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Die
vorliegende Erfindung betrifft Steuereinrichtungen für Fahrradgetriebe
und insbesondere eine Vorrichtung, welche Drehenergie einer drehenden
Kurbel, Achse oder eines anderen Elements nutzt, um die Betätigung eines
Fahrradgetriebes zu unterstützen.
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Ein
typisches Fahrradgetriebe wird mittels eines Betätigungsschaltzuges betätigt, der
das Getriebe mit einer händisch
betätigten
Schaltbetätigungseinrichtung
verbindet, welche an der Lenkstange befestigt ist. Der Fahrradfahrer
betätigt
die Schalteinrichtung, um wahlweise den Betätigungsschaltzug zu ziehen
oder zu entlasten, was wiederum das Getriebe in der gewünschten
Weise betätigt.
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Eines
der Entwicklungsziele bei Fahrradgetrieben ist es, das Getriebe
mit einem minimalen Aufwand leicht betätigbar zu machen. Dies schließt eine Minimierung
der Kraft, welche zur Betätigung
der Schalteinrichtung erforderlich ist, genauso wie eine Minimierung
des Ausmaßes
einer unnötigen
Bewegung der Schalteinrichtung mit ein. Im Fall von Fahrradgetrieben
wie Umwerfern, welche genutzt werden, um eine Kette von einem Kettenrad
auf ein anderes umzuheben, kann der Betrag der Kraft, welche benötigt wird
um die Kette von einem Kettenrad auf ein anderes umzuheben ziemlich
groß sein,
insbesondere wenn das Zielkettenrad wesentlich größer ist,
als das Ursprungskettenrad und der Fahrradfahrer eine erhebliche
Kraft auf die Kette aufbringt. Die erforderliche Betätigungskraft
kann dadurch reduziert werden, dass die Schalteinrichtung dann betätigt wird,
wenn nur eine geringe Tretkraft auf die Kette aufgebracht wird,
aber das erfordert, dass der Fahrradfahrer bewusst seine oder ihre
Trettechnik ändert und/oder
die Schalteinrichtung bewusst dann betätigt, wenn nur eine geringe
Tretkraft auf die Kette aufgebracht wird. Dies kann zu einer großen Ablenkung des Fahrradfahrers
führen,
speziell in einer Rennumgebung. Ebenso kann das Übersetzungsverhältnis einiger
Umwerfer etwas groß sein.
Infolgedessen muss der Betätigungsschaltzug
ein beachtliches Stück
bewegt werden, um die Kette vollständig von einem Kettenrad auf
ein anderes zu bewegen, dies erfordert vom Fahrradfahrer, dass er
die Schalteinrichtung im entsprechend großen Umfang bewegt.
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EP 0 482 559 offenbart ein
System zur Verstärkung
einer händischen
Betätigungskraft
welche auf eine Funktionseinrichtung eines Fahrrads übertragen
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung zum Schalten
eines Fahrradgetriebes, wobei nur sehr wenig Kraft zum Schalten
des Getriebes benötigt
wird, der Betätigungsschaltzug
nur in sehr geringen Umfang gezogen oder entlastet werden muss,
und die Unterstützungseinrichtungen
automatisch bestimmt, wann die Schaltoperation durchgeführt wird.
In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Hilfsvorrichtung, welche die
Energie von einem drehenden Element nutzt, um die Betätigung des
Fahrradgetriebes zu unterstützen, ein
Befestigungselement; ein Nockenelement, welches am Befestigungselement
zur Drehung um eine Nockenachse befestigt ist, wobei das Nockenelement
eine Nockenfläche
aufweist; ein Nachläufer wirkt
mit der Nockenfläche
zusammen, um sich entsprechend der Drehung des Nockenelements zu
bewegen; ein Getriebebetätigungselementverbindungselement,
um die Bewegung des Nachläufers auf
ein Getriebebetätigungselement
(320) zu übertragen;
ein erstes Verbindungselement, welches zur Drehung des Nockenelements
verbunden ist, wobei sich das erste Verbindungselement zwischen
einer ersten Einrückposition
und einer ersten Ausrückposition
bewegt; ein Betätigungselement,
welches das erste Verbindungselement in die erste Einrückposition
bewegt; und ein Ausrückelement,
welches das erste Verbindungselement in die erste Ausrückposition
entsprechend einer Drehposition des Nockenelements bewegt. Das erste
Verbindungselement rückt das
drehende Element wahlweise ein oder aus, so dass die Drehkraft des
drehenden Elements zur Unterstützung
des Schaltvorgangs genutzt werden kann.
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In
einer mehr spezielleren Ausführungsform umfasst
der Nachläufer
einen Nachläuferhebel
(312), welcher ein erstes Ende aufweist, welches mit der Nockenfläche zusammenwirkt,
und ein zweites Ende. Das Getriebebetätigungselementverbindungselement,
welches ein Kabelverbinder sein kann, kann mit dem Nachläuferhebel
(312) verbunden sein. Das Betätigungselement, welches die
Gestalt eines Betätigungshebels
aufweisen kann, kann einen Hacken oder Vorsprung umfassen, um das
erste Verbindungselement in der ersten Ausrückposition zu halten. In solchen
Ausführungsformen
bewegt sich das erste Verbindungselement radial nach innen relativ zur
Nockenachse, um sich in die erste Einrückposition zu bewegen und dabei
in das drehende Element einzugreifen, und das erste Verbindungselement
bewegt sich relativ zur Nockenachse radial nach außen in die
erste Ausrückposition
und löst
sich dabei vom drehenden Element. Das erste Verbindungselement dreht
sich zusammen mit dem Nockenelement, wenn das erste Verbindungselement
in das drehende Element eingreift.
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In
einer solchen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche eine Zweigang-Hilfsvorrichtung
betrifft, ist ein zweites Verbindungselement zur Drehung des Nockenelements
verbunden, wobei das zweite Verbindungselement sich zwischen einer zweiten
Einrückposition
zum Eingreifen in das drehende Element und einer zweiten Ausrückposition, um
sich vom drehenden Element zu lösen,
bewegt. Das zweite Verbindungselement ist vom ersten Verbindungselement
beabstandet, und das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement sind
beide verbunden, um gemeinsam mit dem Nockenelement zu drehen. Das
Betätigungselement, welches
wiederum die Form eines Betätigungshebels
annehmen kann, umfasst eine erste Steuerfläche, welche das erste Verbindungselement
in der ersten Ausrückposition
unterstützt,
wenn sich das Nockenelement in einer Anfangsposition befindet. In diesem
Fall umfasst das Befestigungselement eine zweite Steuerfläche, welche
das zweite Verbindungselement in der zweiten Ausrückposition
hält, wenn das
Nockenelement in der Ausgangsposition ist. Nachdem das Nockenelement
zusammen mit den ersten und zweiten Verbindungselementen in einem vorbeschriebenen
Umfang dreht, bringt eine erste Schrägfläche, welche sich in einer Umfangsrichtung erstreckt,
das erste Verbindungselement in die erste Ausrückposition zurück. Eine
Steuerfläche
auf dem Betätigungshebel
führt das
zweite Verbindungselement zurück
in die zweite Ausrückposition.
Auf diese Weise hat in dieser Ausführungsform das Nockenelement
zwei feststehende Dauerpositionen. Die Nockenfläche kann so gestaltet sein,
dass der Nachläufer
den Getriebebetätigungsschaltzug
in zwei verschiedene Getriebebetätigungspositionen
bewegt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Teilschnittdarstellung einer Fahrradtretlageranordnung, welches
eine spezielle Ausführungsform
einer Hilfsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Schalten eines Fahrradgetriebes darstellt;
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2A ist
eine räumliche
Darstellung einer speziellen Ausführungsform einer rechten Kurbelarmanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2B ist
eine räumliche
Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer rechten Kurbelarmanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine räumliche
Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer linken Kurbelarmanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine räumliche
Darstellung einer speziellen Ausführungsform einer Hilfsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 4 in einer
Ruhestellung;
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6 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 4, bei der
ein Betätigungsschaltzug
das erste Mal bewegt wird;
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7 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 4, welche
einen Umwerferpositionierungsnocken drehend mit dem drehenden Element zeigt,
um einen Umwerferbetätigungsschaltzug
zu ziehen;
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8 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 4 gerade
bevor der Umwerferpositioniernocken vom drehenden Element ausrückt;
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9 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 4 welche
das Ausrücken
des Umwerferpositioniernockens vom drehenden Element zeigt;
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10 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 4 wenn die
Hilfsvorrichtung die Schaltoperation abgeschlossen hat.
