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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft Steuervorrichtungen für Fahrradgangschaltungen, und
insbesondere eine Vorrichtung, welche die Drehkraft von einer rotierenden
Kurbel, Achse oder einem anderen Element verwendet, um die Bedienung
der Fahrradgangschaltung zu unterstützen.
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Eine
typische Fahrradgangschaltung wird durch einen Schaltbediendraht
betätigt,
der zwischen der Gangschaltung und einer an der Lenkstange angebrachten,
manuell betätigten
Schaltbedienvorrichtung angeschlossen ist. Der Fahrer betätigt die Schaltbedienvorrichtung,
um den Schaltbediendraht wahlweise einzuziehen oder nachzulassen,
durch den wiederum die Gangschaltung in gewünschter Weise betätigt wird.
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Eines
der Ziele einer Fahrradgangschaltungsgestaltung besteht darin, die
Gangschaltung mit minimalen Aufwand problemlos zu betätigen. Damit
geht ein Minimieren der Kraft einher, die zur Bedienung der Schaltbedienvorrichtung
benötigt
wird, sowie ein Minimieren des Ausmaßes an unnötiger Bewegung der Schaltbedienvorrichtung.
Im Falle von Fahrradgangschaltungen wie beispielsweise Umwerfern,
die verwendet werden, um eine Kette von einem Kettenrad auf ein
anderes zu schalten, kann die Größe der Kraft,
die benötigt
wird, um die Kette von dem einen Kettenrad herunterzubewegen und
sie zu einem anderen zu bewegen, ziemlich groß sein, insbesondere, wenn
das Zielkettenrad beträchtlich
größer als
das Ursprungs kettenrad ist und der Fahrer eine beträchtliche
Pedalkraft auf die Kette ausübt.
Die erforderliche Bedienkraft kann dadurch verringert werden, dass
die Schaltbedienvorrichtung lediglich dann betätigt wird, wenn eine geringe
Pedalkraft auf die Kette aufgebracht wird, jedoch erfordert dies,
dass der/die Fahrerin) die Pedaltechnik bewusst verändert und/oder
die Schaltbedienvorrichtung bewusst lediglich dann bedient, wenn
eine geringe Pedalkraft auf die Kette aufgebracht wird. Dies kann
eine große
Ablenkung bedeuten, insbesondere in einer Rennfahr-Umgebung. Auch
kann das Bedienungsübersetzung
einiger Umwerfer ziemlich groß sein.
Demzufolge muss sich der Schaltbediendraht um eine beträchtliche
Strecke bewegen, um die Kette vollständig von einem Kettenrad zu
einem anderen zu bewegen, was es erforderlich macht, dass der Fahrer
die Schaltbedienvorrichtung um ein entsprechend großes Ausmaß bewegt.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Unterstützungsvorrichtung
zum Schalten einer Fahrradgangschaltung, bei der eine sehr geringe
Kraft zum Bedienen der Gangschaltung benötigt wird, der Schaltbediendraht
lediglich um ein sehr geringes Ausmaß eingezogen oder nachgelassen
werden muss und die Unterstützungsvorrichtung
automatisch bestimmt, wenn die Schaltoperation durchzuführen ist.
Bei der Ausführungsform
der Erfindung, wie dargelegt in Anspruch 1, beinhaltet eine Unterstützungsvorrichtung, die
eine Kraft von einem rotierenden Element verwendet, um die Bedienung
einer Fahrradgangschaltung zu unterstützen, ein Befestigungselement,
ein Kurvenscheibenelement (Nockenelement), das mit dem Befestigungselement
für ein
Rotieren um eine Kurvenscheibenachse gekoppelt ist, wobei das Kurvenscheibenelement
eine Kurvenscheibenfläche
aufweist; ein Kurvenscheibenfolgeelement, das mit der Kurvenscheibenfläche zusammenarbeitet,
um sich, ansprechend auf ein Rotieren des Kurvenscheibenelementes,
zu bewegen; ein Gangschaltungsbetätigungselement-Kopplungselement,
um eine Bewegung des Kurvenscheibenfolgeelementes an ein Gangschaltungsbetätigungselement 320 weiterzuleiten;
ein erstes Kopplungselement, das für eine Rotation des Kurvenscheibenelementes
gekoppelt ist, wobei sich das erste Kopplungselement zwischen einer
ersten Eingreifposition und einer ersten freigegebenen Position
bewegt; ein Bedienelement, welches das erste Kopplungselement in
die erste Eingreifposition bewegt; und ein Entkopplungselement,
welches das erste Kopplungselement in die erste freigegebene Position
bewegt, und zwar ansprechend auf eine Rotationsposition des Kurvenscheibenelementes.
Das erste Kopplungselement kommt mit dem rotierenden Element wahlweise
in Eingriff und außer Eingriff,
so dass die Drehkraft des rotierenden Elementes verwendet werden
kann, um die Schaltoperation zu unterstützen.
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Bei
einer spezielleren Ausführungsform weist
das Kurvenscheibenfolgeelement einen Kurvenscheibenfolgehebel 312 auf,
der ein erstes Ende, das mit der Kurvenscheibenfläche zusammenarbeitet,
und ein zweites Ende aufweist. Das Gangschaltungsbetätigungselement-Kopplungselement,
bei dem es sich um ein Kabelkopplungsstück handelt, kann dem Kurvenscheibenfolgehebel 312 verbunden sein.
Das Bedienelement, das die Form eines Bedienhebels annehmen kann,
kann einen Haken oder eine Leiste beinhalten, um das erste Kopplungselement
in der ersten freigegebenen Position zu tragen. Bei derartigen Ausführungsformen
bewegt sich das erste Kopplungselement relativ zur Kurvenscheibenachse
radial nach innen, um sich in die erste Eingreifposition zu bewegen,
um dadurch mit dem rotierenden Element in Eingriff zu kommen, und
das erste Kopplungselement bewegt sich relativ zur Kurvenscheibenachse
radial nach außen,
um sich in die erste freigegebene Position zu bewegen und dadurch vom
rotierenden Element außer
Eingriff zu kommen. Das erste Kopplungselement rotiert gemeinsam
mit dem Kurvenscheibenelement, wenn das erste Kopplungselement mit
dem rotierenden Element in Eingriff kommt.
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Bei
einer derartigen Ausführungsform
der Erfindung, die eine Zweigang-Unterstützungsvorrichtung
betrifft, ist ein zweites Kopplungselement für eine Rotation des Kurvenscheibenelementes
gekoppelt, wobei sich das zweite Kopplungselement zwischen einer
zweiten Eingreifposition, um mit dem rotierenden Element in Eingriff
zu kommen, und einer zweiten freigegebenen Position bewegt, um vom
rotierenden Element außer
Eingriff zu kommen. Das zweite Kopplungselement ist mit Abstand
zum ersten Kopplungselement angeordnet, und das erste Kopplungselement
und das zweite Kopplungselement sind beide für ein Rotieren zusammen mit
dem Kurvenscheibenelement gekoppelt. Das Bedienelement, das wiederum
die Form eines Bedienhebels annehmen kann, beinhaltet eine erste
Steuerfläche,
welche das erste Kopplungselement in der ersten freigegebenen Position
trägt,
wenn sich das Kurvenscheibenelement in einer anfänglichen Position befindet.
In diesem Fall beinhaltet das Befestigungselement eine zweite Steuerfläche, welche
das zweite Kopplungselement in der zweiten freigegebenen Position
trägt, wenn
sich das Kurvenscheibenelement in der anfänglichen Position befindet.
Nachdem sich das Kurvenscheibenelement gemeinsam mit den ersten
und zweiten Kopplungselementen um ein vorgeschriebenes Ausmaß rotiert,
bringt eine erste sich in Umfangsrichtung erstreckende Rampe das
erste Kopplungselement wieder in die erste freigegebene Position
zurück.
Eine Steuerfläche
auf dem Bedienhebel bewegt das zweite Kopplungselement in die zweite freigegebene
Position zurück.
