DE69531986T3

DE69531986T3 - Verfahren zur Festlegung der Übersetzungsverhältnisse sowie entsprechende Vorrichtung zum Schalten einer Fahrradkettenschaltung

Info

Publication number: DE69531986T3
Application number: DE69531986T
Authority: DE
Inventors: Franck Savard
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2015-08-04
Also published as: TW316883B; DE69531986T2; ZA961216B; EP0727348A1; DE69531986D1; ATE252482T1; EP0727348B2; EP0727348B1; US5970816A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrichten von Übersetzungen und eine Vorrichtung zur Auswahl von Übersetzungen für Fahrzeuge, welche eine erste treibende Achse aufweisen, und die mit mindestens 2 Zahnkränzen ausgestattet ist, sowie eine zweite angetriebene Welle, die mit mindestens 2 Ritzeln ausgestattet ist, insbesondere für Fahrräder.
Es wird eine Anwendung der Vorrichtung zur Änderung der Übersetzungsverhältnisse für ein Fahrrad beschrieben, da dies einfache Erklärungen erlaubt, aber es ist darüber hinaus auch so, dass diese Vorrichtung zur Auswahl der Übersetzungsverhältnisse besonders interessant für das Fahrrad ist, wie unten beschrieben. Sie kann aber auch für eine Vielzahl von Getrieben angepasst werden.
Im Falle von Fahrrädern ist die Kurbel auf seiner besagten antreibenden Welle mit Zahnkränzen ausgestattet, welche unterschiedliche äußere Durchmesser aufweisen und daher unterschiedliche Anzahlen von Zähnen, mit Beziehungen, die von den jeweiligen Anwendungen abhängen. Zur Vereinfachung gehe man von einer Kurbel aus, die mit 2 Zahnkränzen A und B ausgestattet ist, wobei der Zahnkranz B eine größere Anzahl an Zähnen aufweist, als der Zahnkranz A, und damit einen größeren Durchmesser. Der Zahnkranz A ist innen, das heißt an der Seite des Rahmens, und der Zahnkranz Bist außen, das heißt am weitesten entfernt vom Rahmen, gelegen.
Für jede Tretumdrehung kann man so das Übersetzungsverhältnis beim Übergang vom Zahnkranz A auf den Zahnkranz B erhöhen.
Man stellt auch fest, dass die zur Verfügung stehende Kraft sich erhöht, weil der Unterschied der Hebelarme zwischen dem Abstand des Pedals, auf welches die Kraft vom Außenumfang des Zahnkranzes, der die Zähne aufweist, aufgebracht wird, sich vermindert. Das bewegliche Hinterrad ist fest, im allgemeinen mit einer Zwischenlagerung eines Freilaufs mit besagter Welle, die mit Ritzeln ausgestattet sind, die im Wesentlichen mit den Zahnkränzen ausgerichtet sind, welche unterschiedliche Durchmesser aufweisen und daher unterschiedliche Anzahlen von Zähnen, die in Abhängigkeit der Anwendungen in vorgegebenen Beziehungen stehen und insbesondere in Abhängigkeit von den Zahnkränzen berechnet sind, um die gewünschten Ergebnisse bezüglich des Betreibens des Rades zu erhalten.
Je mehr der Durchmesser, und folglich je mehr die Anzahl der Zähne abnimmt, umso größer ist die Anzahl der Umdrehungen der Räder für denselben Zahnkranz. Die gefahrene Strecke des Rades erhöht sich, wenn der Durchmesser und die Anzahl der Zähne sich vermindert, was der umgekehrte Effekt bezüglich der Zahnkränze ist.
Im Gegensatz hierzu ist die aufzuwendende Kraft größer bei einem kleinen Ritzel, da sich die Länge des Hebelarms, die vom Umfang des Ritzels bis zur Drehachse des Rades betrachtet wird, vermindert.
Das größte Übersetzungsverhältnis, welches dem größten Zahnkranz und dem kleinsten Ritzel entspricht, erfordert die größte Kraft, und das kleinste Übersetzungsverhältnis, welches dem kleinsten Zahnkranz und dem größten Ritzel entspricht, erfordert die geringste Kraft vom Benutzer.
Für die weiteren Erläuterungen gehe man davon aus, dass besagte zweite angetriebene Welle auch nur mit 2 Ritzeln 1 und 2 ausgestattet ist, wobei das Ritzel 1 einen Durchmesser und eine Anzahl von Zähnen aufweist, die größer ist, als diejenige des Ritzels 2.
Bekanntermaßen ordnet man eine Kette zwischen den Zahnkränzen und den Ritzeln an, wobei vordere Schaltmittel eine Verschiebung der Kette von einem Zahnkranz auf den anderen erlauben und hintere Schaltmittel eine Verschiebung der Kette von einem auf das nächste Ritzel.
Bevorzugt und üblicherweise ist der Zahnkranz 1 mit dem kleinsten Durchmesser innen, und das Ritzel 1 mit dem größten Durchmesser auch innen gelegen. Dies führt dazu, dass die Kette nahezu parallel in der Führungsrichtung vom kleinsten Übersetzungsverhältnis A/1, welches die kleinste Kraft erfordert und für das größte Übersetzungsverhältnis B/2, welche die größte Übersetzungskraft, wie hier beschrieben, aufweist.
Die beiden zwischenliegenden Übersetzungsverhältnisse A/2 und B/1 sind so gewählt, dass A/2 kleiner ist als B/1.
Es ist jedoch anzumerken, dass für diese beiden mittleren Übersetzungen weiterhin ein Verlust deshalb auftritt, weil die Führung der Kette nicht axial verläuft.
Die Mehrzahl der Systeme nach dem Stand der Technik weisen vordere Schaltmittel auf, bedient über eine Steuerung der Kettenblätter und hintere Schaltmittel, bedient über eine Steuerung der Ritzel, wobei diese Steuerungen voneinander unabhängig sind.
Die bekannten Schaltmittel haben die gleiche Konzeption (ein biegbares Parallelogramm), das heißt, für das vorne eine Kettenführung, welche eine Kappe bildet, welche beweglich in Richtung einer Achse ist, welche im Wesentlichen parallel zu der Achse der Tretkurbel ist, und welche die Kette auf einen ausgestreckten Strang drückt, wobei eine kontrollierte Schaltung auftritt, und für die hintere, wenigstens eine in seitliche Richtung bewegliche Rolle, welche die Kette auf ihrem gelockerten Strang verschiebt.
Die Steuerungen sind von verschiedener Art und viele Verbesserungen sind angewandt worden, insbesondere, um die Bedienung der Auswahl zu vereinfachen.
Die letztdatierende Steuerung, im Handel als ”Grip Shift” bezeichnet, erlaubt mit Hilfe eines linken und eines rechten drehbaren Griffs, herkömmlich und einzeln, die Schaltmittel der jeweiligen Kettenblätter und der Ritzel zu steuern.
Der Vorteil für den Benutzer ist, den Gang durch Bewegung der Griffe und folglich der Kette zwischen den unterschiedlichen Kettenblättern und Ritzeln zu wechseln, ohne die Lenkstange loszulassen, was einen erheblichen Vorteil darstellt.
Nichtsdestotrotz, wie auch alle Benutzer feststellen konnten, ist die notwendige Geistesanforderung, um ein Fahrrad, das mit einer Vielzahl von Kettenblättern und Ritzeln ausgestattet ist, zu steuern, weit davon entfernt, naheliegend zu sein.
Einerseits muss man sich auf die Umkehrung der Wechselwirkungen zwischen den Kettenblättern und den Ritzeln einstellen, je mehr sich der Durchmesser des Kettenblattes vermehrt und je mehr sich die erhöhte Geschwindigkeit bei gleichbleibender Geschwindigkeit des Tretens erhöht, und umgekehrt, je mehr sich der Durchmesser des Ritzels erhöht und je mehr sich die Geschwindigkeit vermindert, insbesondere für eine gleichmäßige Trittfrequenz.
Weiterhin sind die Steuerungen, welche herkömmliche Hebel oder Drehgriffe, wie die Steuerung ”Grip Shift”, verwenden, Drehsteuerungen, und man muss auch noch die Beziehung zwischen der Drehrichtung der Bewegungen dieser Steuerungen und den damit erhaltenen Wirkungen herstellen.
Schließlich ist auch noch zu berücksichtigen, dass die Verluste, die aufgrund der Fehlausrichtung der Kette entstehen, schnell erheblich werden, ohne alle die Unannehmlichkeiten zu berücksichtigen, die daraus resultieren, insbesondere Geräusche, Vibrationen und unbeabsichtigtes Schalten.