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11 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 4 bei welcher
der Betätigungsschaltzug
ein zweites Mal bewegt wird;
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12 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 4 welche
den Umwerferpositioniernocken rotierend mit dem drehenden Element zeigt,
um den Umwerferbetätigungsschaltzug
zu entlasten;
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13 ist
eine räumliche
Darstellung einer Fahrradtretlageranordnung, welche eine andere
Ausführungsform
einer Hilfsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Betätigung
eines Fahrradgetriebes zeigt;
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14 ist
eine räumliche
Darstellung der Hilfsvorrichtung, die in 13 gezeigt
ist, bei welcher der Umwerfer und der Kurbelarm entfernt sind;
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15A ist eine Seitenansicht des Befestigungselements,
welches bei der Hilfsvorrichtung, die in 13 gezeigt
ist, genutzt wird, und zeigt die Gestaltung der Steuerflächen;
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15B ist eine Ansicht entlang einer Linie 16B-16B
in 15A;
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16 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 13 in
einem Ruhezustand;
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17 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 13, bei
der ein Betätigungsschaltzug
in eine erste Richtung bewegt wird;
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18 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 13 welche
die Umwerferpositioniernocke drehend mit dem drehenden Element zeigt,
um den Umwerferbetätigungsschaltzug
zu ziehen;
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19 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 13, bei
der die Hilfsvorrichtung den Schaltvorgang abgeschlossen hat;
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20 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 13, bei
der ein Betätigungsschaltzug
in eine zweite Richtung bewegt wird;
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21 ist
eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung aus 13 welche
die Umwerferpositioniernocke drehend mit dem drehenden Element zeigt,
um den Umwerferbetätigungsschaltzug
zu entlasten.
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Detaillierte
Beschreibung der Ausführungsformen
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1 ist
eine Teilschnittdarstellung einer Fahrradtretkurbellageranordnung 10,
welche eine spezielle Ausführungsform
der Hilfsvorrichtung 14 gemäß der vorliegenden Erfindung
zur Betätigung
eines Fahrradgetriebes darstellt. Die Tretkurbelanordnung 10 umfasst
ein Tretkurbellagergehäuse 18 das an
einem typischen Fahrradrahmen (nicht gezeigt) befestigt ist, eine
rohrförmige
Achslagerhülse 22, eine
Hülsenverbindung 26,
eine Achse 30, Kugellager 34 und 38,
und Kurbelarmanordnungen 42 und 46. Die Achslagerhülse 22 umfasst
einen sich radial nach außen
erstreckenden Flansch 50 auf ihrem ersten Ende, um ein
Befestigungselement 300 der Hilfsvorrichtung 14 am
Tretkurbellagergehäuse 18 zu
halten, Lagerflächen 58 und 62 als
Sitz der Kugellager 34 bzw. 38, und eine äußere Umfangsfläche 66 an
ihrem zweiten Ende, um eine innere Umfangsfläche 70 auf der Hülsenverbindung 26 zu
erfassen. Die Hülsenverbindung 70 umfasst
einen sich radial nach außen
erstreckenden Flansch 74, welcher in die Seite des Tretkurbellagergehäuses 18 eingreift.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Achse 30 ein im Wesentlichen hohles rohrförmiges Element, welches
Lagerflächen 78 und 82 als
Sitz der Kugellager 34 bzw. 38 umfasst, Keilverzahnungsnuten 86 und 90,
welche in entsprechende Keilverzahnungsnuten 94 und 98 eingreifen,
welche auf den inneren Umfangsflächen
der Kurbelachsenmontieröffnungen 99 und 100 in
den Kurbelarmanordnungen 42 bzw. 46 ausgebildet
sind, und mit Gewinden versehene innere Umfangsflächen 102 und 104 umfasst,
um Gewindebolzen 108 bzw. 112 aufzunehmen, welche
die Kurbelarmanordnungen 42 und 46 an der Achse 30 befestigen.
Auf diese Weise sind die Achse 30 und die Kurbelarmanordnungen 42 und 46 drehbar
innerhalb des Tretlagergehäuses 18 durch
die Kugellager 34 und 38 gelagert.
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Wie
in den 1 und 2A gezeigt ist, umfasst die
Kurbelarmanordnung 46 einen verlängerten Kurbelarmkörper 120,
eine Kur belachsenbefestigungsnabe 124 am ersten Ende, der
eine innere Umfangsfläche
aufweist, welche die Kurbelachsenbefestigungsöffnung 100 und Keilverzahnungsnuten 98 umfasst,
sowie eine Pedalbefestigungsöffnung 128,
die mit einem Gewinde versehen ist, am zweiten Ende aufweist. Eine
Vielzahl von z. B. fünf
Speichenbefestigungselementen 132 erstrecken sich radial nach
außen
von einer Dichtungslagernabe 133, welche um die Kurbelachsenbefestigungsnabe 124 befestigt
ist. Die Dichtungslagernabe 133 weist eine ringförmige Nut 134 auf,
um einen Dichtungsring 135 zu lagern, welcher dichtend
an der äußeren Fläche des
seitlichen Deckels 137 der Hilfsvorrichtung 14 anliegt.
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In
dieser Ausführungsform
ist ein allgemein ringförmiges,
mit großem
Durchmesser versehenes Kettenrad 136 mit einer Vielzahl
von radial nach außen
vorstehenden Zähnen 138 und
einer inneren Umfangsfläche 140 einstückig mit
einer Vielzahl von Kettenradbefestigungselementen 132 ausgebildet. Ein
allgemein ringförmiges,
mit kleinem Durchmesser versehenes Kettenrad 144 mit einer
Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Zähnen 148 und
einer inneren Umfangsfläche 152 ist
an die Vielzahl von Kettenradbefestigungselementen 132 mittels
Bolzen 156 und Abstandshaltern 160 befestigt. Ein
ringförmiger
Antriebsring 170, der koaxial mit der Kurbelachsenbefestigungsöffnung 100 angeordnet ist,
umfasst eine Vielzahl von Keilverzahnungsnuten 174, welche
auf einer inneren Umfangsfläche
davon angeordnet sind, um in eine Vielzahl ergänzender Keilverzahnungsnuten 178 auf
der äußeren Umfangsfläche der
Kurbelachsenbefestigungsnabe 124 einzugreifen, welche sich
seitlich der Dichtungslagernabe 133 nach innen erstrecken.
Jede Keilverzahnungsnut 174 umfasst eine erste Umfangsseite 180,
eine zweite Umfangsseite 182, und eine radial innerste
Seite 184, welche die radial innersten Enden der ersten
Umfangsseite 180 und der zweiten Umfangsseite 182 überbrückt. In
dieser Ausführungsform
sind die erste Umfangsseite 180 und die zweite Umfangsseite 182 beide
flach und senkrecht bezüglich
der Drehrichtung der Kurbelarmanordnung 46. Die Keilverzahnungsnuten 178 auf
der Kurbelachsenbefestigungsnabe 124 weisen die gleiche
Struktur auf. Natürlich
ist es möglich,
dass die Keilverzahnungsnuten auch andere Formen und Ausrichtungen aufweisen.
Genauso könnte
der Antriebsring 170 einstückig mit der Kurbelachsenbefestigungsnabe 124 ausgeführt sein.