Somit weist bei dieser Ausführungsform
das Kurvenscheibenelement zwei stationäre Positionen auf. Die Kurvenscheibenfläche kann
derart konfiguriert sein, dass das Kurvenscheibenfolgeelement den
Gangschaltungsbetätigungsdraht
in zwei verschiedene Gangschaltungsbetätigungspositionen bewegt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein partieller Querschnitt einer Fahrradtretlagerbaugruppe, die
eine spezielle Ausführungsform
einer Unterstützungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
zum Schalten einer Fahrradgangschaltung beinhaltet;
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2A ist
eine Schrägansicht
einer speziellen Ausführungsform
einer rechten Kurbelarmbaugruppe gemäß der Erfindung;
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2B ist
eine Schrägansicht
einer alternativen Ausführungsform
einer rechten Kurbelarmbaugruppe gemäß der Erfindung;
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3 ist
eine Schrägansicht
einer alternativen Ausführungsform
einer linken Kurbelarmbaugruppe gemäß der Erfindung;
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4 ist
eine Schrägansicht
einer speziellen Ausführungsform
einer Unterstützungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
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5 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 4 in einem Leerlaufzustand;
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6 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 4, wenn ein Bediendraht ein erstes Mal bewegt
wird;
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7 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 4, welche ein Umwerferpositionier-Kurvenscheibe
zeigt, die mit dem rotierenden Element rotiert, um einen Umwerferbetätigungsdraht
einzuziehen;
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8 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 4, direkt bevor die Umwerferpositionier-Kurvenscheibe
außer
Eingriff vom rotierenden Element kommt;
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9 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 4, welche das Außereingriffkommen der Umwerferpositionier-Kurvenscheibe vom
rotierenden Element zeigt;
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10 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 4, wenn die Unterstützungsvorrichtung die Schaltoperation
vollständig ausgeführt hat;
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11 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 4, wenn der Bediendraht ein zweites Mal bewegt
wird;
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12 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 4, welche das Umwerferpositionier-Kurvenscheibenelement
zeigt, das mit dem rotierenden Element rotiert, um den Umwerferbetätigungsdraht
freizugeben;
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13 ist
eine Schrägansicht
einer Fahrradtretlagerbaugruppe, die eine weitere Ausführungsform
einer Unterstützungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
zum Schalten einer Fahrradgangschaltung beinhaltet;
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14 ist
eine Schrägansicht
der in 13 dargestellten Unterstützungsvorrichtung,
wobei der Umwerfer und der Kurbelarm entfernt sind;
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15A ist eine Seitenansicht des Befestigungselementes,
das mit der in 13 dargestellten Unterstützungsvorrichtung
verwendet wird, wobei die Konfiguration der Steuerflächen dargestellt
wird;
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15B ist eine Ansicht entlang Linie 16B-16B in 15A;
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16 ist
eine Seitenansicht der in 13 dargestellten
Unterstützungsvorrichtung
in einem Leerlaufzustand;
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17 ist
eine Seitenansicht der in 13 dargestellten
Unterstützungsvorrichtung,
wenn ein Bediendraht in einer ersten Richtung bewegt wird;
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18 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 13, welche die Umwerferpositionier-Kurvenscheibe
zeigt, die mit dem rotierenden Element rotiert, um den Umwerferbetätigungsdraht
einzuziehen;
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19 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 13, wenn die Unterstützungsvorrichtung die Schaltoperation
vollständig ausgeführt hat;
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20 ist
eine Seitenansicht der in 13 dargestellten
Unterstützungsvorrichtung,
wenn ein Bediendraht in einer zweiten Richtung bewegt wird; und
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21 ist
eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung
von 13, welche die Umwerferpositionier-Kurvenscheibe
zeigt, die sich mit dem rotierenden Element rotiert, um den Umwerferbetätigungsdraht
nachzulassen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
ein partieller Querschnitt einer Fahrradtretlagerbaugruppe 10,
die eine spezielle Ausführungsform
einer Unterstützungsvorrichtung 14 gemäß der Erfindung
zum Schalten einer Fahrradgangschaltung beinhaltet. Die Fahrradtretlagerbaugruppe 10 beinhaltet
ein Tretlagergehäuse 18,
das an einen typischen (nicht dargestellten) Fahrradrahmen montiert
ist, eine rohrförmige
Achsträgerhülse 22,
eine Hülsenverbindungseinrichtung 26,
eine Achse 30, Kugellager 34 und 38,
und Kurbelarmbaugruppen 42 und 46. Eine Achsträgerhülse 22 weist
einen sich radial nach außen
erstreckenden Flansch 50 an ihrem ersten Ende zum Zurückhalten
eines Befestigungselementes 300 einer Unterstützungsvorrichtung 14 am
Tretlagergehäuse 18,
Lagerflächen 58 und 62,
um mit Kugellagern 34 bzw. 38 in Eingriff zu kommen,
und eine Außenumfangsfläche 66 an
einem zweiten Ende auf, um mit einer Innenumfangsfläche 70 einer
Hülsenverbindungseinrichtung 26 in Eingriff
zu kommen. Die Hülsenverbindungseinrichtung 70 beinhaltet
einen sich radial nach außen
erstreckenden Flansch 74, der mit der Seite des Tretlagergehäuses 18 in
Eingriff kommt.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Achse 30 ein im Wesentlichen hohles rohrförmiges Element, das
aufweist: Lagerflächen 78 und 82,
die mit Kugellagern 34 bzw. 38 in Eingriff kommen,
Keilzähne 86 und 90,
die mit ein Gegenstück
bildenden Keilzähnen 94 und 98 in
Eingriff kommen, die auf den Innenumfangsflächen der Kurbelachsen-Befestigungslöcher 99 und 100 in
den Kurbelarmbaugruppen 42 bzw. 46 ausgebildet
sind, und mit einem Gewinde versehene Innenumfangsflächen 102 und 104,
die mit Gewindebolzen 108 bzw. 112 in Eingriff
kommen, welche die Kurbelarmbaugruppen 42 und 46 an
der Achse 30 befestigen. Somit sind die Achse 30 und
die Kurbelarmbaugruppen 42 und 46 mittels Kugellagern 34 und 38 im
Tretlagergehäuse 18 drehbar
gelagert.
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Wie
in den 1 und 2A dargestellt, beinhaltet die
Kurbelarmbaugruppe 46 einen länglichen Kurbelarmkörper 120,
ein Kurbelachsenbefestigungsauge 124 am ersten Ende, das
eine das Kurbelachsen-Befestigungsloch 100 definierende
Innenumfangsfläche
und Keilzähne 98 aufweist,
und ein mit einem Gewinde versehenes Pedalbefestigungsloch 128 am
zweiten Ende. Eine Mehrzahl, z. B. fünf Kettenradbefestigungselemente 132 erstrecken
sich von einem Abdichtungsträgerauge 133,
das um das Kurbelachsenbefestigungsauge 124 herum montiert ist,
radial nach außen.
Ein Abdichtungsträgerauge 133 weist
eine ringförmige
Nut 134 auf, welche eine ringförmige Dichtung 135 lagert,
die mit einer Außenfläche einer
seitlichen Abdeckung 137 der Unterstützungsvorrichtung 14 abdichtend
in Eingriff kommt.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist ein im Wesentlichen ringförmiges,
einen großen
Durchmesser aufweisendes Kettenrad 136 mit einer Mehrzahl
von radial nach außen
vorstehenden Zähnen 138 und
einer Innenumfangsfläche 140 einstückig mit
der Mehrzahl von Kettenrad-Befestigungselementen 132 ausgebildet.
Ein im Wesentlichen ringförmiges,
einen kleinen Durchmesser aufweisendes Kettenrad 144 mit
einer Mehrzahl von radial nach außen vorstehenden Zähen 148 und
einer Innenumfangsfläche 152 ist an
der Mehrzahl von Kettenrad-Befestigungselementen 132 mit tels
Bolzen 156 und Abstandstücken 160 montiert.
Ein ringförmiger
Antriebsring 170, der zum Kurbelachsen-Befestigungsloch 100 koaxial
ist, weist eine Mehrzahl von Keilzähnen 174 auf, die
auf dessen Innenumfangsfläche
ausgebildet sind, um mit ein Gegenstück bildenden Keilzähnen 178 auf
der Außenumfangsfläche eines
Kurbelachsenbefestigungsauges 124, das sich seitlich innerhalb
eines Abdichtungsträgerauges 133 befindet,
nicht drehbar in Eingriff zu kommen. Jeder Keilzahn 174 weist
eine erste Umfangsseite 180, eine zweite Umfangsseite 182 und
eine radial am weitesten innen liegende Seite 184 auf,
welche die radial am weitesten innen liegenden Enden der ersten
Umfangsseite 180 und der zweiten Umfangsseite 182 überbrückt. Bei
dieser Ausführungsform
sind eine erste Umfangsseite 180 und eine zweite Umfangsseite 182 jeweils
eben und rechtwinklig zur Rotationsrichtung der Kurbelarmbaugruppe 46.
Keilzähne 178 am
Kurbelarm-Befestigungsauge 124 haben die gleiche Struktur.
