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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrradsteuerungsvorrichtungen
und im Besonderen auf ein Fahrradschaltgerät, das mehrere entfernt angeordnete
Hebel zur Durchführung
einer einzelnen Fahrradgangschaltung aufweist.
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Fahrräder sind
typischerweise vorne mit einem mehrstufigen vorderen Kettenrad und
hinten mit einem mehrstufigen Kettenritzel versehen. Diese sind
durch eine Kette, die rotierendes Drehmoment bereitstellt, verbunden.
Das optimale Übersetzungsverhältnis wird
je nach Laufgeschwindigkeit ausgewählt, indem das mehrstufige
vordere Kettenrad und das mehrstufige Kettenritzel, um das die Kette
eingreifen soll, ausgewählt
werden. Die Schaltvorgänge beinhalten
normalerweise die Betätigung
eines Schalthebels, der aus der Greifposition der Lenkstangen betätigt werden
kann.
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Viele
Arten von Fahrradlenkstangen sind geformt, um viele unterschiedliche
Greifpositionen unterzubringen. Eine Position kann zum Beispiel
zum Fahren bei normaler Geschwindigkeit bereitgestellt werden und
eine andere Position kann zum Fahren bei hoher Geschwindigkeit,
wie etwa auf Bergstrassen, bereitgestellt werden und ist normalerweise
konzipiert, um dem Windwiderstand entgegenzuwirken. Leider sind
herkömmliche
Schaltvorrichtungen nur in einer bestimmten Greifposition angeordnet.
Wenn daher die Greifposition geändert
wird, ist es nicht möglich,
das Schalten von einer neuen Position aus zu steuern, was das Zurückbewegen
in die ursprüngliche
Greifposition erfordert, um Schalten zu können. Durch das Hin- und Herbewegen
der Hände
und das Lokalisieren der richtigen Greifpositionen wird Zeit verschwendet
und das Hochleistungsfahren beeinträchtigt.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrradschaltgerät, das ein
Durchführen
des Schaltens von verschiedenen Positionen auf den Lenkrädern (oder
einem anderen strukturellen Element des Fahrrads) ermöglicht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Fahrradschaltgerät für eine Fahrradgangschaltung bereitgestellt,
wobei das Gerät
aus folgendem besteht: einer ersten Schaltvorrichtung, die sich
an einer ersten Position auf dem Fahrrad befindet, wobei die erste
Schaltvorrichtung einen ersten Schalthebel und ein erstes Gangschaltelement
umfaßt,
wobei der erste Schalthebel betätigt
werden kann, um das Anziehen und Lösen des ersten Gangschaltelements durch
die erste Schaltvorrichtung zu ermöglichen, wobei das Gerät dadurch
gekennzeichnet ist, daß es weiter
aus folgendem besteht: einer zweiten Schaltvorrichtung, die sich
an einer zweiten Position auf dem Fahrrad befindet, wobei die zweite
Schaltvorrichtung einen zweiten Schalthebel und ein zweites Gangschaltelement
umfaßt,
wobei der zweite Schalthebel betätigt
werden kann, um das Anziehen und Lösen des zweiten Gangschaltelements
durch die zweite Schaltvorrichtung zu ermöglichen; Verriegelungsmitteln
zum Verriegeln der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung,
so daß die Bewegung
des entweder ersten Schalthebels oder des zweiten Schalthebels das
Verschieben der Fahrradgangschaltung durch die Fahrradschaltvorrichtung
bewirkt; einer ersten Wickeltrommel, die mit dem ersten Schalthebel
zum Aufrollen und Abrollen des Gangschaltelements gekoppelt ist,
und einer ersten Positionierungseinheit, die mit dem ersten Schalthebel
zum Positionieren des ersten Schalthebels an getrennten Positionen
gekoppelt ist.
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Der
Verriegelungsmechanismus umfasst ein Verbindungsstück zum Verbinden
des ersten Gangschaltelements und des zweiten Gangschaltelements
mit der Fahrradgangschaltung. Auf Wunsch kann das Verbindungsstück die Form
einer Verbindungsstelle annehmen, um das erste Gangschaltelement
und das zweite Gangschaltelement miteinander, und mit einem dritten
Gangschaltelement zu verbinden, so daß das dritte Gangschaltelement
mit der Fahrradgangschaltung verbunden werden kann.