Diese Auswirkungen sind natürlich noch deutlicher für den Benutzer, der den Sport nur gelegentlich ausübt. Nichtsdestotrotz stellt man fest, dass die ”Wettkampffahrer” genauso sehr dadurch gestört sind. Die verwendeten Fahrräder sind sehr hoch entwickelt und können, zum Beispiel im Falle eines Mountainbikes, bis zu 3 Kettenblätter und 8 Ritzel aufweisen, was zu 24 Kombinationen führt. Der ”Wettkampffahrer” im Wettkampf ist daher einer unnötigen geistigen Beanspruchung unterworfen, die darin besteht, ein geeignetes Kettenblatt/Ritzelpaar zu finden, und die beste Ausrichtung der Kette, anstatt sich ausschließlich um die Strecke und ihre Unebenheiten zu kümmern und darum, dass er auf der Strecke bleibt. Darüber hinaus wird die Kette besonders lang und die hinteren Schaltmittel, der Kettenspanner, haben ein besonders langes und anfälliges Gehäuse, um sich an die erheblichen Änderungen der Länge der Kette anzupassen.
Diese Probleme der Auswahl stellen sich besonders dann, wenn man schnell zu den sehr unterschiedlichen Kombinationen der Ritzel-/Kettenblattpaare kommen muss, insbesondere wenn der Wettkampffahrer am Fuß eines Abhanges nach einem ebenen Abschnitt des Weges ankommt, oder umgekehrt, nach einer Passage von einem Gipfel, wenn der Weg starkes Abwärtsgefälle aufweist.
Regelmäßig sind diese Auswahlen nicht vollständig angepasst, und ein schlechter Wechsel erfordert eine Ausbesserung mit wenigstens einem zusätzlichen Schaltvorgang, was einen Verlust von Zeit, von Energie, von Konzentration darstellt, und selbst dem Geübtesten passiert.
Wenn man weiß, dass bei einem Autorennen eine Höchstzahl von 6 Gängen vorgesehen ist, und dass die vielzähligen Hilfen für die Steuerung die unterschiedlichen Bewegungen ständig erleichtern, um dem Piloten zu erlauben, sich auf Streckenführung, die Anfahrtsgeschwindigkeiten, das Bremsen zu konzentrieren, versteht man das Interesse, dass darin besteht, den Vorgang der gemeinhin ”Gangwechsel genannt wird, für Fahrräder, also den Wechsel von Kettenblatt und Ritzel, zu vereinfachen.
Eine weitere spezifische Bevölkerungsgruppe ist die der Kinder, die auch von einer einfacheren Anordnung profitieren können, um die Vorteile der Schaltmittel zu nutzen. Dies kann zu einer Förderung der Verkäufe und der Verwendung des Fahrrades, insbesondere unter den Jüngsten, führen.
Man muss bestimmt eine Analyse auf Basis der unterschiedlichen Auswahlen unter den Systemen und der vielzähligen Kombinationen durchführen, und für die 1a, 1b und 1c sind 3 Tabellen gezeigt, in welchen die Übersetzungen und die Gänge gezeigt sind, die für ein Rad mit einem Durchmesser von 0,665 m, bei einer Umdrehung des Fahrers pro Sekunde, erhalten werden.
Das Verhältnis von 1,000 führt zu einer Geschwindigkeit von 7,5 km/h.
Die Tabelle 1a zeigt eine Anordnung mit 3 Kettenblättern und 6 Ritzeln.
Die Tabelle 1b zeigt eine Anordnung mit 3 Kettenblättern und 7 Ritzeln.
Die Tabelle 1c zeige eine Anordnung mit 3 Kettenblättern und 8 Ritzeln.
Man stellt zunächst fest, dass verschiedene Kombinationen zu den gleichen oder fast gleichen Übersetzungen, und damit Gängen, führen, zum Beispiel:
Tabelle 1a: A4/B2 oder A5/B3 oder A4/C1
Tabelle 1b: A5/C2 oder A6/B4 oder A7/B5
Tabelle 1c: A4/C1 oder D7/C5 oder B8/C6
Dies zeigt, dass es gleiche oder fast gleiche Übersetzungen für ein und dasselbe Material gibt, welche damit überzählig sind.
Das Interesse für den Benutzer, von Kind bis zum Wettkampffahrer, besteht darin, zu den einzelnen passenden Übersetzungen zu kommen, und die allzu ähnlichen Übersetzungen und diejenigen, die unnütz, gleichsam Parasiten sind, wegzulassen; dies unter Beibehaltung der besten Ausrichtung der Kette.
Noch vernünftiger muss man, insbesondere für Wettkampffahrer, eine umfangreiche Auswahl der kleinen Übersetzungen zulassen, weil die Strecke eine Vielzahl von Wegunebenheiten im Sinne von starken Abhängen aufweist, oder eine umfangreiche Auswahl unter den großen Übersetzungen, wenn die Strecke in gutem Zustand ist, oder auch in einer ersten Auswahlserie unter den großen Übersetzungen und in einer zweiten Auswahlserie unter den kleinen Übersetzungen, ohne Zwischenstufen im Fall von langen Anstiegen und langen Gefällen.
Auch muss man unter den rund 20 möglichen Kombinationen zwischen Kettenblättern und Ritzeln ein Dutzend von Kombinationen herausnehmen, welche Übersetzungen haben, die eine ausgewählte Zunahme aufweisen, um den Satz den Bedürfnissen des Benutzers anzupassen, wobei jedoch die Übersetzungen eine gute Ausrichtung der Kette beachten müssen.
Die Erfindung schlägt daher ein Verfahren zur Auswahl der fortlaufenden Übersetzungen aus einem Satz von gegebenen Übersetzungen für einen Satz von Kettenblättern/Ritzeln vor sowie eine Vorrichtung zur Auswahl der entsprechenden Übersetzungen.
Soweit die Vorrichtung betroffen ist, ist im nächstgelegenen Stand der Technik eine Patentanmeldung WO91/15393 bekannt, mit einer Vorrichtung, die als Ziel die gleichzeitige Steuerung der vorderen Schaltmittel der Kettenblätter und der hinteren Schaltmittel der Ritzel aufweist, um die bestmögliche Ausrichtung der Kette zwischen den Kettenblättern und den Ritzeln zu erhalten.
Auch sieht die Vorrichtung vor, die Kettenblätter zu wechseln, sobald die Kette auf den Ritzeln absteigt oder hochsteigt, um eine gute Ausrichtung beizubehalten.
Für dieses Ziel ist eine auf dem Rahmen des Rades fixierte Kette vorgesehen, mit einer ersten Drehachse, welche unbewegliche in der Translation ist und einen Anschlag in der Form eines in der Drehung freien Rades aufweist. Ein Lager ist gleitend auf der Kette montiert.
Danach sind festbezüglich des Gehäuses vorgesehen:

– Eine Lagernocke auf der Rolle, die in Drehung angetreten wird, durch einen Satz von Ritzeln in der Setzung, wobei die Bewegungen durch unabhängige Führungskabel gesteuert werden, wobei das eine dieser Kabel in eine Richtung, und das andere in einer entgegengesetzten Richtung arbeitet;
– ein Einroll- oder Abrollzylinder für die zwei Steuerkabel mit vorderen und hinteren Schaltmitteln.

Die Nocke hat ein derartiges Profil, dass sich ihr Radius alle 90 Grad um einen konstanten Wert vergrößert. Löcher an der Oberfläche der Nocke nehmen an Federn gedrückte Kugeln auf, um ein festen Punkt bei jeder Drehung um 90 Grad sicherzustellen.
Die Funktionsweise ist derart gestaltet, dass während der Drehungen der Nocke sich das Gehäuse durch Gleiten auf der festen Platte entfernt oder nähert, was die Führung oder die Annäherung der Kabel sicherstellt, gleichzeitig mit einem mehr oder weniger beträchtlichen Aufrollen dieser Kabel, so dass durch kombinierte Hinzufügungen und Abzüge dieser Verschiebungen die Verschiebung dieser vorderen und hinteren Schaltmittel als Folge einer vorbestimmten, starren Kombination gesteuert werden kann.
Man stellt fest, dass die Nocke jedesmal eine komplette Umdrehung machen muss. Um einen neuen Zyklus zu beginnen, zum Beispiel in dem Fall, in dem die Nocke eine Aufteilung in vier Sektoren von 90 Grad aufweist, können folgende Kombinationen verwirklicht werden:
Ein bis vier Ritzel mit dem ersten Kettenblatt,
zwangsläufig vier Ritzel mit dem zweiten Kettenblatt,
ein bis vier Ritzel mit dem dritten Kettenblatt.
Tatsächlich muss man notwendig eine 360-Grad-Umdrehung der Nocke für das mittlere Kettenblatt durchführen, was die Auswahl der Kombinationen der Kettenblätter/Ritzel einschränkt.
Folglich gibt es keine Möglichkeit der Auswahl der Übersetzungen, sondern nur eine Möglichkeit der ständigen Beibehaltung einer guten Ausrichtung der Kette.
Man stellt auch fest, dass das auf der festen Platte verschiebbare Lager auf dem Rahmen nicht an den Fahrradbereich angepasst ist, noch weniger an den Bereich des Mountainbikes, weil man sich gut vorstellen kann, dass Schmutz, Wasser, Blätter und/oder Staub ein gutes Funktionieren eines derartigen Lagers beeinträchtigen können.