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Auf
der äußeren Umfangsfläche des
Antriebsrings 170 sind ein Paar Antriebsvorsprünge 190A und 190B ausgebildet,
jeder hat einen Anschlag 192A bzw. 192B, welche
180° voneinander beabstandet
sind und in die Vorwärtsdrehrichtung der
Kurbelarmanordnung 46 weisen. In anderen Worten weisen
die Anschläge 192A und 192B in
Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in 2A. Die
Anschläge 192A und 192B folgen
einer gedachten geraden Linie, welche sich radial nach außen von
der Drehachse X der Kurbelarmanordnung 46 und senkrecht
zur äußeren Umfangsfläche der
Kurbelachsenbefestigungsnabe 124 erstreckt. Die äußere Umfangsfläche des
Antriebsrings 170 an der Schnittstelle mit den Anschlägen 192A und 192B erstreckt
sich gegen den Uhrzeigersinn in 2A mit
einem konstanten Krümmungsradius
um mehr als 20° und,
in dieser Ausführungsform,
mehr als 45° bevor
sich die Rückseite
des folgenden Antriebsvorsprungs nähert, woraufhin sich der Krümmungsradius
in einer nicht konkaven Weise zu der Spitze des Vorsprungs hin vergrößert. In
dieser Ausführungsform
bildet die äußere Umfangsfläche des
Antriebsrings 170 eine flache Schrägfläche hinauf zur Spitze des mit
ihm zusammen wirkenden Vorsprungs aus, aber sie könnte genauso
gut bogenförmig
sein. Wie in 2A deutlich zu sehen ist, erstrecken
sich die Vorsprünge 190A und 190B nur
wenig aus der äußeren Umfangsfläche des
Antriebsrings 170 heraus. Die Antriebsvorsprünge 190A und 190B haben
einen Durchmesser, der deutlich geringer ist, als der Durchmesser
der inneren Umfangsfläche 152 des
kleinen Kettenrads 144 sowie der Durchmesser der ringförmigen Dichtungsnut 134.
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Die
Kurbelarmanordnung 46, die in 2A gezeigt
ist, umfasst die Anschläge 192A und 192B, welche
allgemein quer zur Längsmittelachse
(Kurbelarm) der Achse R des Kurbelarmkörpers 120 liegt. Jedoch
können
die Anschläge 192A und 192B auch an
anderen Stellen liegen, gemäß der Gestaltung
der Kettenräder
oder aus anderen Gründen.
Zum Beispiel ist die 2B eine Seiten ansicht einer
alternativen Ausführungsform
der Kurbelarmanordnung 46' gemäß der vorliegenden
Erfindung. Diese Ausführungsform
umfasst ebenso einen verlängerten
Kurbelarmkörper 120,
eine Kurbelachsenbefestigungsöffnung 100,
eine Keilverzahnung 98 und eine mit einem Gewinde versehene
Pedalbefestigungsöffnung 128.
Jedoch umfasst in dieser Ausführungsform
ein Antriebsring 170' eine
glatte innere Umfangsfläche 171', welche auf
die äußere Umfangsfläche 123 einer Kurbelachsennabe 124' aufgepresst
ist. Wie bei der Ausführungsform,
die in 2A gezeigt ist, folgen die Anschläge 192A und 192B einer
gedachten geraden Linie, welche sich radial nach außen von
der Drehachse X der Kurbelarmanordnung 46 und senkrecht
zur äußeren Umfangsfläche der
Kurbelachsenbefestigungsnabe (nicht gezeigt) erstreckt, welche die
gleiche Gestalt wie die Kurbelachsenbefestigungsnabe 124 in 1 aufweist.
Jedoch erstrecken sich in dieser Ausführungsform die Anschläge 192A und 192B in
einer Richtung parallel zur Längsmittelachse
R des Kurbelarmkörpers 120.
Dies ermöglicht den
Anschlägen,
die Betätigung
der Hilfsvorrichtung 14 (unten beschrieben) einzuleiten,
wenn sich das Pedal bei der Kurbelumdrehung auf der höchsten oder
tiefsten Stelle befindet.
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In
dieser Ausführungsform
erstrecken sich vier Kettenradbefestigungselemente 132' von der Kurbelachsenbefestigungsnabe 124' radial nach
außen.
Ein im wesentlichen ringförmiges,
mit großem Durchmesser
versehenes Kettenrad 136 mit einer Vielzahl von radial
nach außen
ragenden Zähnen 138 und
einer inneren Umfangsfläche 140 ist
mit einer Vielzahl von Kettenradbefestigungselementen 132' einstückig ausgebildet.
Ein im Wesentlichen ringförmiges,
mit kleinem Durchmesser versehenes Kettenrad 144 mit einer
Vielzahl von radial nach außen
ragenden Zähnen 148 und
einer inneren Umfangsfläche 152 ist
an der Vielzahl von Kettenradbefestigungselementen 132' mittels Bolzen 156 und
Abstandshaltern (nicht gezeigt) befestigt, in der gleichen Weise
wie in der Ausführungsform,
die in 2A gezeigt ist. Jedoch sind
in dieser Ausführungsform
Kettenunterstützungselemente 201A bis 201H,
die zum Anheben der Kette dienen, auf der Seite 203 des
mit einem großen
Durchmesser versehenen Kettenrads 136 angeordnet, welche
in Richtung des mit einem kleinen Durchmesser versehenen Kettenrad 144 weist,
um die Kette zu heben und zu führen
(nicht gezeigt) vom mit kleinem Durchmesser versehenen Kettenrad 144 zum
mit großem
Durchmesser versehenen Kettenrad 136. Solche Kettenunterstützungselemente 201A bis 201H sind
bereits bekannt, und sie können
kegelförmige
Elemente mit nach innen geneigten Flächen umfassen, die in Richtung
der Seite 203 des mit großem Durchmesser versehenen
Kettenrads 136 weisen, sie können einfach auch zylindrische
Elemente umfassen, welche aus der Seite 203 des mit großem Durchmesser
versehen Kettenrads 136 ragen, oder sie können einige andere
Unterstützungshaken
oder Anschläge
umfassen.
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In
dieser Ausführungsform
ist das Kettenunterstützungselement 201A oberhalb
des dritten Zahns 148 des mit kleinem Durchmesser versehenen
Kettenrads 144 angeordnet, im Uhrzeigersinn vom unteren
Zahn 148B, welcher mit der Längsmittelachse R ausgerichtet
ist; das Kettenunterstützungselement 201B ist
oberhalb angeordnet und zwischen dem vierten und fünften Zahn 148 im
Uhrzeigersinn vom unteren Zahn 148B ausgerichtet; das Kettenunterstützungselement 201C ist
oberhalb des sechsten Zahns 148 im Uhrzeigersinn vom unteren Zahn 148B angeordnet;
und das Kettenunterstützungselement 201D ist
oberhalb und zwischen dem siebten und achten Zahn 148 ausgerichtet,
in Uhrzeigerrichtung vom unteren Zahn 148B aus angeordnet. In ähnlicher
Weise ist das Kettenunterstützungselement 201E oberhalb
des dritten Zahns 148 im Uhrzeigersinn vom obersten Zahn 148T angeordnet,
der mit der Längsmittelachse
R ausgerichtet ist; das Kettenunterstützungselement 201F ist
oberhalb und zwischen dem vierten und fünften Zahn 148 ausgerichtet im
Uhrzeigersinn vom obersten Zahn 148T angeordnet; das Kettenunterstützungselement 201G ist
oberhalb des sechsten Zahns 148, im Uhrzeigersinn vom obersten
Zahn 148T angeordnet; und Kettenunterstützungselement 201H ist
oberhalb und ausgerichtet zwischen dem siebten und achten Zahn 148,
im Uhrzeigersinn vom obersten Zahn 148T angeordnet.
