DE69014159T2

DE69014159T2 - Schaltvorrichtung für Fahrradgangschaltung.

Info

Publication number: DE69014159T2
Application number: DE69014159T
Authority: DE
Inventors: Masashi Nagano
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1990-07-03
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2010-07-04
Also published as: EP0406813A2; JP3007641B2; EP0406813B1; EP0406813A3; US5213005A; DE69014159D1; JPH0342394A

Description

ALLGEMEINES ZUR ERFINDUNG

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung für eine Vorderrad-Kettenschaltung für Fahrräder nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Ein Beispiel für bereits bekannte Haltemechaniken für Betätigungsvorrichtungen für eine Frontgangschaltung dieser Art wird in der GB-PS 2,169.065A beschrieben, welche die Anordnung des hin- und herbeweglichen Teils (9) lehrt, das bei seiner Hin- und Herbewegung vom Befestigungsteil (A) abgestützt wird, sowie von Vertiefungen, die in einer Unterseite des hin- und herbeweglichen Teils ausgebildet sind, damit das hin- und herbewegliche Teil stufenbzw. schrittweise in seiner Position gehalten wird, sowie von weiteren Vertiefungen, die in einer Oberseite des hin- und herbeweglichen Teils zum schrittweisen Lösen des hin- und herbeweglichen Teils ausgebildet sind. Dabei ist eine Rastmechanik so aufgebaut, daß sie eine nach oben gerichtete Sicherungsklinke aufweist, die in einem Knopf ausgebildet ist, der zum Eingriff mit den unteren Vertiefungen laufend nach oben gespannt wird, während eine nach unten gerichtete Halteklinke in dem Knopf für den Eingriff mit den oberen Vertiefungen und zum Herbeiführen einer schrittweisen Lösung ausgebildet ist, wenn der Knopf nach unten gedrückt wird. Das hin- und herbewegiiche Teil wird für jede Gangstufe aus einer Vielzahl von Geschwindigkeitsstufen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung in einer eingestellten Position dadurch gehalten, daß sie mit beiden Paaren von Klauen und Vertiefungen abwechselnd ein Eingriff gelangt.
Bei Vornahme einer Gangumschaltung unter Verlagerung der Kette über die Kettenschaltung zur Herbeiführung derselben Geschwindigkeit in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, muß beim Verlagern der Kette vom kleineren auf das größere Kettenrad ein Abschnitt der Kette, der von der Kettenschaltung abgestützt wird, über eine Position, die einem für den Eingriff entsprechenden Kettenrad entspricht, hinaus übergeschaltet werden (vgl. Fig. 12(a)). Beim Umschalten der Kette vom größeren auf das kleinere Kettenrad ist es dagegen erforderlich, den von der Kettenschaltung abgestützten Kettenabschnitt über die dem für den Eingriff vorgesehenen Kettenrad entsprechende Position hinaus überzuschalten (Fig. 12(b)).
Dabei ist zu beachten, daß der Überschaltbetrag im wesentlichen konstant bleibt, wenn die Kette vom größeren auf das kleinere Kettenrad umgelegt wird, während bei Verlagerung der Kette vom kleineren auf das größere Kettenrad der Betrag der Überschaltung veränderlich ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß sich eine Spannung bei Umschaltung vom kleineren auf das größere Kettenrad stark verändert. Je höher die Spannung, desto größer ist der Betrag der Überschaltung.
Bei der herkömmlichen Konstruktion wird das hin- und herbewegliche Teil allerdings in nur einer für jeden Gang eingestellten Position gehalten, wenn die Kette vom kleineren auf das größere Kettenrad verlagert wird, was eine reibungslose Umschaltung nicht gestattet. Wenn außerdem das hin- und herbewegliche Teil in Rückwärtsrichtung zurückgestellt wird, gelangt die Klinke mit einer der Vertiefungen zur abgestuften Freigabe in Eingriff und verhindert dabei, daß viele Gangumschaltungen und eine rasche Betätigung zur Gangumschaltung vorgenommen werden können.
Eine Betätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der GB-PS A 20 12 893 bekannt. Ebenso ist auch ein anderer Gangschalthebel für Fahrräder bekannt, bei dem eine Möglichkeit zur Überschaltung vorgesehen ist (US-PS A 4,267,744).
Schließlich ist aus der EP-PS A 03 92 457 noch eine weitere Betätigungsvorrichtung bekannt, wobei diese Schrift allerdings unter die Bestimmungen des Artikels 54(3) EPÜ fällt.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Betätigungsvorrichtung für eine Kettenschaltung für Fahrräder zu schaffen, mit der sich durch Verlagerung einer Kette eine Gangumschaltung einfach, rasch und wirksam vornehmen läßt.
Diese Aufgabe wird mit einer Haltemechanik gemäß den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruchs gelöst.
