WO2014067518A1

WO2014067518A1 - Schalteinrichtung für eine kettenschaltung eines fahrrades

Info

Publication number: WO2014067518A1
Application number: PCT/DE2013/200243
Authority: WO
Inventors: Dietmar Rudy; Bettina Rudy
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-05-08
Also published as: DE102013202508B4; DE102013202508A1; DE102013202510B4; DE102013202510A1

Abstract

Schalteinrichtung für eine Kettenschaltung eines Fahrrades, mit einem gelenkig gelagerten Käfig (1b) zum Schalten der Kette von einem Zahnrad auf ein anderes Zahnrad und mit einem zur Betätigung des Käfigs (1b) vorgesehenen Aktor; der einen Elektromotor (11) und ein Stellteil (10) zur Betätigung des Käfigs (1b) aufweist, wobei der Aktor als Linearaktor (9, 40, 41) ausgebildet ist, der ein linear verschiebbares Stellteil (10) zur Betätigung des Käfigs (1b) aufweist.

Description

Scha Ite inrichtu ng fü r eine Kette nschaltung eines Fah rrades

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaiteiririchtung für eine Kettenschaltung eines Fahrrades.

Aus US2ÖQ4/01 Ö2288 AT ist eine Scbälteinrichtung für ein Kettenschaltung eines Fahrrades bekannt geworden, Ein gelenkig gelagerter Umwerferkäfig umgreift gabelförmig eine Kette. Ein ktor ist vorgesehen, der einen Elektromotor und ein durch ein Zahnscheibensegment gebildetes Stellteil aufweist, das einstückig an einen Schwenkhebel einer Patraileiagrammführung des Umwerferkäfig angeformt ist. Das Zahnscheibensegment ist schwenkbar um eine Schwenkachse gelagert und kämmt mit einer Schnecke eines Schneckengetriebes, Die Schnecke ist drehfest auf einer Motorwelle des Elektromotors angeordnet.

Bekannte Schaltesnrichtungen mit Aktoren weisen eine Untersetzung von etwa 1 :1 OÖD auf, so dass kleine, schnell drehende Motoren zum Einsatz kommen können, die aufgrund der Untersetzung ein ausreichendes Drehmoment beziehungsweise ausreichend große Stellkräfte am Stellteil erzeugen.

Aufgabe der Erfindung war es, eine aliernative Schalteinriehtung anzugeben.

Erfind ungsgemäii wurde diese Aufgabe durch die Schalteinrichtung nac Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgem e Schalteinrichtung für ein Kettenschaltung eines Fahrrades ist mit einem gelenkig gelagerten Käfig zum Schalten de Kette von einem Zahnrad auf ein anderes Zahnrad versehen, ferner mit einem zur Betätigung des Käfigs vorgesehenen Aktor,, der einen Elektromotor und ein Stelltet! -aufweist* wobei der Aktor als Länearaktor ausgebildet ist, der ein linear verschiebbares Stellte!! zur Betätigung des Käfigs aufweist. Der Unearakto? kann in günstiger Weise unmittelbar an dem Käfi angreifen. Der Käfig wird übiicherweise entlang einer Steilbahn seitlich verschoben; das linea verschiebbare Steilteil kann in vorteilhafter Weis so angeordnet werden, dass seine Stellbewegung in der Stellbahn liegt. Die Stellbahn kann auch eine Kurvenbahn beschreiben. In diesem Fall kann der Aktor an seiner gesteiftes! angeordneten Seite schwenkar angeordnet sein, so dass das StelSteH tangential entSang dieser Steifeah gestellt werden kann. Die lineare Stetlbewegun ermöglicht in einfacher Weise je nach technischer Umsetzung auch den unmittelbaren Änschluss eines Bowdenzugs an das Steilteil und an den Käfig, Ein besonderer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass aufgrund der im Wesentliche unmittelbaren Umsetzun der Stellbewegung des Stelltesls in eine Stellbewegung des Käfigs Reibunsverluste reduziert sind.