Selbstverständlich
sind andere Formen und Orientierungen für die Keilzähne möglich. Ebenfalls könnte der
Antriebsring 170 einstückig
mit dem Kurbelachsen-Befestigungshebel ausgebildet sein.
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Die
Außenumfangsfläche des
Antriebsrings 170 bildet ein Paar von Antriebsvorsprüngen 190A und 190B,
von denen jede ein Widerlager 192A bzw. 192B aufweist,
die um 180° gegeneinander
versetzt sind und in Vorwärtsdrehrichtung
der Kurbelarmbaugruppe 46 weisen. Mit anderen Worten weisen
die Widerlager 192A und 192B im Gegenuhrzeigersinn in 2A.
Die Widerlager 192A und 192B folgen einer gedachten
Geraden, die sich von der Drehachse X der Kurbelarmbaugruppe 46 radial
nach außen
und senkrecht zur Außenumfangsfläche des
Kurbelachsenbefestigungsauges 124 erstreckt. Die Außenumfangsfläche des
Antriebsrings 170 am Ort des Schnittpunkts mit den Widerlagern 192A und 192B erstreckt
sich in 2A im Gegenuhrzeigersinn bei einem
konstanten Krümmungsradius
von mehr als 20°,
und bei dieser Ausführungsform
mehr als 45°, bis
er sich an die Rückseite
des folgenden Antriebsvorsprungs annähert, woraufhin der Krümmungsradius
in nicht konkaver Weise zur Spitze des Vorsprungs hin zunimmt. Bei
dieser Ausführungsform bildet
die Außenumfangsfläche des
Antriebsrings 170 eine ebene Rampe bis hoch zur Spitze
des entsprechenden Vorsprungs, jedoch könnte diese auch bogenförmig sein.
Wie aus 2A klar zu erkennen ist, stehen
die Antriebsvorsprünge 190A und 190B lediglich
geringfügig
von der Außenumfangsfläche des
Antriebsrings 170 vor. Antriebsvorsprünge 190A und 190B weisen
klar einen geringeren Durchmesser als der Durchmesser der Innenumfangsfläche 152 der
kleinen Kettenräder 144 sowie
auch als der Durchmesser der ringförmigen Dichtungsnut 134 auf.
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Die
in 2A dargestellte Kurbelarmbaugruppe 46 weist
die Widerlager 192A und 192B auf, die im Wesentlichen
quer zur (Kurbelarm)-Mittellängsachse
R des Kurbelarmkörpers 120 orientiert sind.
Jedoch können
die Orte der Widerlager 192A und 192B gemäß der Gestaltung
der Kettenräder oder
aufgrund weiterer Betrachtungen an anderen Orten platziert sein.
Beispielsweise ist 2B eine Seitenansicht einer
alternativen Ausführungsform
einer Kurbelarmbaugruppe 46' der
Erfindung. Diese Ausführungsform
weist auch einen länglichen
Kurbelarmkörper 120,
ein Kurbelachsen-Befestigungsloch 100, Keilzähne 98 und
ein mit einem Gewinde versehenes Pedalbefestigungsloch 128 auf.
Jedoch weist bei dieser Ausführungsform
ein Antriebsring 170' eine
glatte Innenumfangsfläche 171' auf, die auf die
Außenumfangsfläche 123 des
Kurbelarmauges 124' aufgepresst
ist. Wie bei der in 2A dargestellten Ausführungsform
folgen die Widerlager 192A und 192B einer gedachten
Geraden, die sich von der Drehachse X der Kurbelarmbaugruppe 46 radial nach
außen
und senkrecht zur Außenumfangsfläche des
Kurbelachsenbefestigungsauges 124 erstreckt (nicht dargestellt),
das die gleiche Form wie das Kurbelachsenbefestigungsauge 124 in 1 hat.
Jedoch erstrecken sich bei dieser Ausführungsform die Widerlager 192A und 192B in
Richtung parallel zur Mittellängsachse
R des Kurbelarmkörpers 120.
Dies ermöglicht,
dass die Widerlager die Operation des Unterstützungsmechanismus 14 (wird
später
noch beschrieben) einleiten, wenn sich das Pedal an der Oberseite
oder der Unterseite des Pedalhubs befindet.
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Bei
dieser Ausführungsform
erstrecken die Befestigungselemente 132' vom Kurbelachsenbefestigungsauge 124' radial nach
außen.
Ein im Wesentlichen ringförmiges,
einen großen
Durchmesseraufweisendes Kettenrad 136 mit einer Mehrzahl
von radial nach außen
vorstehenden Zähnen 138 und
einer Innenumfangsfläche 140 ist
einstückig
mit der Mehrzahl von Kettenrad-Befestigungselementen 132' ausgebildet.
Ein im Wesentlichen ringförmiges,
einen kleinen Durchmesser aufweisendes Kettenrad 144 mit
einer Mehrzahl von radial nach außen vorstehenden Zähen 148 und
einer Innenumfangsfläche 152 ist an
der Mehrzahl von Kettenrad-Befestigungselementen 132' mittels Bolzen 156 und
Abstandstücken 160 montiert
(nicht dargestellt), in gleicher Weise wie bei der in 2A dargestellten
Ausführungsform.
Jedoch sind bei dieser Ausführungsform
die Hochschalt-Kettenträgerelemente 201A bis 201H auf
der Seite 203 des Kettenrades 136 großen Durchmessers,
das dem Kettenrad 144 kleinen Durchmessers zugewandt ist,
angeordnet, um die (nicht dargestellte) Kette von dem Kettenrad 144 kleinen
Durchmessers auf das Kettenrad 136 großen Durchmessers anzuheben
und zu führen.
Derartige Kettenträgerelemente 201A bis 201H sind
allgemein bekannt, und diese können
konische Elemente mit einer geneigten Fläche beinhalten, die einer Seite 203 des
einen großen
Durchmesser aufweisenden Kettenrades 136 zugewandt ist,
sie können
einfach zylindrische Elemente beinhalten, die von der Seite 203 des
einen großen
Durchmesser aufweisenden Kettenrades 136 vorstehen, oder
sie können
irgendeinen anderen Trägerhaken
oder -widerlager aufweisen.
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Bei
dieser Ausführungsform
befindet sich das Kettenträgerelement 201A oberhalb
des dritten Zahns 148 des einen kleinen Durchmesser aufweisenden
Kettenrades 144 im Uhrzeigersinn von an der Unterseite
befindlichen Zahn 148B, der mit der Mittellängsachse
R fluchtet; das Kettenträgerelement 201B befindet
sich oberhalb und fluchtend zwischen dem vierten und fünften Zahn 148 im
Uhrzeigersinn des an der Unterseite befindlichen Zahns 148B;
das Kettenträgerelement 201C befindet
sich oberhalb des sechsten Zahns 148 im Uhrzeigersinn vom
an der Unterseite befindlichen Zahn 148B; und das Kettenträgerelement 201D befindet
sich oberhalb und fluchtend zwischen dem siebten und achten Zahns 148 im
Uhrzeigersinn vom an der Unterseite befindlichen Zahn 148B;
in ähnlicher
Weise befindet sich das Kettenträgerelement 201E oberhalb
des dritten Zahns 148 im Uhrzeigersinn vom an der Oberseite befindlichen
Zahn 148T, der mit der Mittellängsachse R fluchtet; das Kettenträgerelement 201F befindet sich
oberhalb und fluchtend zwischen dem vierten und fünften Zahn 148 im
Uhrzeigersinn vom an der Oberseite befindlichen Zahn 148T;
das Kettenträgerelement 201G befindet
sich oberhalb des sechsten Zahns 148 im Uhrzeigersinn vom
an der Oberseite befindlichen Zahn 148T; und das Kettenträgerelement 201H befindet
sich oberhalb und fluchtend zwischen dem siebten und achten Zahns 148 im
Uhrzeigersinn vom an der Oberseite befindlichen Zahn 148T.