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US-A-4 245 522 offenbart
einen Fahrradbremsmechanismus mit einem ersten Bremshebel, der mit
einem Hauptbremskabel verbunden ist und einen zweiten Bremshebel,
der mit dem ersten Bremshebel durch ein zweitrangiges Bremskabel verbunden
ist, so daß die
Betätigung
des entweder ersten oder des zweiten Bremshebels das Hauptbremskabel
betätigt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schräge
Ansicht der Stangen, die mit einer bestimmten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fahrradschaltmechanismus
versehen sind;
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2 ist
eine Vorderansicht, die eine bestimmte Ausführungsform von Montagevorrichtungen
zur Befestigung der Kabel an den Lenkstangen darstellt;
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3 ist
eine Querschnittsansicht einer besonderen Ausführungsform der in 1 abgebildeten
Schaltvorrichtung;
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4 ist
eine Teil-Querschnittsansicht eines Schalthebels entlang der Linie
IV-IV aus 3;
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5 ist
eine Draufsicht einer besonderen Ausführungsform einer Blattfeder,
die in der in 3 abgebildeten Schaltvorrichtung
verwendet wird;
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6 ist
eine Draufsicht einer besonderen Ausführungsform einer positionsbestimmenden
Platte, die in der in 3 abgebildeten Schaltvorrichtung verwendet
wird;
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7 ist
eine Draufsicht einer besonderen Ausführungsform einer Zwinge, die
in der in 3 abgebildeten Schaltvorrichtung
verwendet wird;
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8 stellt
eine besondere Ausführungsform
einer Struktur zur Befestigung der Kabel und Drähte eines entsprechenden Paars
der in 1 abgebildeten Schaltvorrichtungen dar; und
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9A–9B stellen eine alternative Ausführungsform
einer Struktur zur Befestigung der Kabel und Drähte eines entsprechenden Paars
der in 1 abgebildeten Schaltvorrichtungen dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 und 2 stellen
Lenkstangen, die mit einer bestimmten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrradschaltmechanismus
versehen sind, dar. In dieser Ausführungsform sind die Lenkstangen 1 Lenkstangen
für ein
Mountainbike. Eine waagerecht angeordnete Schaftkomponente 2 ist
mit einem Fahrradkopfrohr (nicht dargestellt) verbunden und eine
Querkomponente 4 ist an einem Schaftträger 3 am Ende der
Schaftkomponente 2 befestigt. Die Querkomponente 4 ist
aus einem Metallrohr, dessen beide Enden ungefähr in einem 90 Grad-Winkel
gebogen sind, hergestellt. Diese Teile bilden die Seitengriffe 5 und 6.
Röhrenförmige Greifelemente 7 und 8 aus
Kunstharz sind auf der Querkomponente 4 angeordnet. Diese
Greifelemente 7 und 8 werden gegriffen, wenn die
Lenkstangen während
des normalen Fahrens zwecks Steuerung betätigt werden.
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Eine
erste vordere Schaltvorrichtung 9 und eine erste hintere
Schaltvorrichtung 10 sind diagonal zu den Greifelementen 7 und 8 angeordnet.
Die erste vordere Schaltvorrichtung 9 wird verwendet, um
ein vorderes Kettenrad (nicht dargestellt) auszuwählen, um
die Kette zu übertragen.
Genauer gesagt wird ein erster vorderer Schalthebel 24 in
der ersten vorderen Schaltvorrichtung 9 gedreht, um einen
Draht 59 innerhalb eines Kabels 25 zu ziehen,
damit der vordere Umwerfer (nicht dargestellt) angetrieben und geschaltet
wird. Die erste vordere Schaltvorrichtung 10 wird verwendet,
um eines der vorderen Kettenritzel (nicht dargestellt) auszuwählen. Genauer
gesagt wird ein erster hinterer Schalthebel 11 der ersten
hinteren Schaltvorrichtung 10 gedreht, um einen Draht 14 in
einem Kabel 12 zu ziehen, damit der hintere Umwerfer (nicht
dargestellt) angetrieben und der Gang gewechselt wird. Die Struktur
und Funktion der ersten hinteren Schaltvorrichtung 10 ist
dieselbe, wie diejenige der ersten vorderen Schaltvorrichtung 9 und
wird daher nicht genauer beschrieben.