Erfindungsgemäße Schalteinrichtungen können sowohl zum Schalten der Kette von einem Kettenblatt auf ein anderes Kettenblatt der Tretkurbel ausgebildet sein, als auch zum Schalten der Kette am Hinterrad von einem Ritzel auf ein anderes Ritzel. Im: ersten Fall ist bei dem Umwerfer ah der Tretkurbel der Käfig als sogenannter Umwerferkäfig ausgebildet, der etwa gabelförmig ausgebildet ist und die Kette umgreift. Derartige Umwerferkäfige werden gelegentlich auch als Schaltgabel oder Umwerfergabel bezeichnet, im zweiten Fall ist bei dem Schaltwerk am Hinterrad der Käfig als Schaltkäfig ausgeführt, der üblicherweise mit Umlenkrädern für die Kette versehen ist. Der Käfig umgreift die Kette gabelförmig oder umschließt sie, so dass bei einem seitlichen Verschieben des Käfigs die Kette quer zur KeitenSängsrichtung verschoben und von einem Zahnrad auf ein benachbartes Zahnrad umgewOffen wird.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen SchaSteinrichtung weist der Linearaktor einen Plänetenwälzgewindetrieb aut der eine auf einer Gewindespinde! angeordnete Spindelmutter aufweist, sowie zwischen der Gewindespindel und der Spindelmutter angeordnete Planeten, wobei di Planeten mit ihrem pSänetenseiiigen Eingriffsprofil mit einem mutterseitigen Eingriffsprofil de Spindeimufter sowie mit einem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewindeprofil der GewJndespindel in Eingriff stehen, wobei das Stellfeil entlang der Spändelaehse linear verschiebbar angeordnet ist Derartig Planetenwälzgewindetrsebe lasse sich aufgrund verbesserte Fertigungsmögiichkeäten kostengünstig herstellen und ermöglichen große Untersetzungen, Das planetenseitige EsngriffspiOfil kann durc umlaufende Rillen am Umfang der Planeten gebildet sein, wobei einander benachbarte Rillen in einer Ebene quer zur Pi netenaciise liegen. Gleiche Rillen können sowohl für den Eingriff mit der Spindelmutter als auch für den Eingriff mit der GewshdespindeS vorgesehen sein. Oftmals weisen die Planeten eine dickeren Ivliitelabschnitt und benachbarte dünnere Endabschnitte auf, mit Rillen an dem Miftelabsehnitt und mit Rillen an den Endabschhitten. Die Rillen der Ehdabscbmtte kämme dann mit mutterseitigen Rillen, die Rillen des ttelabschnitts kämmen dann mit dem Gewindepröfi! der Gewindespindel.

Unter Relativdrehung von Spindelmutter und Gewindespindel erfolgt ein relative axiale Verschiebung der Spindelmutter und Gewindespinde! entlang der Spindelachse' wahlweise können die Spindeimutter oder die Gewindespinde! als linear verschiebbares Stellten verwendet werden. Gegebenenfalls kann auch ein an der Spjhdelmütter oder an der Gewindespindel befestigtes Änschiusstell Teil des Steilteils sein, wobei das AnschSu Steil an dem Käfig angreifen kann.

Bei einer erfindungsgemäf en Weiterbildung ist der Käfig an einer Schwenkachse schwenkbar gelagert, wobei die Schwehkachse in einer Ebene angeordnet ist, in der die Spindelachse der Gewindespindel liegt. Bei dieser Anordnung kann eine SteSlbewegung des Stellteils auf einfache Weise unmittelbar auf den Käfig zum Schalten der Kette auf ein anderes Ritze! oder Kettenblatt übertragen werden.

Hier bietet sich in günstiger Weise eine Anordnung an, bei der die Spindelachse que zu der Bchwenkachse angeordnet ist. Au diese Weise kan der Stellweg des Stellteils dem Schaltweg des Käfigs - gemessen an der Schwenkachse ~ entsprechen.

Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann das Steilteii über eine Schalthebel an dem Käfig angreifen, wobei der Schalthebel zwei winklig zueinander angeordnete Hebelarme aufweist, zwischen denen eine Sohaifhebefachse angeordnet ist, um di herum der Schalthebel schwenkbar gelagert ist, und wobei das Stellteil an dem einen Hebelarm und der andere Hebelarm an dem Käfig angreift. Derartige Anordnungen können sowohl für das Schaltwerk am Hinterrad als auch den Umwerfer an der Tretkurbel in günstiger Weise zum Einsatz kommen, wenn eine Umlenkung der Stelibewegung des Stellieil erforderlich Ist. Bei dem in erfindungsgemäßer Weise eingesetzten Pianeteriwälzgewindetrieb kann die Spindefmütter drehfest und axial verschieblich angeordnet sein, wobei die Gewindespindei drehbar und axiai unverschiebiich angeordnet sein kann.

Bei einer erfindungsgemäß>en Weiterbildung kann de Sektromotor die Gewindespindei über ein Untersetzungsgetriebe antreiben. Je nach Anwendung besteh! ein Bedarf für sehr gro^e Untersetzungen, Die Drehzahl des Rotors wird zunächst über das Untersetzungsgetriebe untersetzt und die erzeugte Rotation auf die Gewindespindel übertragen; unter Rotation der Gewindespindei findet ein gewünschte Relativversehsebung zwischen der Gewindespindei und der Spindelmutter statt, als SteiSbewegung des Steiiteils.