Bei dieser Konstruktion bleibt, wie bereits ausgeführt, der Betrag der Überschaltung beim Verlagern der Kette vom größeren auf das kleinere Kettenrad zur Vornahme einer Gangumschaltung konstant, während das hin- und herbewegliche Teil in einer für jeden Gang eingestellten Position gehalten wird, so daß das hin- und herbewegliche Teil nur in einer eingestellten Position für jeden unter vielen Gängen in Rückwärtsrichtung gehalten werden muß. Wird dagegen die Kette vom kleineren auf das größere Kettenrad umgesetzt, so verändert sich der Überschaltbetrag in vorstehend dargestellter Weise für jede Gangposition, so daß das hin- und herbewegliche Teil zur zuverlässigen Verlagerung der Kette für jeden von vielen Gängen in Vorwärtsrichtung in einer mittleren Position gehalten wird. Des weiteren ist zu beachten, daß bei Bewegung des hin- und herbeweglichen Teils in Rückwärtsrichtung eine Gangumschaltung rasch und mühelos in gewünschter Weise reibungslos einfach dadurch erfolgen kann, daß nur das hin- und herbewegliche Teil einfach in eine Einstellposition bewegt wird, die als geeignete Kettenumschaltposition für jede Gangsituation bestimmt wurde. Des weiteren ist die Haltemechanik selektiv so betätigbar, daß sie das hin- und herbewegliche Teil in einer Einstellposition hält, die gegenüber der Halteposition verschoben ist, oder in einer weiteren Einstellposition, die gegenüber der Einstellposition in Rückwärtsrichtung versetzt ist. Infolgedessen ist eine mühsame mehrmalige Betätigung nicht erforderlich, wenn die Kette vom größeren auf das kleinere Kettenrad verlagert wird.
Die erfindungsgemäße Haltemechanik weist eine Rastmechanik mit einer Klinke und einer Vielzahl miteinander in Eingriff stehender Zähne auf, wobei die Zähne Zahnvorsprünge aufweisen, die so definiert sind, daß sie an den jeweiligen Positionen, an denen bei Bewegung des hin- und herbeweglichen Teils in Vorwärtsrichtung der Eingriff mit der Klinke erfolgt, radial kürzer werden, wodurch eine relative Position zwischen der Klinke und den Zähnen in radialer Richtung durch die Betätigungseinrichtung verändert wird. Bei dieser Konstruktion kann das hin- und herbewegliche Teil für jeden Gang in Rückwärtsrichtung in der entsprechenden Position gehalten werden, indem der Betrag, um den die Rastklinke zurückgezogen wird, unter Heranziehung der Längenunterschiede zwischen den Zahnvorsprüngen beeinflußt wird. Mit anderen Worten läßt sich das hin- und herbewegliche Teil für jeden Gang in Rückwärtsrichtung in einer Einstellposition halten, indem hierzu die Punkte, an denen verschiedene Längen der Vorsprünge auf den Rastzähnen definiert sind, herangezogen werden. Damit wird es möglich, die Gangumschaltung dadurch vorzunehmen, daß das hin- und herbewegliche Teil in Rückwärtsrichtung bewegt wird, was durch eine einfache Betätigung zur Veränderung der relativen radialen Position zwischen der Klinke und den Zähnen realisiert wird.
Beim betrieblichen Einsatz der vorliegenden Erfindung kann die Haltemechanik selektiv betätigt werden, um das hin- und herbewegliche Teil im Ansprechen auf einen Betrag der Betätigung der Betätigungseinrichtung in jeder der Einstellpositionen zu halten, wenn dieses Teil in Rückwärtsrichtung bewegt wird. Bei einem solchen Aufbau läßt sich, da der Betrag der Betätigung der Betätigungseinrichtung leicht einstellen läßt, die Gangumschaltung rascher und mit bequemerem Gefühl durch Feineinstellung der Betätigungseinrichtung vornehmen.
Weitere Ziele und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung für eine Kettenschaltung für Fahrräder, in welcher:
Fig. 1 bis 6 jeweils in Draufsicht verschiedene Schaltzustände bei Gangumschaltung zeigen, die mittels der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung herbeigeführt werden;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Betätigungsvorrichtung im auseinandergebauten Zustand zeigt;
Fig. 8 eine Ansicht der Betätigungsvorrichtung im entwickelten vertikalen Schnitt ist;
Fig. 9 eine Draufsicht im horizontalen Schnitt auf eine Konstruktion zur Befestigung eines Seils an einem Drehteil zeigt;
Fig. 10 eine Draufsicht mit der Darstellung einer Form eines Nockenabschnitts zeigt;
Fig. 11 eine Seitenansicht einer Gangschaltvorrichtung für ein Fahrrad ist;
Fig. 12(a) und 12(b) jeweils eine Ansicht zur Erläuterung der Schaltzustände bei einer Kette zeigen, und
