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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft gasbetätigte Steuervorrichtungen und
insbesondere eine zum Betreiben eines Fahrradtriebstranges verwendete Gasbetätigungsvorrichtung.
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Gasbetätigte Steuervorrichtungen
werden für
vielfältige
Zwecke verwendet und besitzen viele verschiedene Formen. Eine typische
gasbetätigte Steuervorrichtung
umfasst ein Betätigungselement, das
die zu steuernde Vorrichtung betätigt,
und ein Ventil, das Gasdruck selektiv dem Betätigungselement beaufschlagt,
so dass das Betätigungselement sich
in einer gewünschten
Weise hin- und herbewegt.
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Beispielsweise
offenbart
EP 0 826 591 einen gasbetätigten Kettenwerfer
für ein
Fahrrad, der einen Betätigungsmechanismus
aufweist, der ansprechempfindlich auf komprimiertes Gas ist, um
den Kettenwerfer eines Fahrrads zwischen dessen verschiedenen Schaltpositionen
zu bewegen. Der Betätigungsmechanismus
veranlasst den Kettenwerfer, sich in einer ersten Richtung relativ
zum Basiselement in Reaktion auf einen ersten Druck aufweisendes
Gas zu bewegen, und sich in einer entgegengesetzten Richtung relativ
zum Basiselement in Reaktion auf einen zweiten Druck aufweisendes
Gas zu bewegen. Dokument
DE
195 14 267 offenbart eine Schalteinrichtung für ein Fahrrad,
wobei ein Schaltvorgang durch die Bewegung von durch die Schaltvorrichtung
betriebenen Kolben initiiert wird, wobei die Kolben Druck auf ein
Fluid ausüben
und dadurch die Gangschaltungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Bewegung der
Kolben bewegen.
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Im
allgemeinen und in den meisten Anwendungsbereichen, wie solchen
vom Stand der Technik bekannten Fahrradschaltungsteuervorrichtungen, muss
das Betäti gungselement
sich schnell und präzise
bewegen. Dies erfordert ein rasches Beaufschlagen von Gasdruck wie
auch ein rasches Entfernen von Gasdruck. Ferner ist es wichtig,
sicherzustellen, dass die Komponenten keiner Verunreinigung unterliegen,
die übermäßige Reibung
verursachen und daher zu einem langsameren Bewegen des Betätigungselements
führen
könnte.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gasbetätigungsvorrichtung wie in Anspruch
1, die ein schnelles Bewegen eines Betätigungselements bereitstellt,
um ein schnelles Bewegen auf eine präzise Weise sicherzustellen.
In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gasbetätigungsvorrichtung ein Gehäuse, das
eine Gasbeaufschlagungskammer, eine Betätigerkammer und einen Gasbeaufschlagungsdurchlass
zum Leiten von Gas von der Gasbeaufschlagungskammer zur Betätigerkammer
aufweist. Ein Betätigungselement,
das eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, ist in der
Betätigerkammer
angeordnet, wobei die erste Seite des Betätigungselements Gasdruck vom
Gas aufnimmt, mit dem die Betätigungskammer
vom Gasbeaufschlagungsdurchlass beaufschlagt wird. Das Betätigungselement
bewegt sich in einer ersten Richtung in Reaktion auf den Gasdruck,
mit dem die erste Seite des Betätigungselements
beaufschlagt wird. Ein Ventil leitet komprimiertes Gas selektiv
von der Gasbeaufschlagungskammer an die Betätigerkammer durch den Gasbeaufschlagungsdurchlass,
um das Betätigungselement
in die erste Richtung zu bewegen, und ein Gasfreigabedurchlass leitet
Gas von der Betätigerkammer
an der ersten Seite des Betätigungselements
an eine Außenseite
der Betätigerkammer.
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In
einer spezielleren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gasbetätigungsvorrichtung ein Gehäuse, das
eine Gasbeaufschlagungskammer, eine Betätigerkammer und einen Gasbeaufschlagungsdurchlass
zum Leiten von Gas von der Gasbeaufschlagungskammer zur Betätigerkammer
aufweist. Ein Betätigungselement,
das eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, ist in der
Betätigerkammer
angeordnet. Die erste Seite des Betätigungselements nimmt Gasdruck
von Gas auf, mit dem die Betätigungskammer
vom Gasbeaufschlagungsdurchlass beaufschlagt wird, so dass das Betätigungselement
sich in einer ersten Richtung in Reaktion auf den Gasbeaufschlagungsdurchlass
bewegt, um das Betätigungselement
in der ersten Richtung zu bewegen. Das Gehäuse umfasst einen Gasfreigabedurchlass,
um das Betätigungselement
in der ersten Richtung zu bewegen.