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Eine
zweite vordere Schaltvorrichtung 16 ist an der Seitengreifkomponente 5 angeordnet.
Diese zweite vordere Schaltvorrichtung 16 weist im wesentlichen
dieselbe Struktur und Funktion wie diejenige der ersten vorderen
Schaltvorrichtung 9 auf, was das Steuern des vorderen Schaltens
auch von dieser Position aus ermöglicht.
Ein zweiter vorderer Schalthebel 26 in der zweiten vorderen
Schaltvorrichtung 16 wird gedreht, um einen Draht 60 in
einem Kabel 27 zu ziehen, damit der vordere Umwerfer (nicht
dargestellt) angetrieben und geschaltet wird. Eine zweite hintere
Schaltvorrichtung 20 ist an der Seitengreifkomponente 6 auf
denselben Lenkstangen 1 angeordnet. Die zweite hintere
Schaltvorrichtung 20 weist im wesentlichen dieselbe Struktur
und Funktion wie diejenige der ersten vorderen Schaltvorrichtung 10 auf,
was das Steuern des vorderen Schaltens auch von dieser Position
aus ermöglicht.
Ein zweiter hinterer Schalthebel 22 in der zweiten hinteren
Schaltvorrichtung 20 wird gedreht, um einen Draht 13 in
einem Kabel 15 zu ziehen, damit der hintere Umwerfer (nicht
dargestellt) angetrieben und geschaltet wird.
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Die
mittleren Abschnitte der Kabel 15 und 27 werden
von einer ringförmigen
Kabelschelle 17 gehalten. Die Kabelschelle 17 ist
an der Unterseite einer plattenförmigen
Metall-Verankerungsmontagevorrichtung 18 befestigt.
Die Oberseite der Metall-Verankerungsmontagevorrichtung 18 ist
mit einer Mutter 19 an einem Ende des entsprechenden Greifelements 7, 8 befestigt.
Eine Kabeleinstelleinheit 21 ist an der Einlaßöffnung der
zweiten hinteren Schaltvorrichtung 20 bereitgestellt. Diese
Kabeleinstelleinheit 21 ist konzipiert, um den Winkel und
die Position des zweiten hinteren Schalthebels 22 durch
das Bewegen des Außengehäuses 15 und
des darin befindlichen Kabels 13 genau aufeinander abzustimmen. Eine ähnliche
Kabeleinstelleinheit 23 ist an der Einlaßöffnung der
zweiten vorderen Schaltvorrichtung 16 bereitgestellt.
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3 ist
ein Querschnitt, der das Innere der ersten vorderen Schaltvorrichtung 9 darstellt
und 4 ist ein Teil-Querschnitt des Schalthebels entlang
der Linie IV-IV aus 3. Wie in 3 dargestellt,
umfaßt
ein Sockel 30 den Hauptkörper der Schaltvorrichtung
und ist durch ein Bandelement 31 an der Querkomponenten 4 befestigt.
Ein Ende des Bandelements 31 wird auf dem Sockel 30 angebracht,
so daß es
an einer Welle 32 schwenkbar ist, während das andere Ende an der
Querkomponente 4 mit einer Schraube 33 befestigt
ist.
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Die
Befestigungsschraube 34 ist in ein Schraubenloch 35 auf
dem Sockel 30 geschraubt. Eine Bodenabdeckung 36,
eine Metall-Unterlegscheibe 37 und
eine Blattfeder 38 sind zwischen dem Sockel 30 und
der Befestigungsschraube 34 befestigt. Die Bodenabdeckung 36 ist
eine Abdeckung für die
Unterseite und die Blattfeder 38 ist bereitgestellt, um
die positionsbestimmende Kugel 39 nach oben zu drücken. Die
Blattfeder 38 weist die Form einer Scheibe auf und kugelaufnehmende
Löcher 40 zur Bestimmung
der Position der positionsbestimmenden Kugel 39 und des
Haltens dieser, sind in radialer Richtung (siehe 5)
geformt. Die positionsbestimmende Kugel 39 kann dementsprechend
nur in radialer Richtung der kugelaufnehmenden Löcher 40 bewegt werden.