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Schließlich können Zähne 203D bis 203F, welche
das Schalten in kleinere Gänge
erleichtern, auf dem Kettenrad mit dem großem Durchmesser 136 ausgeformt
sein, um die Kette auf das mit einem kleineren Durchmesser versehene
Kettenrad 144 während
des Schaltens in den kleineren Gang zu führen. Solche Zähne, die
das Schalten in kleinere Gänge
erleichtern, sind ebenso bereits bekannt und können Zähne mit einer schrägen Seitenfläche umfassen,
welche auf das mit kleineren Durchmesser versehene Kettenrad 144 weist,
Zähne,
welche relativ zur Fläche
des mit großen
Durchmesser versehenen Kettenrades 136 drehen, Zähne mit
abgeschnittenen Spitzen (solche wie die Zähne 203A und 203F)
und insgesamt kleinere Zähne,
welche üblicherweise
als Noppen oder Dorne bezeichnet werden. In dieser Ausführungsform
sind die Zähne 203A und 203B,
die das Schalten in kleinere Gänge
erleichtern, auf entgegengesetzten Seiten der Längsmittelachse R unten auf
dem mit großem
Durchmesser versehenen Kettenrad 136 angeordnet und der
Zahn 203C, der das Schalten in kleinere Gänge erleichtert,
ist direkt entgegen dem Uhrzeigersinn zu Zahn 203B, der
das Schalten in kleinere Gänge
erleichtert, angeordnet. In gleicher Weise sind die Zähne 203D und 203E,
die das Schalten in kleinere Gänge
erleichtern, auf entgegengesetzten Seiten der Längsmittelachse R oben auf dem
mit großem
Durchmesser versehenen Kettenrad 136 angeordnet, und der
Zahn 203F, der das Schalten in kleinere Gänge erleichtert,
ist direkt entgegen dem Uhrzeigersinn des Zahns 203E, der
das Schalten in kleinere Gänge
erleichtert, angeordnet.
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst die linksseitige Kurbelarmanordnung 42 einen
verlängerten
Kurbelarmkörper 220,
eine Kurbelachsenbefestigungsnabe 224 auf dem ersten Ende,
die eine innere Umfangsfläche
aufweist, welche die Kurbelachsenbefestigungsöffnung 99 mit einer
Keilverzahnung 86 definiert, und auf dem zweiten Ende eine
Pedalbefestigungsöffnung 228 umfasst,
die ein Gewinde aufweist.
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Obwohl
in dieser Ausführungsform
die Hilfsvorrichtung 14 auf der rechten Seite des Tretlagergehäuses 18 angeordnet
ist, kann in anderen Ausführungsformen
die Hilfsvorrichtung 14 auf der linken Seite des Tretlagergehäuses 18 angeordnet
sein. In diesem Fall kann die linksseitige Kurbelarmanordnung 42 wie
in 3 gezeigt gestaltet sein. In dieser Ausführungsform
weist ein ringförmiger
Antriebsring 270 eine Vielzahl von Keilverzahnungsnuten 274 auf, welche
auf einer inneren Umfangsfläche
davon ausgeformt sind, um drehfest in entsprechende Keilverzahnungsnuten 278 auf
der seitlich innersten äußeren Umfangsfläche der
Kurbelachsenbefestigungsnabe 224 einzugreifen. Der Aufbau
der Kurbelachsenbefestigungsnabe 224 und des Antriebsrings 270 wären dabei
typischerweise aber nicht notwendigerweise gleich mit der Kurbelachsenbefestigungsnabe 124 und
dem Antriebsring 170 für
die rechte Kurbelarmanordnung 46. Darüber hinaus wären in diesem Fall
die Durchmesser der Vorsprünge 290A und 290B nicht
größer als,
und vorzugsweise kleiner, als ein äußerer Durchmesser der Kurbelarmbefestigungsnabe 224 quer
zur Längsmittelachse
L des Kurbelarms 220.
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4 ist
eine räumliche
Darstellung einer speziellen Ausführungsform der Hilfsvorrichtung 14' gemäß der vorliegenden
Erfindung. Diese Hilfsvorrichtung 14' ist genauso aufgebaut wie die
in 1 dargestellte Hilfsvorrichtung 14, außer dass
sie dafür vorgesehen
ist, an der linken Seite des Fahrrads befestigt zu werden und dass
sie mit einem Antriebsring 270' zusammenwirkt, welcher den gleichen
Aufbau haben kann wie der Antriebsring 270, der in 3 gezeigt
ist, außer
dass in 4 der Antriebsring 270' eine glatte
kreisrunde innere Umfangsfläche 271' aufweist, welche
auf die Kurbelachse 30 aufgepresst werden kann, wie in 5 gezeigt
ist, um die Erläuterung
der Funktionsweise der Hilfsvorrichtung 14' zu erleichtern. In jedem Fall
umfasst die Hilfsvorrichtung 14' ein Befestigungselement 300'; ein Nockenelement
(Umwerferpositioniernocke) 304 mit einer Nockenfläche 308,
welche mit dem Befestigungselement 300' zur Drehung um die Nockenachse
Y verbunden ist (welche üblicherweise,
aber nicht notwendigerweise mit der Drehachse X der Kurbelarmanordnung 42 zusammenfällt); ein
Nachläufer 311,
welcher mit der Nockenfläche 308 zusammenwirkt,
um sich gemäß der Rotation
des Nockenelements 304 zu bewegen; ein Getriebebetätigungselementverbindungselement 316,
welches die Bewegung des Nachläufers 311 auf
ein Getriebebetätigungselement 320 überträgt; ein
erstes Verbindungselement 324, welches zur Drehung des
Nockenelements 304 verbunden ist, wobei sich das erste
Verbindungselement 324 zwischen einer ersten Einrückposition
und einer ersten Ausrückposition
bewegt; ein zweites Verbindungselement 326, welches zur
Drehung des Nockenelements 304 verbunden ist, wobei sich
das zweite Verbindungselement 326 zwischen einer zweiten
Einrückposition
und einer zweiten Ausrückposition
bewegt; und ein Betätigungselement 323, welches
das erste Verbindungselement 324 in die erste Einrückposition
bewegt.
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In
dieser Ausführungsform
umfasst der Nachläufer 311 einen
Nachläuferhebel 312,
wobei der mittlere Bereich des Nachläuferhebels 312 drehbar
mittels eines Drehbolzens 330 am Befestigungselement 300' befestigt ist.
Ein erstes Ende des Nachläuferhebels 312 umfasst
eine Rolle 334, welche mit der Nockenfläche 308 zusammenwirkt,
und ein zweites Ende des Nachläuferhebels 312 umfasst
das Getriebebetätigungselementverbindungselement 316.
Das Getriebebetätigungselement 320 umfasst einen
Bowdenzug, wobei ein Getriebebetätigungsschaltzug 340 in
einer äußeren Hülle 344 gleitet. Folglich
weist das Getriebebetätigungselementverbindungselement 316 die
Gestalt eines Schaltzugverbinders auf, wobei eine Schaltzugverbindungsschraube 350 in
das zweite Ende des Nachläuferhebels 312 geschraubt
ist. Das Befestigungselement 300' weist einen Getriebebetätigungselementverbindungsarm 354 auf,
um die äußere Hülle 344 des
Getriebebetätigungselements 320 auf
bekannte Weise abzuschließen.
Beispielsweise kann der Getriebebetätigungselementverbindungsarm 354 eine
mit einem Gewinde versehene Öffnung 358 (5)
aufweisen, um einen mit einem Gewinde versehenen Bereich 359 eines
Justierzylinders 360, welcher zum Abschluss der äußeren Hülle 344 dient
und um die Position der äußeren Hülle 344 relativ
zum Getriebebetätigungsschaltzug 340 anzupassen.
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Wie
in 7 genauer gezeigt ist, welche das Nockenelement 104 relativ
zur Position in 4 im Uhrzeigersinn gedreht zeigt,
umfasst das erste Verbindungselement 324 eine erste Klinke 370 und
ein erstes Klinkenbefestigungselement 374. Ein erstes Ende
der ersten Klinke 370 ist drehbar mittels eines ersten
Drehbolzens 378 mit dem ersten Klinkenbefestigungselement 374 verbunden,
und ein zweites Ende der ersten Klinke 370 weist einen
sich radial nach innen erstreckenden ersten Klinkenzahn 382 auf.
Das erste Klinkenbefestigungselement 374 ist am Nockenelement 304 mittels
einer Schraube 386 befestigt. Ein erster Vorspannmechanismus
in Form einer ersten Blattfeder 388 weist ein erstes Ende 390 auf,
welches am Nockenelement 304 befestigt ist und ein zweites
Ende 394, welches am ersten Klinkensteueranschlag 398 anliegt,
welcher am zweiten Ende der ersten Klinke 370 angeordnet
ist. Die erste Blattfeder 388 drückt den ersten Klinkenzahn 382 radial
nach innen in die erste Einrückposition,
wobei die erste Klinke 370 entweder in den Anschlag 292A oder 292B auf
den Antriebsring 270' eingreift,
wie weiter unten erläutert
wird.