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Das
Gehäuse
umfasst einen Gasfreigabedurchlass, um Gas von der Betätigerkammer
an der ersten Seite des Betätigungselements
zur Betätigerkammer
an der zweiten Seite des Betätigungselements
zu leiten. Daher wird, wenn komprimiertes Gas dem Gasbeaufschlagungsdurchlass
beaufschlagt wird, um das Betätigungselement
in der ersten Richtung zu bewegen, und dann gestoppt wird, das von der
Betätigerkammer
an der ersten Seite des Betätigungselements
zurückkehrende
Gas zur Betätigerkammer
an der zweiten Seite des Betätigungselements
zurückgeleitet.
Diese technische Gestaltung erhält
einen zusätzlichen
Vorteil durch Minimieren oder Verhindern des Eintretens von Verunreinigungen
in das Gehäuse.
Desweiteren trägt
ein Überdruck
an der zweiten Seite des Betätigungselements dazu
bei, das Betätigungselement
gegen die erste Richtung zu bewegen, um den Vorgang der Gasbetätigungsvorrichtung
gegenläufig
zu beeinflussen.
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In
einer noch spezielleren Ausführungsform umfasst
das Gehäuse
ferner einen Umgebungsgasdurchlass, um Gas zwischen die Betätigerkammer
an der zweiten Seite des Betätigungselements
und die Außenseite
des Gehäuses
zu leiten. Das zurückkehrende
Gas, mit dem die Betätigerkammer
an der zweiten Seite des Betätigungselements
beaufschlagt wird, verhindert das Ausbilden eines Vakuums in der Betätigerkammer
und kann tatsächlich
einen höheren
Druck in der Betätigerkammer
verursachen, der Gas aus dem Umgebungsgasdurchlass bläst, um ein weiteres
Eintreten von Verunreinigungen in die Betätigerkammer durch den Umgebungsgasdurchlass
zu verhindern.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Querschnitt einer bestimmten Ausführungsform einer Gasbetätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
ein Querschnitt der in 1 gezeigten Gasbetätigungsvorrichtung
in einem Betätigungsmodus;
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3 ist
ein Querschnitt der in 1 gezeigten Gasbetätigungsvorrichtung
in einem Rückkehrmodus;
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4 ist
eine Schrägansicht
einer alternativen Ausführungsform
einer Gasbetätigungsvorrichtung
gemäß vorliegender
Erfindung;
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5 ist
ein Querschnitt der in 4 gezeigten Gasbetätigungsvorrichtung;
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6 ist
ein Querschnitt der in 4 gezeigten Gasbetätigungsvorrichtung
in einem Betätigungsmodus,
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7 ist
ein Querschnitt der in 4 gezeigten Gasbetätigungsvorrichtung
in einem Rückkehrmodus;
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8 ist
ein Querschnitt einer alternativen Ausführungsform einer Gasbeaufschlagungskammer,
die in der in 4 gezeigten Gasbetätigungsvorrichtung
verwendet werden kann;
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9 ist
eine Schrägansicht
einer weiteren alternativen Ausführungsform
einer Gasbetätigungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10 ist
eine Seitenansicht eines gasbetätigten
Kettenwerfers, der die in 9 gezeigte
Gasbetätigungsvorrichtung
einschließt;
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11 ist
eine Rückansicht
eines in 10 gezeigten gasbetätigten Kettenwerfers;
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12 ist
eine Unteransicht des in 10 gezeigten
gasbetätigten
Kettenwerfers;
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13 ist
eine Teilschnittansicht des gasbetätigten Kettenwerfers, gezeigt
in 10, die eine besondere Ausführungsform eines Indexiermechanismus
veranschaulicht;
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14 ist
eine Ansicht entlang Linie XIV-XIV in 13;
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15A ist eine Teilschnittansicht, die die
in einem Herunterschalt-Vorgang verwendeten Indexiermechanismuskomponenten
zeigt;
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15B–15E veranschaulichen den Vorgang des Indexiermechanismus
während
eines Herunterschalt-Vorgangs;
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16A ist eine Teilschnittansicht, die die
in einem Hochschalt-Vorgang verwendeten Indexiermechanismuskomponenten
zeigt; und
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16B–16E veranschaulichen den Vorgang des Indexiermechanismus
während
eines Hochschalt-Vorgangs.
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Detaillierte
Beschreibung der Ausführungsformen
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1 ist
eine Querschnittsdarstellung einer besonderen Ausführungsform
einer Gasbetätigungsvorrichtung 2 gemäß vorliegender
Erfindung. Die Gasbetätigungsvorrichtung 2 umfasst
ein Gehäuse 4,
das eine Gasbeaufschlagungskammer 6, eine Betätigerkammer 8,
einen Gasbeaufschlagungsdurchlass 10 zum Leiten von Gas
von der Gasbeaufschlagungskammer 6 zur Betätigerkammer 8 aufweist, und
einen Gasfreigabedurchlass 11 mit Ausströmöffnungen 11A zum
Leiten von Gas von der Gasbeaufschlagungskammer 6 zur Außenseite
des Gehäuses 4 in
unten erörterter
Weise. Komprimiertes Gas wird der Gasbeaufschlagungskammer 6 von
einer Gasrohrleitung 13 zugeführt, die in das Gehäuse 4 geschraubt
oder auf andere Weise dichtend an ihm befestigt ist.