Für eine wetterunempfindliche, kompakte- Bauweise sieht eine erfindungsgemäß Weiterbildung vor, dass der Linearaktor ein Äktorgehäuse aufweist, das den Planetenwälzgewindetrieb sowie de Elektromotor aufnimmt. Das Äktorgehäus kann zudem als Führung für die Spindelmutter ausgebildet sein, wenn die Spindeimutter gegenüber dem Äktorgehäuse drehfest und axiaiverschieblich angeordnet äst. in bauraunisparender Weise äst der Elektromotor innerhalb der Hohl ausgebildeten Gewindespindei. Der Planetenwälzgewindetrie ist dann weitgehend in dem Aktorgehäuse untergebracht und geschützt und der Elektromotor äst platzsparend in der hohlen Gewindespindei untergebracht und geschützt.

Innerhalb der hohlen Gewindespihdei kann auch das Untersetzungsgetriebe angeordnet sein, das eingangsseitig an die Motorwelie des Elektromotors und ausgangsseitig an die Gewindespindei des Planetenwiizgewinde riebes angeschlossen ist. Demzufolge ist auch das Untersetzungsgeiriebe bauraumsparend eingebaut und gegen Witterungseinflüsse weitestgehend geschützt

Wenn das Untersetzungsgetriebe als Stirnradgetriebe ausgebildet ist, bietet sich in günstiger Weise an, die hohl Gewindespindei an ihrem Innenumfang mit einer koaxial um die Spindeiachse herum angeordneten Snnenverzahnung zu versehen, mit der ausgangsseitige Stirnräder des Stirnradgetriebes kämmen.

Der Elektromotor und die Gewindespindel können drehbar zueinander und axial unverschiebiieh zueinander angeordnet sein, wobei die Spindelrrtutter und der Elektromotor drehfest in Bezug auf das Äktörgehäuse angeordnet und axial verschieblieh zueinander angeordnet sind. Das Äktörgehäuse übernimmt in diesem Fall mehrer Funktionen: es schützt die Komponenten der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung gegen Wiiterungseinflusse, es ermöglicht eine bauraumsparende Anordnung de Komponenten, es kann der Führung des Stellteils dienen, und es kann eine Messeinrichtung aufnehmen, um eine Stellbewegung des Steilteils zu erfassen.

Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist das Sielltei! drehfest und axial verschieblich in dem Äktörgehäuse aufgenommen, wobei eine axiale Relativverschiebung zwischen dem Steliteii und dem Äktörgehäuse mittels einer Messetnrichiung erfasst wird. Diese Messeinrichtung kann in an sich bekannter Weis eine Maßverkörperung und einen die MaSverkörperung abtastende Sensor aufweisen; die MaSverkörperung kann an das zugrundeliegende Messprinzip angepasst sein, also bspw. als Skalierung eine magnetische Codierung oder eine Strichteiiung aufweisen. Es können i krementeSie magnetische oder induktive Messsysteme zum Einsatz kommen. Es können auch analoge potenziometrische Messsysteme zum Einsatz kommen. Die MaßveFkörperung kann an der Spindelmutter und der Sensor an dem Äktörgehäuse angebracht sein, oder bei weiterer erfindungsgemä&er Ausbildung, ist auch eine umgekehrte Anordnung denkbar.

Eine besonders wirtschaftliche Ausführung ist mit einer erfindungsgemäßen Variante bereitgestellt, bei der die esseinricMung durch ein Schiebepotenisometer gebildet ist, das ei schienenförmlges Widerstandselerrient und einen Schleifer aufweist. Der Schteifer und das Widerstandseiement verschieben relativ zueineander, wenn der Aktor betätigt wird. Der Schieifer tastet das Widerstandselement a und verändert die Teil widerstände des Spannungsteilers. Der Schieifer kann an der Spindelrnutier gehaltert sein, das schienenförmige iderstandseiernen! kann an dem Äktorgehäuse gehaltert sein.

Die mit inem P anetenwälzgewindetrieb versehenen erfsndungsgemäl e SchalteinricMung sieht irr günstiger Weise eine Auslegung der Gewindesteigung des Gewindeprofils der Gewindespindei für eine Selbsthemmung des Planetenwälzge indetriebes vor. Das bedeutet, eine eingestellte Schaltposition der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung bedarf keiner weiteren Mittel, um die eingestellte Lage des Käfigs beizubehalten.

Je nach Anwendung kann das Äktorgehäuse gesteilfest oder um eine gesteilfeste Ächse schwenkbevveglsch gelagert sein. Eine gesteilfeste Anordnung kann bei einem Umwerf er zweckmäßig sein, eine um eine gesteilfeste Achse schwenkbeweg Siehe Anordnung kann bei einem Schaltwerk am Hinterrad zweckmäßig sein.