Fig. 13 und 14 je ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, jeweils in Draufsicht, zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachfolgend werden nun anhand der beiliegenden Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gemäß Fig. 11 umfaßt eine Gangschaltvorrichtung für Fahrräder drei vordere Kettenräder 1a, 1b und 1c mit jeweils anderem Durchmesser, eine Vielzahl hinterer Kettenräder 2, die ebenfalls jeweils unterschiedlichen Durchmesser besitzen, eine Kette 3, die mit den vorderen Kettenrädern 1a, 1b und 1c sowie mit den hinteren Kettenrädern 2 in Eingriff steht und zwischen diesen Verläuft, sowie eine vordere Kettenschaltung 4 und eine hintere Kettenschaltung 5.
Die vorderen Kettenräder 1a, 1b und 1c werden durch Treten eines Pedals 6 in Umlauf versetzt, während sich die hinteren Kettenräder 2 synchron mit dem Hinterrad drehen.
Gemäß Fig. 12(a) und 12(b) umfaßt die vordere Kettenschaltung 4 hauptsächlich einen Kettenschaltabschnitt 4A und eine Hebelmechanik 4B, welche den Kettenschaltabschnitt 4A so abstützt, daß dieser in einer Richtung neben den Kettenrädern beweglich ist. Eine hier nicht dargestellte Feder ist so in der Hebelmechanik 4B vorgesehen, daß sie den Kettenschaltabschnitt 4A zum kleinen Kettenrad 1A hin spannt.
Eine Betätigungseinrichtung für die vordere Kettenschaltung 4 ist an einem Lenker 7 angebracht, wie im folgenden noch im einzelnen beschrieben wird.
Gemäß Fig. 1 bis 9 umfaßt die Betätigungsvorrichtung ein drehbares Teil 9 als hin- und herbewegliches Teil, das wirksam mit der Vorderrad-Kettenschaltung 4 über ein Löseseil 8 verbunden ist, eine Haltemechanik H zum Positionieren und Halten des drehbaren Teiles 9 in Vorwärtsrichtung F des drehbaren Teiles 9, um die Kette 3 vom kleineren auf das größere Kettenrad zu verlagern, bzw. in Rückwärtsrichtung R des drehbaren Teiles 9, um die Kette 3 vom größeren auf das kleinere Kettenrad zu verlagern, ferner einen Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung zum Bewegen des drehbaren Teils 9 in Vorwärtsrichtung F, und einen Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung zum Bewegen des drehbaren Teils 9.
Gemäß Fig. 8 und 11 ist die Betätigungsvorrichtung an einem Stützrahmen A eines am Lenker 7 befestigten Bremsbetätigungshebels B angebracht, wobei der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung und der Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung so postioniert sind, daß sie der Radfahrer, der den Lenkergriff 7A festhält, mit dem Daumen in Vorwärtsrichtung des drehbaren Teils 9 mühelos gedrückt werden können.
Die Haltemechanik H kann das drehbare Teil 9 für jeweils eine von vielen Gangstufen in Rückwärtsrichtung R in einer Einstellposition halten, sowie für jede von vielen Gangstufen in Vorwärtsrichtung F in einer gegenüber der Einstellposition verschobenen Zwischenstellung. Insbesondere wird bei der Haltemechanik H eine Rastmechanik eingesetzt, die eine Bewegung des drehbaren Teils 9 in Vorwärtsrichtung F gestattet, während sie eine Bewegung desselben in Rückwärtsrichtung R verhindert. Die Rastmechanik umfaßt Klinkenzähne 12, die sich mit dem drehbaren Teil 9 bewegen und mit Zahnvorsprüngen angeordnet sind, die so defiert sind, daß sie in radialer Richtung stufenweise in Vorwärtsrichtung F größer werden, sowie eine Rastklinke 13, die so betätigbar ist, daß sie einen Rückziehbetrag derselben verändern, um dadurch das drehbare Teil in den Stellungen zu halten, die den vielen Gangstellungen in Rückwärtsrichtung R entsprechen.
Das drehbare Teil 9 wird mittels einer gewundenen Torsionsfeder 14 zurückgespannt, die mit einer Spannkraft auf die vordere Kettenschaltung 4 so einwirkt, daß sie diese zum kleineren Kettenrad hin spannt, und die auch das drehbare Teil 9 beaufschlagt.
Nachfolgend werden nun die Haltemechanik H und die Betätigungsmechanik für den Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung und den Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung erläutert. Dabei werden im folgenden die Bezugszeichen F und R für die beiden Richtungen nicht angegeben.
Gemäß Fig. 7 bis 9 ist am Stützrahmen A für den Bremsbetätigungshebel eine Seilabstützung 15 mit einem äußeren Bereich 15a zum Abstützen des Seilendes des Löseseils 8 angebracht. Die Seilabstützung 15 trägt ein darauf angeordnetes Begrenzungsteil 16, welches die Rückstellbewegung des drehbaren Teils 9 einschränkt. Das Begrenzungsteil 16 weist einen Aufnahmebereich 16a für den Eingriff eines Eingriffsteils 9a auf, der im drehbaren Teil 9 ausgebildet ist.
Durch den Stützrahmen A des Bremsbetätigungshebels erstreckt sich eine Stützwelle 17, so daß die Seilabstützung 15 und das Begrenzungsteil 16 zur Begrenzung der Rückstellbewegung relativ drehfest sind. Die Stützwelle 17 ist über einen Bolzen 18 an dem Stützrahmen A für den Bremsbetätigungshebel befestigt.