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Eine
positionsbestimmende Platte 41 ist in der gegenüberliegenden
Richtung der Blattfeder 38 angeordnet, wobei die positionsbestimmende
Kugel 39 dazwischengeklemmt ist. Die positionsbestimmende
Platte 41 ist integral an der Endfläche eines rotierenden Zylinderelements 42 befestigt.
Drei positionsbestimmende Löcher 46 sowie
positionsbestimmende Löcher 46,
die sich von diesen um 180 Grad unterscheiden, sind in den Außenumfangspositionen auf
der positionsbestimmenden Platte 41 für insgesamt sechs positionsbestimmende
Löcher 46 geformt.
Drei positionsbestimmende Löcher 46 sind
bei den niedrigen L, mittleren M und oberen T Schaltverhältnissen
der vorderen Schaltvorrichtung angeordnet. Eine positionsbestimmende
Kugel 39 wird für diese
drei positionsbestimmenden Löcher 46 für insgesamt
zwei positionsbestimmende Kugeln 39 für alle sechs Löcher eingeführt. Reibungskomponenten 47 in
der Form von Ringen sind am Innenumfang der positionsbestimmenden
Löcher 46 der
positionsbestimmenden Platte 41 entlang geformt.
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Eine
Zwinge 50 ist gleitbar und drehbar auf der zylindrischen
Komponente 30a des Sockels 30 angeordnet. Kugelaufnehmende
Löcher 51 sind
in der Umfangsrichtung in der Zwinge 50 geformt. Die positionsbestimmenden
Kugeln 39 werden in den kugelaufnehmenden Löchern 51 gehalten.
Die Mittelposition der kugelaufnehmenden Löcher 51 erstreckt sich
in radialer Richtung. Wenn die Zwinge 50 gedreht wird,
wird somit die positionsbestimmende Kugel 39 in dem kugelaufnehmenden
Loch 51 in radialer Richtung bewegt und bewegt sich zur
Reibungskomponente 47 der positionsbestimmenden Platte 41 hin,
wo sie eingeklemmt wird. Das sich drehende Zylinderelement 42 ist
gleitbar und drehbar in einem Teil des zylindrischen Teils 30a des Sockels 30 angeordnet.
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Eine
gewickelte Rückstellfeder 43 ist
zwischen der sich drehenden zylindrischen Komponente 42 und
dem Sockel 30 angeordnet. Ein Ende der Feder 43 ist
an der sich drehenden zylindrischen Komponente 42 befestigt
und das andere Ende ist an dem Sockel 30 befestigt. Die
Rückstellfeder 43 wird
im Richtungszähler
auf die Treibkraft einer Rückstellfeder
im hinteren Schalthebel (nicht dargestellt) getrieben, um das Drehmoment,
das erforderlich ist, um den ersten vorderen Schalthebel 24 zu
betätigen, auszugleichen.
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Eine
Drahtwickeltrommel 44 ist entlang dem Außenumfang
der sich drehenden zylindrischen Komponente 42 angeordnet.
Ein U-förmiger
konkaver Teil 45 ist entlang dem Außenumfang der Drahtwickeltrommel 44 geformt.
Wie in 4 dargestellt, variiert der Abstand in der radialen
Richtung der konkaven Komponente 45 je nach Winkel und
Position. Der erste vordere Schalthebel 24 ist integral
auf der Drahtwickeltrommel 44 bereitgestellt. Der erste
vordere Schalthebel 24 wird gedreht, um ein Drehen der Drahtwickeltrommel 44 zu
ermöglichen.
Die konkave Komponente 45 der Drahtwickeltrommel 44 dient dem
Aufwickeln des Schub-und-Zug-Kabels 59.