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In
gleicher Weise umfasst das zweite Verbindungselement 326 eine
zweite Klinke 400 und ein Befestigungselement 404.
Ein erstes Ende der zweiten Klinke 400 ist mittels eines
zweiten Drehbolzens 408 drehbar mit dem zweiten Klinkenbefestigungselement 404 verbunden
und ein zweites Ende der zweiten Klinke 400 weist einen
zweiten sich radial nach innen erstreckenden Klinkenzahn 412 auf.
Das zweite Klinkenbefestigungselement 404 ist am Nockenelement 304 mittels
einer Schraube 416 befestigt. Ein zweiter Vorspannmechanismus
in Form einer zweiten Blattfeder 418 weist ein erstes Ende 422 auf, welches
am Nockenelement 304 befestigt ist, und ein zweites Ende 424,
welches am zweiten Klinkensteueranschlag 428 anliegt, welcher
am zweiten Ende der zweiten Klinke 400, 700 angeordnet
ist. Die zweite Blattfeder 418 drückt den zweiten Klinkenzahn 412 radial
nach innen in die zweite Einrückposition,
wobei die zweite Klinke 400 entweder in den Anschlag 292A oder 292B auf
dem Antriebsring 270' eingreift, wie
weiter unten erläutert
wird.
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In
dieser Ausführungsform
weist das Betätigungselement 323 die
Form eines Betätigungshebels 325 auf,
wobei der Betätigungshebel 325 im mittleren
Bereich mittels eines Drehbolzens 450 drehbar am Befestigungselement 300 befestigt
ist, zur Drehung um eine Betätigungshebelachse
Z. Ein erstes Ende des Betätigungshebels 325 weist
die Form eines Hackens auf, mit einer Steuerfläche 454, um entweder
einen ersten Klinkensteueranschlag 398 der ersten Klinke 370 oder
einen zweiten Klinkensteueranschlag 428 der zweiten Klinke 400 zu stützen, wie
unten genauer ausgeführt
ist. Ein zweites Ende des Betätigungshebels 325 enthält ein Betätigungselementverbindungselement 458.
In dieser Ausführungsform
verbindet ein Betätigungselement in
Form eines Betätigungsschaltzugs 460 eine Schaltbetätigungseinrichtung,
welche an der Fahrradlenkstange befestigt ist (nicht gezeigt) mit
einem Befestigungselementverbindungselement 458. Daher
weist das Betätigungselementverbindungselement 458 die
Gestalt eines Schaltzugverbinders auf, wobei eine Schaltzugverbindungsschraube 470 in das
zweite Ende des Betätigungshebels 325 geschraubt
ist. Eine Betätigungselementspannfeder 474 ist
zwischen dem Verbindungselement 300' und dem Betätigungshebel 325 eingesetzt,
um den Betätigungshebel 325 entgegen
dem Uhrzeigersinn vorzuspannen.
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Schließlich umfasst
das Befestigungselement 300' Ausrückrampen 476 und 480,
um die erste Klinke 370 und die zweite Klinke 400 radial
nach außen
in die erste Ausrückposition,
und in die zweite Ausrückposition
zu bewegen, um die erste Klinke 370 und die zweite Klinke 400 vom
Antriebsring 270' zu entkoppeln
wie unten erläutert
wird. Die Klinkenausrückrampe 476 funktioniert
auch als Anschlag, um die Drehung des Betätigungshebels 325 in
Richtung entgegen den Uhrzeigersinn zu begrenzen.
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Die
Betätigung
der Schalt-Hilfsvorrichtung 14' kann in Bezug auf die 5 bis 12 verstanden
werden. 5 zeigt die Schalt-Hilfsvorrichtung 14' in einer Ruhestellung.
In dieser Stellung stützt
die Steuerfläche 454 des
Betätigungshebels 325 den ersten
Klinkensteueranschlag 398, so dass der erste Klinkenzahn 382 radial
nach außen
in der ersten Ausrückposition gehalten
wird, und die Klinkenausrückschrägfläche 480 stützt den
zweiten Klinkensteueranschlag 428, so dass der zweite Klinkenzahn 412 radial
nach außen
in der zweiten Ausrückposition
gehalten wird. Auf diese Weise dreht sich der Antriebsring 270' gemeinsam mit
der Achse 30 ohne eine Wirkung auf die Schalt-Hilfsvorrichtung 14' auszuüben.
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6 zeigt
was geschieht, wenn der Schaltzug 460 nach links gezogen
wird, dies veranlasst in dieser Ausführungsform die Hilfsvorrichtung 14', den Getriebebetätigungsschaltzug 340 in
eine Hochschaltrichtung zu bewegen. Ein Ziehen am Betätigungsschaltzug 460 veranlasst
den Betätigungshebel 325 dazu,
sich im Uhrzeigersinn zu drehen, und so die Steuerfläche 454 vom
ersten Klinkensteueranschlag 398 zu entfernen. Im Ergebnis
veranlasst die erste Blattfeder 388 die erste Klinke 370 sich
im Uhrzeigersinn zu drehen, und so den ersten Klinkenzahn 382 radial
nach innen in die erste Einrückposition
zu bewegen. Folglich, wenn einer der Anschläge 292A oder 292B des
Antriebsrings 270' (z.
B. 292A) zur Umfangsposition des ersten Klinkenzahns 382 dreht, legt
sich der erste Klinkenzahn 382 an den Anschlag und das
Nockenelement 304 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn
zusammen mit Antriebsring 270' und der Achse 30 in die
Position, welche in 7 gezeigt ist. Gleichzeitig,
gleitet der zweite Klinkensteueranschlag 428 von der Klinkenausrückschrägfläche 480 und
die zweite Blattfeder 418 veranlasst die zweite Klinke 400,
sich im Uhrzeigersinn zu drehen, so dass der zweite Klinkenzahn 412 sich
radial nach innen in die zweite Einrückposition bewegt, um am anderen
der Anschläge 292A oder 292B (z.
B. Anschlag 292B) anzuliegen. Natürlich ist es nicht erforderlich
für den
zweiten Klinkenzahn 412, an irgendeinem Anschlag des Antriebsrings 270 anzuliegen,
solange sich das Nockenelement 304 unter der Kupplungskraft
ersten Klinkenzahns 382 drehen kann.
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Die
Nockenfläche 308 weist
einen sich in Richtung des Uhrzeigersinns vergrößernden Radius auf, so dass
die Rolle 334 auf dem Nachläuferhebel 312 sich
radial nach außen
bewegt, was das Getriebebetätigungselementverbindungselement 316 dazu veranlasst,
den Getriebebetätigungsschaltzug 340 zu
ziehen. Die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn des Nockenelements 304 dauert
so lange an, bis die Nockenfläche 308 den
Nachläuferhebel 312 dazu
veranlasst, den erforderlichen Umfang des Ziehens am Getriebebetätigungsschaltzug 340 zu
ergänzen,
wie in 8 gezeigt ist. Zu dieser Zeit befindet sich der
erste Klinkensteueranschlag 398 nahe an der Klinkenausrückschrägfläche 480 und
der zweite Klinkensteueranschlag 328 befindet sich in der
Nähe der
Klinkenausrückschrägfläche 476.
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Wie
in 9 gezeigt ist, gleitet, sofern das Nockenelement 304 fortfährt sich
zu drehen, der erste Klinkensteueranschlag 398 die Klinkenausrückschrägfläche 480 hinauf,
um den ersten Klinkenzahn 382 radial nach außen in die
erste Ausrückposition
zu bewegen, und der zweite Klinkensteueranschlag 428 gleitet
die Klinkenausrückschrägfläche 476 hinauf, um
den zweiten Klinkenzahn 412 radial nach außen in die
zweite Ausrückposition
zu bewegen. Danach, wie in 10 gezeigt
ist, bewegt sich das Nockenelement 304 leicht, bis der
zweite Klinkensteueranschlag 428 in der zweiten Ausrückposition
durch die Steuerfläche 454 des
Betätigungshebels 325 gestützt wird,
und der erste Klinkensteueranschlag 398 in der ersten Ausrückposition
von der Klinkenausrückschrägfläche 480 gestützt wird.