Das drehbare Teil 9 ist drehbar auf der Stützwelle 17 aufgesetzt, daß es auf dem Begrenzungsteil 16 zur Begrenzung seiner Rückstellung angeordnet ist. Das drehbare Teil 9 weist einen inneren Stützbereich 9b zum Abstützen des Seilendes des Löseseils 8, eine innenliegende Führungsnut 9c für das Seilende und eine innenliegende Seilaufnahmemuffe 9d auf. In dem drehbaren Teil 9 ist die gewickelte Torsionsfeder 14 untergebracht, die an einem ihrer Enden mit einer Vertiefung 17a in der Stützwelle 17 in Eingriff steht und an ihrem anderen Ende in das drehbare Teil 9 eingesetzt ist.
Ein Element 12A, auf dem Rastzähne ausgebildet sind, ist auf das drehbare Teil 9 aufgepaßt. Dieses Element 12A mit den Rastzähnen weist einen eingesetzten Bereich 12a auf, der mit einem Aufnahmebereich 9e des drehbaren Teils 9 so in Berührung steht, daß eine Drehung synchron mit diesem möglich ist.
Der Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung ist drehbar auf die Stützwelle 17 so aufgesetzt, daß er auf dem Element 12A mit den Rastzähnen aufsitzt. Der Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung weist einen vorspringenden Bereich auf, in welchem ein Nockenabschnitt 11A zum Zurückziehen der Rastklinke 13 ausgebildet ist. Der Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung wird über eine gewickelte Torsionsfeder 18 in Rückwärtsrichtung gespannt. Die Grenze für die Rückstellbewegung des Hebels 11 wird durch ein hin- und herschwingendes Begrenzungsteil 19 gesetzt, während die Bewegung, mit der der Hebel 11 in Vorwärtsrichtung gedrückt werden kann, durch eine Berührung zwischen dem Hebel und der Rastklinke 13 begrenzt wird.
Das Begrenzungsteil 19 ist drehsicher auf die Stützwelle 17 aufgesetzt, während in ihrem Außenumfang ein Aufnahmebereich 19a ausgebildet ist, der einem eingesetzten Bereich 11a des Betätigungshebels 11 für die Rückwärtsbewegung entspricht, wodurch die Rückstellbewegung des Hebels begrenzt wird. In dem Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung ist des weiteren ein eingesetzter Bereich 11b definiert, der mit einem vorspringenden Bereich auf der Rastklinke 13 in Berührung kommt.
Die Rastklinke 13 ist drehbar auf eine Drehwelle 20 aufgesetzt, die an einem Ende auf den Rahmen A für den Bremsbetätigungshebel aufgeschraubt ist und über eine gewickelte Torsionsfeder 21a in Eingriffsrichtung gespannt wird, wobei diese Feder an einem Ende auf einem Stützbereich 19b gelagert ist, der in dem Begrenzungsteil 19 definiert ist. Die Drehwelle 20 ist am anderen Ende mittels einer Schraube 22 an dem Begrenzungsteil 19 befestigt, wodurch die Haltemechanik H so ausgebildet ist, daß sie als Einwegmechanik zur Positionierung und zum Halten des hin- und herbeweglichen Teils 9 fungiert, indem sie dessen Vorwärtsbewegung zuläßt und über die Klinke 13 und die Zähne 12 dessen Rückwärtsbewegung verhindert.
Der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung ist auf der Stützwelle 17 relativ drehbar so aufgepaßt, daß er auf dem Begrenzungsteil 19 plaziert ist. Der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung weist einen Lagerzapfen 10a auf, der so an einer Rastklinke 23 angebracht ist, daß er die Vorwärtsbewegung des drehbaren Teils beeinflußt. Die Rastklinke wird über eine gewickelte Torsionsfeder 21a in eine Eingriffsrichtung gespannt und gelangt mit einem Kontaktbereich 12b des Elements 12A, in dem die Rastzähne definiert sind, in Berührung oder in Eingriff mit einem der Rastzähne 12, um so das drehbare Teil 9 entsprechend der Hin- und Herbewegung des Betätigungshebels 10 für die Vorwärtsbewegung in Drehung zu versetzen.
Der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung ist innerhalb eines vorgegebenen Bereichs hin und her beweglich, der durch den Kontakt zwischen einem Paar Aufnahmebereiche 19c des Begrenzungsteils 19 und der Rastklinke 23 begrenzt wird, und wird durch eine gewickelte Torsionsfeder 24 so beaufschlagt, daß er in Rückwärtsrichtung in Rückstellposition gespannt wird, wodurch die Einwegmechanik zur Bewegung des drehbaren Teils 9 in Vorwärtsrichtung gebildet wird, sobald der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung in Vorwärtsrichtung gedreht wird.
Bei Bewegung des drehbaren Teils 9 in Rückwärtsrichtung muß die Rastklinke 23 des Betätigungshebels 10 für die Vorwärtsbewegung außer Eingriff mit einem der Rastzähne 12 gebracht werden, während auch der Eingriff zwischen der Rastlinke 13 und einem der Rastzähne 12 unter Zurückziehen der Rastkinke 13 bei Einsatz des Nockenabschnitts 11A gelöst werden muß. So ist in ähnlicher Weise auf dem Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung ein Nockenbereich 11B ausgebildet, um die Rastklinke 23 für die Betätigung in Vorwärtsrichtung zurückzuziehen.
