daß sie nur einen schmalen Spalt für den Nocken (30) frei lassen (Bild 7).
Zu 5) In Bild 1 und 2 ist die Ausführung der Schaltklinken dargestellt. Die Schaltklinken (7) drehen um einen, mit dem Schalthebel (11) fest verbundenen Bolzen (17) und sind axial mittels einer Schraube (28) oder Sprengring fixiert. Mittels der Schenkelfeder (18), die innerhalb des Zahnscheibenradius über eine Bohrung in den Schalthebel (11) integriert ist, wird über die beiden Schenkel je eine Schaltklinke (7) gegen die entsprechende Zahnscheibe (20) gedrückt. Die Schenkel der Feder (18) verlaufen jede in einer Aussparung des Schalthebels (11) und drücken über je einen fest mit den Schaltklinken (7) verbundenen Stift (19) die Schaltklinken (7) gegen die jeweils entsprechende Zahnscheibe (20).
Zu 6) Bild 2 zeigt die Justierung der beiden Zahnscheiben (20), der beiden Kurvenscheiben (10), der Ganganzeige (21) sowie der Distanzscheibe (27) zueinander. Mittels einer Profilwelle (22), die zur Lagerung in den beiden Gehäusehälften an den beiden Enden zylindrisch ausgeführt ist, werden die Positionen 10, 20, 21 und 27 genau radial zueinander fixiert, und durch einen oder mehrere Spannstifte (23) axial gesichert.
Zu 7) Bild 5 zeigt das Schaltschema. Das wesentliche des Schaltschemas beruht darauf, daß beim Schalten zwischen dem 3. und 4. Gang sowie zwischen dem 8. und 9. Gang jeweils ein Rücksprung der Kette auf dem hinteren Kettenräderblock erfolgt, da nur bei diesen beiden Schaltkombinationen beide Kettenwerfer gleichzeitig betätigt werden. Bei den übrigen Gängen wird nur der hintere Kettenwerfer betätigt.

Claims

1. Gehäuse (Bild 1 und 2), dadurch gekennzeichnet,

a) daß das Gehäuse mittig geteilt ist (Bild 1 und 2),
b) daß die beiden Gehäusehälften (1 und 2) durch drei Stifte (3) und zwei Schrauben (4) miteinander verbunden sind,
c) daß sich in der oberen Gehäusehälfte (1) eine Öffnung befindet (5), trapezförmig oder rund, für die Ganganzeige (21), die mit einem transparenten Material verschlossen ist,
d) daß die Befestigung der Schaltung in die untere Gehäusehälfte integriert ist (6),
e) daß die Betätigung der Schaltklinken (7), über jeweils einen in den Gehäusehälften verankerten Stift (8) erfolgt,
f) daß der für den Schalthebel (11) vorgesehene Gehäusespalt (mittig in der Trennfuge der Gehäusehälften liegend) durch zwei leicht überlappende elastische Dichtlippen (9) verschlossen ist.

2. Kraftaufwand beim Schalten (Bild 1, 2, 3, 4), dadurch gekennzeichnet,

a) daß die entstehende Reibung zwischen Kurvenscheibe (10) und Hubhebel (24) beim Schaltvorgang durch eine Walze (12) auf dem Hubhebel (24) verringert wird,
b) daß durch die Umkehrung des Federprinzips des vorderen Kettenwerfers und dadurch bedingt, eine Umkehrung der Krafteinleitung, die Federkräfte der beiden Kettenwerfer gegeneinander arbeiten (3-4, 8-9 Gang).

3. Reduzierung des Verschleißes (Bild 3), dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Ausführung der Hubhebel (24) das auftretende Drehmoment über eine größere Breite abstützt (Breite/Dicke ∼5-10).

4. Selbsttätige Rückstellung des Schalthebels, dadurch gekennzeichnet,

a) (Bild 1 u. 2) daß in dem Schalthebel (11) eine radiale Aussparung angeordnet ist, in der zwei Druckfedern (14), über einen Draht (13), radial zum Drehpunkt, mit Vorspannung fixiert sind, die sich zum einen gegen einen geschlitzten Stift (15), der im Gehäuse verankert ist, abstützen, und zum anderen an zwei, im Schalthebel (11) befestigte Stifte (16) anlegen.
b) daß zwei Druckfedern (14), unter Vorspannung, radial zum Drehpunkt des Schalthebels (11), mittig in den beiden Gehäusehälften (1 u. 2) liegend, in je zwei Halbringnuten angeordnet sind. Am Schalthebel (11) ist ein Nocken (30) integriert, zur Betätigung der Federn (14).

5. Funktion der Schaltklinken (Bild 1 und 2), dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Schaltklinken (7) um einen fest mit dem Schalthebel verbundenen Bolzen (17) drehen und durch eine Schraube (28) oder Sprengring axial gesichert sind.
b) daß die Rückstellfeder (Schenkelfeder) (18) so angeordnet ist, daß sie innerhalb der Zahnscheibenradien in den Schalthebel (11) mittels einer Bohrung integriert ist.
c) daß die Schenkel der Rückstellfeder (18) in je einer Aussparung des Schalthebels (11) verlaufen, und über je einen fest mit den Schaltklinken (7) verbundenen Stift (19) die Rückstellung bewirken.

6. Justierung (Bild 1 und 2), dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Zahnscheiben (20), Kurvenscheiben (10), Distanzscheibe (27) und Ganganzeige (21) über eine Vierkantachse (22) gegeneinander genau fixiert und über einen oder mehrere Spannstifte (23) axial miteinander verbunden sind.

7. Schaltschema (Bild 5), dadurch gekennzeichnet,

a) daß bei den Schaltvorgängen zwischen dem 3. und 4. Gang sowie zwischen dem 8. und 9. Gang jeweils ein Rücksprung der Kette auf dem hinteren Kettenräderblock erfolgt, und nur bei diesen beiden Schaltkombinationen beide Kettenwerfer gleichzeitig betätigt werden. Bei den übrigen Schaltvorgängen wird nur der hintere Kettenwerfer betätigt.