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Ein
Betätigungselement 12 in
Form eines Kolbens 14, verbunden mit einem sich hin- und
herbewegenden Element 16, ist in der Betätigerkammer 8 angeordnet.
Eine Dichtung 18 mit einer Dichtlippe 19 ist in
Umfangsrichtung um einen Kolben 14 angeordnet, um dichtend
in eine innere Umfangsoberfläche 20 der
Betätigerkammer 8 einzugreifen.
Der Kolben 14 besitzt eine erste Seite 22 und
eine zweite Seite 24, wobei die erste Seite 22 des
Kolbens 14 Gasdruck von Gas aufnimmt, mit dem die Betätigerkammer 8 vom
Gasbeaufschlagungsdurchlass 10 beaufschlagt wird. Infolgedessen
bewegt sich das Betätigungselement 12 in
eine erste, durch Pfeil A bezeichnete Richtung in Reaktion auf der
ersten Seite 22 des Kolbens 14 beaufschlagten
Gasdruck. Ein Vorspannmechanismus in Form einer Feder 26 ist zwischen
der zweiten Seite 24 von Kolben 14 und einem inneren
Widerlager 27, ausgebildet an einer Seitenwand 28 zum
Vorspannen des Betätigungselements 12 in
einer zweiten, durch Pfeil B bezeichneten Richtung, die in dieser
Ausführungsform
der Richtung A entgegengesetzt ist, angeordnet. Die Seitenwand 28 besitzt
Umgebungsgasdurchlässe 30 zum Leiten
von Gas zwischen die Betätigerkammer 8 an der
zweiten Seite 24 von Kolben 14 und die Außenseite
des Gehäuses 4.
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Ein
Ventil 31 ist innerhalb der Gasbeaufschlagungskammer 6 angeordnet,
um komprimiertes Gas selektiv von der Gasbeaufschlagungskammer 6 an
die Betätigerkammer 8 durch
den Gasbeaufschlagungsdurchlass 10 zu leiten. Insbesondere
umfasst der Gasfreigabedurchlass 11 eine Seitenwand 32, die
sich in die Gasbeaufschlagungskammer 6 erstreckt und in
einer Gasfreigabe-Einlassöffnung 34 endet.
Das Ventil 31 liegt gewöhnlich
auf dem oberen Ende der Seitenwand 32 auf. Das Ventil 31 umfasst ferner
eine schräge
Dichtlippe 36, die dichtend in eine innere Umfangsseitenwand 38 der
Gasbeaufschlagungskammer 6 eingreift.
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Der
Betrieb der Gasbetätigungsvorrichtung 2 kann
unter Bezug auf 2 und 3 verstanden werden.
Wie in 2 gezeigt, drückt,
wenn komprimiertes Gas der Gasbeaufschlagungskammer 6 durch
die Gasrohrleitung 13 zugeführt wird, das komprimierte
Gas gegen das Ventil 31, dichtet so die Gasfreigabe-Einlassöffnung 34 ab
und verhindert das Eintreten von Gas in den Gasfreigabedurchlass 11.
Zur gleichen Zeit jedoch wird es dem komprimierten Gas möglich, zwischen
der Dicht lippe 36 und der Seitenwand 38 zu strömen, weil
die Dichtlippe 36 in die gleiche Richtung wie der Druck
des komprimierten Gases geneigt ist. Als eine Folge der Struktur
des Ventils 31 und seiner Interaktion mit den Gasdurchlässen strömt das komprimierte
Gas bei hoher Geschwindigkeit durch den Gasbeaufschlagungsdurchlass 10 in
die Betätigerkammer 8 an
der ersten Seite 22 des Kolbens 14, und das Betätigungselement 12 bewegt
sich in die Richtung A entgegen der Kraft von Feder 26.
Das Gas in der Betätigerkammer 8 auf
der zweiten Seite 24 von Kolben 14 entweicht zur
Außenseite
des Gehäuses 4 durch
Umgebungsgasdurchlässe 30.
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Wie
in 3 gezeigt, veranlasst die Feder 26, wenn
komprimiertes Gas nicht mehr durch die Gasrohrleitung 13 zugeführt wird,
das Betätigungselement 12,
sich bei hoher Geschwindigkeit in die Richtung B zu bewegen. Dies
veranlasst das Gas in der Betätigerkammer 8 an
der ersten Seite 22 des Kolbens 14, durch den
Gasbeaufschlagungsdurchlass 10 und in die Gasbeaufschlagungskammer 6 zurückzuströmen. Da
der Gasdruck in der Gasbeaufschlagungskammer 6 in die entgegengesetzte
Richtung der Neigung der Dichtlippe 36 drückt, bewegt der
Gasdruck das Ventil 31 innerhalb der Gasbeaufschlagungskammer 6 nach
oben, so dass das Ventil 31 die Gasfreigabe-Einlassöffnung 34 öffnet. Das Gas
strömt
dann in den Gasfreigabedurchlass 11 und tritt aus dem Gehäuse 4 durch
die Ausströmöffnungen 11A aus,
wieder bei hoher Geschwindigkeit. Zur gleichen Zeit wird in der
Betätigerkammer 8 an
der zweiten Seite 24 des Kolbens 14 ein Vakuum
gebildet, und Umgebungsgas von der Außenseite des Gehäuses 4 strömt durch
die Umgebungsgasdurchlässe 30 in
die Betätigerkammer 8.