Nachsiehend wird die Erfindung anhand von fünf in insgesamt sieben Figuren abgebildeten AusfQhrungsbeispieien näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine erste erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematischer

Darstellung,

Figur 2 ein zweite erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematischer Darstellung,

Figuren 3 und 4 eine dritte erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematischer

Darstellung, in zwei Schaitsteilungen,

Figur 5 eine vierte era^'ndungsgemä&e SchalteinriGhiung i

schematischer Darstellung igur 8 eine fünfte erfindungsgemäße Schalteinrichtung in sehematischer Darstellung, und Figur 7 einen bekannten Umwerfer

Figur 8 eine bekannte Schatteinriehtung^■mit einem Aktor,

Die Figuren und 8 zeigen einen an sich bekannten Umwerfer 1 zum Sehalten einer Kette vor) einem Kettenblatt auf ein benachbartes Kettenblatt. Ein nachstehend als Umwerferkäfig 1a bezeichneter Käfig 1b ist mittels einer Parallelogranimführung 2 scbwenkbeweglsch gelagert. Die ParalSelogrammführung 2 weist gestellfeste - am Fahrradrahmen gehalterte - Schwenkachsen 3, 3a für Schwenkhebel 4, 5 auf. A den vo den Schwenkachsen 3 abgewandten Enden der beiden Schwenkhebel 4 ist der Umwerferkäfig 1a an zwei Schwenkachsen 6, 7 schwenkbeweglich gelagert, wobei die eine Schwenkachse 6 an dem Schwenkhebel 4 und die ander Schwenkaehse 7 an dem Schwenkhebel 5 angeordnet ist.

Figur 8 zeigt einen derartigen Umwerfer, der von einem bekannten Aktor 8 betätigt wird. Der Aktor 8 dreht mit einem rotierende Abtriebsrad die Schwenkachse 3a, unte dieser Drehbewegung versehwenkt die Paralleiogrammführung 2 und der Schaltkäfig verschwenkt seitlich, um die nicht abgebildete Kette von einem Kettenblatt auf ein benachbartes Kettenblatt zu werfen.

Figur 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Schalteinrichtung in schematsscher Darstellung, mit einem erfind uncjsgemä&en Linearaktor 9 und mit dem Umwerfer 1 , wie e in Figur 7 abgebildet Ist. Der Ümwerferkäfig 1a kann als Schaltgabe! oder allgemein als Käfig 1 bezeichnet werden.

Der Unearaktör 9 weist ein linear verschiebbares Stellte!! 10 auf, dessen Stellachse S quer zu der Sehwenkaohse 7 angeordnet ist, wobei die Steliäohse S in diesem Ausführungsbeispiel in einer Ebene liegt, i der auch Schwenkachse 7 Siegt, Unter Verschiebung des Steilteiles 10 entläng der SteSiachse S wird der Umwerferkäfig 1a in der beschriebenen Weise ausgelenkt.

Der Linearakior i weist einen Elektromotor 11 auf, ferner einen Planetenwälzgewindetneb 12, sowie ein Uoferseizungsgetriebe 13, Der Elektromotor 11 der Planefenwä!zgewind rie 12 und das Untersetzungsgetriebe 13 sind in einem gemeinsamen Äktorgehäuse 14 untergebracht. Das Äktorgehäuse 14 ist um eine gestellteste Schwenkachse 15 eines nicht abgebildeten Fahrrades schwenkbar gelagert.

Der Plan tenwälzgewindetrieb 12 weist eine auf einer Gewindespindei 16 angeordnete Spindelmutter 17 auf, sowie zwischen der Gewindespinde! 16 und der Spindeimutter 17 angeordnete Planeten 18, wobei die Planeten 18 mit ihrem planetenseitigen Eingriffspröfii 19 mit einem mutterseitigen Eingriffsprofil 20 der Spindeimutter 17 sowie mit einem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewindeprofil 21 der Gewindespindel 16 i Eingriff stehen. Das planetensejtige Eingriffsprofil 19 ist gebildet durch erste Rillen 2 (ladlgiiG angedeutet) , die an einem dickeren M ittelabschnitt 23 der Planeten 18 ausgebildet sind, sowie durch zweite Rillen. 24 (lediglich angedeutet), die an dünneren Endabschnitten 24a der Planeten 18 ausgebildet sind.

Die Planeten 18 weisen a ihren Stirnseiten Zapfen 25 auf, die jeweils in eine Bohrung 26 eines ringförmigen Planetenkäfigs 27 eingreifen, wobei die beiden Planetenkafige 27 mit einer der Anzahl von Planeten 18 entsprechend⁶⁰ Anzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Bohrungen 26 versehen sind. Die Planetenkäfig 27 gewährleisten einen einwandfreien umfangsseitigen Abstand einander benachbarter Planeten 18.

In diesem Ausführungsbeispfel äst die Spindelmutter 17 als ^'Stei_.lteil 10 vorgesehen; an deren dem Umwerfer 1 zugewandten Ende ein weiter unten beschriebenes Anschlußteil 29 eis Teil des Stellteiis 10 befestigt ist. Die Stellachse S und die Spindelaeose der Gewindespindel 16 fallen in diesem Ausfü rungs öispiel zusammen.

