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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Antidiebstahlsystem, welches eine
Handgriffsteuereinrichtung, welche einen ersten Zustand der Begrenzung einnehmen
kann, wobei die Drehung der Gabel des Fahrrads begrenzt wird, und
eine erste Begrenzungsfreigabestellung, wobei diese Begrenzung freigegeben
wird, und eine Fahrradnabe für
Fahrräder, die
eine zweite Begrenzungsstellung annehmen kann, wobei die Drehung
eines Fahrradrades begrenzt wird, und eine zweite Begrenzungsfreigabestellung,
wobei diese Begrenzung freigegeben wird.
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Griffe
zum Lenken von Fahrrädern
sind drehbar am Gabelschaft des Fahrradrahmens montiert. Solch ein
Griff kann sich drehen, wenn eine ungleichmäßige Last darauf aufgebracht
wird. Der Griff kann sich speziell zusammen mit dem Vorderrad drehen, sobald
das Fahrrad mit einem beladenen vorderen Fahrradkorb abgestellt
wird. Eine Handgriffsteuereinrichtung, welche die Drehung des Handgriffs
begrenzt, ist in dem Gebrauchsmuster JP-Y7-17666 offenbart.
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Diese
bekannte Handgriffsteuereinrichtung weist ein Umlaufteil (rotatable
member), welches sich an den Handgriff gekoppelt dreht, ein feststehendes Teil,
welches das Umlaufteil hält,
ein Verriegelungsteil, welches die Drehung des Umlaufteils verriegelt und
diese Verriegelung durch den Eingriff von einem Eingriffsbereich
freigibt, welcher an einem der Teile ausgebildet ist, und einem
Eingriffsbereich, welcher an dem anderen Teil ausgebildet ist, und
einem Rutschmechanismus, der die Verriegelung zwischen dem Verriegelungsteil
und dem Eingriffsbereich in der Richtung der Drehung löst. Da die
Drehung des Umlaufteils durch den Eingriff des Verriegelungsteils mit
dem Eingriffsbereich durch das Bewegen des Verriegelungselements
gesperrt werden kann, kann diese bekannte Handgriffsteuereinrichtung
die Drehung des Handgriffs beschränken und dadurch verhindern,
dass das Fahrrad umfällt.
Wird das Fahrrad im Zustand der beschränkten Handgriffdrehung bewegt,
so kann der Handgriff wieder durch das Aufbringen eines definierten
Drehmoments betätigt
werden, da das Umlaufteil durch den Rutschmechanismus gedreht werden
kann, sobald ein Drehmoment, welches einen bestimmten Wert überschreitet,
aufgebracht wird.
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Fahrräder werden
häufig
zum Pendeln oder für
die Fahrt zur Schule eingesetzt, da sie sich leicht fahren lassen.
Fahrräder
werden jedoch oft gestohlen, was sogar ohne Böswilligkeit geschieht, wenn ein „Dieb" sich ein Fahrrad
nur für
eine kurze Fahrt „ausleihen" will. Ein Fahrradnabe,
welche die Drehung des Rades des Fahrrads begrenzt, damit einer derartiger
Diebstahl verhindert wird, wird in JP-A 10-230877 offenbart, welche
die Merkmale aus der Präambel
im abhängigen
Anspruch 1 offenbart. Diese Diebstahlschutzvorrichtung, welche z.B.
an der Fahrradnabe angeordnet ist, übt eine Begrenzung und eine
Begrenzungsfreigabe aus, sobald das Nabengehäuse und die Nabenachse des
Fahrrads in einem sich drehenden Zustand sind, und erzeugt im Zustand
der Begrenzung ein Geräusch.
Diese Antidiebstahlvorrichtung umfasst ein Nockenbauteil, welches
drehbar um die Nabenachse montiert ist, ein Schieberbauteil, welches
durch die Drehung des Nockenbauteils in Richtung der Nabenachse
bewegt wird, und ein Begrenzungselement, welches durch die Bewegung
von diesem Schieberbauteil zwischen einer eingekuppeltem Stellung
und, wobei es nichtdrehbar mit dem Nabengehäuse im Eingriff ist, und einer
ausgekuppelten Stellung verschiebbar ist, und auf das Schieberbauteil
drückt,
sobald es in der eingekuppelten Stellung ist.
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Des
weiteren wird zur Verhinderung eines Verringelns des Rades aufgrund
von falscher Bedienung die Drehung zwischen dem Begrenzungselement
und dem Schieberbauteil auf ein derartiges Level beschränkt, so
dass sich das Rad drehen kann, wenn ein größeres Drehmoment auf das Rad
aufgebracht wird. Außerdem
wird ein Geräusch
erzeugt, sobald sich das Rad im Zustand der Begrenzung dreht.
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Für den Betrieb
dieser Vorrichtung befindet sich eine Betätigungseinheit an der Lenkstange,
und die Begrenzung wird durch das Versperren der Betätigungseinheit
mit einem Schlüssel
oder durch die Eingabe einer Geheimzahl gesichert. Durch das Anbringen
einer Antidiebstahlvorrichtung mit einem solchen Aufbau kann das
Drehen des Hinterrads erschwert und ein Diebstahlschutz unterstützt werden.
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Nachteile des Standes der
Technik
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Es
kann in Betracht gezogen werden, die vorstehend erwähnte bekannte
Handgriffsteuereinrichtung, welche eine Begrenzung der Handgriffdrehung
erlaubt, als eine Antidiebstahlvorrichtung einzusetzen, da ein Fahrraddiebstahl
erschwert würde,
sobald der Handgriff in einem gedrehten (gebogenen) Zustand durch
die Handgriffsteuereinrichtung verriegelt ist. Dennoch lässt die
vorstehend erwähnte
bekannte Handgriffsteuereinrichtung ein Verriegeln des Umlaufteils
durch das Bewegen des Verriegelungsteils zu, aber der Handgriff
kann wieder durch das einfache Zurückbewegen des Verriegelungsteils
in seine Originalstellung betätigt
werden. Deshalb kann diese Handgriffsteuereinrichtung nicht als
eine Antidiebstahlvorrichtung verwendet werden.
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Auf
der anderen Seite ist die Antidiebstahlvorrichtung, welche die vorstehend
erwähnte
bekannte Fahrradnabe verwendet nachteilig, da das Schieberbauteil
durch ein Nockenbauteil, welches drehbar um die Nabenachse gelagert
ist, in Richtung der Nabenachse bewegt wird, so dass ein Mechanismus
zur Umwandlung der Bewegung von einer rotatorischen in eine axiale
Bewegung erforderlich ist, und der Mechanismus für das Bewegen des Schieberbauteils
ziemlich kompliziert wäre.
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Dementsprechend
ist ein Merkmal der Erfindung, eine Handgriffsteuereinrichtung für Fahrräder zur
Verfügung
zu stellen, welche als Antidiebstahlvorrichtung verwendet werden
kann; und die Bereitstellung einer Fahrradnabe, welche als Antidiebstahlvorrichtung
verwendbar ist und einen einfachen Aufbau besitzt, so dass sie kostengünstig hergestellt werden
kann und ein zuverlässigeres
Antidiebstahlsystem zur Verfügung
zu stellen, welches von der Handgriffsteuereinrichtung und der Fahrradnabe
Gebrauch macht.
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In
der vorliegenden Erfindung umfasst das Antidiebstahlssystem eine
Handgriffsteuereinrichtung und eine Fahrradnabe, welche beide miteinander
verbunden sind.
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Die
Handgriffsteuereinrichtung begrenzt die Drehung der Gabel, welche
drehbar an einem Gabelschaft des Fahrradrahmens gelagert ist, und
umfasst ein Umlaufteil, ein feststehendes Teil, ein Drehbegrenzungsmittel
und ein Verriegelungsmittel. Das Umlaufteil dreht sich gekoppelt
an die Gabel, und das feststehende Teil ist nicht drehbar am Gabelschaft ausgebildet.
Das Drehbegrenzungsmittel umfasst ein Betätigungselement, welches zwischen
dem Zustand der Begrenzung und dem Zustand, an dem die Begrenzung
freigegeben wird (Begrenzungsfreigabestellung) bewegt werden kann
und die relative Drehung des Umlaufteils und des feststehenden Teils
im Zustand der Begrenzung begrenzt und diese Begrenzung in der Begrenzungsfreigabestellung
freigibt. Das Verriegelungsmittel umfasst ein Schloss mit einem
einführbaren
und herausnehmbaren Schlüssel und
ein Schaukelelement, welches vom Schlüssel bewegt werden kann, und
ein Schieberbauteil, welches sich gekoppelt an die Bewegung des
Schaukelelements bewegen kann, und das vorstehend erwähnte Betätigungselement
in dem Zustand der Begrenzung durch den Einsatz des Schieberbauteils verriegelt,
sobald das Betätigungselement
sich in dem Zustand der Begrenzung befindet.
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Die
relative Drehung zwischen dem Umlaufteil und dem feststehenden Teil
wird durch das Bewegen des Betätigungselements
des Drehbegrenzungsmittels in die Begrenzungsstellung begrenzt. Dann
wird das Schieberbauteil durch die Betätigung des Schlüssels des
Verriegelungsmittels und die resultierende Schaukelbewegung des
Schaukelelements bewegt, so dass das Betätigungselement unbeweglich
in der Begrenzungsstellung festgehalten ist. Wird der Schlüssel aus
dem Schloss gezogen, so wird das Betätigungselement in der bewegungslosen Stellung
gehalten und dadurch verriegelt. Wird das Schloss vom Betätigungselement überdies
mit dem Schlüssel
freigegeben und das Betätigungselement aus
der Begrenzungsstellung in die Begrenzungsfreigabestellung bewegt,
so können
sich das Umlaufteil und das feststehende Teil wieder relativ zueinander drehen
und der Handgriff lässt
sich wieder ohne Begrenzung drehen. Diese Anordnung hält die Gabel (Handgriff)
in einem Zustand der begrenzten Drehung, da der verriegelte Zustand
des Betätigungselements
so lange nicht freigegeben werden kann, solange es vom Verriegelungsmittel
in der Begrenzungsstellung verriegelt und der Schlüssel nicht
verwendet wird. Da der Handgriff nur schwerlich bedient werden kann,
wenn der Zustand der begrenzten Drehung verriegelt ist, wird die
Prävention
gegen Diebstahl verbessert. Aus diesem Grund übt diese Handgriffsteuereinrichtung
die Funktion einer Antidiebstahlvorrichtung aus.
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In
einer Ausführungsform
ist ein erster Kabeleingriffsbereich im Drehbegrenzungsmittel angeordnet
und mit einem Steuerzug verbindbar (engageable). Diese Ausführungsform
der Erfindung erlaubt eine Fernbetätigung der Vorrichtung, besonders
der Begrenzung, und erlaubt eine Verbindung mit anderen Antidiebstahlvorrichtungen,
so dass eine bessere Diebstahlprävention
erreicht wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist ein Hebelelement drehbar um die Achse des Gabelschafts als Betätigungselement
angeordnet. Dies erlaubt die leichte Ausführung der Begrenzung durch
das Drehen des Hebelelements während
man auf dem Fahrrad sitzt, bevor man absteigt.
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Zusätzlich umfasst
die Vorrichtung vorzugsweise ein Basisteil, welches drehfest am
Gabelschaft angeordnet ist. Das Schloss ist an dieser Basisplatte (base
plate) befestigt und das Schieberbauteil ist an dem Basisteil derart
angeordnet, dass es eine Vorwärts- und eine Rückwärtsbewegung
relativ zum Betätigungselement
ausführen
kann. Da das Schloss und das Schieberbauteil an dieser Basisplatte
montiert sind, welche am Gabelschaft und dem daran montierten Betätigungselement
angeordnet ist, kann das Schieberbauteil leicht in Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
relativ zum Betätigungselement
bewegt werden.