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4 ist
eine Schrägansicht
einer weiteren Ausführungsform
einer Gasbetätigungsvorrichtung 2' gemäß vorliegender
Erfindung, und 5 ist ein Querschnitt der in 4 gezeigten
Gasbetätigungsvorrichtung 2'. Diese Ausführungsform
ist im wesentlichen die gleiche wie die in den 1–3 gezeigte
Gasbetätigungsvorrichtung 2,
weshalb dieselben Bezugszeichen verwendet werden, um identische Komponenten
zu bezeichnen, und auf eine detaillierte Beschreibung der gewöhnlichen
Komponenten verzichtet wird. Die in den 4 und 5 gezeigte Gasbetätigungsvorrichtung 2' unterscheidet
sich von der in den 1–3 gezeigten
Gasbe tätigungsvorrichtung
darin, dass die Ausströmöffnungen 11A weggelassen
wurden und der Gasfreigabedurchlass 11 durch einen Gasfreigabedurchlass 50 mit
einer Gasfreigabeöffnung 54,
die Gas von der Gasbeaufschlagungskammer 6 zur Betätigerkammer 8 an
der zweiten Seite 24 des Kolbens 14 leitet, ersetzt
wurde.
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Der
Betrieb der Gasbetätigungsvorrichtung 2' kann unter
Bezug auf 6 und 7 verstanden werden.
Wenn komprimiertes Gas der Gasbeaufschlagungskammer 6 beaufschlagt
wird, ist der Vorgang derselbe wie für die in 2 gezeigte
Gasbetätigungsvorrichtung 2 beschrieben.
Wenn also, wie in 6 gezeigt, komprimiertes Gas
der Gasbeaufschlagungskammer 6 durch die Gasrohrleitung 13 zugeführt wird,
drückt
das komprimierte Gas gegen das Ventil 31, dichtet so die
Gasfreigabe-Einlassöffnung 34 ab
und verhindert ein Eintreten von Gas in den Gasfreigabedurchlass 50.
Zur gleichen Zeit indes wird es dem komprimierten Gas möglich, zwischen
der Dichtlippe 36 und der Seitenwand 38 zu strömen, da
die Dichtlippe 36 in die gleiche Richtung wie der Druck
des komprimierten Gases geneigt ist. Infolgedessen strömt das komprimierte
Gas durch den Gasbeaufschlagungsdurchlass 10 in die Betätigerkammer 8 an
der ersten Seite 22 des Kolbens 14, und das Betätigungselement 12 bewegt
sich gegen die Kraft von Feder 26 rasch in die Richtung
A. Dies veranlasst das Gas in der Betätigerkammer 8 auf
der zweiten Seite 24 des Kolbens 14, durch die
Umgebungsgasdurchlässe 30 zur
Außenseite
des Gehäuses 4 zu
entweichen.
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Auf
der anderen Seite veranlasst, wie in 7 gezeigt,
die Feder 26, wenn komprimiertes Gas nicht mehr durch die
Gasrohrleitung 13 zugeführt
wird, das Betätigungselement 12,
sich in die Richtung B zu bewegen. Dies veranlasst das Gas in der
Betätigerkammer 8 an
der ersten Seite 22 des Kolbens 14, durch den
Gasbeaufschlagungsdurchlass 10 und in die Gasbeaufschlagungskammer 6 zurückzuströmen. Da
der Gasdruck in der Gasbeaufschlagungskammer 6 in die der
Neigung der Dichtlippe 36 entgegengesetzte Richtung drückt, bewegt
der Gasdruck das Ventil 31 innerhalb der Gasbeaufschlagungskammer 6 nach
oben, so dass das Ventil 31 die Gasfreigabe-Einlassöffnung 34 öffnet. Das Gas
strömt
dann in den Gasfreigabedurchlass 50 ein und wird zur Betätigerkammer 8 an
der zweiten Seite von Kol ben 14 geleitet. In diesem Fall
wird in der Betätigerkammer 8 an
der zweiten Seite von Kolben 14 kein Vakuum gebildet. Da
tatsächlich
das Volumen der Betätigerkammer 8 (und
der entsprechende Druck) an der ersten Seite 22 des Kolbens 14,
wenn der Kolben 14 sich in der in 6 gezeigten
Position befindet, größer ist
als das Volumen der Betätigerkammer 8 an
der zweiten Seite des Kolbens 14, wenn der Kolben 14 sich
in der in 5 gezeigten geschlossenen Position
befindet, baut sich innerhalb der Betätigerkammer 8 an der
zweiten Seite 24 des Kolbens 14 ein Überdruck
auf und das Gas, das von der Betätigerkammer 8 an
der ersten Seite 22 des Kolbens 14 zurück durch
den Gasbeaufschlagungsdurchlass 10, durch die Gasbeaufschlagungskammer 6,
durch den Gasfreigabedurchlass 50 und in die Betätigerkammer 8 an
der zweiten Seite 24 des Kolbens 14 geleitet wird,
strömt
durch die Umgebungsgasdurchlässe 30 aus.