Man braucht ferner zwei Steuerkabel für das Lager und daneben Steuerkabel für die Schaltwerke, weil man ständig einen Zug ausüben muss, um das Lager in der einen, wie in der anderen Richtung zu bewegen, weil ein Rückstellelement vernünftiger Größe unzureichend wäre und in jedem Fall die Steuerung dem Benutzer noch weiter erschweren würde.
Die Erschwernis durch die beschriebene Vorrichtung wird jedenfalls deutlich in dem Moment eines Überganges vom kleinsten Durchmesser der Nocke direkt zum größten Durchmesser. In der Tat ergibt sich in der ersten Drehrichtung die Vergrößerung des Durchmessers schrittweise durch Erhöhung um einen konstanten Wert, aber in der umgekehrten Drehrichtung gibt es einen sehr harten Punkt des Übergangs um drei Werte.
Man stellt auch die Anfälligkeit der Ritzel und der Achsen und der zahlreiche Reibungen fest. Diesbezüglich wird festgestellt, dass die Vorrichtung nur mit Einstellelementen, welche nicht beschrieben sind, funktionieren kann, welche aber die Vorrichtung noch schwieriger machen bezüglich der mechanischen Widerstandes, ebenso wie bezüglich der Einstellungen und der Wartung.
Die Zuverlässigkeit wird zwingender Weise durch eine erhöhte Anzahl an beweglichen Teilen, die verwendet werden, reduziert, was auch die Kosten der industriellen Herstellung einer derartigen Vorrichtung erhöht.
Eine Variante der Herstellung dieser Vorrichtung schlägt vor, das bewegliche Lager durch eine Endlosschraube zu steuern, welche eine Nocke mit einem Innengewinde mit sich führt, um mit dieser Schraube zusammenzuarbeiten, und die an ihrer äußeren Oberfläche mit Führungsnuten für die Enden der Steuerkabel der vorderen und hinteren Schaltmittel ausgestattet ist.
Diese Variante erlaubt es, sich von Steuerkabeln zur Übertragung zu befreien, wobei jedoch ein bedeutender Nachteil auftritt: Der Benutzer muss den Drehgriff um mehr als eine Umdrehung bis hin zu drei Umdrehungen drehen, was in der Praxis nicht erstrebenswert ist.
Das Problem, mindestens eine komplette Umdrehung mitten in einem Bewegungszyklus durchzuführen, besteht fort, was die Auswahl der Kombinationen beschränkt.
Die Vorrichtung verbietet gleichermaßen jegliches Überspringen eines Satzes von Kombinationen, um schneller zu einer vorgegebenen Kettenblatt-/Ritzelkombination zurückzukommen. Der Benutzer muss notwendigerweise alle Kombinationen der Gänge durchgehen, beim Heraufschalten genauso wie beim Herunterschalten.
Jedenfalls ist es unmöglich, sehr schnell die vorgegebenen Kombinationen zu modifizieren, was daneben nicht nützlich bei der Vorrichtung aus dem Stand der Technik ist, da es einziges Ziel ist, die Kombinationen beim Fahren zu unterdrücken, bei deren Gebrauch die Kette nicht richtig ausgerichtet ist für eine vorgegebene Auswahl an Kettenblättern und Ritzeln sind die guten Ausrichtungen und die Toleranzen perfekt bekannt. Diese Anmeldung WO-A-91/15393 schließt gleichermaßen ein Verfahren zum Einrichten der Übersetzungen ein.
Bekannt ist auch die Anmeldung WO-95/03208 , die modifizierte vordere Schaltmittel offenbart.
Im Ergebnis wird die Schaltung immer noch durch elastische Federmittel in der Richtung vom größten Ritzel oder Kettenblatt in Richtung des kleinsten, und durch eine manuelle Bedienung, die durch den Benutzer in der umgekehrten Richtung durchgeführt wird, ausgeführt, weil die erforderliche Kraft größer ist.
Daneben weiß man, dass die Kettenblätterdurchmesser von innen nach außen zunehmend verlaufen und umgekehrt die Ritzel in der Art, dass die kleinste Übersetzung und die größte Übersetzung die bestmögliche Ausrichtung der Kette aufweisen.
In dieser Anmeldung WO-95/03208 sind die elastischen Rückstellmittel darauf ausgerichtet, die Steuerkappe vom kleinsten Kettenblatt in Richtung des größten Kettenblattes zu verschieben. In diesem Fall arbeiten die beiden Federn der vorderen und hinteren Schaltwerke in der gleichen Richtung von innen nach außen.
Man stellt fest, dass die Rückstellfeder sehr stark sein muss, weil sie insbesondere auf dem Kettenblatt mit dem größten Durchmesser die Kette über die Zähne bringen muss, damit sie schließlich auf den Zähnen aufliegt. Auch muss sie neben den Kräften, um die Kette in seitlicher Richtung zu drücken, das heißt auf gespanntem Halm muss man auf einem größeren Durchmesser zum Durchmesser des größten Kettenblattes kommen.
Dies führt zu einer sehr schwierigen Bedienung bezüglich der Steuermittel, was eine große Kraftanstrengung seitens des Benutzers verlangt.
Diese große Kraft ist entlang der getriebemäßigen Kette konstant, und alle anderen Einrichtungen müssen in der Folge entsprechend dimensioniert werden, Nocke, Führungsanschläge und Hebel insbesondere.
Man stellt gleichermaßen fest, dass der feste Anschlag des Hebels, der auf der Nocke in Kontakt kommt, durch das Kabel und die Rückstellkraft der Rückstellmittel der Schaltmittel gedrückt wird, aber es gibt keine Möglichkeit, auf das Kabel zu ziehen und so zu drücken, wie dies von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird.
Darüber hinaus stellt man fest, dass, wenn die Kettenblatt-/Ritzelpaare in Betracht gezogen werden, die Ausrichtung der Kette kein berücksichtigter Parameter ist. Man findet auf Tabelle 2 der 8 dieses Dokuments WO-95/03208 eine Kombination des Kettenblatts B mit dem kleinsten Ritzel, was nicht wünschenswert ist.
Das Ziel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei auch die Varianten beinhaltet sind, ist es, die Durchführung des Verfahrens zu erlauben, das heißt, eine Auswahl der Übersetzungen mit einfachen und zuverlässigen Mitteln, welche die ungehinderten Übergänge von einer Kombination auf eine andere sicherstellen, welche abrupte Veränderungen im Sinne einer Verringerung der Übersetzungen mit sehr progressiven Veränderungen im Sinne einer Erhöhung der Übersetzungen erlauben, zum Beispiel dies alles unter Optimierung der Ausrichtung der Kette. Die vorliegende Vorrichtung erlaubt sogar eine sehr schnelle Veränderung der Auswahl der Kombinationen in Abhängigkeit zum Beispiel von der Strecke.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Bedieneinrichtung vorzuschlagen, die geschmeidig für den Benutzer ist, in dem Wissen, dass besonders Kinder nur unter Schwierigkeiten erhebliche Kräfte unter Beibehaltung ihres Gleichgewichtes ausüben können, ohne Fehler zu machen. Es ist gleichermaßen nützlich, eine begrenzte Winkeldrehung vorzusehen, um die zurückgehaltenen Übersetzungen abzudecken.
Die Vorrichtung muss mit einer sehr reduzierten Anzahl an Teilen einfach bleiben, was, neben dem genannten Zuwachs an Zuverlässigkeit zu Preisen führt, die für die Industrie interessant werden.
Man bemerkt insbesondere nach der detaillierten Beschreibung, die folgt, dass die Vorrichtung in der Erstausrüstung eingesetzt werden kann, aber sie findet ihren Platz auch bei allen Fahrrädern, die mit vorderen und hinteren Schaltmitteln ausgestattet sind, was es erlaubt, sie nachträglich in bestehende Fahrräder einzubauen.