Das Bezugszeichen 25 gibt einen auf die Stützwelle 17 zum Abstützen des Betätigungshebels 10 für die Vorwärtsbewegung aufgeschraubten Flanschbolzen an. Mit dem Bezugszeichen 26 sind ringförmige Distanzstücke angegeben, die jeweils in entsprechenden Bereichen angeordnet sind.
Erfindungsgemäß lassen sich durch Verlagern der Kette 3 zwischen den drei vorderen Kettenrädern 1a, 1b und 1c drei verschiedene Gangstufen einstellen, wobei ein Zustand, in dem die Kette 3 mit dem kleinen Kettenrad 1a in Eingriff steht, als niedrige Gangstufe bezeichnet wird, während ein Zustand, bei dem die Kette 3 mit dem mittleren kettenrad 1b in Eingriff steht, als mittlere Gangstufe bezeichnet wird, und ein Zustand, bei dem die Kette 3 mit dem großen Kettenrad 1c in Eingriff steht, als höchste Gangstufe gilt.
Aus Fig. 12(a) ist nun ersichtlich, daß bei Bewegung des drehbaren Teils 9 in Vorwärtsrichtung zur Vornahme einer Gangumschaltung in der Reihenfolge niedrige, mittlere und höchste Gangstufe, unter Verlagerung der Kette vom kleineren auf das größere Kettenrad, ein Abschnitt der Kette, der vom Kettenschaltabschnitt 4A der vorderen Kettenschaltung 4 abgestützt wird, auf das größere Kettenrad über eine Position hinaus übergeschaltet werden muß, die dem für den Eingriff vorgesehenen Kettenrad entspricht. Je höher die Spannung der Kette 3, desto größer ist der Überschaltbetrag L1. Bei Bewegung des drehbaren Teils 9 in Rückwärtsrichtung zur Vornahme der Gangumschaltung in der Reihenfolge höchste, mittlere und kleine Gangstufe, unter Verlagerung der Kette vom größeren auf das kleinere Kettenrad, wie dies aus Fig. 12(b) zu entnehmen ist, muß dagegen der Abschnitt der Kette, der vom Kettenschaltabschnitt 4A der vorderen Kettenschaltung abgestützt wird, auf das kleinere Kettenrad über eine Position hinaus übergeschaltet werden, die dem für den Eingriff vorgesehenen Kettenrad entspricht. In diesem Fall bleibt der Überschaltbetrag L2 konstant
Damit wird es bei Bewegung in Vorwärtsrichtung zur Vornahme einer Gangumschaltung möglich, daß das drehbare Teil 9 in einer von vielen stufenweise vorgesehenen Gangpositionen im mittleren bzw. oberen Gangbereich gehalten wird, indem eine Stellung der Rastklinke 13 in Eingriff mit den Rastzähnen 12 verändert wird.
Bei Bewegung in Rückwärtsrichtung zur Umschaltung von der höchsten auf die mittlere Gangstufe wird dagegen das drehbare Teil 9 in einer einzigen Einstellposition gehalten, die der mittleren Gangstufe entspricht, indem die Rastzahnvorsprünge in Vorwärtsrichtung stufenweise radial immer länger werden, und indem der Betrag der Rückziehbewegung der Rastlinke 13 mit dem Betrag, um den der Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung in der vorstehend erläuterten Weise nach vorn gedrückt wird, verändert wird. Bei Bewegung in Rückwärtsrichtung zur Umschaltung von der mittleren auf die niedrige Gangstufe wird außerdem das drehbare Teil 9 in einer Einstellposition gehalten, die der niedrigen Gangstufe entspricht, indem der Eingriffsbereich 9a des drehbaren Teils 9 mit dem Aufnahmebereich 16a des Begrenzungsteils 16 zur Begrenzung der Rückstellbewegung in Eingriff gebracht wird, und indem der Betrag der Rückzugsbewegung der Rastklinke 13 entsprechend dem Betrag verändert wird, um den der Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung nach vorn gedrückt wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird die jeweilige Form der Rastzähne 12 und des Nockenbereichs 11a auf dem Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung ausführlicher erläutert. Die Rastzähne 12 sind im wesentlichen in einen Zahnbereich Sa, dessen Zahnvorsprünge um so länger sind, je größer der Durchmesser Ra ist, und einen Bereich Sb unterteilt, dessen Zahnvorsprünge umso kürzer sind, je kleiner der Durchmesser Rb ist.
Zwei der Zähne im Zahnabschnitt Sb, die in Rückwärtsrichtung an einem Endbereich angeordnet sind, haben noch kürzere Vorsprünge, bei noch kleinerem Durchmesser Rc bzw. Rd. Bei dieser Konstruktion kann bei Drehung in Vorwärtsrichtung zum Umschalten in den höchsten Gang das drehbare Teil 9 leicht in Rückwärtsrichtung zurückbewegt werden, sofern die Kette 3 mit dem Kettenschaltbereich 4A der vorderen Kettenschaltung 4 in Berührung kommt und dabei ein Geräusch erzeugt. Dieser Rückstellvorgang wird dadurch ausgelöst, daß so auf das drehbare Teil gedrückt wird, daß sich die Rastklinke 13 am Nockenabschnitt 11A um einen kleinen Betrag zurückzieht. Auch besteht die Möglichkeit, ein solches Kontaktgeräusch zwischen der Kette 3 und dem Kettenschaltabschnitt 4A der vorderen Kettenschaltung 4 zu erzeugen, wenn das drehbare Teil 9 zur Umschaltung auf die mittlere Gangstufe nach vorn gedreht wird. Auch in diesem Fall kann auf das drehbare Teil so gedrückt werden, daß sich die Rastklinke 13 am Nockenabschnitt 11A um einen kleinen Betrag zurückzieht und sich damit geringfügig in Rückwärtsrichtung zurückstellt.