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Das
Drehbegrenzungsmittel erlaubt vorzugsweise eine relative Drehung
das Umlaufteils, wenn es sich an der Begrenzungsstellung befindet
und ein Drehmoment, welches darauf wirkt, einen bestimmten Wert überschreitet.
Diese Anordnung erlaubt die Betätigung
des Handgriffs, sobald das Fahrrad irrtümlich in einem Zustand der
begrenzten Drehung gefahren wird, da der Handgriff (Umlaufteil)
sich drehen darf, wenn ein Drehmoment mit einem bestimmten Mindestwert
auf das Drehbegrenzungsmittel wirkt (vom Handgriff über das
Umlaufteil).
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Die
Fahrradnabe in dem vorliegenden Antidiebstahlsystem umfasst eine
Nabenachse, ein Stangenelement, ein Nabengehäuse, ein Drehbegrenzungsmittel
und ein Kupplungsmittel. Die Nabenachse ist drehfest am Fahrradrahmen
montiert und besitzt einen ersten Führungsabschnitt, welcher offen zum
ersten Ende der Nabenachse ist und parallel zum Achszentrum ausgebildet
ist, und einen zweiten Führungsabschnitt,
welcher in radialer Richtung relativ zum ersten Führungsabschnitt
ausgebildet ist und zwei Enden aufweist, welche sich beide zur Umfangsfläche hin öffnen. Das
Stangenelement ist in axialer Richtung beweglich im ersten Führungsabschnitt
montiert, und das Nabengehäuse
ist drehbar um die Nabenachse montiert. Das Drehbegrenzungsmittel
ist drehfest auf der Umfangsfläche
der Nabenachse montiert, und kann sich in vorgenannter axialer Richtung
zwischen einer ersten Stellung, in der es drehfest mit dem Nabengehäuse verbunden ist,
und einer zweiten Stellung, in der es sich vom Nabengehäuse löst, bewegen.
Das Kupplungsmittel ist axial verschiebbar im zweiten Führungsabschnitt montiert
und bewegt das Drehbegrenzungsmittel gekoppelt an die Bewegung des
Stangenelements.
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Im
Falle von dieser Fahrradnabe wird das Drehbegrenzungsmittel von
dem Kupplungsmittel zwischen einer ersten und zweiten Stellung in
Richtung der Nabenachse bewegt, sobald das Stangenelement bewegt
wird, welches am ersten Führungsabschnitt
der Nabenachse befestigt ist. Die Drehung des Nabengehäuses wird
begrenzt, sobald das Drehbegrenzungsmittel in die erste Stellung
bewegt wird, und diese Begrenzung wird aufgehoben, sobald das Drehbegrenzungsmittel
in die zweite Stellung bewegt wird. Da hier das Drehbegrenzungsmittel
in Richtung der Nabenachse durch ein Stangenelement, welches in
dieser Richtung beweglich angeordnet ist, bewegt wird, ist die Orientierung
der Bewegungen ähnlich. Aus
diesem Grund kann das Kupplungsmittel einfacher ausgestaltet sein,
so dass die Erfindung aufgrund seiner vereinfachten Konstruktion
eine Fahrradnabe zur Verfügung
stellt, die kostengünstig
hergestellt werden kann.
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Das
Kupplungsmittel kann als ein Schlüsselelement mit zwei Enden
ausgebildet sein, welche aus dem zweiten Führungsbereich herausragen.
In diesem Fall wird die gekoppelte Bewegung des Drehbegrenzungsmittels
mit dem Stangenelement mit Hilfe einer sehr einfachen Konstruktion
realisiert, z. B. der Schlüssel
mit zwei herausragenden Enden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das Schubmittel an der Nabenachse befestigt, und kann einen
Druck auf das herausragende Ende des Stangenelements ausüben, welches
derart angeordnet ist, dass eines von seinen Enden aus dem ersten Ende
der Nabenachse hervorsteht, und ein zweites Steuerzugverbindungsmittel,
welches an diesem Schubmittel angeordnet ist, und mit dem Steuerzug zur
Betätigung
des vorgenannten Drehbegrenzungsmittel verbindbar ist. Diese Ausführungsform
der Erfindung erlaubt durch die Verbindung des Steuerzugs mit einem
zweiten Steuerzugverbindungsabschnitt eine Fernbetätigung der
Vorrichtung, insbesondere der Begrenzung und erlaubt die Verbindung
mit anderen Antidiebstahlvorrichtungen, wodurch ein besserer Diebstahlschutz
erreicht wird.
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Das
Drehbegrenzungsmittel lässt
eine Drehung relativ zur Nabenachse zu, wenn diese sich in der vorgenannten
ersten Stellung befindet und ein Drehmoment, welches einen bestimmten
Wert überschreitet,
auf das Nabengehäuse
wirkt. In diesem Fall kann die Fahrt mit dem Fahrrad ohne ein Blockieren
der Räder
fortgesetzt werden, sogar wenn das Drehbegrenzungsmittel durch eine
Fehlfunktion in die erste Stellung geschoben wurde.
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Die
Fahrradnabe erzeugt in dem vorliegenden Antidiebstahlsystem zusätzlich ein
Geräusch, wenn
das Drehbegrenzungsmittel in die erste Stellung geschoben wurde.
In diesem Fall wird zusätzlich zur
Begrenzung der Drehung ein Geräusch
erzeugt, wenn sich das Drehbegrenzungsmittel in der ersten Stellung
befindet. Dies sorgt für
einen besseren Schutz vor Diebstahl, denn im Fall des Diebstahls sorgt
das Geräusch
dafür,
dass der Diebstahl der Umgebung kundgetan wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
können Gangwechsel
von dem ersten Ende der Nabenachse durchgeführt werden und deren zweites
Ende ist auf der gegenüberliegenden
Seite des ersten Endes angeordnet. In diesem Fall ist es möglich, die
Betätigung
des Gangwechsels an einem Ende der Nabenachse durchzuführen und
der Drehbeschränkung
an deren anderen Ende, wodurch die Drehbegrenzungsbetätigung getrennt
von den Gangwechselbetätigungen
durchgeführt
werden kann. Dies erlaubt die Kopplung des Diebstahlschutzes durch
die Begrenzung der Drehung mit anderen Antidiebstahlsvorrichtungen,
damit ein stärkerer
Diebstahlschutz zur Verfügung
gestellt wird.
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Das
Antidiebstahlsystem für
Fahrräder
der vorliegenden Erfindung umfasst die obige Handgriffsteuereinrichtung,
eine Fahrradnabe und einen Steuerzug. Die Handgriffsteuereinrichtung
für Fahrräder kann
einen ersten Zustand der Begrenzung einnehmen, wobei die Drehung
der Fahrradvordergabel begrenzt wird, und eine erste Begrenzungsfreigabestellung,
wobei diese Begrenzung freigegeben wird. Die Fahrradnabe kann einen
zweiten Zustand der Begrenzung einnehmen, wobei die Drehung des Fahrradrades
begrenzt wird, und eine zweite Begrenzungsfreigabestellung, wobei
diese Begrenzung freigegeben wird. Der Steuerzug verbindet die Handgriffsteuereinrichtung
und die Fahrradnabe und verändert
den Zustand der Fahrradnabe aus dem zweiten Zustand der Begrenzung
in die zweite Begrenzungsfreigabestellung und umgekehrt, entsprechend
dazu die Wechsel zwischen dem ersten Zustand der Begrenzung und
der ersten Begrenzungsfreigabestellung. In diesem Fall sind die
Handgriffsteuereinrichtung für
Fahrräder
und die Fahrradnabe durch den Steuerzug verbunden, was es erlaubt,
beide durch die Kopplung der Handgriffsteuereinrichtung und der Fahrradnabe
in den Zustand der Begrenzung zu bringen. Deshalb wird es schwierig,
die Begrenzung freizugeben, welche von der Handgriffsteuereinrichtung und
der Nabe durchgeführt
wird und ein besserer Schutz gegen Diebstahl wird zur Verfügung gestellt.
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Gemäß dem Antidiebstahlsystem
für Fahrräder der
vorliegenden Erfindung kann die Gabel (Handgriff) in einem Zustand
der begrenzten Drehung gehalten werden, weil das Betätigungsteil
kontinuierlich und in der Begrenzungsstellung verriegelt ist und
dieser Verriegelungszustand nicht ohne einen Schlüssel freigegeben
werden kann. Da es schwierig ist, den Handgriff zu betätigen, wenn
er in einem Zustand der Drehbegrenzung ist, kann das Fahrrad nicht
leicht gestohlen werden. Aus diesem Grund kann die Handgriffsteuereinrichtung
ebenso die Funktion einer Antidiebstahlvorrichtung aufweisen.
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Die
Fahrradnabe der vorliegenden Erfindung erlaubt die Bereitstellung
einer preisgünstigen
Fahrradnabe mit einem einfachen Aufbau, da das Drehbegrenzungsmittel
axial zu der Nabenachse durch ein Stangenelement bewegt wird, welches
in der gleichen Richtung beweglich ist, so dass das Kopplungsmittel
mit einer vereinfachten Konstruktion realisiert werden kann.
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Gemäß dem Antidiebstahlsystem
der vorliegenden Erfindung sind eine Handgriffsteuereinrichtung
für Fahrräder und
eine Fahrradnabe, welche beide einen Zustand der Begrenzung einnehmen können, über Mittel
eines Steuerzugs verbunden, so dass sie in diesen Zustand der Begrenzung
zur gleichen Zeit geschaltet werden können. Somit verursacht es mehr
Schwierigkeiten, den Begrenzungszustand freizugeben, so dass ein
Diebstahl erschwert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht von links eines Fahrrads, an dem eine Ausführungsform
der Erfindung angebracht ist.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht auf die Handgriffsteuereinrichtung
von 1.
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3 ist
eine Schnittansicht der Handgriffsteuereinrichtung.
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4 ist
eine Draufsicht des Hebelelements.
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5 ist
eine Schnittansicht eines Teils der Handgriffsteuereinrichtung.
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6 ist
eine Schnittansicht eines Teils der Handgriffsteuereinrichtung.
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7 ist
eine Schnittansicht einer inneren Fahrradnabe.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht von wichtigen Bauteilen des Mechanismus
zur Gangwechsel-Betätigung.
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9 ist
eine schematische Ansicht, welche die Beziehung zwischen dem Schaltbolzen
und der Schaltnockenfläche
zeigt.
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10 ist
eine vergrößerte Schnittansicht, welche
den Mechanismus für
die Drehbegrenzung zeigt, welcher sich in seiner Begrenzungsfreigabestellung
befindet.
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11 ist
eine vergrößerte Schnittansicht, welche
den Mechanismus für
die Drehbegrenzung in der Begrenzungsstellung zeigt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Das
Fahrrad, welches in 1 dargestellt ist, wobei eine
Ausführungsform
der Erfindung angewandt wird, ist ein leichtes (light) Fahrrad,
welches einen Rahmen 1 mit einem doppelschlaufigen (double loop
type) Rahmenaufbau 2 und eine Gabel 3, einen Griffbereich 4,
einen Antriebsbereich 5, ein Vorderrad 6, ein
Hinterrad mit einer Dreigangnabenschaltung 10, welche daran
montiert ist, eine vordere und hintere Bremseinrichtung 8 und
einen Gangwechselbetätigungsbereich 9 zur
manuellen Betätigung
der Nabengangschaltung 10 umfasst.