Nach Anspruch 5 betrifft die Erfindung eine Übersetzungsauswahlvorrichtung für einen variablen Kettenantrieb nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere für ein Fahrrad, wobei diese Vorrichtung einen Satz von n antreibenden Kettenblättern, auch als Kettenräder oder Zahnkränze bezeichnet, und einen Satz von m angetriebenen Ritzeln aufweist, die durch eine Kette verbunden sind, Kettenschaltungseinrichtungen, die den Zahnkränzen zugeordnet sind und Kettenschaltungseinrichtungen, die den Ritzeln zugeordnet sind, ein erstes Steuerkabel für die den Zahnkränzen zugeordneten Kettenschaltungseinrichtungen und ein zweites Steuerkabel für die den Ritzeln zugeordneten Kettenschaltungseinrichtungen, wobei sich diese Kettenschaltungseinrichtungen zwischen zwei extremen Positionen hin- und herbewegen und Einrichtungen zur elastischen Rückstellung von einer der Extrempositionen zu anderen aufweisen, wobei die Vorrichtung eine Einzelsteuerung mit einem drehbaren Griff und einem feststehenden Teil, insbesondere mit einem Fahrrad, feststehenden Teil aufweist und mit den Kettenschaltungseinrichtungen verbunden ist, um die Auswahl einer geeigneten Übersetzung aus dem reduzierten Satz zu ermöglichen,
dadurch gekennzeichnet, dass der Griff 18 mit einem Zylinder 16 verbunden ist, um sowohl mit diesem transaktionsbeweglich als auch so eingerichtet zu sein, dass er infolge jeder Betätigung des Handgriffs drehend verschoben wird, wobei der Zylinder 16 zwei Bahnen 30, 32 aufweist, von denen jede einen von zwei an den Enden des ersten 44 bzw. zweiten 46 Steuerkabels befestigten Stiften aufnimmt, wobei die Bahnen 30, 32 Profile aufweisen, um eine Positionierung mit einer mehr oder weniger ausreichenden Toleranz sicherzustellen, um die Bewegung der Kabel zu gewährleisten und die genaue Rückkehr der Kabel entsprechend der Paare Zahnkranz/Ritzel der aufeinanderfolgenden gewählten Übersetzungen sicherzustellen, sowie Indexierungseinrichtungen für jede der Übersetzungen, wobei sich die beiden Bahnen 30, 32 über den Umfang des Zylinders 16 derart erstrecken, dass mindestens eine dieser beiden Bahnen mehr als eine vollständige Drehung um den Umfang durchführt, ohne aneinander zu stoßen, und so, dass die den aufeinanderfolgenden Übersetzungen entsprechenden Indexierungspunkt in durchgehender Abfolge entlang jeder Bahn 30, 32 aufeinander folgen und mindestens für eine der gewählten Übersetzungen eine gleichzeitige Verschiebung der Stifte des ersten und zweiten Steuerkabels 44, 46 zulassen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Zylinder glockenförmig zylindrisch und die Bahnen hohl und innen und außen an der Glocke angeordnet, und jeder Stift ist ein in der entsprechenden Bahn rollender Rollkörper, der fest mit einem translationsbeweglich geführten Schieber verbunden ist, der am Ende des entsprechenden Steuerkabels befestigt ist.
Noch spezieller weist der Zylinder eine Scheibe mit Erhebungen auf, und die Stifte sind an in Zapfen befindliche Rollkörper, die dazu vorgesehen sind, auf den Erhebungen zu rollen, angebracht, wobei die Zapfen die Umsetzung der Drehbewegung in eine im Wesentlichen lineare Bewegung ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist Kompensationseinrichtungen für die Kräfte der elastischen Rückholeinrichtungen und der den Zahnkränzen und Ritzeln zugeordneten Kettenschaltungseinrichtungen auf.
Diese Kompensationseinrichtungen weisen für jedes Steuerkabel eine zu diesem Kabel koaxiale, vorgespannte Feder auf, die zwischen einem feststehenden Anschlag des Betätigungsgriffs und dem entsprechenden Stift angeordnet ist.
Die Federn sind Spiralfedern mit großer Länge, kleinem Durchmesser und geringer Steifigkeit und so beschaffen, dass sie eine ausreichende Kompensationskraft bei minimalem Platzaufwand bereit stellen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in zwei Richtungen wirkende Einrasteinrichtungen auf, die zwischen dem drehbaren Betätigungsgriff und dem Zylinder angeordnet sind, wobei jede Einrasteinrichtung einen bezüglich einer glockenförmigen Verlängerung des Betätigungsgriffs angelenkten Stift aufweist, der durch eine Feder in Vorsprung gebracht wird, wobei der Stift dazu vorgesehen ist, mit Ausschnitten zusammenzuwirken, die im Zylinder ausgebildet sind.
Je nach Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der feststehende Teil des Betätigungsgriffs Einrichtungen auf, um das Entfernen eines ersten Zylinders und das Anbringen eines zweiten Zylinders mit unterschiedlichen Bahnen zu ermöglichen.
Nach einer Ausführungsform ist jede Bahn mit Einstelleinrichtungen in Segmente aufgeteilt, um jedes Segment zum Vorspringen zu bringen, um eine regelbare Bahn mit vorgegebenem Profil herzustellen.
Betreffend Anspruch 1 ist das Verfahren zum Einrichten eines vorgegebenen Übersetzungssatzes dadurch definiert, dass es mittels einer einzigen Steuerung erlaubt, während sich der variable Kettenantrieb im Betriebsmodus befindet, aus dem Übersetzungssatz eine geeignete Übersetzung auszuwählen, wobei die Übersetzung einen Satz von n antreibenden Zahnkränzen und einen Satz von m angetriebenen Ritzeln aufweist, die durch eine Kette verbunden sind, was insgesamt zu n/m potentiellen Übersetzungen führt, wobei nach diesem Verfahren aus der Gesamtheit dieser n/m potentiellen Übersetzungen ein reduzierter Satz ansteigender oder absteigender Übersetzungen beibehalten wird, die aus dem Satz der nutzbaren Übersetzungen ausgebildet sind, von der alle Übersetzungen, die im Wesentlichen denselben Wert haben, wie eine der beibehaltenen Übersetzungen und/oder alle Übersetzungen, die zu einer übertriebenen Fehlausrichtung der Kette führen, bereits unterdrückt würden, und dann gemäß diesem reduzierten Satz von ausgewählten Übersetzungen ein mechanisches Programm erstellt wird, das dazu ausgelegt ist, in die Einzelsteuerung eingebaut werden zu können, um sicherzustellen, dass jede Übersetzungsauswahl aus den gewählten Übersetzungen stattfindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede der zuvor aus dem Satz der nutzbaren Übersetzungen beibehaltenen Übersetzungen frei gewählt wird, ohne dass dabei irgendein Zwang durch die Ausführungseinrichtungen der Einzelsteuerung aufgrund der Auswahl selbst der anderen gleichzeitig beibehaltenen Übersetzungen auffällig wird, während die Anzahl an Übersetzungen, die die einzige Steuerung gemäß irgendeines mechanischen Programms auswählen kann, in keiner Weise dadurch eingeschränkt ist, wie die Steuerung – sei es von der Auslegung oder Realisierung her – erfolgt ist, außer durch die Fähigkeit der Einrichtungen, die das mechanische Programm tragen, wobei diese Fähigkeit frei gewählt, und ohne dass irgendein Zwang aufgrund der Ausführungsform der einzigen Steuerung auffällig wurde.
Vorzugsweise werden die Übersetzungen gleichmäßig verteilt zwischen der kleinsten Übersetzung und der größten Übersetzung gewählt, oder in Abhängigkeit von den Gefällen, vom Benutzer, vom Gelände gruppiert.
Besonders bevorzugt werden bei einer Tabelle mit Doppeleinträgen die Ritzel in einer Zeile und die Zahnkränze in einer Spalte oder umgekehrt umfasst, eine Abfolge an Paarungen, die durch den Übergang von einer Übersetzung zur nächsten oder vorhergehenden, durch Übergang von einem Feld der Tabelle zu dem in der Zeile danebenliegenden, dem in der Spalte danebenliegenden oder auch diagonal daneben liegenden Feld gewählt wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden detailliert in der folgenden Beschreibung dargestellt, genauso wie die zugeordneten Varianten, deren Ausführungsformen nicht beschränkend sind. Die Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben, die folgendes zeigen:
Die 1a, 1b und 1c sind Tabellen der Übersetzungen und der Gänge, die für 18, 21 und 24 Kombinationen erhalten werden,
die 2a, 2b und 2c zeigen die erhaltenen Auswahlen,
die 2a', 2b' und 2c' zeigen die Vergleichsauswahl,
die 3a, 3b und 3c zeigen die Positionen der Kette im Fall der 2a, 2b und 2c,
die 4 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Drehgriff mit der in dem Drehgriff des Fahrrades integrierten Vorrichtung,
die 5 zeigt einen Längsschnitt des Drehgriffs aus 4,
die 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 66 aus 4,
die 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 77 aus 5,
die 8 zeigt eine Einzelansicht des Zylinders,
die 9 zeigt eine entwickelte Ansicht der Bahnen des Zylinders,
die 10 zeigt eine Ansicht der Auswahlöffnungen,
die 11 zeigt eine abgetrennte Schnittansicht einer Öffnung,
die 12 zeigt eine Kurve 4-3-4 mit einem ”...” mit der Hilfe einer Rippenführung,
die 13a, 13b und 13c zeigen eine derartige Steuerung und die Rippenführungsweise,
die 14 zeigt eine schematische Ansicht mit einem Umkehrhebel,
die 15 zeigt eine Variante mit einer Modularnocke,
die 16 zeigt eine beschriebene bedeutsame Verbesserung der Erfindung, insbesondere für den Komfort des Benutzers,
die 7 zeigt eine schematische Darstellung der Funktionsweise dieser Verbesserung, und
die 18a und 18b zeigen die Montage der Sperrzähne, um einen winkeligen Verlauf zu begrenzen,
die 18b zeigt spezielle Ringzylinder.