Der Nockenabschnitt 11A weist im wesentlichen eine schrägstehende Nockenfläche K1 zum Zurückziehen der Rastklinke 13 um einen kleinen Betrag bei Umschaltung auf die höchste Gangstufe, eine Nockenfläche K2 zum Zurückziehen der Rastklinke 13 um einen vorgegebenen Betrag bei Umschaltung von der höchsten auf die mittlere Gangstufe, und eine Nockenfläche K3 zum Zurückziehen der Rastklinke 13 um einen vorgegebenen Betrag bei Umschaltung von der mittleren auf die niedrige Gangstufe auf.
Im folgenden werden nun eine Reihe von Vorgängen zur Betätigung der vorderen Kettenschaltung 4 beschrieben.
Fig. 1 bis 4 veranschaulichen jeweils einen Ablauf bei Umschaltung von der niedrigen auf die höchste Gangstufe. Beim Umschalten von der niedrigen auf die mittlere Gangstufe wird der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung nach vorn bewegt, damit die Rastklinke 23 für die Vorwärtsbewegung gegen den Kontaktbereich 12b des Elements 12A, in dem die Rastzähne ausgebildet sind, drückt, um so das drehbare Teil 9 nach vorn zu bewegen. Beim Umschalten von der mittleren auf die höchste Gangstufe wird der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung nach vorn bewegt, um so das drehbare Teil 9 über die Rastklinke 23 für die Vorwärtsbewegung, die mit den Rastzähnen 12 in Eingriff steht, nach vorn zu führen.
Fig. 5 und 6 veranschaulichen jeweils den Ablauf bei Umschaltung von der höchsten in die niedrige Gangstufe. Dabei wird die mittlere Gangstufe dadurch erreicht, daß der Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung um einen Schritt nach vorn bewegt wird, während man die niedrige Gangstufe dadurch erreicht, daß der Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung um zwei Stufen nach vorn bewegt wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß es möglich ist, in einem einzigen Betätigungsschritt aus dem höchsten Gang in den niedrigen Gang umzuschalten, indem der Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung um einen großen Betrag bewegt wird.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, weist die Aufnahmemuffe 9d des drehbaren Teils 9 an einem Abschnitt zwischen den Positionen, die dem niedrigen und dem mittleren Gang jeweils entsprechen, einen größeren Durchmesser auf, und an einem Abschnitt zwischen den Positionen, die dem mittleren und dem höchsten Gang jeweils entsprechen, einen kleineren Durchmesser, damit unter Aufbietung einer geringeren Kraft bei Umschaltung aus der mittleren in die höchste Gangstufe eine hohe Wirkkraft erzeugt werden kann. Dies trägt zu einer leichten Betätigung auch dann bei, wenn bei Umschaltung vom mittleren auf den höchsten Gang ein starker Widerstand bei der Gangumschaltung vorliegt. Einer der Gründe für einen hohen Widerstand gegenüber einer Gangumschaltung, der bei Umschaltung vom mittleren auf den höchsten Gang erzeugt wird, liegt darin, daß die Kette 3 gegen eine der Seitenflächen des großen Kettenrads 1c angedrückt wird, das dem höchsten Gang entspricht, und zwar unter Einwirkung eines der paarig vorgesehenen Kettenandruckteile 4a des Kettenschaltabschnitts 4A für die Umschaltung der Kette 3 auf das größere Kettenrad.
Im folgenden werden nun weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele beschrieben.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung für eine Kettenschaltung ist in bemerkenswerter Weise wirksam, wenn sie für die Betätigung der Vorderrad-Kettenschaltung eingesetzt wird, bei welcher die Halteposition des hin- und herbeweglichen Teils 9 für die gleiche Gangstellung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung eher unterschiedlich ist, doch kann sie auch zur Betätigung der Hinterrad- Kettenschaltung 5 eingesetzt werden. Selbstverständlich eignet sie sich auch für den Einsatz bei Kettenschaltungen unterschiedlicher Art.