Da der Abstand in der radialen Richtung je nach Winkel und Position
variiert, variiert das Hebelverhältnis
gemäß Winkel
und Position, wenn der erste vordere Schalthebel 24 betätigt wird.
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Um
die erste vordere Schaltvorrichtung 9 zu betätigen, wird
der erste vordere Schalthebel 24 betätigt, um die Drahtwickeltrommel 44 zu
drehen. Wenn die Drahwickeltrommel 44 somit gedreht wird, wird
das Schub-und-Zug-Kabel 59 entlang der konkaven Komponente 45 gewickelt,
wobei der Draht in dem Kabel 25 gezogen und die erforderliche
Schaltbetätigung
dadurch veranlaßt
wird. Wenn die Drahtwickeltrommel 44 gedreht wird, wird
die integrale, sich drehende zylindrische Komponente 42 und
die positionsbestimmende Platte 41 ebenfalls gleichzeitig
mit dieser gedreht. Obgleich die positionsbestimmende Kugel 39 sich
nur in der radialen Richtung mittels dem kugelaufnehmenden Loch 40 bewegen kann,
wird sie daran gehindert, sich mittels dem kugelaufnehmenden Loch 51 der
Zwinge 50 zu bewegen, so daß sie sich nicht bewegen kann.
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Als
Folge dieser Drehung wird die positionsbestimmende Kugel 39,
die angehalten hat, in das nächste
positionsbestimmende Loch 46 der positionsbestimmenden
Platte 41 eingeführt,
wo sie zur Bestimmung der Position dient. Das heißt, wenn
die ursprüngliche
Position die niedrige L-Position ist, bewegt sich die Position des
ersten vorderen Schalthebels 24, der Wickeltrommel 44,
der drehenden zylindrischen Komponente 42 und der positionsbestimmenden
Platte 41 in die nächste
mittlere M-Position.
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Die
innere Struktur der zweiten vorderen Schaltvorrichtung 16 ist
dieselbe, wie diejenige der ersten vorderen Schaltvorrichtung 9 und
wird daher nicht genauer beschrieben. Auf ähnliche Weise wird auch eine
genaue Beschreibung der inneren Struktur der ersten hinteren Schaltvorrichtung 10 und
der zweiten hinteren Schaltvorrichtung 20 weggelassen, da
sie außer
der unterschiedlichen Anzahl an Schaltstufen im Grunde dieselbe
ist. Als Alternative dazu können
die Schaltvorrichtungen eine andere gut bekannte Struktur aufweisen.
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8 stellt
ein Verfahren zum Befestigen der Kabel und Drähte der ersten und zweiten
vorderen Schaltvorrichtungen dar. Ein Träger 56 ist durch Nieten
an den senkrechten Rahmen 55 geschweißt und/oder an diesem befestigt.
Von dem Träger 56 stehen
zwei Kabelträgerarme 57 vor.
An der Spitze jedes Kabelträgerarms 57 sind
röhrenförmige Kabelaufnehmvorrichtungen 58 und 58 integral
bereitgestellt. Diese Kabelaufnehmvorrichtungen 58 sind
mit Böden
versehen. In diesen Böden öffnen sich
Löcher, durch
die der Draht geführt
wird, und es werden Kabelkappen für die Kabel 25 und 27 in
die Kabelaufnehmvorrichtungen 58 eingeführt, um diese zu stützen. Jeweils
ein Ende des Drahts 59 des Kabels 25 und des Drahts 60 des
Kabels 27 ist an einem Antriebsverbindungsglied 61 des
vorderen Umwerfers befestigt. Genauer gesagt wird ein Ende von jeweils den
Drähten 59 und 60 in
die Rille einer Befestigungsplatte 62 eingeführt und
die Befestigungsplatte 62 ist an dem Antriebsverbindungsglied 61 mittels
eines Kabelbefestigungsstifts 63 befestigt. Wenn somit der
erste vordere Schalthebel 24 oder der zweite vordere Schalthebel 26 betätigt wird,
kann das Antriebsverbindungsglied 61, das den Vierknoten-Verbindungsmechanismus
des vorderen Umwerfers ausmacht, betätigt werden.