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Und
schließlich
können
Herunterschalt-Erleichterungszähne 203D bis 203F auf
dem einen großen
Durchmesser aufweisenden Kettenrad 136 ausgebildet sein,
um während
einer Herunterschalt-Operation die Kette auf das einen kleinen Durchmesser aufweisende
Kettenrad 144 zu lenken. Derartige Herunterschalt-Erleichterungszähne sind
ebenfalls allgemein bekannt und können Zähne aufweisen, deren Seitenfläche geneigt
ist und die dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Kettenrad 144 zugewandt
sind, Zähne,
die relativ zur Ebene des einen großen Durchmesser aufweisenden
Kettenrades 136 gedreht sind, Zähne mit abgeschnittenen Oberseiten (wie
beispielsweise Zähne 203A bis 203F)
und insgesamt kleinere Zähne,
die allgemein als Knöpfe
oder Sporne bezeichnet werden. Bei dieser Ausführungsform sind die Herunterschalt-Erleichterungszähne 203A und 203B auf
entgegengesetzten Seiten der Mittellängsachse R am Boden des einen
großen Durchmesser
aufweisenden Kettenrads 136 angeordnet, und ein Herunterschalt-Erleichterungszahn 203C ist
unmittelbar im Gegenuhrzeigersinn des Herunterschalt-Erleichterungszahns 203B angeordnet. In ähnlicher
Weise sind die Herunterschalt-Erleichterungszähne 203D und 203E auf
entgegengesetzten Seiten der Längsmittelachse
R an der Oberseite des einen großen Durchmesser aufweisenden
Kettenrades 136 angeordnet, und der Herunterschalt-Erleichterungszahn 203F ist
unmittelbar im Gegenuhrzeigersinn des Herunterschalt-Erleichterungszahns 203E angeordnet.
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Wie
in 1 dargestellt, beinhaltet die linke Kurbelarmbaugruppe 42 einen
länglichen
Kurbelarmkörper 220,
ein Kurbelachsenbefestigungsauge 224 am ersten Ende, das
eine Innenumfangsfläche,
welche das Kurbelachsen-Befestigungsloch 99 definiert, und
Keilzähne 86 aufweist,
und ein mit einem Gewinde versehenes Pedalbefestigungsloch 228 am
zweiten Ende.
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Obschon
sich bei dieser Ausführungsform die
Unterstützungsvorrichtung 14 auf
der rechten Seite des Tretlagergehäuses 18 befindet,
kann sich bei weiteren Ausführungsformen
die Unterstützungsvorrichtung 14 an
der linken Seite des Tretlagergehäuse 18 befinden. In
diesem Fall kann die linke Kurbelarmbaugruppen 42 wie in 3 dargestellt
aufgebaut sein. Bei dieser Ausführungsform
weist ein ringförmiger
Antriebsring 270 eine Mehrzahl von Keilzähnen 274 auf,
die auf seiner Innenumfangsfläche
ausgebildet sind, um mit ein Gegenstück bildenden Keilzähnen 278 auf
der am weitesten innen liegenden Außenumfangsfläche des
Kurbelachsenbefestigungsauges 224 nicht drehbar in Eingriff
zu kommen. Die Struktur des Kurbelachsenbefestigungsauges 224 und
des Antriebsrings 270 ist typischerweise, jedoch nicht
notwendigerweise die gleiche wie beim Kurbelachsenbefestigungsauge 124 und
dem Antriebsring 170 für
die rechte Kurbelarmbaugruppe 46. Weiter wäre in diesem
Fall der Durchmesser der Vorsprünge 290A und 290B nicht
größer, und
vorzugsweise kleiner als ein Außendurchmesser
des Kurbelarm-Befestigungsauges 224 quer zur Längsmittelachse
L des Kurbelarms 220.
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4 ist
eine Schrägansicht
einer speziellen Ausführungsform
einer Unterstützungsvorrichtung 14' gemäß der Erfindung.
Diese Unterstützungsvorrichtung 14' ist genauso
wie die in 1 dargestellte Unterstützungsvorrichtung 14 aufgebaut,
abgesehen davon, dass sie an der linken Seite des Fahrrades montiert
werden soll und mit einem Antriebsring 270' zusammenarbeitet, der die gleiche
Struktur wie der in 3 dargestellte Antriebsring 270 haben
kann, jedoch weist in 4 der Antriebsring 270' eine glatte kreisförmige Innenumfangsfläche 271' auf, die auf die
Kurbelachse 30 aufgepresst sein kann, wie in 5 dargestellt,
um die Erläuterung
der Funktionsweise der Unterstützungsvorrichtung 14' zu erleichtern.
In jedem Fall beinhaltet die Unterstützungsvorrichtung 14' ein Befestigungselementes 300'; ein Kurvenscheibenelement
(Umwerferpositionierungskurvenscheibe) 304 mit einer Kurvenscheibenfläche 308,
die mit dem Befestigungselementes 300' für ein Rotieren um eine Kurvenscheibenachse
Y (die für gewöhnlich,
jedoch nicht notwendigerweise, mit der Drehachse X der Kurbelarmbaugruppen 42 zusammenfällt) gekoppelt
ist; ein Kurvenscheibenfolgeelement 311, das mit einer
Kurvenscheibenfläche 308 für eine Bewegung,
ansprechend auf eine Rotation des Kurvenscheiben elementes 304,
zusammenarbeitet; ein Gangschaltungsbetätigungselement-Kopplungselement 316,
welches die Bewegung des Kurvenscheibenfolgelementes 311 an
ein Gangschaltungsbetätigungselement 320 weiterleitet; ein
erstes Kopplungselement 324, das für eine Rotation des Kurvenscheibenelementes
gekoppelt ist, wobei sich das erste Kopplungselement 324 zwischen
einer ersten Eingreifposition und einer ersten freigegebenen Position
bewegt; ein zweites Kopplungselement 326, das für eine Rotation
des Kurvenscheibenelementes 304 gekoppelt ist, wobei sich
das zweite Kopplungselement 326 zwischen einer zweiten
Eingreifposition und einer zweiten freigegebenen Position bewegt;
und ein Bedienelement 323, welches das erste Kopplungselement 324 in
die erste Eingreifposition bewegt.
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Bei
dieser Ausführungsform
beinhaltet das Kurvenscheibenfolgeelement 311 einen Kurvenscheibenfolgehebel 312,
bei dem ein mittlerer Abschnitt eines Kurvenscheibenfolgehebels 312 an
einem Befestigungselementes 300' mittels eines Schwenkzapfens 330 schwenkbar
angebracht ist. Ein erstes Ende eines Kurvenscheibenfolgehebels 312 beinhaltet
eine Rolle 334, die mit einer Kurvenscheibenfläche 308 in
Eingriff kommt, und ein zweites Ende eines Kurvenscheibenfolgehebels 312 enthält das Gangschaltungsbetätigungselement-Kopplungselement 316.
Das Gangschaltungsbetätigungselement 320 beinhaltet
ein Bowden-Kabel, in dem ein Gangschaltungsbetätigungsdraht 340 innerhalb
einer Außenhülle 344 sich
gleitend bewegt. Demzufolge weist das Gangschaltungselement-Kopplungselement 316 die
Form eines Drahtkopplungsstücks
auf, bei der eine Drahtbefestigungsschraube 350 in das zweite
Ende eines Kurvenscheibenfolgehebels 312 eingeschraubt
ist. Das Befestigungselementes 300' weist einen Gangschaltungsbetätigungselement-Kopplungsarm 354 auf,
welcher das äußere Gehäuse 344 des
Gangschaltungsbetätigungselementes 320 in
bekannter Weise abschließt.
Beispielsweise kann der Gangschaltungsbetätigungselement-Kopplungsarm 354 eine
mit einem Gewinde versehene Öffnung 358 (5)
aufweisen, um mit einem Gewindeabschnitt 359 eines Einstelltubus 360 in
Eingriff zu kommen, der verwendet wird, um das äußere Gehäuse 344 abzuschließen und
die Position des äußeren Gehäuses 344 relativ
zum Gangschaltungsbetätigungsdraht 340 einzustellen.
-
Wie
deutlicher in 7 dargestellt, die ein Kurvenscheibenelement 304 zeigt,
das im Gegenuhrzeigersinn relativ zu der in 4 dargestellten Position
rotiert wurde, weist ein erstes Kopplungselement 324 eine
erste Klinke 370 und ein erstes Klinkenbefestigungselement 374 auf.
Ein erstes Ende einer ersten Klinke 370 ist mit einem ersten
Klinkenbefestigungselement 374 mittels eines ersten Schwenkzapfens 378 schwenkbar
verbunden, und ein zweites Ende einer ersten Klinke 370 weist
einen sich radial nach innen erstreckenden ersten Klinkenzahn 382 auf.