In 1a hat man die Übersetzungen berechnet, die mit einem Rad mit einem Durchmesser von 0,665 m erhalten werden, wenn der Benutzer mit einem Rhythmus von 1 Umdrehung der Tretkurbel pro Sekunde tritt.
Das Ritzel 1 weist 30 Zähne auf.
Das Ritzel 2 weist 24 Zähne auf, usw.
Die Kettenblätter A, B, C weisen 28, 38 und 48 Zähne auf.
Die kleinste Übersetzung A1 entspricht einer Geschwindigkeit von 7 km/h. Das ist das beste Verhältnis einer Untersetzung, und es wird für die erste Kombination der verfahrensgemäßen Auswahl erhalten.
Die zweite Kombination ohne Wechsel des Kettenblattes ist A2, die dritte Kombination ist A3.
Man kann in der Folge A4 oder B2 wählen, die eine Differenz von 0,5 km/h aufweisen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat man B2 unterdrückt und daher einen Wechsel des Kettenblattes und ein Aufsteigen um ein Ritzel, um die vierte unterdrückte Kombination B2 zu erhalten.
Die fünften, sechsten und siebten erhaltenen Kombinationen sind B3, B4 und B5, um nicht das Kettenblatt zu wechseln, was für die im Wesentlichen gleichen Verhältnisse C2, C3 und C4 erlaubt, mit einer optimalen Ausrichtung der Kette zu arbeiten.
Die achte Kombination, nach einem Wechsel des Kettenblattes und des Ritzels, ist C4, die neunte und zehnte Kombination sind C5 und C6.
Diese Kombinationen sind in 2A dargestellt, während die unterschiedlichen Positionen der Kette aus 3A ersichtlich sind.
Man hätte auch direkt von B4 zu C4 übergehen können, und dann zu C5 und C6, das heißt, ein einfacher Wechsel der Kettenblätter von B nach C ohne Wechsel des Ritzels, wodurch 9 Kombinationen anstelle von 10 erhalten würden, wobei der Schritt bei den großen Übersetzungen größer wäre.
Auf einem ein wenig unwegsameren Gelände sind die Anstiege härter, und man braucht die kleinen Übersetzungen, während die Abstiege, die im allgemeinen stärker geneigt sind, große Übersetzungen verlangen, um auch beim Abstieg zu treten und im Eingriff zu bleiben. In diesem Fall wählt man die Konfiguration aus 2B, wobei der Satz der Ritzel allgemein ein zusätzliches Ritzel mit 34 Zähnen aufweist.
In der Tabelle 1B findet man die unterschiedlichen Übersetzungen der Kombinationen, die zu einem 4-3-4 führen.
Man hätte vom selben Satz an Kettenblättern und Ritzeln die Kombination A1, A2, A3; B2, B3, B4, B5, B6; C5, C6, C7 durchführen können, was zu einem 3-5-3 führt.
Auf einer noch unebeneren Strecke wird der Satz der Ritzel durch ein kleines Ritzel mit 12 Zähnen vervollständigt, und man erhält 2C, ein 4-4-4 mit sehr glatten Übergängen mit fachgemäß beachteter Ausrichtung.
Man stellt fest, dass das erfindungsgemäße Verfahren nur ansteigende oder abnehmende Kombinationen aufweist, je nach der Richtung, in der man es betrachtet.
Es gibt daher in eine Richtung eine ”Beschleunigung” und – in der umgekehrten Richtung – eine ”Verzögerung”.
Man kann daher von einer bezüglich der Leistung optimierten Auswahl der Übersetzungen sprechen, und nicht mehr von einem ”Wechsel der Gänge”, wie üblicherweise die Sprünge von den Kettenblättern und Ritzeln genannt werden.
Der Benutzer ist davon befreit, sich über die Kombinationen der Kettenblätter/Ritzel Gedanken zu machen und über die Überzähligkeiten, die üblicherweise mit unnützen Kombinationen erhalten werden, sowie mit der Überwachung der guten Ausrichtung der Kette.
Die Auswahl der Übersetzungen kann standardisiert sein, wie man es in den 2A', 2B' und 2C' feststellt. Die Figuren zeigen, dass man in Abhängigkeit von der Ausstattung der Fahrräder identische Auswahlen erhalten kann, die aber in ihrer Anzahl um so bedeutender sind, je mehr das Fahrrad mit Ritzeln ausgestattet ist.
Auch für die Auswahl 2B' hat man eine Kombination unter den kleinen Übersetzungen hinzugefügt, um das zusätzliche Ritzel mit 34 Zähnen zu nutzen.
Für die Auswahl 2C' hat man eine Kombination unter den großen Übersetzungen hinzugefügt, zusätzlich zu derjenigen von 2B' unter den kleinen Übersetzungen, um das zusätzliche Ritzel mit 12 Zähnen zu nutzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, einen Satz von Kombinationen von zunehmenden Übersetzungen aufgrund von Variationsmitteln der Übersetzungen je nach dem ausgewählten Satz zur Verfügung zu stellen.
Man stellt in 12, die im folgenden wieder benutzt wird, fest, dass es möglich ist, die Kurve jeder Auswahl vorzuzeichnen, von der ab man das Gefälle der Abnahme der Übersetzungen oder der entsprechenden Gänge ableitet, sowohl beim Anstieg als auch beim Abstieg.
Wenn das so beschriebene Verfahren in jeder Hinsicht fachgemäß < aus den zahlreichen oben dargelegten Gründen erscheint, muss man es noch in einfacher und zuverlässiger Weise in die Praxis umsetzen; dies ist die Aufgabe der Vorrichtung, die nun beschrieben wird, genauso wie die der vorgesehenen Varianten.
In 4 ist ein röhrenförmiger Rundbogen 10 gezeigt, der die Lenkstange bildet, auf der ein fester Teil 12 montiert ist, in den ein Gestänge 14 integriert ist, ein Zylinder 16, der vorgesehen ist, um mit dem Gestänge zusammenzuarbeiten, und ein Steuergriff 18, der mit dem Zylinder fest verbunden ist, wobei dieser Griff einen Ansatz an das Äußere des festen Teils bildet und sich koaxial bezüglich des Bogens um die Achse 19 herum dreht.
Der feste Teil weist eine im Wesentlichen zylindrische Kammer 20 auf, die auf dem Bogen über eine gespaltene Doppelklaue 22 befestigt ist, wie in den 5 und 7 gezeigt, und eine Schraube 24, die das Klemmen sicherstellt.
Eine Verbindung 26 torischer Art stellt die Dichtheit oberhalb, zwischen dem Bogen 10 und der Kammer 20, sicher. Die Kammer 20 erstreckt sich nach oberhalb, zur Seite des Gestänges, durch eine Gestängekammer 28.
In der Kammer 20 wird der Zylinder 16 drehend aufgenommen. Dieser Zylinder 16 weist, genauso wie in 8 gezeigt, zwei Bahnen 30 und 32 auf, eine äußere und eine innere, dank einer glockenartigen Form dieses Zylinders 16. Der Zylinder 16 erstreckt sich auf einen Steuergriff 18, genauer gesagt, durch einen Körper 34 mit innerem runden Abschnitt und äußerem dreieckigen Abschnitt, wobei der Körper für ein besseres Greifen von einer Umhüllung 36 bedeckt ist, die einerseits den Komfort, andererseits die Ästhetik verbessert (vgl. die Schnittansicht 6). Der Innendurchmesser des Körpers 34 ist identisch mit dem Betrieb nahe am äußeren Durchmesser des Bogens 10.
Die Kammer 20 wird nach unten durch eine Kappe 38, befestigt mit Schrauben 40, genauer gesagt, durch 3 Schrauben im Abstand von 120 Grad. Eine untere torische Verbindung 42 stellt die Dichtheit zwischen dem Mittelloch und der Kappe und dem Körper des Drehgriffs 34 sicher.
Das Gestänge 14 weist ein erstes und zweites Kabel 44, 46 mit einer Umhüllung 48, 50, die mit hinteren Schaltmitteln mit einem Satz von Ritzeln und mit vorderen Schaltmitteln mit einem Satz von Kettenblättern verbunden sind, auf. Diese Mechanismen sind nicht dargestellt, und können jede heute oder zukünftig bekannte Form annehmen, da das Gestänge gleichzeitig zwei unabhängige Kabel mit Umhüllung bedient, ohne spezielle Regel- und Einstellmittel, abgesehen von den Befestigungen der Umhüllung 52 in der Art einer bekannten Konterschraubenmutter.
Die Kabel weisen eingefasste Köpfe 54 und 56, die in Schieber 58 und 60 eingeschlossen sind, die in Gleitschienen 62 und 64 gleitend in geradliniger Translation montiert sind, wobei diese Gleitschiene sich innerhalb der Gestängekammer 28 befinden. Diese Schieber sind je mit einem auf Rollen montierten Rollkörper 66, 68 ausgestattet, wobei jede der Rollen 66, 68 mit der entsprechenden Bahn 30, 32 des Zylinders zusammen arbeitet.