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das hin- und herbewegliche Teil 9 in den vielen stufenweise vorgesehenen Positionen in Vorwärtsrichtung dadurch gehalten werden, daß die Haltemechanik eingesetzt wird, doch ist es auch möglich, sie dadurch stufenlos an verschiedenen Positionen in Vorwärtsrichtung festzusetzen, daß eine Reibungsmechanik eingesetzt wird, um bei Bewegung des hin- und herbeweglichen Teils 9 einen Widerstand aufzubauen. Um nun in diesem Fall das hin- und herbewegliche Teil 9 für jede Gangstufe in einer einzigen Einstellposition zu halten, kann ein Element, das sich mit dem hin- und herbeweglichen Teil ebenfalls bewegt, mit Einsetzbereichen mit Vorsprüngen versehen sein, die sich in Vorwärtsrichtung stufenweise verändern, wobei ein Betrag der Rückzugsbewegung eines mit den aufgenommenen Bereichen in Berührung gelangenden Elements durch den Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung in gleicher Weise wie bei der vorstehend erläuterten Rastklinke 13 eingestellt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine Reibungswirkung, die durch die Reibungsmechanik hervorgerufen wird, durch den Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung wieder gelöst werden.
Bei dem in einer Vielzahl abgestufter Positionen in Vorwärtsrichtung unter Heranziehung der Rastmechanik gehaltenen hin- und herbeweglichen Teil 9 ist auch folgende Modifizierung möglich: die Rasltklinke 13 kann sich auf dem hin- und herbeweglichen Teil 9 so abstützen, daß es sich synchron mit diesem bewegt, während die Rastzähne 12 sich auf einem feststehenden Teil abstützen können, oder die Begrenzung der Bewegung des hin- und herbeweglichen Teils 9 in Rückwärtsrichtung kann auch durch die Höhe der Zahnvorsprünge begrenzt werden.
Anstelle von zwei Hebeln, d.h. dem Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung und dem Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung, kann auch ein einziger Hebel vorgesehen werden. Insbesondere kann der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung bei dem ersten Ausführungsbeispiel so aufgebaut sein, daß er ein distales Ende aufweist, das bezüglich dessen proximalen Endes in anderer Richtung als der Schaltrichtung des hin- und herbeweglichen Teils 9 biegbar ist, um so die Nockenbereiche 11A und 11B zu bewegen, oder er kann auch so aufgebaut sein, wie dies aus Fig. 13 und 14 ersichtlich ist. Nach diesen Figuren ist ein Anschlagsteil 27 zur Begrenzung der Rückstellbewegung des Betätigungshebels 10 für die Vorwärtsbewegung elastisch auf einer gewickelten Druckfeder 28 gelagert, damit der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung entgegen einer Federkraft der Wickelfeder 28 über die Grenze der Drehbewegung zur Betätigung des hin- und herbeweglichen Teils 9 hinaus betätigt werden kann. Es kann ein drehbares Teil 29 vorgesehen sein, in welchem ein Nockenbereich 29A ausgebildet ist, um die Rastklinke 13 zurückzuziehen, ebenso wie ein gebogener Schlitz 30 zur Aufnahme eines Eingriffsstifts 31, der an dem Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung so angebracht ist, daß er sich synchron mit diesem dreht. Ein weiterer Nockenabschnitt 32 kann fest angeordnet sein, um für die Bewegung des hin- und herbeweglichen Teils 9 nach vorn aus den Rastzähnen 12 heraus die Rastklinke 23 außer Eingriff zu bringen, wenn der Betätigungshebel 10 für die Vorwärtsbewegung entgegen der Federkraft der Wickelfeder 28 über die Grenze hinaus betätigt wird, die für die Drehbewegung des hin- und herbeweglichen Teils 9 gesetzt ist. Bei dieser Konstruktion kann bei Betätigung des Betätigungshebeis 10 für die Vorwärtsbewegung innerhalb der im Betrieb für die Drehbewegung des hin- und herbeweglichen Teils 9 gesetzten Grenzen entgegen der Federkraft der Wickelfeder 28 über die Begrenzung der Drehbewegung des hin- und herbeweglichen Teils 9 betätigt werden, um so den Betrag der Rückzugsbewegung der Rastklinke 13 zu verändern, damit das hin- und herbewegliche Teil 9 sowohl in Rückwärts- als auch in Vorwärtsrichtung betätigbar ist, wie dies für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
Das hin- und herbewegliche Teil 9 kann nicht nur drehbar, sondern auch verschieblich ausgebildet sein. Die mechanische Verbindung zwischen dem hin- und herbeweglichen Teil 9 und der Kettenschaltung kann je nach Ausführungsform verändert werden.
Die Bewegung des hin- und herbeweglichen Teils 9 aus der Position, die der höchsten Gangstufe entspricht, in eine der niedrigen Gangstufe entsprechende Position in einem einzigen Arbeitsgang kann nicht nur über den Betätigungshebel 11 für die Rückwärtsbewegung gewählt werden, sondern auch über die entsprechenden Nockenflächen des Nockenabschnitts 11A, die entlang einer Drehachse desselben zur Umschaltung versetzt angeordnet sind.