Der PSanetenvvälzgewindetrie 12 ist selbsthemmend ausgelegt. Für die Selbsthemmung genügt es, wenn eine rückwärts von außen I das Stellteil 10 des Linearaktor f eingeleitete Kraft: ein RycksteHmpment der Gewindespinde! 18 urri die Spindelachse erzeugt, das kleiner ist als ei zu übeswindendes Reibmoment, das über das Untersetzungsgetriebe 13 und die : Motorresbung im Elektromotor 11 erzeugt wird. Je kleiner die Gewindesteigung des Gewindeprofiis 21 ist, desto kleiner ist das auf die Gewindesptn de! 16 einwirkende Rückstellmoment.

Die Gewindespindel 16 ist mittels eines RiSienkugellagers 28 in dem Äktorgehäuse 14 axial und radial drehbar gelagert. Die Spindetmutier 17 ist in dem Äktorgehäuse 14 axial verschieblich angeordnet, jedoch drehfest gegenüber dem Äktorgehäuse 14, Die drehfeste Anordnung ist durch ein an der Spihdelrautter 17 befestigtes Änschlussteil 29 gegeben, das an der Schwenkachse 7 des Umwerfers 1 gelagert ist.

Ein Motorgehäuse 30 des ElektromotöFS 11 ist an dem Äktorgehäuse 14 befestigt; es sind lösbare sowie unlösbare Verbindungen möglich. Das Motorgehäuse 30 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der innendurchmesser der Gewindespindel 16 und ragt bei eingefahrener Gewindespinde! 16 über seinen größeren Teil in die hohle Gewindespindel 16 hinein. An seinem dem Umwerfer zugewandten axialen Ende ist ein nicht abgebildeter Rotor des Elektromotors 1 drehfest an eine Motorwelle 31 angeschlossen, die mit einem Stirnrad 32 versehen ist.

Das Untersetzungsgetriebe 3 ist hier durch ein Stirnradgetriebe 13a gebildet. Das Stirnrad 32 der Motorwelle 31 ist Teil des Stirnradgetriebes 13a. Das Stirnrad 32 kämmt mit über seinen Umfang verteiii angeordneten Stirnrädern 33, die drehbar an_. dem Motorgehäuse 30 gelagert sind. Die Stirnräder 33 kämmen außerdem mit einem innenverzahnten Stirnrad 34, das koaxial zu der Spindelaehse und zu der fvloforwelie 31 angeordnet ist. Das innenverzahnte Stirnrad 34 ist am innenumfang der hohlen Gewindespindel 16 befestigt; es kann auch einstöckig mit der Gewinäesprndel 16 ausgeführt sein. Das Stirnradgetriebe 13a ist innerhalb der hohien Gewindesplnde! 6 untergebracht

Der ünearaktor 9 weist ferner eine Messeinrichtung 35 auf, die eine Sineare Verschiebung der Spindelmutter 17 gegenüber dem Äktorgehäuse 14 erfasst. Diese essesnrichiung 35 kann bspw. für eine inkrementale oder absolute Wegmessung ausgebildet sein. Inkrementale Wegmessgeräte wandeln die Bewegung der Spindelmutter 17 in Zählimpulse. Die so erzeugten Signale lassen sich mit einem einfachen elektronischen Aufwand auswerten. Bei diesen inkrementalen Messungen kann ein Referenzierungsfahrt nach Einschalte des Linearaktors erforderlich sein, um eine aktuelle Lage des Linearaktörs zu bestimmen. Absolute Wegmessgeräte übergeben der Steuerung die Position der SpihdeSmutter 17 als absoluten Wert. Dadurch ist die erfindungsgemäße Sehaiteinrichtung jederzeit einsatzbereit

Die Messeinrichiung 35 kann einen Sensor und eine Mässverkörperung aufweisen, Das Abtasten der Maßverkörperung kann optisch, induktiv oder magnetisch erfolgen. Die Waßverkorperung kann sich parallel zur Spindelachs am Innenumfang des Aktorgehäuses 14 erstrecken. Der Sensor kann i einer Ausnehmung der Spindelmutter 17 angeordnet sein.

Im Ausführungsbeispiel ist ein als sogenanntes Lettplastikpbtentiometer ausgeführte Schiebepotentiometer 38 vorgesehen. Dieser Spannungsteiler besteht aus einem schäenenförmlgen Widerstandselement 37, und einem beweglichen Schleifer 37a, der den festen Gesahitwiderständ elektrisch in Teilwiderstände aufteilt. Das Widerstandselement 37 besteht aus einer elektrisch nichtleitenden Trägerschlene 37b, auf der ei elektrisch leitender Kunststoff als Widerstahdsmatenal aufgebracht ist,. Der Schleifer 37a kann entlang dem Widerstandselement bewegt werden und verändert unter dieser Bewegung di Teilwiderstände. Der gemessene elektrische Widerstand ist abhängig von dem zurückgelegten Stellweg der Spindelmutter, Das schienenför ige Widerstandslement 37 ist am Innenumfang des Aktorgehäuses 14 parallel zur Spindelac se angeordnet, Der Schleifer 37a ist an der Splndeimutter 17 angeordnet und steht in Kontakt: mit dem Widerstandselement 37,

Ferner äs! eine nicht weiter abgebüdeie Steuereinrichtung vorgesehen, über die ein Gangwechsel vom Radfahrer eingeleitet werden kann.