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Bereiche,
welche einen Sattel 11 umfassen, der Griffbereich 4,
das Vorderrad 6 und das Hinterrad 7 sind am Rahmen 1 befestigt.
Der Rahmenaufbau 2 wird über mehrere verschweißte Röhren gebildet, welche
einen Gabelschaft 2a beinhalten, der die Gabel 3 drehbar
lagert, die im vorderen Bereich des Rahmenaufbaus 2 vorgesehen
ist. Die Gabel 3 besitzt die Form einer Röhre in seinem
oberen Bereich und hat einen verzweigten unteren Bereich, welcher das
Vorderrad 6 lagert. Deren röhrenförmiger oberer Bereich ist,
wie in 3 dargestellt, über ein Paar von Lagern 13 (nur
deren obere Seite wird in der Zeichnung dargestellt) drehbar gelagert,
welche im oberen und unteren Ende des Gabelschafts 2a angeordnet
sind. Das Lager 13 umfasst ein Paar von Kugellagern 13a,
welche in das untere und obere Ende des Gabelschafts 2a eingepresst
sind, eine Vielzahl von Kugel 13b sind in Umfangsrichtung
der Kugellager 13a angeordnet und ein Kugeldrückteil 13c,
welches die Kugeln 13b auf das Kugellager 13a drückt. Auf
der oberen äußeren Umfangsoberfläche der
Gabel 3 sind ein Spalt 3d und ein Außengewinde 3e ausgebildet.
Das Kugeldrückteil 13c ist
auf dieses Außengewinde 3e aufgeschraubt.
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Der
Griffbereich 4 umfasst eine Handgriffsteuereinrichtung 12,
welche die Drehung der Gabel 3 begrenzt, einen Lenkervorbau 14,
welcher an dem oberen Bereich der Gabel 3 angebracht ist
und eine Lenkstange 15, welche an diesem Lenkervorbau 14 fixiert
ist.
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Aufbau der Handgriffsteuereinrichtung
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Die
Handgriffsteuereinrichtung 12 bildet ein Antidiebstahlsystem 20,
welches einen Zustand der Begrenzung, wobei die Drehung des Griffbereichs 4 über die
Gabel 3 begrenzt ist und einen Zustand, in dem diese Begrenzung
freigegeben ist (Begrenzungsfreigabestellung). Der Handgriffsteuerbereich 12 umfasst,
wie in 2 und 3 dargestellt, ein Umlaufteil 74,
welches eine Drehbewegung ausführt, welche
an die Drehung der Gabel 3 gekoppelt ist, ein feststehendes
Teil 75, welches nicht drehbar an dem Gabelschaft 2a angeordnet
ist, einen Drehbegrenzungsmechanismus 76, welcher die relative
Drehung des Umlaufteils 74 gegenüber dem feststehenden Teil 74 begrenzt,
und ein Verriegelungsmechanismus 77, der den Drehbegrenzungsmechanismus 76 in dem
Zustand der Begrenzung verriegelt.
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Das
Umlaufteil 74 hat die Gestalt eines Zylinders und ist in
Kontakt mit dem Kugeldrückteil 13c angeordnet.
Zusätzlich
hat es einen hervorstehenden Bereich 74a, welcher sich
in axialer Richtung auf seiner Innenseite erstreckt und mit dem
Spalt 3d im Eingriff ist. Auf diese Weise vollführt das
Umlaufteil 74 zusammen mit der Gabel 3 eine Drehbewegung. Auf
dem oberen Ende des Umlaufteils 74 wird ein scheibenförmiger Flansch 74b mit
einem relativ großen
Durchmesser integral mit dem Umlaufteil 74 ausgebildet.
Auf der Unterseite des Flansches 74b in 3 wird
ein gewellter Bereich 74c mit der Gestalt eines Sterns
ausgebildet. Eine Kupplungsscheibe 78 ist auf der Unterseite
des Flansches 74b montiert.
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Die
Kupplungsscheibe 78 ist ein ringförmiges Bauteil mit einem größeren Durchmesser
als das Umlaufteil 74, welches drehbar auf dem Umlaufteil 74 montiert
ist, und wird auf den Flansch 74b über eine Feder 79 gedrückt, welche
wie eine gewellte Platte geformt ist. So wird die Kupplungsscheibe 78 auf
den Flansch 74b mit einer definierten Kraft gedrückt. Auf dem
Kontaktgebiet der Kupplungsscheibe 78 mit dem Flansch 74b wird
ein sternförmiges,
gewelltes Gebiet 78a ausgebildet, ähnlich wie der gewellte Bereich 74c.
Auf dem äußeren Umfang
der Kupplungsscheibe 78 sind eine Vielzahl von Kupplungslöchern 78b,
welche vertikal durch die Scheibe gebohrt sind, angebracht. Diese
Löcher
sind mit einer Neigung in Umfangsrichtung angeordnet.
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Das
Bauteil 75 ist integral mit dem Kugellager 13a ausgebildet
und ragt von seinem äußeren Umfang
in radialer Richtung hervor. Der Begrenzungsbereich 29 des
Drehbegrenzungsmechanismus 76 ist auf dem feststehenden
Teil 75 montiert.
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Der
Drehbegrenzungsmechanismus 76 umfasst ein Hebelelement 28,
welches um den Gabelschaft 2a angeordnet ist, und zwischen
der Begrenzungsstellung und der Begrenzungsfreigabestellung gedreht
werden kann, und einen Begrenzungsbereich 29, der an dem
feststehenden Teil 75 montiert ist. Der Begrenzungsbereich 29 kann
eine Vorwärts- und
Rückwärtsbewegung
gegenüber
den Kupplungslöchern 78b der
Kupplungsscheibe 78 durchführen.
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Das
aus einem synthetischen Harz hergestellte Hebelelement 28 ist
ein Element, welches mehr oder weniger die Gestalt eines geschlossenen Zylinders
aufweist und die Aufgabe hat, die Betätigung für die Drehbegrenzung auszuführen. Wie
in 4 dargestellt, besitzt die Fläche des oberen Unterteils des
Hebelelements 28 eine gekurvte geneigte Schaltnockenfläche 28a,
welche die Aufgabe hat, den Begrenzungsbereich 29 zu bewegen.
Auf der Umfangsfläche
befindet sich beinahe zentralsymmetrisch mit der Schaltnockenfläche 28a ein
Betätigungsüberstand 28b für den Drehbetätigung.
Die Schaltnockenfläche 28a bewegt
den Begrenzungsstift 29c (wird später beschrieben) aus dem Begrenzungsbereich 29 entsprechend
der Drehung des Hebelelements 28, die Zurückziehstellung
(eingedrückter
Bereich) und die vorgerückte
Stellung (Überstandsbereich)
sind mit einer sanften Kurve miteinander verbunden. In der Begrenzungsfreigabestellung und
der Begrenzungsstellung wird diese mit einer leichten Ausbuchtung
ausgebildet. Der Begrenzungsstift 29 ist in der Ausbuchtung
vorgesehen, so dass ein Einrastgefühl erreicht werden kann.
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Der
Betätigungsüberstand 28b steht
in radialer Richtung ab. Auf der Fläche der oberen Unterseite zwischen
der Schaltnockenfläche 28a und
dem Betätigungsüberstand 28b sind
ein Paar Überstandsbereiche 28c, 28d,
welche in axialer Richtung überstehen,
ausgebildet. Der Überstandsbereich 28c hat einen
inneren Kupplungsbereich 28h, damit eine Noppe 80b durch
Einkuppeln fixiert werden kann. Diese Noppe 80b ist an
der Spitze des inneren Kabels 80a des Steuerzugs 80 fixiert,
der mit dem Nabenschaltgetriebe 10 verbunden ist. Zusätzlich wird zwischen
dem Überstandsbereich 28c und
dem Betätigungsüberstand
ein langes Loch 28e ausgebildet. Das innere Kabel 80a und
die Noppe 80b, welche an seiner Spitze befestigt ist, können durch
dieses lange Loch 28e hindurch gelangen. Des Weiteren sind
lange Kupplungskerben 28f, 28g zur Kupplung des
Verriegelungsmechanismus 77 in der Begrenzungsstellung
und der Begrenzungsfreigabestellung mit einer Neigung in Umfangsrichtung
ausgebildet.
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Der
Begrenzungsbereich 29 umfasst ein Führungsteil 29a, welches
am feststehenden Teil 75 vorgesehen ist, einen Begrenzungsstift 29c,
welcher auf dem Führungsteil 29a derart
befestigt ist, so dass er vorgerückt
und rückgezogen
werden kann, und eine Schraubenfeder 29d, welche auf den
Begrenzungsstift 29c in Richtung seiner Rückwärtsbewegung
drückt.
Das Führungsteil 29a steht
auf dem feststehenden Teil 75, besitzt ein Führungsloch 29e, welches
es erlaubt, den Begrenzungsstift 29c passieren zu lassen,
und führt
den Begrenzungsstift 29c in eine Stellung, welche entgegengesetzt
zu den Kupplungslöchern 78b der
Kupplungsscheibe 78 ist, so dass er eine Vorwärts- und
Rückwärtsbewegung ausführen kann.
Der Begrenzungsstift 29c hat einen Bereich 29f mit
einem größeren Durchmesser
an seinem niedrigeren Ende und einen äußerst konischen Bereich 29g.
Die Drehung des Umlaufteils 74 wird begrenzt, wenn der
Begrenzungsstift 29c in dem Kupplungsloch 78b im
Eingriff ist. Die Unterseite des Bereichs 29f mit einem
größeren Durchmesser
steht mit der Schaltnockenfläche 78b in
Kontakt und ist beweglich (gekuppelt an die Bewegung des Hebelelements 28)
von seiner rückwärtigen Stellung
(Begrenzungsfreigabestellung) und der vorderen Stellung (Begrenzungsstellung)
und umgekehrt. Die Schraubenfeder 29d ist um den Begrenzungsstift 29c in
einem vorgespannten Zustand montiert und um den Bereich 29f mit
einem größeren Durchmesser
und dem Führungsloch 29e des
Führungsteils 29a verbunden.
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Der
Verriegelungsmechanismus 77 umfasst, wie in 3, 5 und 6 dargestellt,
ein Basisteil 81, welches nicht drehbar am Gabelschaft 2a vorgesehen
ist, ein Schloss 82, welches an das Basisteil 81 montiert
ist, und ein Schieberbauteil 83, welches gegenüber dem
Hebelelement 28 durch das Schloss 82 bewegt wird.
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Das
Basisteil 81 umfasst einen Lagerbereich 81a, welcher
zwischen dem oberen Ende des Gabelschafts 2a und dem Kugellager 13a eingeschoben ist,
einen Schlossbefestigungsbereich 81b, welcher integral
an beiden Seiten des Lagerbereichs 81a ausgebildet ist,
und einen Kabelführungsbereich 81c.
Im Schlossbefestigungsbereich 81d ist das Schloss 82 abnehmbar
befestigt und das Schieberbauteil 83 wird hier geführt, so
dass es sich vorwärts
und rückwärts bewegen
kann (vgl. 5). Im Kabelführungsbereich 81c sind
ein innerer Führungsbereich 81d und
ein äußerer Verbindungsbereich 81e ausgebildet.