Dies wiederum verhindert ein Eintreten von Verunreinigungen, die
den Betrieb der Gasbetätigungsvorrichtung 2' nachteilig
beeinflussen könnten,
in die Umgebungsgasdurchlässe.
Zusätzlich
zu der durch die Feder 26 ausgeübten Kraft trägt der Überdruck
an der zweiten Seite 24 des Kolbens 14 ebenfalls
dazu bei, den Kolben 14 in die Richtung B zu schieben,
und so schließt
sich der Kolben 14 sogar schneller, als wenn er allein
durch die Feder 26 geschoben wird.
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8 ist
ein Querschnitt einer alternativen Ausführungsform einer Gasbeaufschlagungskammer 6', die in den
in den 1–3 und 5–7 gezeigten
Gasbetätigungsvorrichtungen
verwendet werden kann. Da sich das Ventil 31 innerhalb
der Gasbeaufschlagungskammer 6' vertikal bewegt, kann dies zu
einer gewissen Instabilität
in der Bewegung des Ventils 31 führen. So ist in dieser Ausführungsform
die Gasbeaufschlagungskammer 6' mit einem kleineren Durchmesserabschnitt 60 ausgebildet,
der eine Schulter 64 ausbildet, die verhindert, dass das
Ventil 31 während
des Betriebs übermäßig in Schräglage gerät.
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9 ist
eine Schrägansicht
einer alternativen Ausführungsform
einer Kombinationsgasbetätigungsvorrichtung 2'' gemäß vorliegender Erfindung. In
dieser Ausführungsform
ist das Gehäuse 4'' aufgebaut, zwei separate Gasbetätigungsvorrichtungen aufzunehmen,
wobei jede den gleichen Aufbau wie die in den 5–7 gezeigte
Gasbetätigungsvorrichtung 2' besitzt. So
besitzt jede Gasbetätigungsvorrichtung
ihre eigene Gasrohrleitung 13(A) und 13(B), ihre
eigenen Umgebungsgasdurchlässe 30(A) und 30(B),
ihr eigenes sich hin- und herbewegendes Element 16(A) und 16(B),
und so weiter.
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10–12 sind
Seiten-, Rück-
bzw. Unteransichten einer Ausführungsform
eines gasbetätigten
Schaltmechanismus in Form eines hinteren Kettenwerfers 100 gemäß vorliegender
Erfindung. Der Kettenwerfer 100 umfasst ein Basiselement 104, ein
bewegliches Element 108, das eine Kettenführung 112 lagert,
die eine Leitscheibe 116 und eine Spannscheibe 120 aufweist,
einen Koppelmechanismus 124, der das Basiselement 104 mit
dem beweglichen Element 108 koppelt, so dass sich das bewegliche
Element 108 relativ zum Basiselement 104 bewegt,
und einen Betätigungsmechanismus 130,
der ansprechempfindlich auf komprimiertes Gas ist, indem er das
bewegliche Element 108 veranlasst, sich relativ zum Basiselement 104 zu
bewegen.
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Der
Koppelmechanismus 124 umfasst ein erstes Verbindungselement 134 (12),
das mit dem Basiselement 104 durch einen Schwenkzapfen 101 (13)
und mit dem beweglichen Element 108 durch einen Schwenkzapfen 102 schwenkbar
verbunden ist, und ein zweites Verbindungselement 138,
das mit dem Basiselement 104 durch einen Schwenkzapfen 103 und
Lager 230 (14) und mit dem beweglichen
Element 108 durch einen Schwenkzapfen 105 schwenkbar
verbunden ist. Ein Betätigungsarm 137 erstreckt
sich annähernd
senkrecht zum zweiten Verbindungselement 138, und eine
an der unteren Seite befindliche Einstellschraube 135 ist
an der zweiten Verbindung 138 angebracht. Das erste Verbindungselement 134 und
das zweite Verbindungselement 138 bilden einen Vierstabkoppelmechanismus
mit dem Basiselement 104 und dem beweglichen Element 108.
Eine erste, auf einer Seite der Verbindung 138 befindliche
Rückstellfeder 139 besitzt
ein erstes Ende 140, das mit dem Basiselement 104 verbunden
ist, und ein zweites Ende 141, das mit dem beweglichen
Element 108 verbunden ist, und eine zweite, auf der gegenüberliegenden
Seite der Verbindung 138 befindliche Rückstellfeder 142 besitzt
ein erstes Ende 143, das mit dem Basiselement 104 verbunden
ist, und ein zweites En de 144, das mit dem beweglichen
Element 108 verbunden ist. Die Rückstellfedern 139 und 142 spannen
das bewegliche Element 108 in der Hochschaltrichtung vor,
typischerweise vom Hinterrad des Fahrrads quer nach außen.
