DE60029148T3

DE60029148T3 - Hilfsschaltvorrichtung in einer Fahrradgangschaltung

Info

Publication number: DE60029148T3
Application number: DE60029148T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Fuji; Yoshiaki Nanko
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2020-10-14
Also published as: DE60029148D1; CN1118408C; EP1106496A2; JP3973599B2; EP1445184A2; ATE367304T1; CN1297832A; EP1445184B1; EP1445185A2; ATE325744T1; TW461867B; SK16372000A3; DE60035621T2; PL343918A1; EP1106496B1; EP1106496A3; CN1515455A; DE60029148T2; ATE331655T1; EP1445185B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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.
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.
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 Ursprungskettenrad 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 die 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.
INHALT DER ERFINDUNG
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, wann die Schaltoperation durchzuführen ist. Gemäß der Erfindung wird eine Unterstützungsvorrichtung bereitgestellt, wie dargelegt in Anspruch 1. 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.
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.
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 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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein partieller Querschnitt einer Fahrradtretlagerbaugruppe, die eine spezielle Ausführungsform einer Unterstützungsvorrichtung gemäß der Erfindung zum Schalten einer Fahrradgangschaltung beinhaltet;
2A ist eine Schrägansicht einer speziellen Ausführungsform einer rechten Kurbelarmbaugruppe gemäß der Erfindung;
2B ist eine Schrägansicht einer alternativen Ausführungsform einer rechten Kurbelarmbaugruppe gemäß der Erfindung;
3 ist eine Schrägansicht einer alternativen Ausführungsform einer linken Kurbelarmbaugruppe gemäß der Erfindung;
4 ist eine Schrägansicht einer speziellen Ausführungsform einer Unterstützungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
5 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 4 in einem Leerlaufzustand;
6 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 4, wenn ein Bediendraht ein erstes Mal bewegt wird;
7 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 4, welche eine Umwerferpositionier-Kurvenscheibe zeigt, die mit dem rotierenden Element rotiert, um einen Umwerferbetätigungsdraht einzuziehen;
8 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 4, direkt bevor die Umwerferpositionier-Kurvenscheibe außer Eingriff vom rotierenden Element kommt;
9 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 4 welche das Außereingriffkommen der Umwerferpositionier-Kurvenscheibe vom rotierenden Element zeigt;
10 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 4, wenn die Unterstützungsvorrichtung die Schaltoperation vollständig ausgeführt hat;
11 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 4, wenn der Bediendraht ein zweites Mal bewegt wird;
12 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 4, welche das Umwerferpositionier-Kurvenscheibenelement zeigt, das mit dem rotierenden Element rotiert, um den Umwerferbetätigungsdraht freizugeben;
13 ist eine Schrägansicht einer Fahrradtretlagerbaugruppe, die eine weitere Ausführungsform einer Unterstützungsvorrichtung gemäß der Erfindung zum Schalten einer Fahrradgangschaltung beinhaltet;
14 ist eine Schrägansicht der in 13 dargestellten Unterstützungsvorrichtung, wobei der Umwerfer und der Kurbelarm entfernt sind;
15A ist eine Seitenansicht des Befestigungselementes, das mit der in 13 dargestellten Unterstützungsvorrichtung verwendet wird, wobei die Konfiguration der Steuerflächen dargestellt wird;
15B ist eine Ansicht entlang Linie 16B-16B in 15A;
16 ist eine Seitenansicht der in 13 dargestellten Unterstützungsvorrichtung in einem Leerlaufzustand;
17 ist eine Seitenansicht der in 13 dargestellten Unterstützungsvorrichtung, wenn ein Bediendraht in einer ersten Richtung bewegt wird;
18 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 13, welche die Umwerferpositionier-Kurvenscheibe zeigt, die mit dem rotierenden Element rotiert, um den Umwerferbetätigungsdraht einzuziehen;
19 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 13, wenn die Unterstützungsvorrichtung die Schaltoperation vollständig ausgeführt hat;
20 ist eine Seitenansicht der in 13 dargestellten Unterstützungsvorrichtung, wenn ein Bediendraht in einer zweiten Richtung bewegt wird; und
21 ist eine Seitenansicht der Unterstützungsvorrichtung von 13, welche die Umwerferpositionier-Kurvenscheibe zeigt, die mit dem rotierenden Element rotiert, um den Umwerferbetätigungsdraht nachzulassen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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.
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.
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.
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 Zähnen 148 und einer Innenumfangsfläche 152 ist an der Mehrzahl von Kettenrad-Befestigungselementen 132 mittels 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 124 ausgebildet sein.
Die Außenumfangsfläche des Antriebsrings 170 bildet ein Paar von Antriebsvorsprüngen 190A und 190B, von denen jeder 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.
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 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.
Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die Befestigungselemente 132' vom Kurbelachsenbefestigungsauge 124' radial nach außen. Ein im Wesentlichen ringförmiges, einen großen Durchmesser aufweisendes 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 Zähnen 148 und einer Innenumfangsfläche 152 ist an der Mehrzahl von Kettenrad-Befestigungselementen 132' mittels Bolzen 156 und Abstandstücken 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.
Bei dieser Ausführungsform befindet sich das Kettenträgerelement 201A oberhalb des dritten Zahns 148 des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Kettenrades 144 im Uhrzeigersinn vom 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 Zahn 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 Zahn 148 im Uhrzeigersinn vom an der Oberseite befindlichen Zahn 148T.
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.
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.
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 Kurbelarmbaugruppe 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.
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 Befestigungselement 300' für ein Rotieren um eine Kurvenscheibenachse Y (die für gewöhnlich, jedoch nicht notwendigerweise, mit der Drehachse X der Kurbelarmbaugruppe 42 zusammenfällt) gekoppelt ist; ein Kurvenscheibenfolgeelement 311, das mit einer Kurvenscheibenfläche 308 für eine Bewegung, ansprechend auf eine Rotation des Kurvenscheibenelementes 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 204 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.
Bei dieser Ausführungsform beinhaltet das Kurvenscheibenfolgeelement 311 einen Kurvenscheibenfolgehebel 312, bei dem ein mittlerer Abschnitt eines Kurvenscheibenfolgehebels 312 an einem Befestigungselement 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 304 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, 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 Klinkensteuerwiderlager 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 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, 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.
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.
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 des Kurvenscheibenelementes 304, und der Gangschaltungsbetätigungsdraht 340 wird in der hochgeschalteten Position gehalten.
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 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.
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.
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.
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.
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 Klinkensteuerfläche 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.
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.
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.
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.
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 ein 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.
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.
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 Kurvenscheibenelement 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.
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, gewährleistet, 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 heruntergeschaltete 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 21 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.
Dieser Abschnitt der Kurvenscheibenfläche 608, der mit der Rolle 620 in Kontakt kommt, weist einen im Gegenuhrzeigersinn abnehmenden Radius auf, 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 Kurvenscheibenelementes 604 setzt sich fort, bis die Kurvenscheibenfläche 608 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.
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.
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 Bauelemente 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.