Der Linearaktor § greift hier in günstiger Weise a der ümfangsiangente des Schwenkhebels 5 an. Der Linearaktor 9 ist quer zu der Schwenkachse 3a des Umwerferkäfigs 1a angeordnet, so dass Steilbewegungen des Linearaktors 9 in der Richtung erfolgen, in der auch der Umwerferkäfig verlagert wird.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltreinrichiung und des erfindungsgemäßen Linearaktors 9 näher erläutert.

Wenn der Radfahrer di Kette von einem Kettenblatt auf ein benachbartes Kettenblatt schalten möchte, betätigt er die Steuereinrichtung. Der Elektromotor 11 wird eingeschaltet und di Rotation der Motorwelle 31 wird über das Untersetzungsgetriebe 13 In eine Rotation der Gewindespindel 16 umgewandelt. U hler Rotation der Gewindespinder wälzen die Pianetäh 18 an dem sch raobenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewindeprofil 21 der Gewindespinde! 16 sowie an dem mutterseitigen Eingriffsprofil 20 der Spindelmutter 17 ab. Die Spindelmutter 17 wird gemeinsam mit den Planeten 18 gegenüber der Gewindespindel 16 und dem Aktorgehäuse 14 entlang der Spindelachse linear verschoben. Das durch die Gewindespindel 16 gebildete Stellte!! 10 greift über däs Ahschlussteir Q a der Schwenkachse an, so dass die Schwenkachse 7 um die gestellfeste Schwenkachse 3 a herum schwenkt. Während dieser Schwenkbewegung gewährleistet die ParaSleiögrammfühFung 2, dass der Umwerferkäfig 1a seine .Ausrichtung im Raum weitgehend beibehält und mehr oder weniger parallel verschoben wird. Die Kette wird umgeworfen und der Umwerferkäfig 1a fährt seine vorgesehen Position an. .Schließlich wird der Elektromotor 1 abgeschaltet. Aufgrund der Selbsthemmung ist ohne ein weitere Betätigung des Linearaktors 9 eine ungewollte Bewegung des Umwerferkäfigs 1a ausgeschlossen.

Unter der Steilbewegung des Steiltsiles 10 verschwenki die Schwenkachs 7 des ümwerfers 1 gemeinsam mit dem an der Schwenkachse 7 angreifenden Anschiußiei! entlang einer Kreisbahn um di gestellfeste Achse 3a. Der Linearaktor 9 verschwenkt unter dieser Steläbewegüng geringfügig um seine gestellfeste Schyt enkächse 15, so dass die Stellachse S geringfügig um dies gestellfeste Achse 15 schwenkt In diesem AüsführungsbeispäeS Hegt di Stellachs S tangential an dieser Kreisbahn an. Bei erfindungsgemä kann Rönnen; konstruktive Grunde dafür sprechen, die Änbindung des Stellteils des Linearaktors an den Umwerfe r ^' auch in einem Abstand von dieser Sehwenkachse 7 vorzusehen.

Die in Figur 2 abgebildete eriindungsgemälte Schalteinrichtüng unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Schalteinrichtüng durch einen modifizierten ünearaktor 40: der Elektromotor 1 1 ist außerhalb des Aktorgehäuses 14 an dem Äktorgehäuse 14 befestigt; das Untersetzungsgetriebe ist; durch einen in dem Äktorgehäuse 14 untergebrachten Riementrieb 38 gebildet; der Riementrieb 38 treibt über den der Elektromotor 11 di massiv ausgeführte Gewindespindel 39 an.

Die In den Figuren 3 und abgebildete erfindungsgemäße Schalteinrichtung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schalteihrichtung durch einen modifizierten Linearaktor 41 : der Elektromotor 11 ist nicht längs sonder quer zur Spindeiachse angeordnet; als Untersetzungsgetriebe ist ein Winkeigetriebe 42 vorgesehen, das bspw. durch eine Kegeiradgetriebe gebildet sein kann. Der Linearaktor 41 ist um eine gestellfeste Achse 43 schwenkbar gelagert. Figur 3 zeigt die Schalteinrichtüng mit eingefahrenem Ünearaktor 41 , Figur 4 mit ausgefahrenem Linearaktor 41.