Zu diesem Zeitpunkt hört
das Nockenelement 304 auf, sich zu drehen und der Getriebebetätigungsschaltzug 340 wird in
der hochgeschalteten Position gehalten.
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Um
den Getriebebetätigungsschaltzug 340 wieder
für die
niedriger geschaltete Position freizugeben, wird der Getriebebetätigungsschaltzug 460 nochmals
gezogen, wie 11 gezeigt ist. Infolgedessen
dreht sich der Betätigungshebel 325 wieder im
Uhrzeigersinn, und löst
dabei die Steuerfläche 454 vom
zweiten Klinkensteueranschlag 428. Die zweite Klinke 400 dreht
sich im Uhrzeigersinn entsprechend der Vorspannkraft der zweiten
Blattfeder 418, und bewegt dabei den zweiten Klinkenzahn 412 radial
nach innen in die zweite Einrückposition.
Daher liegt, wenn einer der Anschläge 292A oder 292B des
Antriebsrings 270' (z.
B. Anschlag 292A) sich zur Umfangsposition der zweiten
Klinke 400 dreht, der zweite Klinkenzahn 412 am
Anschlag an und das Nockenelement 304 dreht sich entgegen
dem Uhrzeigersinn gemeinsam mit dem Antriebsring 270' und der Achse 30 in
die Position, welche in 12 gezeigt
ist. Gleichzeitig gleitet der erste Klinkensteueranschlag 398 von
der Klinkenausrückschrägfläche 480 und
die erste Klinke 370 dreht sich im Uhrzeigersinn entsprechend
der Vorspannkraft der ersten Blattfeder 388, so dass sich
der erste Klinkenzahn 382 radial nach innen in die erste
Einrückposition
bewegt, um an den anderen der Anschläge 292A oder 292B (z.
B. Anschlag 292B) anzuliegen.
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Da
sich der Radius der Nockenfläche 308 im Uhrzeigersinn
schnell verkleinert, bewegt sich die Rolle 334 auf dem
Nachläuferhebel 312 radial
nach innen und veranlasst dabei das Getriebebetätigungselementverbindungselement 316 dazu,
den Getriebebetätigungsschaltzug 340 freizugeben.
Die Drehung des Nockenelements 304 entgegen dem Uhrzeigersinn
dauert solange an, bis die Hilfsvorrichtung 14' in ihre Ausgangsposition
zurückkehrt,
die in 5 gezeigt ist. Das heißt, dass der erste Klinkensteueranschlag 328 die
Klinkenausrückschrägfläche 476 hinauf
gleitet und von der Steuerfläche 454 des Steuerhebels 325 gestützt wird,
so dass der erste Klinkenzahn 382 in der ersten Ausrückposition
gehalten wird. Genauso gleitet der zweite Klinkensteueranschlag 428 die
Klinkenausrückschrägfläche 480 hinauf
und wird von der Klinkenausrückschrägfläche 480 gestützt, so
dass der zweite Klinkenzahn 412 in der zweiten Ausrückposition
gehalten wird.
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Es
sollte leicht offensichtlich sein, dass die Ausführungsform, welche in den 3 bis 12 gezeigt
wird, durch ein fortlaufendes Ziehen in gleicher Richtung am Betätigungsschaltzug
arbeitet, um sowohl ein Schalten in höhere als auch ein Schalten in
niedrigere Gänge
auszuführen. 13 ist
eine räumliche
Ansicht einer Fahrradtretlageranordnung 10, welche eine
andere Ausführungsform
einer Hilfsvorrichtung 514 gemäß der vorliegenden Erfindung zum
Schalten eines Fahrradgetriebes darstellt. Der Aufbau der Tretlageranordnung 10 und
der Kurbelanordnungen 42 und 46 ist der gleiche
wie in der Ausführungsform,
welche in den 1 und 2 gezeigt
ist, somit kann auf eine detaillierte Beschreibung dieser Komponenten
verzichtet werden. Wie weiter unten detaillierter erläutert wird,
schaltet die Hilfsvorrichtung 514 einen vorderen Umwerfer 520 in
einen höheren
Gang, indem sie einen Betätigungshebel 524 im
Uhrzeigersinn bewegt und schaltet dann den vorderen Umwerfer 520 in
einen niedrigeren Gang, indem sie einen Betätigungshebel 524 entgegen
dem Uhrzeigersinn bewegt. Der Betätigungshebel 524 umfasst
eine Schaltzugkupplung 525 zur Befestigung an einem Betätigungsschaltzug 523,
welcher wiederum mit einer Schaltbetätigungseinrichtung verbunden
ist, die an der Lenkstange (nicht gezeigt) angeordnet ist.
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In
dieser Ausführungsform
ist der vordere Umwerfer 520 einstückig mit der Hilfsvorrichtung 514 ausgebildet.
Genauer gesagt, umfasst die Hilfsvorrichtung 514 ein Befestigungselement 526,
welches als Basiselement des vorderen Umwerfers 520 dient. In
jeglicher anderer Hinsicht weist der vordere Umwerfer 520 einen üblichen
Aufbau auf, wobei ein gebräuchlicher
Verbindungsmechanismus 528 zwischen dem Basis(Befestigungs-)element 526 und
einer Kettenführung 532 angebracht
ist, so dass Ziehen und Freigeben eines Betätigungsarms 536, welcher
mit dem Verbindungsmechanismus 528 verbunden ist, die Kettenführung 532 seitlich
nach innen und nach außen
bewegt, um die Kette (nicht gezeigt) zwischen dem großen Kettenrad 136 und
dem kleinen Kettenrad 44 zu bewegen.
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14 ist
eine räumliche
Ansicht der Hilfsvorrichtung 514, bei der der Umwerfer 520 und
die Kurbelarmanordnung 46 entfernt ist. Wie in der ersten
Ausführungsform,
ist ein Antriebsring 170' gezeigt,
der eine glatte innere Umfangsfläche 171' aufweist und
in den 16 bis 21 an
der Achse 30 befestigt gezeigt ist, um das Verständnis der
Funktionsweise der Einrichtung zu unterstützen. Ein bogenförmiger Betätigungshebel 530 umfasst
ein erstes Ende, welches am Befestigungselement 526 drehbar
mittels eines Drehbolzens 534 verbunden ist, welcher ebenso
mit dem Betätigungsarm 524 verbunden
ist, zur Drehung um eine Betätigungshebelachse
W. Eine Feder 535 ist um den Drehbolzen 534 herum
angeordnet und ist zwischen dem Befestigungselement 526 und
dem Betätigungshebel 530 angebracht,
um den Betätigungshebel 530 in
der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn vorzuspannen. Ein erster
Steuervorsprung 538 erstreckt radial nach innen von einem
mittleren Bereich des Betätigungshebels 530 und
schließt
ab mit einem sich seitlich nach innen erstreckenden ersten Klinkensteuervorsprung 542 (16),
welcher eine radial nach außen
weisende erste Klinkensteuerfläche 544 aufweist.
In gleicher Weise erstreckt sich ein zweiter Steuervorsprung 548 radial
nach innen vom zweiten Ende des Betätigungshebels 530 und
schließt
ab mit einem sich seitlich nach innen erstreckenden zweiten Klinkensteuervorsprung 552,
welcher eine radial nach innen weisende zweite Klinkensteuerfläche 554 aufweist.
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Die 15A und 15B zeigen
das Befestigungselement 526 mehr im Detail. Das Befestigungselement 526 umfasst
eine erste Vorsprungsöffnung 562,
um den ersten Klinkensteuervorsprung 572 hierdurch aufzunehmen,
eine zweite Vorsprungsöffnung 566,
um den zweiten Klinkensteuervorsprung 552 hierdurch aufzunehmen
und eine Klinkensteuernut 570, welche durch eine sich radial
nach außen
weisende Klinkensteuerfläche 574 und
eine radial nach innen weisende Klinkensteuerfläche 578 gebildet wird.