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Der
Betätigungsmechanismus 130 umfasst einen
Hochschalt-Gasbetätiger 150,
einen Herunterschalt-Gasbetätiger 154 und
einen Indexiermechanismus 158 (13). Der
kombinierte Hochschalt-Gasbetätiger 150/Herunterschalt-Gasbetätiger 154 besitzt
die Struktur der in 9 gezeigten Gasbetätigungsvorrichtung 2''. Der Hochschalt-Gasbetätiger 150 schließt ein erstes
sich hin- und herbewegendes Element 162 (16A)
ein, das sich in Reaktion auf aufeinanderfolgendes Beaufschlagen und
Entfernen von Gasdruck hin- und herbewegt. Insbesondere wenn komprimiertes
Gas dem Hochschalt-Gasbetätiger 150 zugeführt wird,
bewegt sich das sich hin- und herbewegende Element 162 um
einen gewissen Ausschlag vorwärts.
Wenn der Druck des komprimierten Gases entfernt wird, kehrt das sich
hin- und herbewegende
Element 162 an seine Ausgangsposition zurück. Bei
Betätigung
veranlasst der Hochschalt-Gasbetätiger 150 das
bewegliche Element 108, sich in Hochschaltrichtung relativ
zum Basiselement 104 zu bewegen. In ähnlicher Weise schließt der Herunterschalt-Gasbetätiger 154 ein zweites
sich hin- und herbewegendes Element 166 (15A)
ein, das sich in Reaktion auf aufeinanderfolgendes Beaufschlagen
und Entfernen von Gasdruck hin- und herbewegt. Wenn komprimiertes
Gas dem Herunterschalt-Gasbetätiger 154 zugeführt wird,
bewegt sich das sich hin- und herbewegende Element 166 um
einen gewissen Ausschlag vorwärts.
Wenn der Druck des komprimierten Gases entfernt wird, kehrt das
sich hin- und herbewegende Element 166 an seine Ausgangsposition
zurück.
Bei Betätigung
veranlasst der Herunterschalt-Gasbetätiger 154 das bewegliche
Element 108, sich in Herunterschaltrichtung relativ zum
Basiselement 104 zu bewegen.
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Der
Indexiermechanismus 158 ist mit dem Hochschalt-Gasbetätiger 150,
dem Herunterschalt-Gasbetätiger 154 und
dem Koppelmechanismus 124 zum Einstellen und Halten des
beweglichen Elements 108 in einer Mehrzahl von Positionen
relativ zu den am Hinterrad (nicht dargestellt) angebrachten Kettenrädern verbunden.
Der Indexiermechanismus 158 ist innerhalb des Basiselements 104 zwischen
Basisele ment-Halterungselementen 172 und 174 (14)
eingepasst, um die Gesamtgröße des Kettenwerfers 100 zu
reduzieren. Insbesondere umfasst der Indexiermechanismus 158,
wie in den 13 und 14 gezeigt,
ein Steuerelement 180 in Form eines Kabels, das ein mit
dem Koppelmechanismus 124 über den Betätigungsarm 137 verbundenes
erstes Ende 184 aufweist, ein Aufwickelelement 188 in
Form einer drehbar um den Schwenkzapfen 101 angebrachten
Wickelrolle zum Ausziehen und Einziehen eines zweiten Endes 192 des
Steuerelements 180, und ein mit dem Aufwickelelement 188, dem
Hochschalt-Gasbetätiger 150 und
dem Herunterschalt-Gasbetätiger 154 verbundenes
Zahngesperre 196 zum Bewegen des Aufwickelelements 188 in
eine gewählte
Stellung und zum Halten des Aufwickelelements 188 in der
gewählten
Stellung.
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Um
unerwünschte
Biegekräfte
zu vermeiden, die tendenziell zu einem Verschleiß der Verbindungsschwenkwellen
führen
und die Effizienz mindern, richtet sich das Steuerelement 180 in
dieser Ausführungsform
annähernd
nach einer Mittellinie der Verbindung 134 aus. Dieses Merkmal
gleicht zusammen mit den zwei Rückstellfedern 139 und 142 die
Rückstellfederkraft
unter den Komponenten aus. In Abhängigkeit von der Gestaltung
des Kettenwerfers können
die Rückstellfedern 139 und 142 unterschiedliche
Federkonstanten zur Feinabstimmung der ausgeglichenen Kräfte, die
auf die Kettenwerferkomponenten wirken, besitzen. Natürlich ist
es möglich,
nur eine Rückstellfeder
zu verwenden, falls dies für
einige Anwendungen gewünscht
wird.