Die in Figur 5 abgebiidete erfindungsgemäße Schalteinrichtüng unterscheidet sieh von der aus der Figur 1 lediglich dadurch, däss das Steilteil 10 über einen Bowdenzug 4 in Höhe der Schwenkachs 7 an dem Umwerferkäfig 1a angreift, wobei der Bowdenzugs 44 in der Richtung mit seiner Zugstrecke wirksam ist, in der der Umwerfer 1a verschwenkt werden soll. Eine nicht abgebiidete Feder druckt derart gegen den Umwerfer 1 , dass der Bowdenzyg 44 unter Zugspannung steht Die Hülle 45 des Bowdenzugs 44 ist einerseits an dern Äktörgehiuse 14 und andererseits an: einem gesteiifesten Lager abgestützt. Hierzu ist das A orgehäus 14 mit eine/r Öffnung 46 versehe ₅ durch die der Bowdenzug 44 durchgeführt ist. Dies Anordnung ermöglicht eine vom Umwerfer 1 entfernte Anordnung des Linearaktörs 9 am Fahrradrahmen.

Die in Figur 6 abgebiidete erfindungsgemäß Schaiteinrichtung unterscheidet sich von der aus der Figur 2 lediglich dadurch, dass der Linearaktor 40 nicht quer sondern parallel zu der Schwenkachse: 7 des Umwerf ers 1 angeordnet ist, wobei Stellbewegungen de Steilteils 10 über einen winkelförmigen Hebel 47 auf den Umwerferkäfig 1a übertragen werden. Steilbewegungen des Stellteiis 10 erfolgen in der Darstellung quer zur Blattebene,

Der winkelförmige Hebel 47 ist in der Figur Q als Einzelteil in einer Draufsicht abgebildet wobei die von dem Steilteäl 10 ausgeübten Zug- und Druckkräfte F an einem freien Ende des einen Schenkels 48 des Hebels 47 angreifen. Das freie Ende des anderen Schenkels 40 des Hebels 47 greift a der Schwenkachse 7 des Umwerferkä^S^{s a} ^ ^em$^r ^raft F_H an und verschwenkt de Umwerferkäfig 1a bei Betätigung des Linearaktors 40, in einem Eckbereich treffen die beiden Schenkel 48 und 49 aufeinander, i diesem Eckbereich ist der Hebei 47 schwenkbewegiich um eine gestellfeste Achse 50 gelagert. Über das Verhältnis der Hebellänge der beiden SchenkeS 48, 49 zueinander können Steilweg und die angreifende Kraft F_H ausgelegt werden. Bei gleichen Hebeilängen sind die Steliwege und die Kräfte F und FH gleich. in allen Ausführungsbelsplelen kann die zu der Figur 1 beschrieben

Messeinrichtung vorgesehen sein, in allen Ausführungsbeispielen sind

Planetenwälzgewindetriebe vorgesehen, wie sie z der Figur 1 ausführlich beschrieben sind.

Bezügszeichen

U werfer

a Umwerferkäfig:

b Käfig

Paralleiogrammführung

Schwenkachse

a Schwenkachse

Schwenkhebel

Schwenkachse

Sehwenkaehse

Aktor

Linearaktor

0 Stellteil

1 Elektromotor

2 Planetenwälzgewsndetrieb

3 Untersetzungsgetriebe

4 Aktorgehäuse

5 Schwenkachse

6 Gewindespsndel

7 Spindelmutter

8 Planet

9 pSanetensesiiges Eingriffsprofi0 m utte rse itiges Ein g riff s p rofi 11 ^■Gewindeprofil

2 erste Rille

3 M teSabschrtiit

4 zweite Rille

4 a En labschnitt

5 Zapfen

6 Bohrung Planelenkäfig

Rilienkugellager

Anschlussteil

Motorgehäuse

MotorweSle

Stirnrad

innenverzahnte Stirnrad

Messeinrichtung

Sehiebepotentiomeier

Widerstandseiement

Schleifer

Riementrieb

Gewindespindel

Linearaktor

Linearakior

inketgetriebe gestellteste Achse

Bowdenzug

Hüll

Öffnung

Hebel

Schenke!

Schenkel

gestellfeste Achse

Claims

Patentansprüche

1 . Sphalteinnchtung für eine Kettenschaltung eines Fahrrades, mit einem gelenkig gelagerten Käfig (1b) zum Schalten der Kette von einem Zahnrad auf ein anderes Zahnrad und mit einem zur Betätigung des Käfigs (1 b) vorgesehenen Aktor, der einen Elektromotor (1 ) und ein Stellteil ( 0) zur Betätigung des Käfigs (1b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor als ünearaktör (9, 40, 41 ausgebildet ist, de ein linea verschiebbares Stellteil (10) zur Betätigung des Käfigs (1 b) aufweist.