Der Zylinder 16 weist auf seiner vorderen Seite Auswahlöffnungen 70 auf, die man in 8 besser sehen kann. In 11, hat man die Öffnungen im Schnitt dargestellt allerdings mit einer Vorpositionierung die, die vorgenommene Aktion übertreibt, um einen guten Schaltvorgang und eine genaue Positionierung zu begünstigen, wobei die zwei gestrichelten Kreise die freie und vorpositionierte Positionen zeigen und wobei der durchgezogene Kreis die endgültige Position zeigt.
Eine Kugelverriegelung 72 ist auch im festen Teil, genauer gesagt in der Gestängekammer 28, montiert, diese Kugelverriegelung weist eine Kugel 74 und eine auf der Kugel gehaltene Druckfeder 76 auf. Diese Kugel ist vorgesehen, um mit den Öffnungen 70 des Zylinders zusammenzuarbeiten, so wie es im nächsten Teil erklärt wird.
Zuerst nimmt man Bezug auf 9, wo eine Ausführungsform der zwei entwickelten Bahnen 30, 32 dargestellt ist. Die erste Bahn 30 entspricht den Ritzeln und die zweite Bahn 32 entspricht den Kettenblättern, im erhaltenen Fall.
Es sind also 12 von den 24 (mit 8 Ritzeln und 3 Kettenblättern) möglichen Kombinationen dargestellt.
Man bemerkt die winkelförmige Verschiebung der Bahnen, um die eine Bahn in der anderen übereinander zu legen, was die Länge des Zylinders bedeutend vermindert.
Die Kabel sind also anfangs auf dem Kettenblatt A, das heißt dem kleinsten, und auf dem Ritzel 1, das heißt dem größten. Eine erste Drehung des Zylinders führt zum Übergang zu dem Ritzel 2, wobei die Kette auf dem Kettenblatt A bleibt, danach durch nacheinanderfolgende Rotation auf dem Ritzel 3 und Ritzel 4, was A1, A2, A3, A4 entspricht.
Danach wird das Kettenblatt B benutzt so dass die Kette von dem Kettenblatt A zu B schaltet dadurch dass das Kabel 46 von dem Schieber 68, der sich in der Bahn 32 bewegt, gezogen wird, während sich gleichzeitig die Bahn 30 biegt, um das Kabel 44 zu spannen, was die Kette auf das Ritzel 3 zurückbringt so dass man die fünfte Kombination erhält, das heißt B3.
Die nächsten Drehungen führen zu den Ritzeln 4, 5 und 6 damit man die Kombinationen B4, B5 und B6 erhält. Das sind die sechste, siebte und achte Kombination.
Eine zusätzliche Drehung des Griffes und des Zylinders führt zum Übergang zu dem Kettenblatt C mit einer Rückkehr auf das Ritzel 5, so dass man die neunte erhaltene Kombination C5 erhält.
Danach werden die nacheinanderfolgende Rotationen die Wechsel der Ritzel 6, 7 und 8 ermöglichen, und werden die letzten Kombinationen, das heißt die zehnte, elfte und zwölfte nach dem Verfahren ausgewählten Kombination, ergeben.
Zwei Anschläge sind auch vorgesehen die die Unterdrückung der ersten und letzten Position erreichen, je nachdem, ob man 10 oder 11 von den 12 möglichen Übersetzungen ausgewählt hat, um jeden Schaltvorgang zu vermeiden, da die Entfernung 24 zu den ganz außen liegen Ritzeln der extremen Ritzel größer ist, insbesondere im Fall von 8 Ritzeln.
Alle Positionen sind durch die Kugel 74 indexiert. Diese Indexierung erlaubt sogar eine ganz anständige und leistungsfähige Kettenschaltung dadurch, dass die Vorpositionierung, siehe 11, es ermöglicht, ein bisschen weiter zu gehen, was zu einem schnellen Wechsel führt, gefolgt von einer leichten Rückkehr nach hinten und durch die Positionierung der Kugel in der Aushöhlung, was eine ideale Indexierung ist, für welche sich die Kette an der besten Ausrichtung Ritzel/Kettenblatt für die ausgewählte Kombination befindet.
Wenn der Benutzer die Übersetzung vermindern möchte, reicht es wenn er den Griff in die Gegenrichtung um so viele Ausschnitte wie notwendig dreht.
So wird bestätigt, dass die Benutzung und der Betrieb einfach sind, so wie ein Beschleunigungsgriff eines Motorrades.
Man merkt auch, dass man je nach ausgewählter Übersetzung, durch einen Zylinderwechsel, die Auswahl fast augenblicklich wechseln kann.
Zu diesem Zweck sind die drei Schrauben 40 entfernt, um die Entfernung der Kappe 38 zu ermöglichen. Der Zylinder 16 mit seinem Griff 34 ist danach durch Translation auf dem Bogen, entfernt. Man muss nur sicher stellen, dass man die Schieber 58 und 60 in Übereinstimmung mit den in 10 mit einem unterbrochenen Strich schematisch dargestellten Versatzen bringt, um den Übergang der Rollkörper und die Einführung der Bahnen zu ermöglichen.
Die Anbringung eines neuen Zylinders mit Bahnen 30' und 32', die neuen Übersetzungskombinationen entsprechen, wird durch die umgekehrte Operationsreihenfolge, die gerade dargestellt worden ist, durchgeführt.
Selbstverständlich kann die Befestigung der Kappe eine schnelle Befestigung sein, die noch besser zu so einem Wechsel passt, zum Beispiel durch Clips oder, statt durch unabhängige Schrauben, durch in die Kappe eingearbeitete Schrauben mit einer Vierteldrehung.
Tests haben gezeigt, dass eine Einzelsteuerung, so wie beschrieben, wenig Platz wegnimmt, sehr gelenkig im Betrieb ist, angenehm zu bedienen ist, sehr genau zu steuern ist, sehr einfach ist, und systematisch zu einer vernünftigen passenden Übersetzungsauswahl führt.
Jedes Mittel, das hilft, eine Übersetzung zu wählen, insbesondere ein Fenster 15, so wie auf dem festen Teil 12 in 4 dargestellt, ist geschätzt.
Es besteht noch eine wichtige Eigenschaft, um die erfindungsgemäße Vorrichtung vollständig zu machen. Diese Eigenschaft besteht in der Möglichkeit einen Abstieg in den Übersetzungen schneller als den Aufstieg zu machen, oder umgekehrt.
In der Tat, wenn der Benutzer auf ein Hindernis trifft, einen schlammigen Weg überschreitet, einen kurzen Steilweg, Sand zum Beispiel, kann er einen Wechsel der Übersetzung 12 zu der Übersetzung 5 schätzen und dies so schnell wie möglich.
Auch schlägt die vorliegende Erfindung zusätzlich eine Weiche vor, in 13A dargestellt. Diese Weiche weist ein Blatt 80 mit doppelter Steigung und eine Basis, die ein Dreieck bildet, sowie zwei Federn 82 und 84 auf. Die Feder 82 ist zwischen dem Zylinder und einer der Spitzen eingesetzt, die in Antriebsrichtung arbeiten und die Feder 84 ist auf der Steigung, die der Spitze entspricht, zwischengesetzt, in Druckrichtung arbeitend um das Blatt um die Spitze zu drehen.
Die Funktion ist in den zusätzlichen 13B und 13C dargestellt.
Die Kugelrollkörper 66 oder 68 des Schiebers bewegen sich in relativer Tanslation durch Rollen des Rollkörpers hinsichtlich des Zylinders in Pfeilrichtung, sdtößt auf die erste Steigung des Blattes 80 und rollt danach auf der zweiten Steigung. Sie geht an der unteren Spitze auseinander und spannt gleichzeitig die Feder 82. Danach folgt der Zylinder dem angegebenen Profil der Bahn, das eine Verbreiterung rechts der Weiche aufweist.
Man befindet sich dann in der Position der 13B.
In der Gegenrichten, dem Pfeil 88 folgend, mit der Feder unterhalb der Spitze des Blattes 80, nimmt der Zylinder Position auf der Basis des Blattes, was den Abschnitt parallel schaltet, wobei die Kette eine oder zwei Ritzel oder eine Kettenblatt überspringt.
Die Feder 84 ist leicht komprimiert während des Übergangs um das Blatt 80 danach in der Position der 13A zurückzubringen.
Man kann auch eine Variante darstellen, die darin besteht, den Rollkörper auf eine der Seiten der Bahn während des Aufstieges, und auf der gegenseitige Seite dieser Bahn während des Abstieges auf Druck anbringen, wobei die zwei Seiten ungleiches Profil haben.
Man merkt auch dass, wenn man die Bedienung von einem der Schieber umstellt auf einen Hebel, so wie es in der schematische Variante in 14 dargestellt ist, dann kann man noch etwas Länge gewinnen, weil die Bahnen 30 und 32 divergieren während sie hier konvergieren können.