Der innere Führungsbereich 81d biegt
das innere Kabel 80a, welches in den Steuerzug 80 von
unten eingeführt
ist, so dass es zum Hebelelement 28 in Umfangsrichtung
geführt
wird. Der äußere Verbindungsbereich 81e hält das Außengehäuse 80c (des
Steuerzugs 80) durch Eingriff.
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Das
Schloss 82 umfasst einen Schlosskörper 82a, welcher
an den Schlossbefestigungsbereich 81b montiert ist, einen
Schlüssel 82b,
welcher aus dem Schlosskörper 82a herausgenommen
werden kann, und ein Schaukelelement 82c, welches vom Schlüssel 82b bewegt
werden kann. Das Schaukelelement 82c hat einen Schaukelstift 82d,
welcher mit dem Schieberbauteil 83 verbunden ist. Wenn
sich das Schieberbauteil 83 in seiner vorgerückten (vorderen)
Stellung befindet, kann der Schlüssel 82b an dem
Schloss 82 befestigt sein oder herausgenommen werden, das
Schieberbauteil 83 wird in der vorgerückten (vorderen) Stellung von
dem Schloss 82 gehalten.
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Das
Schieberbauteil 83 ist ein scheibenförmiges Bauteil, dessen Querschnitt
wie der Buchstabe C gebogen ist. Es wird am Basisteil 81 geführt, so dass
es eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung
gegenüber
dem Hebelelement 28 durchführen kann. Es hat einen ausgeklinkten
Bereich 83a, welcher mit dem Schaukelstift 82d verbunden
ist.
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Durch
den Eingriff des Schaukelstifts 82d mit dem ausgeklinkten
Bereich 83a wird die Schaukelbewegung des Schaukelelements 82c in
eine lineare vertikale Bewegung des Schieberbauteils 83 gegenüber dem
Hebelelement 28 umgewandelt. An der Spitze des Schieberbauteils 83 ist
ein Eingriffsüberstand 83b von
einem Ende des C bis zu dem anderen ausgebildet mit einer Gestalt
des Buchstabens I. Dieser Eingriffsüberstand 83b rastet
in eine der langen Kupplungskerben 28f, 28g ein,
welche an der niedrigeren Unterseite des Hebelelements 28 ausgebildet sind.
Das Schieberbauteil 83 wird in Vorwärtsbewegungsrichtung von der
Schraubenfeder 84 gedrückt, welche
auf dem Basisteil 81 in einem vorgespannten Zustand angeordnet
ist. Wenn der Eingriffsüberstand 83b in
der langen Kupplungskerbe 28f im Eingriff ist, dann verriegelt
das Schieberbauteil 83 das Hebelelement 28 in
der Begrenzungsstellung, wenn der Eingriffsüberstand 83b mit der
langen Eingriffskerbe 28g im Eingriff ist, dann wird das
Hebelelement 28 in der Begrenzungsfreigabestellung verriegelt.
Auf diese Weise wird das Hebelelement 28 des Begrenzungsmechanismus 76 in
einem Zustand der Begrenzung oder einer Begrenzungsfreigabe verriegelt.
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Gemäß der obenstehend
beschriebenen Handgriffsteuereinrichtung 12 wird das Hebelelement 28 durch
den Verriegelungsmechanismus 77 in einem verriegelten Zustand
für die
Begrenzungsstellung gehalten und seine verriegelte Stellung kann
nur unter Einsatz des Schlüssels 82b freigegeben
werden. Aus diesem Grund wird die Gabel 3 (Griffbereich 4)
in einem Zustand gehalten, in dem deren Drehung begrenzt wird. Da
es schwierig ist, den Griffbereich 4 in dem Zustand der
Drehbegrenzung zu betätigen, wird
ein möglicher
Diebstahl des Fahrrads weiter erschwert. Aus diesem Grund besitzt
der Griffbereich 4 die Funktion einer Antidiebstahlvorrichtung.
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An
beiden Enden der Lenkstange 15 ist eine Bremseinrichtung 8 über einen
Bremshebel 16 und ein Griff 17 gebildet (vgl. 1).
Des Weiteren ist an ihrem rechten Ende ein Gangwechselbetätigungsbereich 9 vorgesehen.
Der Gangwechselbetätigungsbereich 9 ist
an der Lenkstange 15 an der Innenseite des Bremshebels 16 montiert
und mit der internen Nabengangschaltung 10 über ein
Kabel für
den Gangwechsel 73 verbunden, welches aus einem inneren
Kabel und einem äußeren Gehäuse gebildet wird.
Da der Gangwechselbetätigungsbereich 9 ein gewöhnlicher
Gangwechselbetätigungsbereich
mit einem Aufwickelhebel zum Aufwickeln des inneren Kabels und einem
Freigabehebel ist, der die Aufwickeloperation freigibt, wie sie
durch den Aufwickelhebel durchgeführt wird und das innere Kabel
abwickelt, wird eine detaillierte Beschreibung des Gangwechselbetätigungsbereichs 9 hier
ausgelassen.
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Der
Antriebsbereich 5 umfasst eine Kurbel 18, welche
unter dem Rahmenkörper 2 (Aufhängungsbereich)
vorgesehen ist, eine Kette 19, welche über die Kurbel 18 aufgehängt ist,
und die interne Nabengangschaltung 10.
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Aufbau der internen Nabengangschaltung
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Die
interne Nabengangschaltung 10 ist eine dreistufige Nabengangschaltung
mit Kraftübertragungspfaden
zur Verzögerung,
zur Direkt-Kupplung und zur Beschleunigung. Wie in 7 dargestellt, umfasst
die interne Nabengangschaltung 10 eine Nabenachse 21,
welche an der hinteren Klaue 2b fixiert ist und am Rahmenkörper 2 des
Fahrrads angeordnet ist, ein Antriebselement 22, welches
am Umfang von einem Ende der Nabenachse 21 vorgesehen ist, ein
Nabengehäuse 23,
welches auf dem weiteren Umfang der Nabenachse 21 und dem
Antriebselement 22 angeordnet ist, einen Planetengetriebemechanismus 24,
einen Gangwechselbetätigungsmechanismus 25 für die Auswahl
eines Kraftübertragungspfades,
einen ersten Kniehebel 26 für die Betätigung des Gangwechselbetätigungsmechanismus 25,
und einen Drehbegrenzungsmechanismus 27.
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Die
Nabenachse 21 ist ein stangenförmiges Bauteil mit einem größeren Durchmesser
in seinem mittleren Bereich als an seinen Endbereichen und mit Gewinden,
welche an beiden Enden ausgebildet sind. In der Mitte der Nabenachse 21 ist
ein erstes Betätigungsloch 21a zum
Gangwechsel ausgebildet, welches sich von der rechten Kante von 7 bis
in deren Mittenbereich erstreckt. Nahe an der Oberseite des ersten
Betätigungslochs 21a ist
ein erster Durchgangsschlitz 21b durch die Mitte der Achse
ausgebildet. Dieser erste Durchgangsschlitz 21b wird in 7 ausgelassen,
aber, wie in 9 gezeigt, geht er durch die
Mitte der Achse der Nabenachse 21 mit einem definierten
Neigungswinkel β,
welcher relativ zur Mitte der Achse verläuft, und ist verdreht umgekehrt
zur Richtung des Verlaufs von rechts nach links in 7 ausgebildet.
Eine erster Durchgangsschlitz 21b dieser Art kann dadurch
ausgebildet werden, dass zuerst ein Loch durch die Mitte der Achse
angebildet wird, durch den Einsatz eines Fräsers mit einem definierten
Durchmesser, und dem anschließenden
Verfahren des Fräsers
nach vorne zur Mitte in axialer Richtung, während die Nabenachse 21 in Richtung
des Verlaufs sanft gedreht wird. Aus diesem Grund besitzt diese
Art des ersten Durchgangsschlitzes 21b die Gestalt eines
Durchgangslochs, welches an den beiden Enden gekreuzt ist und spiralförmig mit
einer langsamen Drehung fortgeführt
wird gemäß der axialen
Bewegung. Der Neigungswinkel des Schlitzes β ist vorzugsweise in einem Bereich
zwischen 10° und
55°.
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Des
Weiteren besitzt der Achsmittenbereich der Nabenachse 21 ein
zweites Betätigungsloch 21d für die Begrenzung
der Drehung, welches sich am linken Ende von 7 zu seinem
Mittenbereich erstreckt. Ausgehend von der Unterseite des zweiten Betätigungslochs 21d wird
eine zweiter Durchgangsschlitz 21e ausgebildet, mehr oder
weniger am Ende der Achse. Dieser zweite Durchgangsschlitz 21e ist nicht
wie der erste Durchgangsschlitz 21b verdreht, sondern er
ist linear in Form einer Langlochnut ausgebildet.
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Ein
Ende des Antriebselements 22 ist drehbar auf der Nabenachse 21 über eine
Kugel 30 und ein Kugeldrückteil 31 gelagert,
an dem äußeren Umfang
von diesem Ende ist ein kleines Zahnrad 32 befestigt, über das
die Kette 19 läuft.
An dem inneren Umfang des anderen Endes des Antriebselements 22 ist
eine Vielzahl von Kerbzahnungen 22a in axialer Richtung
ausgebildet.
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Das
Nabengehäuse 23 ist
ein zylindrisches Bauteil mit einem Gehäuseraum 23a, der das
Antriebselement 22 und den Planetengetriebemechanismus 24 aufnimmt.
Das Nabengehäuse 23 kann um
die Nabenachse 23 über
die Kugeln 33, 34 und das Kugeldrückteil 35 gedreht
werden. An dem äußeren Umfang
des Nabengehäuses 23 sind
an den jeweiligen beiden Enden Nabenflansche 36, 37 fixiert, welche
die Speichen 7a (vgl. 1) lagern.
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Aufbau des Planetengetriebemechanismus
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Der
Planetengetriebemechanismus 24 umfasst ein Sonnenrad 40,
welches integral und konzentrisch mit der Nabenachse 21 ausgebildet
ist, einen Planetenradträger 41,
welcher am äußeren Umfang
der Nabenachse 21 angeordnet ist, drei Planetenräder 42,
welche mit dem Sonnenrad 40 kämmen (in der Zeichnung ist
nur ein Planetenrad dargestellt) und ein Hohlrad 43.
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Der
Planetenradträger 41 ist
ein zylindrisches Bauteil und auf der Nabenachse 21 drehbar gelagert.
Der Planetenradträger 41 weist
drei gekerbte Bereiche 41a auf, welche in umlaufender Richtung ausgebildet
sind. Jeder dieser gekerbten Bereiche 41a lagert eines
der Planetenräder 42 über einem Stift 44 drehbar.
Auf dem inneren Umfang des einen Endes des Planetenradträgers 41 sind
eine Vielzahl von Innenverzahnungen 41b ausgebildet.
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Das
Hohlrad 43 weist beinahe die Gestalt eines Zylinders auf
und erstreckt sich von den Planetenrad 42 bis zum äußeren Umfang
des Antriebelements 22. Am anderen Ende des Hohlrads 43 ist
eine Innenverzahnung auf seinen inneren Umfang ausgebildet. Die
Planetenräder 42 sind,
wie obenstehend beschrieben, mit dem Sonnenrad 40 im Eingriff
und gleichzeitig mit der Innenverzahnung 43b des Hohlrads 43.
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An
einem Ende des Hohlrads 43a ist ein gekerbter Bereich 43b ausgebildet,
worin eine Sperrklinke 53, die eine erste Freilaufkupplung 50 bildet, von
einem Stift 54 gelagert ist. Die Sperrklinke 53 wird,
wie in 8 dargestellt, durch eine verdrehte Schraubenfeder 55 in
eine Aufwärtsposition
gedrückt.