2. SohaltelnriGhtung nach Anspruch 1 , deren ünearaktör (9, 40, 41) einen Pfanefenwälzgewindetrieb (12) aufweist, der eine auf einer Gewindespindel (16) angeordnete Splndelmutter (17) aufweist, sowie zwischen der Gewindespindel (16) und der Spindelmutter (17) angeordnete Planeten (18), wobei die Planeten (18) mit ihrem pfaneienseitigen Eingnffsprofii (19) mit einem mutterseitsgen Eingriffsprofi! (20) der Splndeimuiter (17) sowie mit einem schraubenförmig um die SpthdeSachse gewundenen Gewindeprofil (21) der GewindespindeS (16) in Eingriff stehen, wobei das Stellteil (10) entlang der Spindeiachse linear verschiebbar angeordnet ist.

3. SchalteinrichtURg nach Anspruch 2, deren Käfig ( b) um eine Schwenkachse (7) schwenkba gelagert ist, wobei die Schwenkachse (?) in einer Ebene angeordnet ist, in der di Spindelachse der Gewindespindel (16) liegt,

4. Sßhaiiefnriclitun nac Anspruch 3, deren Spindeiachse quer zu der Schwenkachse (7) angeordnet st

5. Schaiteinnehtung nach wenigsten einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen Stellteil ( 0) übe einen Schalthebel (47) an dem Käfig (1b) angreift, wobei der Schalthebel (47) zwei winklig zueinander angeordnete Hebelarme (48, 49) aufweist, zwischen denen eine Schalthebelachse angeordnet ist, um die herum der Schalthebel (47) schwenkbar gelagert ist, und wobei das Stellten (10) an dem einen Hebelarm (48) und der andere Hebelarm (49) an dem Käfig (1 b) angreift

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, deren Spindelmutier (17) als Stellten (10) vorgesehen äst, wobei die Spinde Im utter (17) drehtest und axial verschieblich angeordnet ist, und wobei die Gewindespindel (16) drehba und axial un verschieblich angeordnet ist.

7. Schalteinrichtung wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Elektromotor (11 die Gewindespindel (18) Ober ein Untersetzungsgetriebe (13) antreibt

8. Schatteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, deren Linearaktor (9, 40) ein Aktorgehäuse (14) aufweist, das den Pianetenwälzgewindetrieb (12) sowie den Elektromotor (11) aufnimmt

9. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, innerhalb deren hohl ausgebildeter Gewindespinde! (16) de Elektromotor (11) angeordne ist.

10. Schalieinrichtung nach Anspruc 7, innerhalb deren hohlen Gewindespindel (16) das Untersetzungsgetriebe (13) angeordnet ist, das eingangsseitig an den Elektromotor (Ii) und ausgangsseitig an die Gewindespindel (18) des PlanetenwälzgewSndetriebes (12) angeschlossen ist.

11. Schalteinrichtung nach Anspruch 10, deren hohle Gewindespindel (16) an ihrem innenumfang mit einer koaxial um die Spindeiachse herum angeordneten Innenverzahnung versehen ist, mit der ausgangsseiiige Stirnräder (33) des als Stirnradgetriebe (13 a) ausgebildeten Untersetzungsgetriebes (13) kämmen.

12. Schalteinrichtung nach Anspruc 1ö_t deren Elektromotor (11) und die Gewindespinde! (16) drehbar zueinander und axial unverschieblich zueinander angeordnet sind, wobei die Spindelrnutter (17) und der Elektromotor (11) drehfest und axial verschieblich zueinander in dem Aktorgehäuse (14) angeordnet angeordnet sind.

13, Schalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 12, deren Stellter! (1p) drehfest und axial verschieblich in dem Aktorgehäuse (14) aufgenommen ist, wobei eine axiale Relativverschiebung zwischen dem Stellteil (10) und dem Akiorgehäuse (14) mittels einer Messeinrichtung (35) erfasst wird.

14.Schaltefnnchtung nach Anspruc 13, deren Messeinrichtung (35) als Schiebepotentiometer (38) ausgeführt ist, das ein schienenförmiges Widerstandselement (37) und einen Schleifer (37a) aufweist;

15, SGhalieinrächtun nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem eine Gewindesteigung des Gewindepröflls (21) der Gewindespindel (16) für eine Selbsthemmung des Planetenwälzgewindetriebes (12) ausgelegt ist.

16. Schaiteinrichiuhg nach Anspruch 8, deren Aktorgehäus (14) gestellfest oder um eine gestellfeste Achse (15) schwenkfoewegiich gelagert Ist.

†7. Schalieinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, deren Käfig (1b) als Umwerferkäfig (1a) zum Schalten der Kette von einem Kettenblatt auf ein anderes Kettenblatt ausgebildet ist,

IS_^Schalteinriehtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, deren Käfig (Tb) als Schaltkäftg zum Schalten der Kette am Hinterrad von einem Ritzel auf ein anderes Ritzel ausgebildet ist.