Das erste Klinkenbefestigungselement 374 ist an dem Kurvenscheibenelement 307 mittels einer
Schraube 386 befestigt. Ein erster Vorspannmechanismus
in Form einer ersten Blattfeder 388 weist ein erstes Ende 390 auf,
das am Kurvenscheibenelement 304 befestigt ist, und ein
zweites Ende 394 auf, das gegen ein erstes Klinkensteuerwiderlager 398 in
Eingriff kommt, das am zweiten Ende der ersten Klinke 370 angeordnet
ist. Die erste Blattfeder 388 spannt den ersten Klinkenzahn 382 radial
nach innen in die erste Eingreifposition vor, hingegen kommt die
erste Klinke 370 entweder mit dem Widerlager 292A oder 292B auf
dem Antriebsring 270' in Eingriff,
wie später
noch erläutert
wird.
-
In ähnlicher
Weise weist das zweite Kopplungselement 326 eine zweite
Klinke 400 und ein Befestigungselement 404 auf.
Ein erstes Ende einer zweiten Klinke 400 ist mit einem
zweiten Klinkenbefestigungselement 404 mittels eines zweiten Schwenkzapfens 408 schwenkbar
verbunden, und ein zweites Ende einer zweiten Klinke 400 weist
einen sich radial nach innen erstreckenden zweiten Klinkenzahn 412 auf.
Ein zweites Klinkenbefestigungselement 404 ist an einem
Kurvenscheibenelement 304 mittels einer Schraube 416 befestigt.
Ein zweiter Vorspannmechanismus in Form einer zweiten Blattfeder 418 weist
ein erstes Ende 422, das an einem Kurvenscheibenelement 304 befestigt
ist, und ein zweites Ende 424 auf, das gegen ein zweites Klinkensteuerwiderlager 428 ansteht,
das am zweiten Ende der zweiten Klinke 400, 700 angeordnet
ist. Die zweite Blattfeder 418 spannt den zweiten Klinkenzahn 412 radial
nach innen zur zweiten Eingreifposition vor, wobei die zweite Klinke 400 entweder mit
Widerlager 292A oder 292B auf dem Antriebsring 270' in Eingriff
kommt, wie später
noch erläutert
wird.
-
Bei
dieser Ausführungsform
weist das Bedienelement 323 die Form eines Bedienhebels 325 auf, bei
dem ein mittlerer Abschnitt des Bedienhebels 325 mittels
eines Schwenkzapfens 450 am Befestigungselement 300' befestigt ist,
um eine Bedienhebelachse Z zu schwenken. Ein erstes Ende eines Bedienhebels 325 weist
die Form eines Hakens mit einer Steuerfläche 454 auf, um entweder
ein erstes Klinkensteuerwiderlager 398 einer ersten Klinke 370 oder
ein zweites Klinkensteuerwiderlager 428 einer zweiten Klinke 400 zu
lagern, wie später
noch eingehender beschrieben wird. Ein zweites Ende eines Bedienhebels 325 enthält ein Bedienelement-Kopplungselement 458.
Bei dieser Ausführungsform
ist ein Bedienelement in Form eines Bediendrahtes 460 zwischen einer
Schaltbedienvorrichtung, die an der Fahrradlenkstange montiert ist
(nicht dargestellt), und einem Bedienelement-Kopplungselement 458 gekoppelt. Somit
weist das Bedienelement-Kopplungselement 458 die
Form eines Drahtkopplungsstücks
auf, bei dem eine Drahtbefestigungsschraube 470 in das zweite
Ende eines Bedienhebels 325 eingeschraubt ist. Eine Bedienelement-Vorspannfeder 474 ist
zwischen einem Befestigungselement 300' und einem Bedienhebel 325 angebracht,
um den Bedienhebel 325 im Gegenuhrzeigersinn vorzuspannen.
-
Und
schließlich
beinhaltet das Befestigungselement 300' Klinkenentkopplungsrampen 476 und 480,
welche die erste Klinke 370 und die zweite Klinke 400 radial
nach außen
in die erste freigegebene Position und in die zweite freigegebene
Position bewegen, um die erste Klinke 370 und die zweite
Klinke 400 vom Antriebsring 270' außer Eingriff zu bringen, wie
später
noch erläutert
wird. Die Klinkenentkopplungsrampe 476 fungiert auch als
Anschlageinrichtung, um das Schwenken des Bedienhebels 325 im Gegenuhrzeigersinn
zu begrenzen.
-
Die
Funktionsweise der Schaltunterstützungsvorrichtung 14' ist unter Bezugnahme
auf 5 bis 12 zu verstehen. 5 zeigt
die Schaltunterstützungsvorrichtung 14' in einem stationären Leerlaufzustand.
Bei diesem Zustand trägt
die Steuerfläche 454 des
Bedienhebels 325 ein erstes Klinkensteuerwiderlager 398,
so dass der erste Klinkenzahn 382 radial nach außen in der
ersten freigegebenen Position gehalten wird, und die Klinkenentkopplungsrampe 480 trägt das zweite
Klinkensteuerwider lager 428, so dass der zweite Klinkenzahn 412 radial
nach außen
in der zweiten Freigabeposition gehalten wird. Somit rotiert der
Antriebsring 270' gemeinsam
mit der Achse 30, ohne dass er irgendeinen Effekt auf die
Schaltunterstützungsvorrichtung 14' hat.
-
6 zeigt,
was passiert, wenn der Bediendraht 460 nach links gezogen
wird, was bei dieser Ausführungsform
bewirkt, dass die Unterstützungsvorrichtung 14' den Gangschaltungsbetätigungsdraht 340 in
Hochschaltrichtung bewegt. Ein Ziehen des Bediendrahtes 460 bewirkt,
dass der Bedienhebel 325 im Uhrzeigersinn rotiert, wodurch
die Steuerfläche 454 von
dem ersten Klinkensteuerwiderlager 398 entfernt wird. Als
Ergebnis veranlasst die erste Blattfeder 388 die erste
Klinke 370, im Uhrzeigersinn zu rotieren, wodurch der erste
Klinkenzahn 382 radial nach innen in die erste Eingreifposition
bewegt wird. Demzufolge kommt, wenn eines der Widerlager 292A oder 292B des
Antriebsrings 270' (z.
B. das Widerlager 292A) in die Umfangsposition des ersten Klinkenzahns 382 rotiert,
der erste Klinkenzahn 382 mit dem Widerlager in Kontakt,
und das Kurvenscheibenelement 304 rotiert sich im Gegenuhrzeigersinn gemeinsam
mit dem Antriebsring 270' und
der Achse 30 in die in 7 dargestellte
Position. Zu diesem Zeitpunkt gleitet das zweite Klinkensteuerwiderlager 428 von
der Klinkenentkopplungsrampe 480 herunter, und eine zweite
Blattfeder 418 veranlasst die zweite Klinke 400,
sich im Uhrzeigersinn zu rotieren, so dass sich der zweite Klinkenzahn 412 radial
nach innen in die zweite Eingreifposition bewegt, um mit dem anderen
der Widerlager 292A oder 292B (z. B. dem Widerlager 292B)
in Eingriff zu kommen. Selbstverständlich ist es nicht erforderlich,
dass der zweite Klinkenzahn 412 mit irgendeinem Widerlager
am Antriebsring 270' in
Eingriff kommt, solange das Kurvenscheibenelement 304 in
der Lage ist, unter der Kopplungskraft des ersten Klinkenzahns 382 zu
rotieren.
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Die
Kurvenscheibenfläche 308 weist
einen im Uhrzeigersinn zunehmenden Radius auf, daher bewegt sich
die Rolle 334 auf dem Kurvenscheibenfolgehebel 312 radial
nach außen,
wodurch das Gangschaltungsbetätigungselement-Kopplungselement 316 veranlasst
wird, den Gangschaltungsbetätigungsdraht 340 einzuziehen.
Die Rotation im Gegenuhrzeigersinn des Kurvenscheibenelementes 304 setzt
sich fort, bis die Kurvenscheibenfläche 308 den Kurvenscheibenfolgehebel 312 veranlasst,
das erforderliche Ausmaß des
Einziehens des Gangschaltungsbetätigungsdrahtes 340 fast
vollständig
zu beenden, wie in 8 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt
befindet sich das erste Klinkensteuerwiderlager 398 in
der Nähe
der Klinkenentkopplungsrampe 480 und ein zweites Klinkensteuerwiderlager 428 befindet
sich in der Nähe
der Klinkenentkopplungsrampe 476.