Die erste Freilaufkupplung 50 lässt nur eine Kraftübertragung
vom Hohlrad 43 auf das Nabengehäuse 23 in Verlaufsrichtung
zu. Die Sperrklinke 53 ist nur mit der Verzahnung 23b in
Eingriff, welche an der inneren Umfangsfläche des Nabengehäuses 23 ausgebildet
ist, wenn das Hohlrad 43 sich in die Verlaufsrichtung gedreht
hat. In dem Zustand, in der eine Kraftübertragung möglich ist
(Drehung des Hohlrads 43 in einer Verlaufsrichtung), kann
diese erste Freilaufkupplung zwischen einer Kraftübertragung,
wobei die Sperrklinke 53 mit der Verzahnung 23b im
Eingriff ist, über
die Bewegung eines Kupplungsteils, der später beschrieben wird, und einen
Zustand, bei dem die Kraftübertragung
durch Auskuppeln der Innenverzahnung 21b unterbrochen wird,
geschaltet werden.
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Zwischen
dem Antriebselement 22 und dem Hohlrad 43 ist
eine zweite Freilaufkupplung 51 vorgesehen. Diese zweite
Freilaufkupplung 51 erlaubt nur eine Kraftübertragung
in Verlaufsrichtung vom Antriebselement 22 auf das Hohlrad 43.
Eine dritte Freilaufkupplung 52 ist zwischen dem Planetenradträger 41 und
dem Nabengehäuse 23 angeordnet
und erlaubt nur eine Kraftübertragung
vom Planetenradträger 41 auf
das Nabengehäuse 23 in
Verlaufsrichtung. Im Gegensatz zur Freilaufkupplung 50 können diese zwei
Freilaufkupplungen 51, 52 nicht geschaltet werden,
während
sie in dem Zustand der Kraftübertragung
sind.
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Aufbau des Gangwechselbetätigungsmechanismus
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Der
Gangwechselbetätigungsmechanismus 25 erlaubt
die Auswahl des Kraftübertragungspfads und
umfasst ein Kupplungsteil 45 und einen Kupplungsbetätigungsbereich 46.
Das Kupplungsteil 45 kann den Zustand des Antriebselements 22 und
des Planetenradträgers 41 verändern von
einer Verbindung zu einer Trennung hin und umgekehrt und, gleichzeitig
schaltet es zwischen dem Zustand der ersten Freilaufkupplung 50 (zwischen
dem Zustand der Kraftübertragung
und dem Zustand der unterbrochenen Kraftübertragung). Das Kupplungsteil 45 ist beweglich
und drehbar auf dem äußeren Umfang
der Nabenachse 21 in axialer Richtung angeordnet.
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Das
Kupplungsteil 45 ist, wie in 8 dargestellt,
ein zylindrisches Teil mit einer Außenverzahnung 45a,
welche an seiner Umfangsfläche
an einem von seinen Enden ausgebildet ist. Diese Außenverzahnung 45a ist
rutschig im Eingriff mit der Innenverzahnung 22a. Am anderen
Ende des Kupplungsteils 45 ist ein Teil 45b mit
einem größeren Durchmesser ausgebildet,
an seinem äußeren Umfangsbereich
ist eine Außenverzahnung 45c ausgebildet.
Die Außenverzahnung 45c kann
mit der Innenverzahnung 41b des Planetenradträgers 41 verbunden
sein. Zwischen dem Teil 45b mit einem größeren Durchmesser
und einem Ende ist eine kegelige Fläche 45d ausgebildet.
Diese kegelige Fläche 45d ist
vorgesehen, damit die Sperrklinke 53 der ersten Freilaufkupplung
aus der aufrechten Stellung (Stellung der Kraftübertragung), mit durchgezogenen
Linien dargestellt, in der zurückgezogenen
Stellung (Stellung, in der die Kraftübertragung unterbrochen ist),
dargestellt durch abwechselnd lange und zwei kurze gestrichelte
Linien, bewegt wird. Wenn sich das Kupplungsteil 45 von
der linken Seite zur Verzögerungsstellung
auf der rechten Seite bewegt, so bewegt sich die Sperrklinke 43b entlang
der kegeligen Fläche 45d auf
dem Teil 45b mit einem größeren Durchmesser und fällt herunter
in die zurückgezogene
Stellung.
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Wie
in Bild 7 dargestellt, sind auf der inneren Umfangsfläche des
Kupplungsteils 45 zwei abgestufte Bereiche 45e, 45f mit
einer Neigung in axialer Richtung ausgebildet. Wie in 8 dargestellt,
hat der linkerhand abgestufte Bereich 45e eine Vielzahl von
Schaltnockenflächen 47,
welche in Umfangsrichtung geneigt ausgebildet sind. Wie in 9 dargestellt,
besteht die Schaltnockenfläche
aus einer eingetieften flachen Fläche 47a an einem Ende,
einer gerundeten Fläche 47b angrenzend
an die stromabwärts
gelegene Verlaufsrichtung A der flachen Fläche 47a an einem Ende
und einer geneigten Fläche 47c angrenzend
zum Strom der besagten Richtung. Der Winkel der Neigung α der geneigten
Fläche 47c relativ
zur Mitte der Achse ist größer als
der Neigungswinkel β des
ersten Durchgangsschlitz 21b und vorzugsweise innerhalb
einem Bereich von 20° bis
70°.
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Der
Kupplungsbetätigungsbereich 46 hat
die Funktion, das Kupplungsteil 45 in axialer Richtung zur
Nabenachse 21 zu bewegen und, da es mit dem Kupplungsteil 45 im
Eingriff ist, die Antriebskraft der Umdrehung des Kupplungsteils 45 in
eine axiale Verschiebung zu verwandeln. Der Kupplungsbetätigungsbereich 46 umfasst,
wie in 7 dargestellt, eine erste Schubstange 48,
welche sich axial innerhalb des ersten Betätigungslochs 21a bewegen
kann und einen Schaltbolzen 49, der auf dem Planetenradträger 41 durch
die Schubstange 48 gedrückt
wird.
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Wie
in 7 dargestellt, umfasst die Schubstange 48 ein
Betätigungselement 65 mit
einer definierten Länge,
ein Element zur Betätigung 66,
welches in axialer Richtung beweglich auf der Spitze des Betätigungselements 65 befestigt
ist, und eine erste Schraubenfeder 60, welche zwischen
dem Betätigungselement 65 und
dem Element für
die Betätigung 66 angeordnet
ist. Das Betätigungselement 65 umfasst
eine Stange 68 und ein angrenzendes Teil 69, welches
an die Stange 68 angeschraubt ist. An der Spitze der Stange 68 ist
ein Bereich 68b mit einem größeren Durchmesser ausgebildet.
Dieser mit einem Gewinde versehene Bereich 68a ist an das
angrenzende Teil 69 geschraubt. Der Bereich 68b mit einem
größeren Durchmesser
ist rutschig in einem Führungsloch 66a montiert,
welches innerhalb des Elements für
die Betätigung 66 ausgebildet
ist. Das Führungsloch 66a hat
einen reduzierten Durchmesser gegenüber dem Betätigungselement 65,
so dass es nicht herausschlüpfen
kann. Die erste Schraubenfeder 60 ist zwischen der Endfläche des
Elements für die
Betätigung 65 und
dem angrenzenden Teil 69 in einem vorgespannten Zustand
angeordnet und drückt
auf das Betätigungselement 65 und
so, dass sie sich voneinander trennen. Wenn das Element für die Betätigung 66 auf
den Schaltbolzen 49 drückt, dann
drückt
das Kupplungsteil 45 auf den Planetenradträger 41.
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Wie
in 8 dargestellt, ist der Schaltbolzen 49 ein
stangenförmiges
Teil mit einem dreieckförmigen
Querschnitt. Wird dieser gedrückt,
dann dreht er sich in der umgekehrten Richtung zur Richtung des Verlaufs
innerhalb des ersten Durchgangsschlitz 21b, z.B. er bewegt
sich in axialer Richtung, während er
verdreht wird. Wie in 9 dargestellt, wird die Kontaktfläche 49b des
Schaltbolzens 49 mit dem ersten Durchgangsschlitz 21b ausgebildet
mit einem Winkel, welcher ungefähr
parallel zum ersten Durchgangsschlitz 21b ist. Wenn z.B.
der Neigungswinkel β des
ersten Durchgangsschlitz 21b 30° beträgt, so beträgt der Winkel der Kontaktfläche 49b relativ
zum Zentrum der Nabenachse ebenfalls ungefähr 30°. Des Weiteren ist ein Rückhaltering 63 innerhalb
dem ersten Umfang des anderen Endes des Kupplungsteils 45 montiert,
welcher die Bewegung des Schaltbolzens 49 innerhalb des
Kupplungsteils 45 beschränkt, so dass er sich nicht
nach außen
bewegen kann. Demzufolge kann es eigentlich nicht aus dem Kupplungsteil 45 herausragen
(vgl. 8) und wird auf die erste Schubstange 48 gedrückt, so
dass sie das Kupplungsteil zur linken Seite in 7 bewegt.
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Weiterhin
kann der Schaltbolzen 49 Kontakt mit der Schaltnockenfläche 47 innerhalb
des Kupplungsteils 45 haben. Wenn sich das Kupplungsteil 45 in
Verlaufsrichtung A dreht, während
der Schaltbolzen 49 die flache Fläche 47a der Schaltnockenfläche 47 berührt, wird
der Schaltbolzen 49 auf die Führungsfläche 21c des ersten
Durchgangsschlitz 21b von der geneigten Fläche 47c der
Schaltnockenfläche 47 gedrückt, so
dass seine axiale Bewegung nach links begrenzt und das Kupplungsteil 45 nach rechts
in axialer Richtung bewegt wird. Dementsprechend wird die rotatorische
Antriebskraft des Kupplungsteils 45 in eine axiale Verschiebung
gewandelt. Das unterstützt
die Betätigung
des Gangwechsels.
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Gekerbte
Bereiche 49a werden an beiden Enden des Schaltbolzens 49 ausgebildet,
wobei ein Ende der zweiten Schraubenfeder im Eingriff ist. Das andere
Ende der zweiten Schraubenfeder 61 ist mit der Nabenachse 21 im
Eingriff. Über
diese zweite Schraubenfeder 61 wird der Schaltbolzen 49 ständig auf
das Kupplungsteil 45 gedrückt. Des Weiteren ist eine
dritte Schraubenfeder 62 zwischen dem Schaltbolzen 49 und
dem Kupplungsteil 45 angeordnet. Die gesamte Länge dieser
dritten Schraubenfeder 42 wird auf eine festgelegte Länge über ein
nicht dargestelltes Begrenzungsteil begrenzt. Wird es zusammengedrückt, dann übt die dritte
Schraubenfeder 62 eine Kraft in einer Richtung aus, dass
der Schaltbolzen 49 und das Kupplungsteil 45 sich
von einander trennen, bevor der Schaltbolzen 49 das Kupplungsteil 45 berührt. Damit
bleibt die Entfernung zwischen dem Schaltbolzen 49 und
dem Kupplungsteil 45 konstant während der Bewegung, so dass
die Stellungen korrekt eingenommen werden.
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Die
Antriebskraft der ersten, zweiten und dritten Schraubenfeder 60, 61, 62 ist
in dieser Reihenfolge herabgesetzt (von der ersten bis zur dritten Schraubenfeder),
so dass die Federkraft in der gleichen Reihenfolge geringer wird.