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Das
Zahngesperre 196 umfasst ein Zahnratschenrad 200,
eine Auslösesteuerkurve 202,
eine Antriebsklinke 204 und eine Positionierklinke 212. Das
Ratschenrad 200 ist für
eine integrale Drehung mit dem Aufwickelelement 188 um
eine Welle 201 des Aufwickelelements 188 angebracht.
Der Abstand zwischen jedem Ratschenzahn 215 ist so eingestellt, dass
jeder Ratschenzahn einer Kettenradstellung entspricht. Die Auslösesteuerkurve 202 ist
mit dem sich hin- und herbewegenden Element 162 des Hochschalt-Gasbetätigers 150 durch
einen Auslösesteuerkurvenarm 203 (16A) verbunden, und sie ist desweiteren
so um die Welle 201 des Aufwickelelements 188 angebracht,
dass die Auslösesteuerkurve 202 zu
einer Drehung relativ zum Aufwickelelement 188 imstande
ist. Die Antriebsklinke 204 ist mit dem sich hin- und herbewegenden
Element 166 des Herunterschalt-Gasbetätigers 154 durch einen
Antriebsklinkenarm 208 (15A)
zum Antreiben des Ratschenrads 200 in die richtige Stellung
verbunden. Die Antriebsklinke 204 ist drehbar um eine Klinkenwelle 211 angebracht,
die wiederum am Antriebsklinkenarm 208 angebracht ist.
Eine Klinkenfeder 213 ist zwischen Antriebsklinke 204 und
Antriebsklinkenarm 208 angebracht, um die Antriebsklinke 204 vorzuspannen,
so dass ein Antriebsklinkenzahn 214 in Eingriff mit einem
der Ratschenzähne 215 des
Ratschenrads 200 ist. Die Positionierklinke 212 ist
drehbar um den Schwenkzapfen 103 angebracht, um das Ratschenrad 200 selektiv
in der gewählten
Stellung zu halten und das Ratschenrad aus der gewählten Stellung
auszulösen.
Die Positionierklinke 212 schließt Klinkenzähne 218 und 220 ein.
Eine Klinkenfeder 224 ist zwischen der Positionierklinke 212 und der
Verbindung 138 angebracht, um die Positionierklinke 212 im
Uhrzeigersinn in 16 vorzuspannen. Die
Positionierklinke 212 umfasst ferner einen Kurvenstößelarm 228,
der mit einer Steuerkurvenoberfläche 220 der
Auslösesteuerkurve 202 in
Eingriff steht. Die Funktion des Kurvenstößelarms 228 wird unten
erörtert.
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Die 15B–15E veranschaulichen den Betrieb des Indexiermechanismus 158 während eines Herunterschaltvorgangs.
Anfangs wird das Ratschenrad 200 durch den Eingriff des
Klinkenzahns 220 der Positionierklinke 212 mit
einem Ratschenzahn 215A in Stellung gehalten. Wenn komprimiertes Gas
dem Herunterschalt-Gasbetätiger 154 beaufschlagt
wird, bewegt sich das sich hin- und herbewegende Element 166 (15A) nach rechts, was wiederum den Antriebsklinkenarm 208 sich
im Uhrzeigersinn zu drehen veranlasst. Der Klinkenzahn 214 der
Antriebsklinke 204 drückt
dann gegen einen Ratschenzahn 215B des Ratschenrads 200 und
dreht das Ratschenrad 200 im Uhrzeigersinn. Dies wiederum
veranlasst das Steuerelement 180, sich um das Aufwickelelement 188 zu
wickeln, so dass das Steuerelement 180 am Betätigungsarm 137 zieht
und das bewegliche Element 108 sich in eine Herunterschaltrichtung
zu bewegen veranlasst.
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Beim
Drehen des Ratschenrades 200 drückt ein Ratschenzahn 215C gegen
den Klinkenzahn 220 der Positionierklinke 212 und
veranlasst die Positionierklinke 212, sich gegen den Uhrzeigersinn
zu bewegen, wie in 15B gezeigt. Fährt das
Ratschenrad 200 fort, sich im Uhrzeigersinn zu drehen,
läuft der
Klinkenzahn 220 der Positionierklinke 212 über die
Spitze des Ratschenzahns 215C und fällt in die Aussparung links
von Ratschenzahn 215C, wie in 15C gezeigt.
Wenn das komprimierte Gas vom Herunterschalt-Gasbetätiger 154 entfernt
wird, bewegt sich das sich hin- und herbewegende Element 166 nach
links und veranlasst so die Antriebsklinke 204, sich gegen
den Uhrzeigersinn zu bewegen, wie in 15D gezeigt.
Das Ratschenrad 200 dreht sich zu dieser Zeit nicht gegen
den Uhrzeigersinn, da es durch den Eingriff des Klinkenzahns 220 und
des Ratschenzahns 215C am Ort gehalten wird. Infolgedessen
läuft der
Antriebsklinkenzahn 214 über die Spitze eines Ratschenzahns 215D und
fällt in
die Aussparung links von Ratschenzahn 215D. Die Antriebsklinke 204 befindet
sich nun in ihrer ursprünglichen
Position, und ein Herunterschalten um eine Kettenradposition ist
abgeschlossen.