Claims

1. Betätigungsvorrichtung für eine Frontgangschaltung für Fahrräder, welche folgendes aufweist:

ein Befestigungsteil (A),

eine Betätigungseinrichtung (10, 11) zur Vornahme einer Gangumschaltung,

ein hin- und herbewegliches Teil (9), das bei seiner Hin- und Herbewegung vom Befestigungsteil (A) abgestützt wird und wirksam mit der Gangschaltung so verbunden ist, daß es zwischen einer Vorwärtsrichtung (F) zum Umschalten einer Kette (3) von einem kleineren Kettenrad auf ein größeres Kettenrad und einer Rückwärtsrichtung (R) zum Umschalten der Kette (3) vom größeren Kettenrad auf das kleinere Kettenrad bewegbar ist, wobei das hin- und herbewegliche Teil in Rückwärtsrichtung (R) gespannt ist, sowie

eine Haltemechanik (H), die als Einwegmechanik fungiert und dabei eine Bewegung des hin- und herbeweglichen Teils (9) in Vorwärtsrichtung (F) gestattet und eine Bewegung desselben in Rückwärtsrichtung (R) verhindert, wodurch das hin- und herbewegliche Teil (9) positioniert und gehalten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemechanik (H) das hin- und herbewegliche Teil in einer Einstellposition, die einem bestimmten Gang entspricht, bzw. in einer gegenüber der Einstellposition für jeweils einen aus einer Vielzahl von Gängen in Vorwärtsrichtung (F) verschobenen Zwischenposition, die einem Überschaltbetrag für einen bestimmten Gang entspricht, halten kann, während das hin- und herbewegliche Teil aus einer gehaltenen Position so gelöst werden kann, daß dadurch das hin- und herbewegliche Teil (9) selektiv in einer gegenüber der gehaltenen Position in Rückwärtsrichtung verschobenen Einstellposition bzw. in einer weiteren, in Rückwärtsrichtung (R) noch weiter verschobenen Einstellposition gehalten wird;

und daß die Haltemechanik (H) eine Rastmechanik mit einer Klinke (13) und einer Vielzahl miteinander in Eingriff stehender Zähne (Sb) aufweist, wobei die Zähne (Sb) Zahnvorsprünge aufweisen, die so definiert sind, daß sie an den Positionen, an denen bei Bewegung des hin- und herbeweglichen Teils (9) in Vorwärtsrichtung (F) der Eingriff mit der Klinke (13) ein Eingriff erfolgt, radial kürzer werden.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemechanik (H) so ausgelegt ist, daß sie im Ansprechen auf einen Wirkbetrag der Betätigungseinrichtung (10) das hin- und herbewegliche Teil (9) in jeder der Einstellpositionen selektiv halten kann, wenn das hin- und herbewegliche Teil (9) in Rückwärtsrichtung bewegt wird.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinke (13) und die Zähne (Sb) bezüglich zueinander durch die Betätigungseinrichtung (10) in radialer Richtung in ihrer Position einstellbar sind.

4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemechanik (H) eine Nockeneinrichtung (11A) mit verschiedenen Vorsprunglängen zur Bewegung der Klinke (13) aufweist, die als Löseeinrichtung dient.

5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockeneinrichtung (11A) mit einem distalen Ende der Klinke (13) in Berührung steht.

6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Betätigungshebel (10) für die Vorwärtsbewegung zum Bewegen des hin- und herbeweglichen Teils in Vorwärtsrichtung (F) aufweist, daß die Betätigungsvorrichtung des weiteren eine Einwegmechanik zwischen dem Betatigungshebel (10) für die Vorwärtsbewegung und dem hin- und herbeweglichen Teil (9) aufweist, welche eine Klinke (23) und eine Vielzahl von Zähnen (Sa) aufweist, die miteinander in Eingriff stehen und in eine Ausgangsposition gespannt werden, wenn der Betätigungshebel (10) betätigt wird, wobei die Klinke (23) zur Auslösung der Vorwärtsbewegung durch eine Nockeneinrichtung (11B) außer Eingriff mit der Vielzahl von Zähnen (Sa) bringbar ist, wenn sie durch die Haltemechanik aus der gehaltenen Position gelöst wird.

7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das hin- und herbewegliche Teil (9) verschwenkbar auf dem Befestigungsteil (A) abgestützt ist, und daß die Zähne (Sa, Sb) mit dem hin- und herbeweglichen Teil (9) drehbar sind.

8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung des weiteren einen Betätigungshebel (11) für die Rückwärtsbewegung aufweist, der verschwenkbar auf dem Befestigungsteil (A) abgestützt ist, und daß die entsprechende Nockeneinrichtung (11A, 11B) mit dem Betätigungshebel (11) für die Rückwärtsbewegung drehbar ist.

9. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (Sa, Sb) von einer das hin- und herbewegliche Teil (9) verschwenkbar abstützenden Achse aus radial vorstehen.

10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9, welche des weiteren ein Seil aufweist, das als Einrichtung zur wirksamen Verbindung zwischen der Gangschaltung und der Betätigungseinrichtung dient, wobei das Seil in Rückwärtsrichtung (R) von der Betätigungseinrichtung abgewickelt wird.