Wäre die
Federkraft der ersten Schraubenfeder 60 geringer als diejenige der
zweiten Schraubenfeder 61, so würde die erste Schraubenfeder 60 gebogen
werden und der Schaltbolzen 49 würde sich nicht bewegen, sogar
wenn die erste Schubstange 48 darauf Druck ausüben würde. Wäre die Federkraft
der zweiten Schraubenfeder 61 geringer als diejenige der
dritten Schraubenfeder 62, so würde der Schaltbolzen 49 nicht
auf die Schaltnockenfläche 47 treffen
und so würde
die Betätigung des
Gangwechsels nicht unterstützt,
sogar wenn die zweite Schraubenfeder Druck auf den Schaltbolzen 49 ausübt.
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Weiterhin
ist es möglich,
die Federkonstante und die Federkraft der ersten Schraubenfeder 60 durch
die Erhöhung
ihrer Windungen zu verringern, da sie innerhalb eines relativ großen Raumes
zwischen dem Betätigungselement 65 und
dem Element zur Betätigung 66 innerhalb
des ersten Betätigungslochs 21a angeordnet
ist. Dies erlaubt eine weitere Reduzierung der Federkonstante und
der Federkraft der zweiten und dritten Schraubenfeder 61, 62 und deshalb
eine Reduzierung der Kraft, welche auf die erste Schubstange 48 während dem
Umschalten zur Beschleunigung, z. B. kann die Betätigungskraft
des Aufwickelhebels im Gangwechselbetätigungsbereich 9 verringert
werden. Im Ergebnis wird die Spannung des inneren Kabels verringert,
so dass das innere Kabel vor dem Reißen geschützt werden kann.
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Aufbau des ersten Kniehebels
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Der
erste Kniehebel 26 ist am rechten Ende der Nabenachse 21 in 7 montiert.
Der erste Kniehebel 26 umfasst einen Stützblock 70, welcher an
dem Ende der Achse montiert ist und ein Verbindungsteil 71,
welches schwenkbar an den Stützkettenrad 71 montiert
ist. Der Stützblock 70 hält das äußere Gehäuse 73a des
Gangwechselkabels 73 durch Eingriff, das innere Kabel 73b ist
mit dem Verbindungsteil 71 im Eingriff. Die Spitze des
Verbindungsteils 71 berührt
das Basisende der ersten Schubstange 48. Hiermit wird durch
das Ziehen des inneren Kabels 73b beim Einsatz des Gangwechselbetätigungsbereichs 9 Druck
auf die erste Schubstange 48 ausgeübt und die Geschwindigkeit
wird zur Beschleunigung hin verändert.
Durch die Freigabe des inneren Kabels 73b übt die zweite
Schraubenfeder 61 einen Druck auf das Kupplungsteil 45 über den
Schaltbolzen 49 aus und die Geschwindigkeit wird zur Verzögerung hin
verändert.
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Gangwechselbetätigung
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Durch
die Mittel des Planetengetriebemechanismus 24 und die Freilaufkupplungen 50 bis 52, umfasst
die interne Nabengangschaltung 10 einen Verzögerungskraftübertragungspfad,
welcher vom Antriebselement 22 – Hohlrad 43 – Planetengetriebemechanismus 24 – Planetenradträger 41 – Nabengehäuse 23 gebildet
wird, ein Pfad zur direkt gekoppelten Kraftübertragung, welcher von Antriebselement 22 – Hohlrad 43 – Nabengehäuse 23 gebildet
wird, und einen Beschleunigungskraftübertragungspfad, welcher vom
Antriebselement 22 – Kupplungsteil 45 – Planetenradträger 41 – Planetengetriebemechanismus 24 – Hohlrad 43 – Nabengehäuse 23 gebildet wird.
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Die
Gänge werden
gewechselt durch die Betätigung
der ersten Schubstange 48 mittels des ersten Kniehebels 26 über das
Gangwechselkabel 73.
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Geschwindigkeitswechsel von
Verzögerung
zur Beschleunigung
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Wenn
die erste Schubstange hineingedrückt wird,
befindet sich das Kupplungsteil 45 in der Verzögerungsstellung
an dem rechten Ende, die Drehung des Antriebselements 22 wird über den
Verzögerungskraftübertragungspfad
reduziert und auf das Nabengehäuse 23 übertragen,
z. B. wird die Drehung, welche auf das Antriebselement 22 eingebracht
wird, auf das Hohlrad 43 über die zweiten Freilaufkupplung 51 übertragen.
In dieser Situation wird die Sperrklinke 53 von der ersten
Freilaufkupplung 50 in die Rückhaltestellung von dem Kupplungselement 45 gedreht,
welche durch abwechselnd lange und zwei kurze gestrichelte Linien
in 8 dargestellt ist, so dass die erste Freilaufkupplung 80 sich
in einem Zustand der unterbrochenen Kraftübertragung befindet. Deshalb
wird die Drehung, welche auf das Hohlrad 43 übertragen
wird, auf das Nabengehäuse 23 übertragen
(über den
Planetengetriebemechanismus 24, den Planetenradträger 41 und
die dritte Freilaufkupplung 52). In diesem Fall wird die
eingebrachte Drehung gemäß dem Übersetzungsverhältnis verzögert, welches
von der Anzahl der Zähne
des Sonnenrades 40, dem Planetenrad 42 und dem
Hohlrad 43 festgelegt ist.
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Wenn
der Aufwickelhebel des Gangwechselbetätigungsbereichs 9 betätigt wird,
so wird das Verbindungsteil 71 des ersten Kniehebels 26 geschwenkt
und die erste Schubstange 48 um eine Stufe nach innen gedrückt. Da
die Federkraft der ersten Schraubenfeder 60 stärker ist
als diejenige der zweiten Schraubenfeder 61 wird deshalb
der Schaltbolzen 49 vom Verbindungsteil 71 über die
erste Schubstange 48 gedrückt, in den ersten Durchgangsschlitz 21b geführt und
bewegt sich nach links in 7, während er
sich um die Nabenachse dreht. Über
den Rückhaltering 63 wird
das Kupplungsteil 45 ebenso gedrückt und bewegt sich in die
Stellung der direkt gekuppelten Kraftübertragung. Wenn das Kupplungsteil 45 in
der Stellung der direkt gekuppelten Kraftübertragung angeordnet ist,
dann kehrt die Sperrklinke 53 der ersten Freilaufkupplung 50,
welche in die Rückhaltestellung
durch die kegelige Fläche 45d bewegt
wurde, in die aufgerichtete Stellung zurück (dargestellt mit durchgezogenen
Linien in 8), aufgrund der Federkraft
der verdrehten Schraubenfeder 55. In diesem Zustand kann
die erste Freilaufkupplung 50 nur die fortschreitende Umdrehung
vom Hohlrad 43 auf das Nabengehäuse 23 übertragen.
Demzufolge wird die Drehung vom Antriebselement 22 auf
das Nabengehäuse 23 über den Pfad
für die
direkt gekuppelte Kraftübertragung
ohne irgendeine Änderung übertragen.
Mit anderen Worten wird die Drehung, welche in das Antriebselement 22 eingebracht
wurde, auf das Hohlrad 43 über die zweite Freilaufkupplung 51 übertragen,
dann wird sie auf das Nabengehäuse 23 über die
erste Freilaufkupplung 50 übertragen und so wird die Drehung
des Antriebselements 22 direkt auf das Nabengehäuse 23 über das
Hohlrad 43 übertragen.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Drehung vom Hohlrad 43 auf
den Planetenradträger 41 über den
Planetengetriebemechanismus 24 übertragen, so dass sich der
Planetenradträger 41 mit
verringerter Geschwindigkeit dreht, aber da die Umdrehungsgeschwindigkeit
des Nabengehäuses 23 größer als
diejenige des Planetenradträgers 41 ist,
findet keine Übertragung
der Drehung vom Planetenradträger 41 auf
das Nabengehäuse 23 über die
dritte Freilaufkupplung 52 statt.
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Wenn
die erste Schubstange 48 wieder aus der Stellung der direkten
Kupplung durch die Betätigung
des Aufwickelhebels gedrückt
wird, dann bewegt sich der Schaltbolzen 49 nach links,
demzufolge wird das Kupplungsteil 45 ebenso in die Beschleunigungsstellung
geschoben. Wenn das Kupplungsteil 45 in der Stellung der
maximalen Beschleunigung wie in 7 dargestellt,
angeordnet ist, dann ist die äußere Verzahnung 45c des
Kupplungselementes 45 mit der Innenverzahnung 41b des
Planetenradträgers 41 im
Eingriff. Sobald sich das Kupplungsteil 45 in die Beschleunigungsstellung
bewegt, tritt diese zuerst mit dem Planetenradträger 41 in Kontakt
und bewegt sich dann in die Beschleunigungsstellung nach links,
vorausgesetzt es war in einer Stellung angeordnet, in der die Außenverzahnung 45c mit
der Innenverzahnung 41b in Eingriff ist. Ist sie jedoch
in einer Stellung, in der kein Eingriff stattfindet, so wird die nach
links gehende Bewegung des Schaltbolzens 49 und des Kupplungsteils 45 gestoppt,
wenn der letztgenannte den Planetenradträger 41 kontaktiert
hat. Darauf hin zieht sich das Element zur Betätigung 66 der ersten
Schubstange 48 zurück,
so dass die erste Schraubenfeder 60 zusammengedrückt wird
und auf den Schaltbolzen 49 drückt. Kehrt es in die Stellung zurück, in der
die Verzahnungen 45c und 41b im Eingriff sein
können,
so bewegt sich das Kupplungsteil 45 gemäß der Federkraft der ersten
Schraubenfeder 60 (über
den Schaltbolzen 49) und die Verzahnung 45c ist
mit der Verzahnung 41b im Eingriff.
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In
diesem Zustand wird die Drehung, welche auf das Antriebselement 22 übertragen
wird, auf das Nabengehäuse 23 über den
Beschleunigungskraftübertragungspfad übertragen.
Mit anderen Worten, die Drehung wird über das Antriebselement 22 über das
Kupplungsteil 45 auf den Planetenradträger 41 übertragen,
und dann wird die Drehung, welche auf den Planetenradträger 41 übertragen
wurde, auf das Nabengehäuse 23 über den
Planetengetriebemechanismus 24, das Hohlrad 43 und
die erste Freilaufkupplung 50 übertragen. In diesem Fall wird
die eingebrachte Drehung abgegeben, wobei sie gemäß dem Übersetzungsverhältnis, welches über die
Anzahl der Zähne
des Sonnenrades 40, des Planetenrads 42 und des
Hohlrads 43 festgelegt ist, beschleunigt wird.
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In
dieser Situation tendiert die Drehung dazu, vom Antriebselement 22 auf
das Hohlrad 43 über
die zweite Freilaufkupplung 51 übertragen zu werden, aber da
die Umdrehungsgeschwindigkeit des Hohlrads größer ist als diejenige des Antriebselements 22,
findet eine Übertragung
der Drehung über
die zweite Freilaufkupplung 51 nicht statt.
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Da
die Drehung direkt vom Antriebselement 22 auf das Hohlrad 43 übertragen
wird, ist es ausreichend, das Kupplungselement 45, worauf
keine Kraft darauf ausgeübt
wird, zu bewegen, wenn die Geschwindigkeit verändert wird von der Verzögerung zur
Beschleunigung. Deshalb kann die Federkraft der ersten Schraubenfeder 60,
welche zum Drücken
des Kupplungsteils 47 verwendet wird, auf einen niedrigen
Wert gesetzt werden kann. Da zusätzlich
die Federkraft der zweiten Schraubenfeder sogar noch geringer ist,
kann der Gangwechsel sogar mit einer geringfügigen Kraft durchgeführt werden.