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Die 16B–16E veranschaulichen den Betrieb des Indexiermechanismus 148 während eines Hochschaltvorgangs.
Wieder wird angenommen, dass das Ratschenrad 200 anfangs
durch den Eingriff des Klinkenzahns 220 der Positionierungsklinke 212 mit
dem Ratschenzahn 215A in Position gehalten wird. Wenn komprimiertes
Gas dem Hochschalft-Gasbetätiger 150 beaufschlagt
wird, bewegt sich das sich hin- und
herbewegende Element 162 (16A)
nach rechts, was wiederum den Auslösesteuerkurvenarm 203 sich
im Uhrzeigersinn zu drehen veranlasst. Da der Auslösesteuerkurvenarm 203 mit
der Auslösesteuerkurve 202 verbunden
ist, dreht sich die Auslösesteuerkurve 202 im
Uhrzeigersinn. Wie in 16B deutlicher
gezeigt wird, veranlasst das Drehen der Auslösesteuerkurve 202 im
Uhrzeigersinn eine Steuerkurvenfläche 250 der Auslösesteuerkurve 202,
gegen den Klinkenzahn 214 der Antriebsklinke 204 zu
drücken,
um die Antriebsklinke 204 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen
und einen Eingriff des Klinkenzahns 214 mit einem Ratschenzahn 215 zu
verhindern. Zur gleichen Zeit drückt
die Steuerkurvenfläche 220 der
Auslösesteuerkurve 202 gegen
den Kurvenstößelarm 228,
der seinerseits die Positionierungsklinke 212 sich gegen
den Uhrzeigersinn zu drehen veranlasst. Der Klin kenzahn 220 fährt dann
an der Seite des Ratschenzahns 215A nach oben, und ein
Klinkenzahn 218 tritt in die Auskehlung zwischen Klinkenzähnen 215E und 215F.
Weiteres Drehen der Auslösesteuerkurve 202 im
Uhrzeigersinn veranlasst weiteres Drehen der Positionierklinke 212 gegen
den Uhrzeigersinn, bis der Klinkenzahn 220 die Spitze des
Ratschenzahnes 215A verlässt, und der Klinkenzahn 218 sich
am Boden der Auskehlung zwischen den Ratschenzähnen 215E und 215F befindet,
wie in 16C gezeigt. Wenn der Klinkenzahn 220 die
Spitze des Ratschenzahns 215A verlässt, beginnt unmittelbar darauf
das Ratschenrad 200 sich als eine Folge der Vorspannung
der Rückstellfedern 139 und 142 gegen
den Uhrzeigersinn zu drehen und wickelt so das Steuerelement 180 vom Aufwickelelement 188 ab.
Das Drehen des Ratschenrades 200 stoppt, wenn der Ratschenzahn 215F in
Kontakt mit dem Klinkenzahn 218 kommt, wie in 16D gezeigt. Wenn das komprimierte Gas vom
Hochschalt-Gasbetätiger 150 entfernt
wird, bewegt sich das sich hin- und herbewegende Element 162 nach
links und veranlasst so die Auslösesteuerkurve 202,
sich gegen den Uhrzeigersinn zu bewegen, wie in 16E gezeigt.
Infolgedessen erlaubt die Steuerkurvenfläche 250 der Auslösesteuerkurve 202 dem
Klinkenzahn 214 der Antriebsklinke, zu seiner ursprünglichen
Position zurückzukehren.
Darüberhinaus
erlaubt die Steuerkurvenfläche 220 der Auslösesteuerkurve 202 der
Positionierungsklinke 212, sich als eine Folge der Vorspannung
der Klinkenfeder 224 im Uhrzeigersinn zu drehen. Der Klinkenzahn 218 fährt dann
an der Seite des Ratschenzahns 215F nach oben, und der
Klinkenzahn 220 tritt gleichzeitig in die Auskehlung zwischen
den Ratschenzähnen 215A und 215B.
Wenn der Klinkenzahn 218 die Spitze des Ratschenzahns 215F verlässt, beginnt
das Ratschenrad 200 wiederum, sich als Ergebnis der Vorspannung
der Klinkenfeder 224 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen,
wobei es das Steuerelement 180 weiter vom Aufwickelelement 188 abwickelt,
bis der Klinkenzahn 220 in Kontakt mit der Seite des Ratschenzahns 215B kommt.
Das Ratschenrad 200, und folglich das Aufwickelement 188, werden
in dieser Stellung durch den Eingriff des Klinkenzahns 220 und
des Ratschenzahns 215B gehalten und vervollständigen so
den Hochschaltvorgang.
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Während das
oben Ausgeführte
eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen vorliegender Erfindung
ist, können
weitere Modifizierungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang vorliegender
Erfindung abzuweichen.