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Wie
in 9 dargestellt, erfolgt mit fortgesetztem Rotieren
des Kurvenscheibenelementes 304 ein Hochgleiten des ersten
Klinkensteuerwiderlagers 398 auf die Klinkenentkopplungsrampe 480,
um den ersten Klinkenzahn 382 radial nach außen zur
ersten freigegebenen Position zu bewegen, und ein zweites Klinkensteuerwiderlager 428 führt ein
Hochgleiten auf die Klinkenentkopplungsrampe 476 durch,
um den zweiten Klinkenzahn 412 radial nach außen zur zweiten
freigegebenen Position zu bewegen. Danach bewegt sich, wie in 10 dargestellt,
ein Kurvenscheibenelement 304 geringfügig, bis ein zweites Klinkensteuerwiderlager 428 in
der zweiten freigegebenen Position durch eine Steuerfläche 454 des
Bedienhebels 325 getragen wird, und das erste Klinkensteuerwiderlager 398 wird
in der ersten freigegebenen Position durch die Klinkenentkopplungsrampe 480 getragen.
Zu diesem Zeitpunkt stoppt das Rotieren den Kurvenscheibenelementes 304,
und der Gangschaltungsbetätigungsdraht 340 wird
in der hochgeschalteten Position gehalten.
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Um
den Gangschaltungsbetätigungsdraht 340 zurück in die
heruntergeschaltete Position nachzulassen, wird der Bediendraht 460 erneut
gezogen, wie in 11 dargestellt. Als Ergebnis
erfolgt erneut ein Rotieren des Bedienhebels 325 im Uhrzeigersinn, wodurch
die Steuerfläche 454 aus
dem zweiten Klinkensteuerwiderlager 428 entfernt wird.
Die zweite Klinke 400 rotiert gemäß der Vorspannkraft der zweiten
Blattfeder 418 im Uhrzeigersinn, wodurch der zweite Klinkenzahn 412 radial
nach innen in die zweite Eingreifposition bewegt wird. Somit kommt,
wenn eines der Widerlager 292A oder 292B des Antriebsrings 270' (z. B. das
Widerlager 292A) in die Umfangsposition der zweiten Klinke 400 rotiert,
der zweite Klinkenzahn 412 mit dem Widerlager in Kontakt, und
das Kurvenscheibenelement 304 rotiert im Uhrzeigersinn
gemeinsam mit dem Antriebsring 270' und der Achse 30 in die
in
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12 dargestellte
Position. Zur gleichen Zeit erfolgt ein Heruntergleiten des ersten
Klinkensteuerwiderlagers 398 von der Klinkenentkopplungsrampe 480,
und die erste Klinke 370 rotiert gemäß der Vorspannkraft der ersten
Blattfeder 388 im Uhrzeigersinn, so dass sich der erste
Klinkenzahn 382 radial nach innen in die erste Eingreifposition
bewegt, um mit dem anderen der Widerlager 292A oder 292B (z.
B. dem Widerlager 292B) in Kontakt zu kommen.
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Der
Radius der Kurvenscheibenfläche 308 nimmt
nun im Uhrzeigersinn rasch ab, so dass sich die Rolle 334 auf
den Kurvenscheibenfolgehebel 312 radial nach innen bewegt,
wodurch sie das Gangschaltungsbetätigungselement-Kopplungselement 316 veranlasst,
den Gangschaltungsbetätigungsdraht 340 nachzulassen.
Die Rotation im Gegenuhrzeigersinn des Kurvenscheibenelementes 304 setzt sich
fort, bis die Unterstützungsvorrichtung 14' in die in 5 dargestellte
ursprüngliche
Position zurückkehrt.
Das heißt,
das erste Klinkensteuerwiderlager 398 führt ein Hochgleiten auf die
Klinkenentkopplungsrampe 476 durch und wird durch die Steuerfläche 454 des
Steuerhebels 325 getragen, so dass der erste Klinkenzahn 382 in
der ersten freigegebenen Position gehalten wird. In ähnlicher
Weise führt
das zweite Klinkensteuerwiderlager 428 ein Hochgleiten auf
die Klinkenentkopplungsrampe 480 durch und wird durch eine
Klinkenentkopplungsrampe 480 getragen, so dass der zweite
Klinkenzahn 412 in der zweiten freigegebenen Position gehalten
wird.
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Es
sollte ohne Weiteres klar sein, dass die in 3 bis 12 dargestellte
Ausführungsform durch
sukzessives Ziehen eines Bediendrahtes in der gleichen Richtung
durchgeführt
wird, und zwar sowohl zur Durchführung
einer Hochschaltoperation als auch einer Herunterschaltoperation. 13 ist eine
Schrägansicht
einer Fahrradtretlagerbaugruppe 10, die eine weitere Ausführungsform
einer Unterstützungsvorrichtung 514 gemäß der Erfindung
zum Schalten einer Fahrradgangschaltung beinhaltet. Die Struktur
der Fahrradtretlagerbaugruppe 10 und der Kurbelarmbaugruppen 42 und 46 ist
dieselbe wie bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, und daher entfällt eine
detaillierte Beschreibung dieser Bauelemente. Wie später noch
detaillierter erläutert,
führt die
Unterstützungsvorrichtung 514 ein
Hochschalten eines vorderen Umwerfers 520 durch Bewegen
eines Bedienhebels 524 im Uhrzeigersinn und dann ein Herunterschalten
eines vorderen Umwerfers 520 durch Bewegen des Bedienhebels 524 im
Gegenuhrzeigersinn durch. Der Bedienhebel 524 beinhaltet
ein Drahtkopplungsstück 525 zur
Befestigung an einem Bediendraht 523, der seinerseits mit
einer an der Lenkstange befindlichen Schaltbedienvorrichtung (nicht
dargestellt) verbunden ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der vordere Umwerfer 520 integral mit der Unterstützungsvorrichtung 514 ausgebildet.
Insbesondere beinhaltet die Unterstützungsvorrichtung 514 ein
Befestigungselement 526, das auch als Basiselement des
vorderen Umwerfers 520 fungiert. In jeglicher anderer Hinsicht weist
der vordere Umwerfer 520 eine herkömmliche Struktur auf, bei der
ein herkömmlicher
Gelenkgetriebemechanismus 528 zwischen einem Basis-(Befestigungs)-Element 526 und
einer Kettenführung 532 angebracht
ist, so dass durch ein Einziehen und Nachlassen eines Betätigungsarms 536,
der mit dem Gelenkgetriebemechanismus 528 verbunden ist,
die Kettenführung 532 seitlich
nach innen und nach außen
bewegt wird, um eine (nicht dargestellt) Kette zwischen einem großen Kettenrad 136 und
einem kleinen Kettenrad 144 zu bewegen.
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14 ist
eine Schrägansicht
der Unterstützungsvorrichtung 514,
wobei der Umwerfer 520 und die Kurbelanbaugruppe 46 entfernt
sind. Wie bei der ersten Ausführungsform,
ist ein Antriebsring 170' mit einer
glatten Innenumfangsfläche 171' dargestellt, und
dieser ist als an der Achse 30 in 16 bis 21 befestigt
dargestellt, um das Verständnis
der Funktionsweise der Vorrichtung zu erleichtern. Ein bogenförmiger Bedienhebel 530 weist
ein erstes Ende auf, das mit einem Befestigungselement 526 mittels
eines Schwenkzapfens 534 schwenkbar verbunden ist, der
auch mit einem Bedienarm 524 verbunden ist, welcher um
eine Bedienhebelachse W schwenkt. Eine Feder 535 ist um
den Schwenkzapfen 534 angeordnet und ist zwischen dem Befestigungselement 526 und
dem Bedienhebel 530 angebracht, um den Bedienhebel 530 im
Gegenuhrzeigersinn vorzuspannen. Ein erster Steuervorsprung 538 erstreckt
sich von einem mittleren Abschnitt des Bedienhebels 530 radial
nach innen und endet mit einer sich seitlich nach innen erstreckenden
ersten Klinkensteuerleiste 542 (16), die
eine radial nach außen
weisende erste Klin kensteuerfläche 544 aufweist.
In ähnlicher
Weise erstreckt sich ein zweiter Steuervorsprung 548 vom
zweiten Ende des Bedienhebels 530 radial nach innen und
endet mit einer sich seitlich nach innen erstreckenden zweiten Klinkensteuerleiste 552,
die eine radial nach innen weisende zweite Klinkensteuerfläche 554 aufweist.
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15A und 15B zeigen
detaillierter ein Befestigungselement 526. Das Befestigungselement 526 beinhaltet
eine erste Leistenöffnung 562, welche
die erste Klinkensteuerleiste 542 aufnimmt, eine zweite
Leistenöffnung 566,
welche die zweite Klinkensteuerleiste 552 aufnimmt, und
eine Klinkensteuernut 570, die durch eine radial nach außen weisende
Klinkensteuerfläche 574 und
eine radial nach innen weisende Klinkensteuerfläche 578 gebildet ist. Die
Klinkensteuerfläche 574 weist
eine im Wesentlichen kreisförmige
Form auf, abgesehen von einem ersten Steuerleistendurchgang 582,
welcher eine Bewegung radial nach innen der ersten Steuerleiste 542 zulässt, einer
Klinkenentkopplungsrampe 586 und einer Klinkenentkopplungsrampe 590.