Die Klinkensteuerfläche 574 weist
ein im Wesentlichen kreisringförmige
Form auf, abgesehen von einer ersten Steuervorsprungsöffnung 583, welche
eine radial nach innen gerichtete Bewegung des ersten Steuervorsprungs 542 ermöglicht,
eine Klinkenausrückschrägfläche 586 und
Klinkenausrückschrägfläche 590.
In gleicher Weise weist die Klinkensteuerfläche 578 eine im Wesentlichen
kreisförmige
Form auf, abgesehen von einer zweiten Steuervorsprungsöffnung 594,
welche eine radial nach außen
gerichtete Bewegung des zweiten Steuervorsprungs 552 ermöglicht,
eine Klinkenausrückschrägfläche 596 und
eine Klinkenausrückschrägfläche 598.
Die Funktionsweise der Klinkenausrückschrägflächen 586, 590, 596 und 598 werden
weiter unten näher
erläutert.
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Wie
in 16 gezeigt, ist eine Nocke 604, welche
eine Nockenfläche 608 aufweist,
am Befestigungselement 526 befestigt, zur Drehung um die Achse
Y, welche in 14 gezeigt ist. Ein Nachläufer 612 weist
die Form eines zweiteiligen Hebels auf (612A, 612B),
wobei ein erstes Ende des Nachläuferteils 612A drehbar
am Befestigungselement 526 durch einen Drehbolzen 616 befestigt
ist und ein zweites Ende des Nachläuferteils 612A eine
Rolle 620 umfasst, um mit der Nockenfläche 608 zusammenzuwirken.
Der Drehbolzen 616 erstreckt sich durch die Seite des Befestigungselements 526 und ist
mit einem ersten Ende des Nachläuferteils 612B verbunden.
Ein zweites Ende des Nachläuferteils 612B umfasst
ein Getriebebetätigungsverbindungselement
in Form einer Öffnung 626 zur
Aufnahme eines Umwerfer-Betätigungsschaltzugs 630 hierdurch. Der
Umwerfer-Betätigungsschaltzug 630 umfasst eine
Schaltzugendperle 634, welche verhindert, dass der Umwerfer-Betätigungsschaltzug 630 nach
oben aus der Öffnung 626 gezogen
wird.
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Wie
in der ersten Ausführungsform
ist ein erstes Verbindungselement 654 verbunden zum Drehen
des Nockenelements 604, wobei das erste Verbindungselement 654 sich
zwischen einer ersten Einrückposition
und einer ersten Ausrückposition
bewegt; und ein zweites Befestigungselement 656 ist verbunden
zum Drehen des Nockenelements 604, wobei das zweite Verbindungselement 656 sich
zwischen einer zweiten Einrückposition
und einer zweiten Ausrückposition
bewegt.
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Das
Verbindungselement 654 umfasst eine erste Klinke 670 und
ein erstes Klinkenbefestigungselement 674. Ein erstes Ende
der ersten Klinke 670 ist drehbar mit dem ersten Klinkenbefestigungselement 674 verbunden,
mittels einem ersten Drehbolzen 678, und ein zweites Ende
der ersten Klinke 670 weist einen sich radial nach innen
erstreckenden ersten Klinkenzahn 682 auf und einen ersten
Klinkensteueranschlag 684. Das erste Klinkenbefestigungselement 674 ist
am Nockenelement 604 durch eine Schraube 686 befestigt.
Ein erster Vorspannmechanismus in Form einer ersten Blattfeder 688 umfasst ein
erstes Ende 690, welches am Nockenelement 604 befestigt
ist und zweites Ende 694, welches am zweiten Ende der ersten
Klinke 670 anliegt. Die erste Blattfeder 688 drückt den
ersten Klinkenzahn 682 radial nach innen in eine erste
Einrückposition,
wobei die erste Klinke 670 entweder am Anschlag 192A oder 192B am
Antriebsring 170' eingreift,
wie weiter unten erläutert
wird.
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In
gleicher Weise umfasst das zweite Verbindungselement 656 eine
zweite Klinke 700 und ein zweites Klinkenbefestigungselement 704.
Ein mittlerer Bereich der zweiten Klinke 700 ist mit dem
zweiten Klinkenbefestigungselement 704 drehbar verbunden
mittels eines zweiten Drehbolzens 708. Ein erstes Ende
der zweiten Klinke 700 umfasst einen sich radial nach innen
erstreckenden zweiten Klinkenzahn 712 und ein zweites Ende
der zweiten Klinke 700 umfasst einen zweiten Klinkensteueranschlag 714.
Das zweite Klinkenbefestigungselement 704 ist am Nockenelement 604 mittels
einer Schraube 716 befestigt. Ein zweiter Vorspannmechanismus
in Form einer zweiten Blattfeder 718 umfasst ein erstes
Ende 722, welches am Nockenelement 604 befestigt
ist und zweites Ende 724, welches am ersten Ende der zweiten
Klinke 700 anliegt. Die zweite Blattfeder 718 drückt den
zweiten Klinkenzahn 712 radial nach innen in eine zweite
Einrückposition,
wobei die zweite Klinke 700 entweder in den Anschlag 192A oder 192B auf
dem Antriebsring 170' eingreift,
wie weiter unten erläutert
wird.
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Die
Funktion der Schalt-Hilfsvorrichtung 514 kann bezüglich der 16 bis 21 verstanden werden. 16 zeigt
ein Schalt-Hilfsapparat 514 in einer
Ruhestellung. In diesem Ausgangszustand stützt die erste Klinkensteuerfläche 544 des
ersten Klinkensteuervorsprungs 542 den ersten Klinkensteueranschlag 684,
so dass der erste Klinkenzahn 682 radial nach außen in der
ersten Ausrückposition gehalten
wird und die Klinkenausrückschrägfläche 598 drückt den
zweiten Klinkensteueranschlag 714 radial nach innen, so
dass der zweite Klinkenzahn 712 radial nach außen in der
zweiten Ausrückposition gehalten
wird. Auf diese Weise dreht sich der Antriebsring 170' zusammen mit
der Achse 30 ohne eine Wirkung auf die Schalt-Hilfsvorrichtung 514 auszuüben.
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17 zeigt
was geschieht, wenn der Betätigungsschaltzug 523 nach
oben gezogen wird. In diesem Fall drehen sich die Betätigungshebel 524 und 530 im
Uhrzeigersinn um den Drehbolzen 534 gegen die Vorspannkraft
der Feder 535 und der erste Klinkensteuervorsprung 542 ermöglicht dem
ersten Klinkensteueranschlag 684, sich radial nach innen
zu bewegen. Im Ergebnis dreht sich die erste Klinke 670 entgegen
dem Uhrzeigersinn entsprechend der Vorspannkraft der ersten Blattfeder 688,
und bewegt so den ersten Klinkenzahn 682 radial nach innen
in die erste Einrückposition.
Auf diese Weise, liegt, sobald sich einer der Anschläge 192A oder 192B des
Antriebsrings 170' (z.
B. 192A) in die Umfangsposition der ersten Klinke 670 dreht,
der erste Klinkenzahn 682 am Anschlag an und das Nockenelement 604 dreht
sich im Uhrzeigersinn gemeinsam mit dem Antriebsring 170' und der Achse 30 in
die Position, welche 18 gezeigt ist. Gleichzeitig
gleitet der zweite Klinkensteueranschlag 714 von der Klinkenausrückschrägfläche 598 und
die zweite Klinke 700 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn
um den Drehbolzen 708 entsprechend der Vorspannkraft der
zweiten Blattfeder 718, so dass der zweite Klinkenzahn 712 sich
radial nach innen in die zweite Einrückposition bewegt, um am anderen
der Anschläge 192A oder 192B (z.