In 15 ist eine Variante mit segmentierter Bahn dargestellt. In der Tat, kommen in diesem Fall die Rollkörper unter Druck auf Bahnen, die elementare Segmente in Form von Schrauben aufweisen, in Translation bewegbar, um die Bahn, die eine Membrane oder eine Folge von gleitenden einstellbaren Segmenten aufweist, dem gewünschten Profil anzupassen. Solch eine Variante kann insbesondere für die „Wettkampffahrer” interessant sein.
Eine große Verbesserung für den Benutzer ist auch vorgesehen. In der Tat, weisen Schaltmittel, so wie das vorher im Text schon mal erklärt wurde, generell eine Kappe mit einer Rückstellfeder auf. Diese Einheit ist schematisch in 17 dargestellt, die Kappe hat die Nummer 90, der bewegliche Arm 92, das Gehäuse 94 die Feder 96 und die Kettenblätter oder Ritzel 98. Die anderen Bezugszeichen, die etwas mit der Verbesserung zu tun haben, haben die gleichen Nummer wie in der vorigen Beschreibung.
Im Fall von bekannten Schaltmitteln muss der Benutzer dank einem Untersetzungsarm viel Kraft aufwenden, um die Feder 96 zu komprimieren, wenn er die Kappe in einer Richtung bewegen möchte, so dass die von der Feder angesammelte Rückstellenergie die Rückkehr der Kappe sichert, sobald der Benutzer eine gewisse Länge des Kabels freigibt durch umgekehrte Bedienung des betroffenen Armes.
Im vorliegenden Fall wenn man sich auf die 16 bezieht, die eine Ausführungsform darstellt, die wenig Unterschiede zu der vorigen bezüglich des Zylinders aufweist, versteht man, dass die mit dem Kabel verbundenen Schieber 58 und 60 große Kräfte auf die Rollkörper ausüben, wobei die Kräfte die Rotationsbewegungen mühsamer machen können oder zumindest würden diese Rotationsbewegungen die Bedienung, Gelenkigkeit und Anwendbarkeit, die wünschenswert für den Benutzer wäre, nicht gewährleisten.
Dadurch dass, die Bewegungen des Zylinders indexiert sind, besteht die große Verbesserung für den Komfort des Benutzers in der Anordnung für jedes Kabel von einer Kompensationsfeder 100, 102 mit kleinem Durchmesser, großer Länge mit einer großen Vorkomprimierung und mit einer kleinen Dicke so dass die Spulenwindungen verbunden sind, wenn die Feder maximal komprimiert ist und quasi verbunden sind, wenn die Feder wenig entspannt ist, im Hinblick auf das geringe Spiel der Schieber.
Man merkt auch, dass die Gesamtkraft von jeder Feder im wesentlichen identisch zu der von den entsprechenden Rückstelleinrichtungen der Schaltmittel sein muss, um zu einem Gleichgewicht zu führen.
So wie es in 16 dargestellt ist, ist jede Feder in einem Gehäuse 104, 106 in der Verlängerung des festen Teils 12 und angeordnet.
Man findet in vereinfachter Weise die Montage, die den Wert der Kompensationsfeder 101, 102 ausmacht, in 17 dargestellt.
Wenn der Benutzer den Griff in einer Richtung bewegt, was den Schieber in einer Richtung treibt, und wenn er eine Kraft ausübt um die Rückholfeder 96 der entsprechenden Schaltmittel zu komprimieren, wobei die Vorkomprimierung der entsprechenden Kompensationsfeder 100 oder 102 freigelassen ist, wird die Kraft, die der Benutzer ausüben muss, vermindert. Ein Kugelanschlag 107 ermöglicht die Einstellung der Härte des Griffes, falls die Bedienung sich zu leichtgängig erweisen würde, der Indexierungseffekt bleibt erhalten, da ein Gehäuse, um diese Kugel aufzunehmen, vorgesehen ist.
Umgekehrt, wenn der Benutzer den Griff in der anderen Richtung bewegt, wobei der Schieber in relativer Weise in der anderen Richtung getrieben wird, und wenn er eine Kraft ausübt, um die entsprechenden Kompensationsfeder 100 oder 102 zu komprimieren, ist in der Rückholfeder 96 der entsprechenden Schaltmittel gesammelte Energie entgegengesetzt und diese Kraft wird von der Kraft, die der Benutzer aufwenden muss, abgezogen.
Diese Anordnung führt zur Realisation eines sehr angenehmen Mechanismus, ohne Führungs- oder Präzisionsprobleme, weil, wie man es wiederholen muss, die Rollkörper in Rampe geführt sind, wobei die Ränder dieser Rampe genaue Dimensionen hinsichtlich der Dimensionen der Rollkörpers haben, was der Spiel auf den notwendige Spiele limitiert.
Dadurch, dass die Kräfte so aufgehoben werden, gibt es interessante Perspektiven, um die erfindungsgemäße Vorrichtung zu verbessern.
In der Tat können die Steigungen der Bahnen gegenüber des Rollkörpers größer sein, ohne dass dies die Bedienung des Griffes durch den Benutzer stört. Es ist also möglich, die Länge der Bahnen zu verringern und dadurch die Winkelbewegung des Griffes zu verringern. Die Abstände können absolut regelmäßig winkelig verteilt sein, was die erfindungsgemäße Anordnung noch erleichtert.
In 18A und 18B, ist auch schematisch eine sehr wichtige Verbesserung mit einer Montage der Einrasteinrichtungen dargestellt, die sich allen vorher dargestellten Varianten anpassen kann.
Es ist ratsam, den Zylinder 16, der nicht mehr mit dem Griff 18 verbunden ist, in freier Rotation zu lassen.
Der Zylinder ist, ausgehend von seiner inneren Oberfläche, auf einer ringförmigen Zone mit Ausschnitten 181 ausgestattet.
Dagegen verlängert sich der Griff 18 innerhalb des Zylinders durch eine Glocke 180 coaxial zu dem Zylinder 16.
Diese Glocke weist zwei Gehäuse 182, 184 auf, in denen sich je eine Einrasteinrichtung 186, 188 befindet.
Diese Einratseinrichtungen weisen jede eine in dem Gehäuse angebrachte Nocke 190, 192 auf und eine Rückholfeder 194, 196, die diese Nocke zum Vorspringen bringt, so dass sie mit den Ausschnitten im Zylinder zusammenarbeiten kann.
Die Nocken sind selbstverständlich so angeordnet, dass die eine in die Ausschnitte in der Drehrichtung des Griffes eingreift, während die andere sich entfernt und umgekehrt. Dies wird erreicht durch eine Bahn 183, die den Anschlag bildet, was eine winkelige kontrollierte Bewegung erlaubt, die es ermöglicht, den Federweg mit einem oder mit mehreren Ausschnitten in der Aufstiegsrichtung oder in der Abstiegsrichtung der Übersetzungen zu limitieren.
Der Bewegungswinkel des menschlichen Handgelenks ist größer in Richtung der absteigenden Übersetzungen als in Richtung der aufsteigenden.
Dies ermöglicht es, den Zylinder in die eine oder andere Richtung, je nach Bedarf, zu drehen.
Also sind die Vorteile dieser Verbesserung zahlreich dadurch, dass der Benutzer sowohl beim Herauf- als auch beim Herunterschalten einen oder mehrere Gänge überspringen kann.
Zusammen mit der vorige Kompensationsverbesserung, die das Spiel verringert, sieht man, dass der Komfort für den Benutzer optimal ist.
Man merkt auch noch, dass die Ausschnitte, in neutraler Position, die Einrastseinrichtungen in Ihrer Mitte aufnehmen, wobei der Kugelanschlag 107 sie so positioniert. Dies bringt einen Vorteil, weil die Einrasteinrichtungen die Ausschnitte nur besetzen, wenn der Kugelanschlag 107 freigegeben ist, das vermeidet, dass der Benutzer zwei gleichzeitige Kräfte ausüben muss. Diese Kräfte sind nacheinanderfolgend, was auch noch zur Bedienfreundlichkeit beiträgt.
Die durch die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen erzeugten Vorteile können also zusammengefasst werden, da sie wichtig sind und sich vom Stand der Technik unterscheiden, insbesondere bezüglich des Fahrrades, einem altbekannten Fortbewegungsmittel:

– Abschalten der Sorgen bezüglich der Auswahl der Ritzel und Kettenblätter mit nur einer, je nach Bedarf und Fähigkeit des Benutzers, ansteigenden oder absteigenden Übersetzungsauswahl, so wie mit einem Griff wie der Gasgriff bei einem motorisierten Zweirad, wobei man eine gute Ausrichtung der Kette beibehält;
– Gelenkigkeit der Bedienung eines Einzelgriffes mit Visualisierung einer Einzelinformation, mit Anordnung für Rechtshänder oder Linkshänder dieses Einzelgriffes;
– große Zuverlässigkeit durch eine sehr begrenzte Anzahl an Teilen die aus Leichtmetall oder aus passendem Kunststoff hergestellt werden können;
– Möglichkeit, die Übersetzungsauswahl quasi augenblicklich durch Zylinderwechsel zu wechseln;
– Anpassung an Fahrräder, insbesondere in der Erstausrüstung, aber auch an den existierenden Fahrrädern, ohne Änderung am Fahrrad;
– genaue und angenehme Kettenschaltung dank einer Übertreibung der Bewegung jenseits der Position, die der Übersetzung entspricht und Rückkehr in perfekte Position die, der beste Kettenausrichtung für die ausgewählte Übersetzung entspricht.