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In
dieser Ausführungsform
ist es, wenn der erste vordere Schalthebel 24 oder der
zweite vordere Schalthebel 26 betätigt wird, nicht möglich, ein
Schalten mit einem höheren
Schaltverhältnis
durchzuführen,
da das Antriebsverbindungsglied 61 nicht zurückbewegt
werden kann, d.h. es befindet sich in einem gezogenen Zustand, wenn
eine der Schaltvorrichtungen betätigt
wird. Um dies zu vermeiden, sollte sich der Hebel, der nicht verwendet
wird, in dem niedrigsten Schaltverhältnis, wie etwa der niedrigen
L-Position, befinden. Daher sollte zum Beispiel der zweite vordere
Schalthebel 26, vor dem Betätigen des ersten vorderen Schalthebels 24,
zunächst in
die niedrige L-Position plaziert werden. Danach wird, wenn der erste
vordere Schalthebel 24 der ersten vorderen Schaltvorrichtung 9 betätigt wird,
der Draht 59 innerhalb des Kabels 25 gezogen,
wobei das Antriebsverbindungsglied 61 angetrieben wird.
Dies ermöglicht wiederum
das Betätigen
des vorderen Umwerfers, wodurch die Kettenrad-Kette (nicht dargestellt) übertragen
wird, um das Schalten auszuführen.
Der zweite vordere Schalthebel 26 der zweiten vorderen Schaltvorrichtung 16 kann ähnlich betätigt werden,
in diesem Fall sollte jedoch der erste vordere Schalthebel 24 anfänglich in
der niedrigen L-Position sein.
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9a und 9b sind
vordere und seitliche Querschnitte eines zweiten Verfahrens zur
Befestigung der Kabel 59, 60 des vorderen Umwerfers.
Wie darin gezeigt, sind die beiden Kabelempfänger 65 durch Schweißen an den
senkrechten Rahmen 55 befestigt und an den Unterseiten
sind Löcher
bereitgestellt, um Drähte
durch diese hindurchzuführen. Kabelkappen
für die
Kabel 25 und 27 sind in die Kabelempfänger 65 und 65 eingeführt, um
diese zu stützen.
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Jeweils
ein Ende des Drahts 59 des Kabels 25 und des Drahts 60 des
Kabels 27 ist mit einem Verbindungsstück 66 verbunden. Das
Verbindungsstück 66 ist
ferner mit einem Ende eines Drahts 67 verbunden, während das
andere Ende des Drahts 67 mit dem Antriebsverbindungsglied 61,
das den vorderen Umwerfer antreibt, verbunden ist. Das Verbindungsstück 66 hat
die Form eines Zylinders und ist gleitbar innerhalb einer Führungsfläche 69 einer
Auswerferführung 68 eingefügt.
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Wenn
der erste vordere Schalthebel 24 der ersten vorderen Schaltvorrichtung 9 betätigt wird, wird
der Draht 59 in dem Kabel 25 gezogen. Wenn der
Draht 59 also gezogen wird, wird das Verbindungsstück 66 in
die Auswerferführung 68 geführt und
das Verbindungsstück 66 wird
nach oben und nach unten bewegt. Das Bewegen dieses Verbindungsstücks 66 nach
oben und nach unten, zieht und löst
den Draht 67 zur Steuerung des Antriebsverbindungsglieds 61 und
betätigt
so den vorderen Umwerfer.
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Während Obengenanntes
eine Beschreibung verschiedener erfindungsgemäßer Ausführungsformen ist, können weitere
Abänderungen durchgeführt werden,
ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Demzufolge
sollte der Bereich der Erfindung nicht durch die bestimmten offenbarten
Strukturen begrenzt werden. Der wahre Bereich der Erfindung sollte
vielmehr durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt werden. Obwohl
in den Ansprüchen
selbstverständlich
Kennzeichnungssymbole verwendet werden, um die Bezugnahme auf die
Figuren zu erleichtern, liegt es nicht in der Absicht, die vorliegende Erfindung
durch ein solches Kennzeichnen auf die in den beiliegenden Figuren
dargestellten Ausführungen
zu begrenzen.