B. Anschlag 192B) anzuliegen.
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Die
Nockenfläche 608 weist
in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn einen zunehmenden Radius
auf, so dass sich die Rolle 620 auf dem Nachläuferteil 612A radial
nach außen
bewegt und das Nachläuferteil 612B dazu
veranlasst, den Betätigungsschaltzug 630 nach
unten zu ziehen. Die Drehung im Uhrzeigersinn des Nockenelements 604 fährt fort,
bis die Nockenfläche 608 den
Nachläufer 612 dazu
veranlasst, den erforderlichen Umfang des Ziehens am Umwerfer-Betätigungsschaltzug 630 nahezu
vollständig
zu ergänzen,
wie in 18 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt
befindet sich der erste Klinkensteueranschlag 684 nahe
der Klinkenausrückschrägfläche 590 und
der zweite Klinkensteueranschlag 716 gleitet die Klinkenausrückschrägfläche 596 hinauf (dabei
die zweite Klinke 700 im Uhrzeigersinn drehend), liegt
an der zweiten Klinkensteuerfläche 554 des
zweiten Klinkensteuervorsprungs 552 an und rückt den
zweiten Klinkenzahn 712 vom Anschlag 192B aus.
Ferner wird die Rolle 620 auf dem Nachläuferteil 612A sofort
entgegen dem Uhrzeigersinn vom Nockenkamm 730 der Nocke 604 weg
bewegt.
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Wie
in 19 gezeigt ist, gleitet, sobald das Nockenelement 604 fortfährt sich
zu drehen, der erste Klinkensteueranschlag 684 die Klinkenausrückschrägfläche 590 hinauf,
so dass die erste Klinke 670 sich im Uhrzeigersinn dreht
und den ersten Klinkenzahn 682 in die erste Ausrückposition
bewegt. Ferner bewegt sich der zweite Klinkensteueranschlag 714 zum
im Uhrzeigersinn liegenden Ende der zweiten Klinkensteuerfläche 554.
Die radial nach innen gerichtete Kraft, die von der Rolle 620 auf
den Nockenkamm 730 aufgebracht wird, gewährleistet,
dass das Nockenelement 604 sich leicht im Uhrzeigersinn
bewegt, so dass der erste Klinkensteueranschlag 684 richtig
auf der Klinkenausrückschrägfläche 590 positioniert
ist und der erste Klinkenzahn 682 vom Anschlag 192A ausgerückt wird.
Zu diesem Zeitpunkt hört
das Nockenelement 604 auf, sich zu drehen und der Umwerfer-Betätigungsschaltzug 630 wird
in der höhergeschalteten
Position gehalten.
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Zum
Freigeben des Betätigungsschaltzugs 630,
um das Fahrradgetriebe in einen niedrigeren Gang zu schalten, wird
der Betätigungsschaltzug 523 wie
in 20 gezeigt ist, freigegeben. In diesem Fall drehen
sich die Betätigungshebel 524 und 530 entgegen
dem Uhrzeigersinn um den Drehbolzen 534 entsprechend der
Vorspannkraft der Feder 535 und der zweite Klinkensteuervorsprung 552 erlaubt
dem zweiten Klinkensteueranschlag 714, sich radial nach außen zu bewegen.
Im Ergebnis dreht sich die zweite Klinke 700 entgegen dem
Uhrzeigersinn um den Drehbolzen 708 gemäß der Vorspannkraft der zweiten
Blattfeder 718 und bewegt dabei den zweiten Klinkenzahn 712 in
die zweite Einrückposition.
Auf diese Weise liegt, sobald sich einer der Anschläge 192A oder 192B des
Antriebsrings 170' (z.
B. Anschlag 192A) in die Umfangsposition der zweiten Klinke 700 dreht,
der zweite Klinkenzahn 712 am Anschlag an, und das Nockenelement 604 dreht
sich im Uhrzeigersinn gemeinsam mit dem Antriebsring 170' und der Achse 30 in
die Position, welche in 21 gezeigt
ist. Gleichzeitig gleitet der erste Klinkensteueranschlag 684 von
der Klinkenausrückschrägfläche 590 und
die erste Klinke 670 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn
um den Drehbolzen 678 entsprechend der Vorspannkraft der
ersten Blattfeder 688 so, dass der erste Klinkenzahn 682 sich
radial nach innen bewegt in die erste Einrückposition um am anderen der
Anschläge 192A oder 192B (z.
B. Anschlag 192B) anzuliegen.
-
Der
Bereich der Nockenfläche 608,
welcher mit der Rolle 620 in Verbindung steht, weist einen sich
in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn verkleinernden Radius auf,
wie in 21 gezeigt ist, so dass die
Rolle 620 des Nachläuferteils 612A sich
radial nach innen bewegt, und dabei das Nachläuferteil 612B veranlasst,
den Umwerfer-Betätigungsschaltzug 630 freizugeben.
Die Drehung im Uhrzeigersinn des Nockenelements 604 hält an, bis
die Nockenfläche 608 den
Nachläufer 612 dazu
veranlasst, den erforderlichen Umfang der Entlastung des Umwerfer-Betätigungsschaltzugs 630 nahezu
vollständig durchzuführen, wie
in 21 gezeigt ist. Gleichzeitig befindet sich der
zweite Klinkensteueranschlag 714 in der Nähe der Klinkenausrückschrägfläche 598 und der
erste Klinkensteueranschlag 684 gleitet die Klinkenausrückschrägfläche 586 hinauf
(und dreht dabei die erste Klinke 670 im Uhrzeigersinn),
liegt an der ersten Klinkensteuerfläche 544 des ersten
Klinkensteuervorsprungs 542 an und rückt den ersten Klinkenzahn 682 vom
Anschlag 192B aus. Ferner wird die Rolle 620 auf
dem Nachläufer 612 sofort
entgegen dem Uhrzeigersinn vom Nockenkamm 734 der Nocke 604 entfernt.
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Wenn
sich das Nockenelement 604 weiterhin dreht, gleitet der
zweite Klinkensteueranschlag 714 die Klinkenausrückschrägfläche 598 hinauf,
so dass die zweite Klinke 700 sich im Uhrzeigersinn dreht,
um den zweiten Klinkenzahn 712 in die zweite Ausrückposition
zu bewegen und ein erster Klinkensteueranschlag 684 bewegt
sich zum Ende im Uhrzeigersinn der ersten Klinkensteuerfläche 544.
Die radial gerichtete Kraft welche von der Rolle 620 auf
den Nockenkamm 734 aufgebracht wird, gewährleistet,
dass das Nockenelement 604 fortfährt sich zu drehen, bis der zweite
Klinkensteueranschlag 714 richtig auf der Klinkenausrückschrägfläche 598 positioniert
ist und der zweite Klinkenzahn 712 vom Anschlag 192A ausgerückt ist.
Zu diesem Zeitpunkt hört
das Nockenelement 604 auf sich zu drehen und der Betätigungsschaltzug 630 wird
in der höher
geschalteten Position gehalten, wie in der Ausgangsposition in 16 gezeigt
ist.
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Während das
oben Stehende eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist, können weitere Veränderungen
durchgeführt
werden ohne vom Geist und vom Umfang der vorliegenden Erfindung
abzuweichen. Zum Beispiel können
die Antriebsvorsprünge 192A und 192B auch
direkt auf der seitlichen Seitenfläche oder äußeren Umfangsfläche der
Kurbelachsenbefestigungsnaben 124 oder 224 ausgebildet
sein und seitlich nach innen vorstehen. Die Größe, Gestalt, Anordnung oder
Orientierung der verschiedenen Komponenten kann wie gewünscht verändert werden.
Die Funktionen eines Elements können
von zwei Elementen ausgeführt
werden und umgekehrt. Es ist nicht erforderlich, dass alle Vorteile
einer bestimmten Ausführungsform
gleichzeitig vorhanden sein müssen.
Jedes Merkmal welches sich gegenüber
dem Stand der Technik abhebt, für
sich oder in Kombination mit anderen Merkmalen, sollte auch als einzelne
Beschreibung von weiteren Erfindungen des Anmelders gelten, die
strukturellen und funktionellen Konzepte eingeschlossen, welche
durch diese Merkmale ausgeführt
sind. Daher ist der Umfang der Erfindung nicht eingeschränkt auf
den spezifischen offenbarten Aufbau oder den anfänglich sichtbaren Schwerpunkt
auf einem speziellen Aufbau oder Merkmal.