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Unterstützung der Betätigung von
Beschleunigung zu Verzögerung
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Sobald
der Freigabehebel des Gangwechselbetätigungsbereichs 9 in
der Stellung für
die Beschleunigung gemäß 7 betätigt wird,
so verschwindet die Vortriebskraft der ersten Schraubenfeder 60 und
der Schaltbolzen 49 wird über die zweite Schraubenfeder 61 gedrückt, so
dass die erste Schubstange 48 um einen Schritt nach rechts
eingerückt
sich bewegt. Dann drückt
der Schaltbolzen 49 das Kupplungsteil 45 über die
dritte Schraubenfeder 62, so dass das Kupplungsteil versucht,
sich in die Stellung der direkt gekoppelten Kraftübertragung
(direkt gekoppelte Stellung) zu bewegen. Sobald keine Antriebskraft übertragen
wird, wenn das Rad nicht pedaliert wird, so löst sich das Kupplungsteil 45 vom Planetenradträger 41 und
bewegt sich in die direkt gekoppelte Position. Aber wenn das Fahrrad
pedaliert wird, kann es passieren, dass die Innenverzahnung 41b und
die Außenverzahnung 45c in
einem eingekoppelten Zustand verbleiben aufgrund der Reibungskraft,
weil die Antriebskraft übertragen
wird von dem Kupplungsteil 45 auf den Planetenradträger 41.
In solchen Fällen
kann das Kupplungsteil 45 in 8 nicht
durch die Federkraft der zweiten Schraubenfeder 61 alleine
nach rechts bewegt werden. In dieser Situation wird der Schaltbolzen 49,
wenn er Kontakt hat mit der flachen Fläche 47a der Schaltnoppenfläche 47 auf
die Führungsfläche 21c gedrückt, durch
die Drehung des Kupplungsteils 45 in Richtung des Verlaufs
A auf die Führungsfläche 21c mit
der Länge,
welche dem Bauteil entspricht, welches in den ersten Durchgangsschlitz
Nut 21b eingeführt
wurde. Des Weiteren wurde ein Auslauf in axialer Richtung aufgrund
der wirkenden Reibungskraft erschwert. Im Ergebnis bewegt sich das
Kupplungsteil 45 nach rechts, sobald der Schaltbolzen 49 sich entlang
der geneigten Fläche 47c in
aufwärtiger Richtung
bewegt. Wenn die Innenverzahnung 41b und die Außenverzahnung 45 nicht
im Eingriff sind, dann wird das Kupplungsteil 45, über den
Schaltbolzen 49, in die direkt gekoppelte Stellung über die zweite
Schraubenfeder 61 gedrückt.
Mit anderen Worten wird die Drehbewegung des Kupplungsteil 45 in
eine axiale Verschiebung aufgrund der Berührung des Schaltbolzens 49 mit
der Schaltnockenfläche 47 des
Kupplungsteils 45 zur Unterstützung des Gangwechsels verwandelt.
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In
dieser Situation wird der Schaltbolzen 49 durch die zweite
Schraubenfeder 61 gedrückt
und kann in axialer Richtung beinahe nicht auslaufen, wie obenstehend
dargestellt, da der erste Durchgangsschlitz 21b relativ
zum Zentrum der Achse geneigt und spiralförmig verdreht ist. Aus diesem
Grund läuft der
Schaltbolzen 49 in axialer Richtung nicht aus, sobald eine
Antriebskraft übertragen
wurde, die nicht diejenige Kraft überschreitet, welche der Vortriebskraft
der zweiten Schraubenfeder 61 und der Reibungskraft zwischen
dem Schaltbolzen 49 und der Führungsfläche 21c entspricht.
Wird jedoch eine stärkere
Antriebskraft aufgebracht, so bewegt sich im Übrigen das Kupplungsteil 45 nicht
und der Schaltbolzen 49 überwindet die Vortriebskraft
der zweiten Schraubenfeder 61 und die Reibkraft zwischen
der Gangwechselpassfeder 49 und der Führungsfläche 21c und läuft dann
in axialer Richtung aus. Diese Reibungskraft kann festgelegt werden über den
Neigungswinkel β der
Kerbe. Wird der Neigungswinkel β der
Kerbe zu groß gewählt, so
wird die Bewegung des Schaltbolzens 49 nach links schwierig,
sobald die erste Schubstange 48 darauf drückt. Wird
jedoch der Neigungswinkel β der
Kerbe zu klein gewählt,
so verringert sich der Widerstand des Schaltbolzens 49, sobald
er von der ersten Schubstange 48 gedrückt wird, aber die Reibkraft
nimmt ebenso ab. Aus diesem Grund wird der Neigungswinkel β der Kerbe
vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 10 bis 55° gewählt. Des
Weiteren kann die Antriebskraft, bei welcher der Schaltbolzen ausläuft, während der
Unterstützung
durch eine Anpassung dieses Neigungswinkels β der Kerbe angepasst werden,
der Neigungswinkel α der
geneigten Fläche 47c der
Schaltnockenfläche 47 und
die Federkraft der drei Schraubenfedern 60, 61 und 62.
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Für den Fall,
dass der Schaltbolzen 49 in axialer Richtung ausläuft aufgrund
einer eingebrachten Antriebskraft, welche die gewählte Antriebskraft überschreitet
und das Kupplungsteil 45 sich nicht bewegt, kann das Kupplungsteil 45 nach
links aufgrund der Unterstützungskraft
von dem Schaltbolzen 49 geschoben werden, sobald die Antriebskraft
schwächer wird,
wenn der Kurbeltrieb 18 seinen oberen und unteren Totpunkt
erreicht hat. Deshalb wird der Gang nicht gewechselt, wenn eine
extrem große
Antriebskraft aufgebracht wird, z.B. bei steilen abschüssigen Straßen. Dadurch
werden Gangwechselschocks reduziert und die Bauteile, welche für die Kraftübertragung
verwendet werden, z.B. die Verzahnung und die Freilaufkupplungen,
werden vor Schaden bewahrt.
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Sobald
sich das Kupplungsteil 45 bewegt, wird der Schaltbolzen 49 von
der Schaltnockenfläche 47 über die
dritte Schraubenfeder 62 getrennt. Dies verhindert die
Erzeugung von ungewöhnlichen
Geräuschen,
welche erzeugt werden können,
wenn das Kupplungsteil 45 sich dreht und in Kontakt mit
dem Schaltbolzen 49 steht. Wenn sich das Kupplungsteil 45 in
der direkt gekuppelten Stellung befindet, wird die Drehung vom Antriebselement 22 auf
das Nabengehäuse 23 über den
Pfad für
die direkt gekoppelte Kraftübertragung,
wie obenstehend beschrieben, übertragen.
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Wenn
der Freigabehebel betätigt
wird, während
sich das Kupplungsteil 45 in der direkt gekoppelten Stellung
befindet, wird die erste Schubstange weiter zurückbewegt und ein Druck von
dem Schaltbolzen 49 auf das Kupplungsteil 45 ausgeübt. In dieser
Situation kontaktiert die kegelige Fläche 45d des Kupplungsteils 45 die
Sperrklinke 53 der ersten Freilaufkupplung 50,
welche dann versucht, sich aus der aufrechte Stellung in eine Zurückziehstellung
zu drehen. Da jedoch Antriebskraft von dem Hohlrad 43 auf das Nabengehäuse 23 übertragen
wird, ist es schwierig, die Sperrklinke 53 in die Zurückziehstellung
nur durch die Anwendung der Antriebskraft der zweiten Schraubenfeder 61 alleine
zu drehen. Es wird ebenso eine Unterstützungskraft generiert auf die
gleiche Art und Weise, wie obenstehend beschrieben, wenn der Schaltbolzen 49 die
Schaltnockenfläche 47 des
Kupplungsteils 45 berührt.
Deshalb wird das Kupplungsteil 45 in axialer Richtung bewegt
und es ist möglich,
die Sperrklinke 53 herunterzudrehen.
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Da
hier die Drehung direkt auf das Hohlrad 43 ohne Einsatz
des Kupplungsteils 45 übertragen wird,
kann die Betätigungskraft,
welche notwendig ist zur Veränderung
des Gangs von Verzögerung
auf eine Beschleunigung, verringert werden. Zusätzlich kann ein Gangwechsel
von Beschleunigung zu Verzögerung
mit einer leichten Betätigungskraft
durchgeführt
werden, während
weiterhin pedaliert wird, da der Wechsel der rotatorischen Kraft
des Kupplungsteils 45 in eine axiale Verschiebung unterstützt wird.
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Aufbau des Drehbegrenzungsmechanismus
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Der
Drehbegrenzungsmechanismus 27 ist mit dem Handgriffsteuerbereich 12 über einen
Steuerzug 80 verbunden. Der Handgriffsteuerbereich 12 und
der Steuerzug 80 bilden ein Diebstahlschutzsystem 20.
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Der
Drehbegrenzungsmechanismus 27 umfasst einen Begrenzungsbereich 90,
der einen Zustand einnehmen kann, wobei die Drehung beschränkt wird,
solange, bis ein Drehmoment eines bestimmten minimalen Wertes auf
das Nabengehäuse 23 aufgebracht
wird und einen Zustand, in dem die Beschränkung des Nabengehäuses 23 freigegeben wird
(Begrenzungsfreigabestellung), ein Umschaltbereich 21,
der den Zustand des Begrenzungsbereichs 90 umschaltet,
und ein zweiter Kniehebel 92 für die Betätigung des Umschaltbereichs 91.
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Wie
in 10 und 11 dargestellt,
umfasst der Begrenzungsbereich 90 ein Verriegelungsteil 95,
welches nicht drehbar und axial verschiebbar an der äußeren Umfangsfläche der
Nabenachse montiert ist, ein Kupplungsteil 96, welches
drehbar am Verriegelungsteil 95 montiert ist, ein Dichtungsteil 97,
welches das Kupplungsteil 96 berührt, eine Tellerfeder 98,
welche auf das Kupplungsteil 96 über das Dichtungsteil 97 drückt, und
eine Gewindemutter 99 für
die Einstellung der Federkraft der Tellerfeder 98.
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Das
Verriegelungsteil 95 ist ein zylindrisches Teil mit einem
Flansch 95a, an dessen innerer Umfangsfläche ein
gewellter Bereich 95c ausgebildet ist, welcher mit der
Verzahnung 21f im Eingriff ist, und welcher an der äußeren Umfangsfläche der
Nabenachse 21 ausgebildet ist. Des Weiteren sind eine Kupplungskerbe 95c und
ein Außengewinde 95b auf der äußeren Umfangsfläche von
seinem zylindrischen Bereich ausgebildet, damit das Dichtungsteil 97 und
die Tellerfeder 98 (durch Eingriff) nicht drehbar gelagert
werden. Auf der Fläche
des Flansches 95a (auf der linken Seite in 10)
ist ein strahlenförmiger
gewellter Bereich 95d zur Begrenzung und Erzeugung eines
Geräusches
ausgebildet. Das Verriegelungsteil 95 ist axial beweglich
zwischen einer Begrenzungsfreigabestellung, wie in 10 dargestellt,
und einer Begrenzungsstellung, wie in 11 dargestellt,
vorgesehen. Das Verriegelungsteil 95 wird in die Begrenzungsstellung über eine
vierte Schraubenfeder 93 angetrieben, welche an der äußeren Umfangsfläche der
Nabenachse 21 angeordnet ist.