Claims

Eine Unterstützungsvorrichtung (14), welche die Kraft von einem rotierenden Element verwendet, um eine Operation einer Fahrradgangschaltung zu unterstützen, beinhaltend: ein Befestigungselement (300); ein Kurvenscheibenelement (304), das mit dem Befestigungselement (300) verbunden ist, zur Rotation um eine Kurvenscheibenachse, wobei das Kurvenscheibenelement (304) eine Kurvenscheibenfläche (308) aufweist, und wobei das Kurvenscheibenelement (304) und das rotierende Element selektiv von einem Verbindungselement (324) verbunden werden können, so dass, wenn sie so verbunden sind, das Kurvenscheibenelement (304) eine Drehkraft vom rotierenden Element erhält; ein Kurvenscheibenfolgeelement (311), das ein Kurvenscheibeneingreifelement (334) und ein Gangschaltungsbetätigungselement-Verbindungselement (316) aufweist, wobei das Kurvenscheibeneingreifelement (334) mit der Kurvenscheibenfläche (308) zusammenarbeitet, um das Kurvenscheibenfolgeelement reagierend auf eine Rotation des Kurvenscheibenelementes (304) zu bewegen, und wobei das Gangschaltungsbetätigungselement-Verbindungselement (316) die Bewegung des Kurvenscheibenfolgeelementes (311) zu einem Gangschaltungsbetätigungselement (320) weiterleitet; einen Bedienhebel (325), der betriebsfähig ist, um das Verbindungselement (324) in eine Eingriffsposition zu bewegen, in der das Kurvenscheibenelement (304) mit dem rotierenden Element drehverbunden ist, wodurch veranlasst wird, dass das Kurvenscheibenfolgeelement (311) durch eine Rotation des Kurvenscheibenelementes (304) bewegt wird; und ein Entkopplungselement (476), welches das Verbindungselement (324) reagierend auf eine Drehposition des Kurvenscheibenelementes (304) in eine Nichteingriffsposition bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Verbindungselement (324) eine Schaltklinke (370) beinhaltet und bei der das Entkopplungselement (476) eine Schaltklinkenentkopplungsrampe auf dem Befestigungselement (300) beinhaltet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Kurvenscheibenfolgeelement (311) einen Kurvenscheibenfolgeelementhebel (312) umfasst und bei der ein Zwischenabschnitt des Kurvenscheibenfolgeelementhebels (312) durch eine Schwenkwelle (330) schwenkbar an dem Befestigungselement (300') befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Befestigungselement (300) eine Achsöffnung zur Aufnahme einer Achse dort hindurch umfasst, wobei die Achse um eine Achse (Y) der Achse rotiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Befestigungselement (300) eine Aussparung bildet und bei der das Kurvenscheibenelement (304) in der Aussparung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Bedienhebel (325) eine Bewegung einer vom Fahrer bedienten Schaltbedieneinrichtung an einen im Inneren der Aussparung befindlichen Ort weiterleitet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Bedienhebel (325) eine Bedienelement-Verbindungseinrichtung (458) aufweist, die außerhalb des Befestigungselementes (300) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Bedienhebel (325) eine Rippe (542) umfasst, die in der Aussparung angeordnet ist, um das erste Verbindungselement in der Nichteingriffsposition zu stützen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der das Gangschaltungsbetätigungselement-Verbindungselement (316) außerhalb der Aussparung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Befestigungselement (300) ausgebildet ist, um bezüglich eines Rahmens eines Fahrrades nicht rotierbar fixiert zu sein.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Kurvenscheibeneingreifelement (334) eine Rolle beinhaltet.