Claims

Verfahren zum Einrichten eines Übersetzungssatzes bei der üblichen Realisation eines variablen Kettenantriebes, insbesondere eines variablen Kettenantriebes für ein Fahrrad, wobei der Antrieb mit einer Einzelsteuerung ausgestattet ist, die es, während sich der variable Kettenantrieb im Betriebsmodus befindet, ermöglicht, aus dem Übersetzungssatz eine geeignete Übersetzung auszuwählen, wobei der Antrieb einen Satz von n antreibenden Zahnkränzen, die durch ein erstes Steuerkabel (44) gesteuert werden, und einen Satz von m angetriebenen Ritzeln, die durch ein zweites Steuerkabel (46) gesteuert werden, aufweist, wobei die Zahnkränze und Ritzel durch eine Kette verbunden sind, was zu insgesamt n × m potenziellen Übersetzungen führt, wobei nach diesem Verfahren aus der Gesamtheit dieser n × m potenziellen Übersetzungen ein reduzierter Satz ansteigender oder absteigender Übersetzungen beibehalten wird, die aus dem Satz der nutzbaren Übersetzungen ausgewählt sind, von dem alle Übersetzungen, die im Wesentlichen denselben Wert haben wie eine der beibehaltenen Übersetzungen und/oder alle Übersetzungen, die zu einer übertriebenen Fehlausrichtung der Kette führen, bereits unterdrückt wurden, und dann gemäß diesem reduzierten Satz von ausgewählten Übersetzungen ein mechanisches Programm erstellt wird, das dazu ausgelegt ist, in die Einzelsteuerung eingebaut werden zu können, um sicherzustellen, dass jede Übersetzungswahl aus den ausgewählten Übersetzungen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erstellens des mechanischen Programms das Bereitstellen eines Zylinders (16) zum Verbinden mit einem drehbaren Handgriff (18) der Einzelsteuerung und das Ausführen von zwei Bahnen (30, 32) auf dem Zylinder (16) zum Betätigen des ersten und des zweiten Steuerkabels (44, 46) zum Wählen irgendeiner Übersetzung aus den ausgewählten Übersetzungen aufweist, jede der zuvor aus dem Satz der nutzbaren Übersetzungen beibehaltenen Übersetzungen frei ausgewählt wird, ohne dass irgendein Zwang in der Auswahl durch die Ausführungseinrichtungen der Einzelsteuerung auferlegt wird, auch nicht durch die Auswahl der anderen gleichzeitig beibehaltenen Übersetzungen, wobei die Anzahl an Übersetzungen, die die Einzelsteuerung gemäß irgendeines mechanischen Programms wählen kann, in keiner Weise dadurch eingeschränkt ist, wie die Steuerung, sei es von der Auslegung oder Realisierung her, erfolgt ist, außer durch die Fähigkeit der Einrichtungen, die das mechanische Programm tragen, wobei diese Fähigkeit frei ausgewählt wurde und ohne dass irgendein Zwang aufgrund der Ausführungsform der Einzelsteuerung auferlegt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Übersetzungen ausgewählt werden, die zwischen der kleinsten Übersetzung und der größten Übersetzung gleichmäßig verteilt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Übersetzungen ausgewählt werden, die in Abhängigkeit von Gefällen, vom Benutzer, vom Gelände, gruppiert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Tabelle mit zwei Eingabefelder, die die Ritzel in Zeilen und die Zahnkränze in Spalten oder umgekehrt aufweist, eine Abfolge an Paarungen für den Übergang von einer Übersetzung zur nächsten oder vorhergehenden durch einen Übergang von einem Feld der Tabelle zu dem in der Zeile benachbarten, dem in der Spalte benachbarten oder auch diagonal benachbarten Feld ausgewählt wird.
Übersetzungsauswahlvorrichtung, geeignet für einen variablen Kettenantrieb, wie er aus dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hervorgeht, insbesondere für ein Fahrrad, wobei diese Vorrichtung einen Satz von n antreibenden Zahnkränzen und einen Satz von m angetriebenen Ritzeln, die durch eine Kette verbunden sind, Kettenschaltungseinrichtungen, die den Zahnkränzen zugeordnet sind, und Kettenschaltungseinrichtungen, die den Ritzeln zugeordnet sind, ein erstes Steuerkabel für die den Zahnkränzen zugeordneten Kettenschaltungseinrichtungen und ein zweites Steuerkabel für die den Ritzeln zugeordneten Kettenschaltungseinrichtungen aufweist, wobei sich die Kettenschaltungseinrichtungen zwischen zwei extremen Positionen hin und her bewegen und Einrichtungen zur elastischen Rückstellung von einer der extremen Positionen zur anderen aufweisen, wobei die Vorrichtung auch eine Einzelsteuerung mit einem drehbaren Handgriff (18) und einem bezüglich einer Verbindung, insbesondere mit einem Fahrrad, feststehenden Teil (12) aufweist, und mit den Kettenschaltungseinrichtungen verbunden ist, um die Wahl einer geeigneten Übersetzung aus dem reduzierten Satz zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Handgriff (18) mit einem Zylinder (16) verbunden ist, um sowohl mit diesem translationsfest als auch so eingerichtet zu sein, dass er infolge jeder Betätigung des Handgriffs drehend verschoben wird, wobei der Zylinder (16) zwei Bahnen (30, 32) aufweist, wovon jede einen von zwei an den Enden des ersten (44) bzw. zweiten (46) Steuerkabels befestigten Stiften aufnimmt, wobei die Bahnen (30, 32) Profile, um eine Positionierung mit einer mehr oder weniger ausreichenden Toleranz sicherzustellen, um die Bewegung der Kabel zu gewährleisten und die genaue Rückkehr der Kabel entsprechend der Paare Zahnkranz/Ritzel der aufeinander folgend ausgewählten Übersetzungen sicherzustellen, sowie Indexierungseinrichtungen für jede der Übersetzungen aufweisen, wobei sich die beiden Bahnen (30, 32) über den Umfang des Zylinders (16) derart erstrecken, dass mindestens eine dieser beiden Bahnen mehr als eine vollständige Drehung um den Umfang durchführt, ohne aneinander zu stoßen, und derart, dass die den aufeinander folgenden Übersetzungen entsprechenden Indexierungspunkte in durchgehender Abfolge entlang jeder Bahn (30, 32) aufeinander folgen und mindestens für eine der ausgewählten Übersetzungen eine gleichzeitige Verschiebung der Stifte des ersten und zweiten Steuerkabels (44, 46) zulassen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (16) glockenförmig zylindrisch und die Bahnen (30, 32) innen und außen an der Glocke eingelassen sind, und jeder Stift ein in der entsprechenden Bahn rollender Rollkörper (66, 68) ist, der fest mit einem translationsbeweglich geführten Schieber verbunden ist, der am Ende des entsprechenden Steuerkabels befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (16) eine Scheibe mit Erhebungen aufweist und die Stifte an Zapfen befindliche Rollkörper sind, die dazu vorgesehen sind, auf den Erhebungen zu rollen, wobei die Zapfen die Umsetzung der Drehbewegung in eine im Wesentlichen lineare Bewegung ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kompensationseinrichtungen (101, 102) für die Kräfte der elastischen Rückholeinrichtungen (96) und der den Zahnkränzen und Ritzeln zugeordneten Kettenschaltungseinrichtungen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtungen für jedes Steuerkabel eine zu diesem Kabel koaxiale, vorgespannte Feder (100, 102) aufweisen, die zwischen einem feststehenden Anschlag des Betätigungsgriffes und dem entsprechenden Stift angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn Spiralfedern mit großer Länge, kleinem Durchmesser und geringer Steifigkeit sind, derart, dass sie eine ausreichende Kompensationskraft bei minimalem Platzaufwand bereitstellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie in zwei Richtungen wirkende Einrasteinrichtungen aufweist, die zwischen dem drehbaren Betätigungsgriff und dem Zylinder angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einrasteinrichtung einen bezüglich einer glockenförmigen Verlängerung des Betätigungsgriffes angelenkten Stift aufweist, der durch eine Feder vorgespannt ist, wobei der Stift dazu vorgesehen ist, mit im Zylinder ausgebildeten Kerben zusammenzuwirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil (12) des Betätigungsgriffes (18) Einrichtungen (38) aufweist, um das Entfernen eines ersten Zylinders (16) und das Anbringen eines zweiten Zylinders (16) mit anderen Bahnen (30', 32') zu ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn (30, 32) eine in Segmente aufgeteilte Bahn mit Einstelleinrichtungen ist, um jedes Segment zum Vorspringen zu bringen, um eine Bahn mit einem vorgegebenen Profil herzustellen.