In ähnlicher Weise
hat die Klinkensteuerfläche 578 eine
im Wesentlichen kreisförmige
Form, abgesehen von einem zweiten Steuerleistendurchgang 594,
der eine Bewegung radial nach außen einer zweiten Steuerleiste 552 zulässt, einer
Klinkenentkopplungsrampe 596 und einer Klinkenentkopplungsrampe 598.
Die Funktionen der Klinkenentkopplungsrampen 586, 590, 596 und 598 werden
später
noch beschrieben.
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Wie
in 16 dargestellt, ist eine Kurvenscheibe 604,
die eine Kurvenscheibenfläche 608 aufweist,
an einem Befestigungselement 526 für eine Rotation um die Achse
Y angebracht, wie in 14 dargestellt. Ein Kurvenscheibenfolgeelement 612 weist
die Form eines zweiteiligen Hebels (612A, 612B)
auf, wobei ein erstes Ende des Hebelstücks 612A am Befestigungselement 526 mittels
eines Schwenkzapfens 616 schwenkbar angebracht ist und
ein zweites Ende eines Hebelstücks 612A eine Rolle 620 beinhaltet,
um mit einer Kurvenscheibenfläche 608 in
Eingriff zu kommen. Der Schwenkzapfen 616 erstreckt sich
durch die Seite eines Befestigungselementes 526 und ist
mit einem ersten Ende eines Hebelstücks 612B verbunden.
Ein zweites Ende eines Hebelstücks 612B enthält ein Gangschaltungsbetätigungs-Kopplungselement
in Form einer Öffnung 626,
die einen Umwerferbetätigungsdraht 630 aufnimmt.
Der Umwerferbetätigungsdraht 630 weist
einen Drahtendwulst 634 auf, der verhindert, das der Umwerferbetätigungsdraht 630 nach oben
aus der Öffnung 626 herausgezogen
wird.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
ist ein erstes Kopplungselement 654 für eine Rotation des Kurvenscheibenelementes 604 gekoppelt,
wobei sich das erste Kopplungselement 654 zwischen einer ersten
Eingreifposition und einer zweiten freigegebenen Position bewegt;
und ein zweites Kopplungselement 656 ist für eine Rotation
des Kurvenscheibenelementes 604 gekoppelt, wobei sich das
zweite Kopplungselement 656 zwischen einer zweiten Eingreifposition
und einer zweiten freigegebenen Position bewegt.
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Das
erste Kopplungselement 654 weist eine erste Klinke 670 und
ein erstes Klinkenbefestigungselement 674 auf. Ein erstes
Ende der ersten Klinke 670 ist mit einem ersten Klinkenbefestigungselement 674 mittels
eines ersten Schwenkzapfens 678 schwenkbar verbunden, und
ein zweites Ende der ersten Klinke 670 weist einen sich
radial nach innen erstreckenden ersten Klinkenzahn 682 und
eine erstes Klinkensteuerwiderlager 684 auf. Das erste
Klinkenbefestigungselement 674 ist an einem Kurvenscheibenelement 604 mittels
einer Schraube 686 befestigt. Ein erster Vorspannmechanismus
in Form einer ersten Blattfeder 688 weist ein erstes Ende 690, das
an einem Kurvenscheibenelement 604 befestigt ist, und ein
zweites Ende 694 auf, das gegen das zweite Ende der ersten
Klinke 670 ansteht. Die erste Blattfeder 688 spannt
den ersten Klinkenzahn 682 radial nach innen in eine erste
Eingreifposition vor, wobei die erste Klinke 670 entweder
mit Widerlager 192A oder 192B auf dem Antriebsring 170' in Eingriff kommt,
wie später
noch beschrieben wird.
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In ähnlicher
Weise weist das zweite Kopplungselement 656 eine zweite
Klinke 700 und ein zweites Klinkenbefestigungselement 704 auf.
Ein mittlerer Abschnitt der zweiten Klinke 700 ist mit
dem zweiten Klinkenbefestigungselement 704 mittels eines
zweiten Schwenkzapfens 708 schwenkbar verbunden. Ein erstes
Ende der zweiten Klinke 700 weist einen sich radial erstreckenden
zweiten Klinkenzahn 712 auf und ein zweites Ende der zweiten Klinke 700 weist
ein zweites Klinkensteuerwiderlager 714 auf. Das zweite
Klinkenbefestigungselement 704 ist an dem Kurvenscheibenelement 604 mittels
einer Schraube 716 befestigt. Ein zweiter Vorspannmechanismus
in Form einer zweiten Blattfeder 718 weist ein erstes Ende 722 auf,
das an dem Kurvenscheibenelement 604 befestigt ist, und
ein zweites Ende 724, das gegen das erste Ende der zweiten
Klinke 700 ansteht. Die zweite Blattfeder 718 spannt
den zweiten Klinkenzahn 712 radial nach innen in eine zweite
Eingreifposition vor, hingegen kommt die Klinke 700 entweder
mit dem Widerlager 192A oder 192B auf dem Antriebsring 170' zur Anlage,
wie später
noch erläutert
wird.
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Die
Funktionsweise der Schaltunterstützungsvorrichtung 514 ist
unter Bezugnahme auf 16 bis 21 verständlich. 16 zeigt
eine Schaltunterstützungsvorrichtung 514 in
einem stationären
Leerlaufzustand. Bei diesem anfänglichen
Zustand trägt
eine erste Klinkensteuerfläche 544 der ersten
Klinkensteuerleiste 542 ein erstes Klinkensteuerwiderlager 684,
so dass ein erster Klinkenzahn 682 radial nach außen in der
ersten freigegebenen Position gehalten wird, und eine Klinkenkopplungsrampe 598 drückt das
zweite Klinkensteuerwiderlager 714 radial nach innen, so
dass ein zweiter Klinkenzahn 712 radial nach außen in der
zweiten Freigabeposition gehalten wird. Somit rotiert der Antriebsring 170' gemeinsam mit
der Achse 30, ohne dass er irgendeinen Effekt auf die Schaltunterstützungsvorrichtung 514 hat.
-
17 zeigt,
was passiert, wenn der Bediendraht 523 nach oben gezogen
wird. In diesem Fall schwenken die Bedienhebel 524 und 530 im
Uhrzeigersinn um den Schwenkzapfen 534 entgegen der Vorspannkraft
der Feder 535, und die erste Klinkensteuerleiste 542 ermöglicht,
dass sich das erste Klinkensteuerwiderlager 684 radial
nach innen bewegt. Als Ergebnis rotiert die erste Klinke 670 im
Gegenuhrzeigersinn gemäß der Vorspannkraft
der ersten Blattfeder 688, wodurch der erste Klinkenzahn 682 radial
nach innen in die erste Eingreifposition bewegt wird. Somit kommt,
wenn eines der Widerlager 192A oder 192B des Antriebsrings 170' (z. B. das
Widerlager 192A) in die Umfangsposition der ersten Klinke 670 rotiert,
ein erster Klinkenzahn 682 mit dem Widerlager in Kontakt,
und das Kurvenscheibenele ment 604 rotiert im Uhrzeigersinn
gemeinsam mit dem Antriebsring 170' und der Achse 30 in die
in 18 dargestellte Position. Gleichzeitig erfolgt
ein Heruntergleiten des zweiten Klinkensteuerwiderlagers 714 von
der zweiten Klinkenentkopplungsrampe 598, und die zweite
Klinke 700 rotiert im Gegenuhrzeigersinn um den Schwenkzapfen 708 gemäß der Vorspannkraft
der zweiten Blattfeder 718, so dass sich der zweite Klinkenzahn 712 radial
nach innen in die zweite Eingreifposition bewegt, um mit dem anderen
der Widerlager 192A oder 192B (z. B. dem Widerlager 192B)
in Kontakt zu kommen.