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Das
Kupplungsteil 96 hat die Gestalt einer Scheibe und hat
auf seinem äußeren Umfang
einen Aussparungsbereich 96a, welcher mit dem Kupplungszahn 23c in
Eingriff ist, welcher mit Schrägen
an der inneren Umfangsfläche
des Nabengehäuses
in Umfangsrichtung gebildet wird. Wenn dieser Aussparungsbereich 96a mit
dem Kupplungszahn 23c in Eingriff ist, kann das Kupplungsteil 96 keine
Drehung relativ zum Nabengehäuse 23 durchführen. Auf
der Seite, welche dem strahlenförmigen
gewellten Bereich 95e des Flansches 95a gegenüber liegt,
wird ein strahlenförmiger
gewellter Bereich 96d ausgebildet, der mit dem gewellten
Bereich 95e im Eingriff ist. Es wird ein Geräusch erzeugt,
sobald beide der gewellten Bereiche 95e, 96b eine
relative Drehung zueinander durchführen.
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Das
Dichtungsteil 97 dient zur Übertragung der Anpresskraft
der Tellerfeder 98 auf das Kupplungsteil 96 und
ist nicht drehbar auf dem Verriegelungsteil 95 montiert.
Die Tellerfeder 98 ist nicht drehbar auf dem Verriegelungsteil 95 montiert
und übt eine
Anpresskraft auf das Kupplungsteil 96 aus. Die Gewindemutter 99 wird
auf das Außengewinde 95e geschraubt
und ist für
die Einstellung der Anpresskraft der Tellerfeder 98 vorgesehen. Über die
Einstellung dieser Anpresskraft kann der Grad der Drehbegrenzung
für den
Zustand der Begrenzung angepasst werden.
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Der
Begrenzungsbereich 90 ist beweglich zwischen einer Begrenzungsstellung,
wobei das Kupplungsteil 96 mit dem Kupplungszahn 23c des Nabengehäuses 23 im
Eingriff ist, und einer Begrenzungsfreigabestellung, wobei dieses
vom Kupplungszahn 23c gelöst ist. In der Begrenzungsstellung ist
das Nabengehäuse 23 in
einem Zustand der Begrenzung, d.h. die Drehung des Nabengehäuses 23 und
dadurch die Drehung des Hinterrades 7 ist einer Begrenzung
unterworfen. Der Umschaltbereich 91 (Bereich für die Begrenzungsbetätigung)
umfasst eine zweite Schubstange 101, welche axial mit dem zweiten
Betätigungsloch 21d beweglich
ist, indem es durch den Kniehebel 92 gedrückt wird,
und ein Begrenzungsstift 102, der von der zweiten Schubstange 101 in
die Mitte gedrückt
wird.
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Die
zweite Schubstange 101 hat die Gestalt einer Stange und
seine Spitze ragt ein bisschen von dem linken Ende der Nabenachse 21 in 7 heraus.
Sie wird durch den zweiten Kniehebel 92 gedrückt und
bewegt sich zwischen der Begrenzungsfreigabestellung, wie in 10 gezeigt,
und der Begrenzungsstellung, wie in 11 gezeigt.
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Der
Begrenzungsstift 102 ist zwischen der Begrenzungsstellung
und der Begrenzungsfreigabestellung innerhalb des zweiten Durchgangsschlitz 21e beweglich
und ist mit dem Basisende der zweiten Schubstange 101 (am
rechten Rand der 7) verbunden. Der innere Umfang
des Verriegelungsteils 95 ist mit beiden Enden des Begrenzungsstiftes 102 im
Eingriff. Dadurch wird die Bewegung des Verriegelungsteils 95 zur
rechten Seite in 7 hin durch den Begrenzungsstift 102 begrenzt.
Die Bewegung zur linken Seite in 7 hin wird
nicht einer Begrenzung unterworfen, aber da sie durch die vierte
Schraubenfeder 93 zur rechten Seite in 7 angetrieben
wird, so dass sie normalerweise den Begrenzungsstift 102 berührt. Der
Begrenzungsstift 102 wird nach links in 10 angetrieben
(z.B., zu der Begrenzungsfreigabestellung) durch die fünfte Schraubenfeder 94,
welche im zweiten Betätigungsloch 21b montiert
ist. Die Antriebskraft dieser fünften
Schraubenfeder 94 ist stärker als diejenige der dritten
Schraubenfeder 93. Deshalb wird die zweite Schubstange 101 über den Begrenzungsstift 102 vorangetrieben
durch die fünfte Schraubenfeder 94,
wenn der zweite Kniehebel 92 sich in die Begrenzungsfreigabestellung
bewegt, und die zweite Schubstange somit sich in die Begrenzungsfreigabestellung
bewegt.
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Der
zweite Kniehebel 92 ist an dem linken Ende der Nabenachse 21 in 7 montiert.
Er umfasst einen Auflageblock 105 und ein Verbindungsteil 106,
welches drehbar vom Auflageblock 105 gelagert wird. An
diesem Auflageblock 105 ist ein äußerer Kupplungsbereich (nicht
dargestellt) vorgesehen, wobei das äußere Gehäuse 80c des Steuerzugs 80 im
Eingriff ist. An dem Verbindungsteil 106 ist ein innerer
Verbindungsbereich (nicht dargestellt) vorgesehen, worin das innere
Kabel 80a im Eingriff ist. Die Spitze des Verbindungsteils 106 berührt die
Spitze der zweiten Schubstange 101. In diesem Punkt ist das
Verbindungsteil 106 drehbar, wenn das innere Kabel 80a unter
Verwendung des Hebelelements 28 vom Handgriffsteuerbereich 12 gezogen
wird. Demzufolge wird die zweite Schubstange 101 gedrückt und
der Umschaltvorgang in die Begrenzungsstellung wird durchgeführt. Durch
ein Lockern des inneren Kabels 80a wird das Verriegelungsteil 95 über den
Begrenzungsstift 102 von der fünften Schraubenfeder 94 gedrückt, so
dass der Umschaltvorgang in die Begrenzungsfreigabestellung durchgeführt wird.
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Betätigung des Antidiebstahlsystems
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Um
das Antidiebstahlsystem 20 zur Begrenzung umzuschalten,
wird der Schlüssel 82b innerhalb
des Schlosskörpers 82a gedreht.
Das Schaukelelement 82c wird durch diesen Vorgang bewegt
und dementsprechend wird das Schieberbauteil 83 vom Hebelelement 28 zurückbewegt.
Aus diesem Grund trennt sich der Überstand 83b des Schieberbauteils 83 von
der Kupplungskerbe 28b und das Hebelelement 28 wird
drehbar. In diesem Zustand wird der Hebel 28 von der Begrenzungsfreigabestellung,
wie sie durch abwechselnd lange und zwei kurze Striche in 2 dargestellt
wird, in die Begrenzungsstellung, welche über durchgezogene Linien dargestellt
wird, gedreht. Nachdem das Hebelelement 28 in die Begrenzungsstellung
gedreht wurde, wird der Schlüssel 82b in
seine Ausgangsstellung gedreht und herausgezogen. Dadurch schreitet
das Schieberbauteil 83 mit der langen Kupplungskerbe 28f voran
und ist darin im Eingriff, so dass das Hebelelement 28 in
der Begrenzungsstellung gehalten wird und darin durch das Herausziehen
des Schlüssels 82b festgesetzt wird.
Somit kann sich das Schieberbauteil 83 nicht in die Begrenzungsfreigabestellung
bewegen.
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Wird
das Hebelelement 28 in die Begrenzungsstellung gedreht,
so bewegt sich der Begrenzungsstift 29c aufgrund der Wirkung
der Schaltnockenfläche 28a in
die obere vorgerückte
Stellung und ist mit einem der Kupplungslöcher 78b der Kupplungsscheibe 78 verbunden.
Dadurch wird die Kupplungsscheibe 78 nicht drehbar und
die Drehung des Umlaufteils 74, welches den gewellten Bereich 78a der
Kupplungsscheibe 78 berührt,
wobei diese einen gewellten Bereich 74c besitzt, wird dadurch
einer Begrenzung unterworfen. Damit wird die Drehung der Gabel 3 ebenso
begrenzt. Die Kupplungsscheibe 78 wird durch die Feder 79,
welche die Gestalt wie die gewellte Platte aufweist, gedrückt, so
dass, sobald ein großes
Drehmoment auf den Griffbereich 4 in dieser Situation ausgeübt wird,
dieses Drehmoment auf das Umlaufteil 74 übertragen
wird. Dadurch entweicht die Kupplungsscheibe 78 nach unten,
so dass sie vom Umlaufteil 74 weggleitet. Dadurch kann
der Griffbereich 4 gedreht werden, wenn ein großes Drehmoment
darauf aufgebracht wird.
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Weiterhin
bewegt sich der zweite Kniehebel 92 aus der Begrenzungsfreigabestellung
in die Begrenzungsstellung, wenn das Hebelelement 28 in
die Begrenzungsstellung gedreht wird und das innere Kabel 80a des
Steuerzugs 80 dadurch gezogen wird. Dadurch wird die zweite
Schubstange 101 gedrückt, der
Begrenzungsstift 102 bewegt sich nach rechts in 7 und
das Verriegelungsteil 95, welches von der vierten Schraubenfeder 93 angetrieben
wird, bewegt sich aus der Begrenzungsfreigabestellung in die Begrenzungsstellung.
Dadurch ist das Kupplungsteil 96 mit dem Kupplungszahn 23c des
Nabengehäuses 23 im
Eingriff, so dass es sich nicht relativ zum Nabengehäuse 23 drehen
kann. Da die Drehung des Kupplungsteils 96 relativ zum
Nabengehäuse 23 durch das
angetriebene (gedrückte)
Verriegelungselement 95 begrenzt wird, ist die Drehung
des Nabengehäuses 23 ebenso
einer Begrenzung unterworfen. Dadurch kann der Handgriffsteuerbereich 12 und
gleichzeitig der Drehbegrenzungsmechanismus 27 der Nabengangschaltung 10 in
einen Zustand der begrenzten Drehung durch nur eine Betätigung gesetzt
werden, z.B. durch das Drehen des Hebelelements 28 in die
Begrenzungsstellung. Durch das Drehen des Hebelelements 28 zurück in die
Begrenzungsfreigabestellung werden beide (der Handgriffsteuerbereich 12 und
der Drehbegrenzungsmechanismus 27) zurück in einen Zustand versetzt,
in dem die Begrenzung der Drehung freigegeben wird.
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Andere Ausführungsformen
der Erfindung
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In
dem Diebstahlschutzsystem gemäß der Ausführungsform
der Erfindung wie oben stehend beschrieben, sind die Handgriffsteuereinrichtung
und der Drehbegrenzungsmechanismus derart ausgebildet, dass das
Umlaufteil und das Nabengehäuse
in die Begrenzungsstellung geschwenkt oder gedreht werden kann,
sobald ein Drehmoment aufgebracht wird, welches einen festgelegten
Wert überschreitet. Alternativ
können
das Umlaufteil und das Nabengehäuse
nicht drehbar verriegelt werden. In diesem Fall wird die Diebstahlschutzwirkung
noch größer.
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Innerhalb
der Ausführungsform
der wie oben stehend beschriebenen Erfindung dient eine innere Nabenschaltung
am Hinterrad beispielhaft für
eine Fahrradnabe, aber die Erfindung kann auch an Naben am Vorderrad
angebracht werden, normale Naben am Hinterrad ohne einen Nabenschaltmechanismus,
und auch bei Naben, welche für
externe Gangwechsel verwendet werden.