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Die
Kurvenscheibenfläche 608 weist
einen im Gegenuhrzeigersinn zunehmenden Radius auf, und daher bewegt
sich die Rolle 620 auf dem Hebelstück 612A radial nach
außen,
wodurch das Hebelstück 612B veranlasst
wird, den Betätigungsdraht 630 nach
unten zu ziehen. Die Rotation im Uhrzeigersinn des Kurvenscheibenelementes 604 setzt
sich fort, bis die Kurvenscheibenfläche 608 das Kurvenscheibenfolgeelement 612 veranlasst,
dass das notwendige Ausmaß des
Einziehens des Umwerferbetätigungsdrahtes 630 fast
vollständig
ausgeführt
wird, wie in 18 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt
befindet sich das erste Klinkensteuerwiderlager 684 in
der Nähe
der Klinkenentkopplungsrampe 590 und das zweite Klinkensteuerwiderlager 714 gleitet
die Klinkenentkopplungsrampe 596 nach oben (wodurch die zweite
Klinke 700 im Uhrzeigersinn rotiert wird), kommt mit der
zweiten Klinkensteuerfläche 554 der zweiten
Klinkensteuerleiste 552 in Kontakt und bringt den zweiten
Klinkenzahn 712 vom Widerlager 192B außer Eingriff.
Auch ist die Rolle 620 auf dem Hebelstück 612A unmittelbar
im Gegenuhrzeigersinn eines Kurvenscheibensteges oder -kammes 730 auf
der Kurvenscheibe 604 angeordnet.
-
Wie
in 19 dargestellt, erfolgt, wenn das Kurvenscheibenelement 604 sein
Rotieren fortsetzt, ein Hochgleiten des ersten Klinkensteuerwiderlagers 684 auf
die Klinkenentkopplungsrampe 590, so dass die erste Klinke 670 im
Uhrzeigersinn rotiert und den ersten Klinkenzahn 682 in
die erste freigegebene Position bewegt. Auch bewegt sich das zweite
Klinkensteuerwiderlager 714 zum Uhrzeigersinn-Ende der zweiten
Klinkensteuerfläche 554.
Die radial nach innen gerichtete Kraft, die durch die Rolle 620 auf
den Kurvenscheibensteg 730 aufgebracht wird, gewährleis tet,
dass das Kurvenscheibenelement 604 geringfügig im Uhrzeigersinn
rotiert, so dass das erste Klinkensteuerwiderlager 684 in
korrekter Weise auf der Klinkenentkopplungsrampe 590 positioniert
wird und der erste Klinkenzahn 682 außer Eingriff vom Widerlager 192A gebracht
wird. Zu diesem Zeitpunkt stoppt das Rotieren des Kurvenscheibenelementes 604 und
der Umwerferbetätigungsdraht 630 wird
in der hochgeschalteten Position gehalten.
-
Um
den Betätigungsdraht 630 nachzulassen,
damit die Fahrradgangschaltung in die heruntergeschalteten Position
geschaltet wird, wird der Bediendraht 523 nachgelassen,
wie in 20 dargestellt. In diesem Fall
schwenken die Bedienhebel 524 und 530 im Gegenuhrzeigersinn
um den Schwenkzapfen 534 gemäß der Vorspannkraft der Feder 535, und
die zweite Klinkensteuerleiste 552 gestattet dem zweiten
Klinkensteuerwiderlager 714, sich radial nach außen zu bewegen.
Als Ergebnis rotiert die zweite Klinke 700 im Gegenuhrzeigersinn
um den Schwenkzapfen 708 gemäß der Vorspannkraft der zweiten
Blattfeder 718, wodurch der zweite Klinkenzahn 712 in
der zweiten Eingreifrichtung bewegt wird. Somit kommt, wenn eines
der Widerlager 192A oder 192B des Antriebsrings 170' (z. B. das
Widerlager 192A) in die Umfangsposition einer zweiten Klinke 700 rotiert,
der zweite Klinkenzahn 712 in Kontakt mit dem Widerlager,
und das Kurvenscheibenelement 604 rotiert gemeinsam mit
dem Antriebsring 170' und der
Achse 30 in die in 18 dargestellte
Position. Gleichzeitig führt
das erste Klinkensteuerwiderlager 684 ein Heruntergleiten
von der Klinkenentkopplungsrampe 590 durch, und die erste
Klinke 670 rotiert im Gegenuhrzeigersinn um den Schwenkzapfen 678 gemäß der Vorspannkraft
der ersten Blattfeder 688, so dass sich der erste Klinkenzahn 682 radial nach
innen in eine erste Eingreifposition bewegt, um mit dem anderen
der Widerlager 192A oder 192B (z. B. dem Widerlager 192B)
in Eingriff zu kommen.
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Dieser
Abschnitt der Kurvenscheibenfläche 608,
der mit der Rolle 620 in Kontakt kommt, weist einen im
Gegenuhrzeigersinn abnehmenden Radius aus, wie in 21 dargestellt,
und daher bewegt sich die Rolle 620 auf dem Hebelstück 612A radial
nach innen, wodurch das Hebelstück 612B veranlasst wird,
den Umwerferbetätigungsdraht 630 nachzulassen.
Das Rotieren im Gegenuhrzeigersinn des Kurven scheibenelementes 604 setzt
sich fort, bis die Kurvenscheibenfläche 680 das Kurvenscheibenfolgeelement 612 veranlasst,
das erforderliche Ausmaß des
Nachlassens des Betätigungsdrahtes 630 fast vollständig auszuführen, wie
in 21 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich
das zweite Klinkensteuerwiderlager 714 in der Nähe der Klinkenentkopplungsrampe 598 und
das erste Klinkensteuerwiderlager 684 gleitet die Klinkenentkopplungsrampe 586 hoch
(wodurch die erste Klinke 670 im Uhrzeigersinn rotiert
wird), kommt mit der ersten Klinkensteuerfläche 544 der ersten
Klinkensteuerleiste 542 in Kontakt und bringt den ersten
Klinkenzahn 682 außer
Eingriff vom Widerlager 192B. Auch die Rolle 620 auf
dem Kurvenscheibenfolgeelementhebel 612 ist unmittelbar
im Gegenuhrzeigersinn eines Kurvenscheibensteges 734 auf
der Kurvenscheibe 604 angeordnet.
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Wenn
das Kurvenscheibenelement 604 seine Rotation fortsetzt,
führt das
zweite Klinkensteuerwiderlager 714 ein Hochgleiten auf
die Klinkenentkopplungsrampe 598 durch, so dass die zweite
Klinke 700 im Uhrzeigersinn rotiert, um den zweiten Klinkenzahn 712 in
die zweite freigegebene Position zu bewegen, und das erste Klinkensteuerwiderlager 684 bewegt
sich zum Uhrzeigersinn-Ende einer ersten Klinkensteuerfläche 544.
Die radial nach innen gerichtete Kraft, die durch die Rolle 620 auf
den Kurvenscheibensteg 734 aufgebracht wird, gewährleistet, dass
das Kurvenscheibenelement 604 seine Rotation fortsetzt,
bis das zweite Klinkensteuerwiderlager 714 auf der Klinkenentkopplungsrampe 598 geeignet positioniert
ist und der erste Klinkenzahn 712 außer Eingriff vom Widerlager 192A ist.
Zu diesem Zeitpunkt stoppt das Rotieren des Kurvenscheibenelementes 604 und
der Betätigungsdraht 630 wird
in der hochgeschalteten Position gehalten, wie durch die anfängliche
Position in 16 dargestellt.
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Zwar
wurden zuvor verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben, jedoch können weitere Modifikationen
verwendet werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise können
die Antriebsvorsprünge 190A und 190B auch
direkt auf der seitlichen Seitenwand oder der Außenumfangsfläche der
Kurbelachsenbefestigungsaugen 124 oder 224 ausgebildet
sein und sich seitlich nach innen erstrecken. Größe, Form, Ort und Orientierung
der verschiedenen Bau elemente können
nach Wunsch verändert
werden. Die Funktionen eines Einzelelementes können von zwei Elementen übernommen
werden, und umgekehrt. Es ist nicht erforderlich, dass alle Vorteile
in einer speziellen Ausführungsform
gleichzeitig vorhanden sind. Jedes Merkmal, dass eine Abgrenzung
gegenüber
dem Stand der Technik darstellt, sollte, allein oder in Kombination
mit weiteren Merkmalen, als separate Beschreibung weiterer Erfindungen
der Anmelderin betrachtet werden, einschließlich der durch eines oder mehrere
dieser Merkmale realisierten strukturellen und/oder funktionalen
Konzepte. Somit versteht es sich, dass der Schutzumfang der Erfindung
nicht durch die hier offenbarten spezifischen Strukturen oder den
anfänglichen
scheinbaren Fokus auf eine spezielle Struktur oder Merkmal eingeschränkt ist.