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Die Erfindung betrifft eine Fahrradgangschaltung mit einer von Hand betätigbaren Schalteinrichtung, deren drehbarer Schaltgriff über Seilzüge mit einer Schaltvorrichtung für meh- rere Kurbelzahnkranze und mit einer Schaltvorrichtung fur mehrere Hinterachszahnkränze in Verbindung steht.
Fahrradgangschaltungen dieser Art, die in den verschiedensten Ausführungen bekannt sind, sind mit dem Mangel behaftet, dass die Fahrradkette von dem jeweiligen Kurbelzahnkranz zu dem jeweils zugeordneten Hinterachszahnkranz schräg verläuft, was sich in einem Matenalverschleiss und in einem erhöhten Kraftaufwand auswirkt. Ausserdem ist es bei den bekannten Gangschal- tungen wegen der Schrägstellung der Kette in der Praxis nicht möglich, eine grosse Anzahl von Gängen, insbesondere über 20 Gänge, einwandfrei zu schalten, weil die Kette wegen der von den grossen Kurbelzahnkranzen ausgeübten Querkraftkomponenten zum Überspringen neigt.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Fahrradgangschaltung der einleitend angegebenen Art zu schaffen, welche die Schrägstellung der Fahrradkette zwischen den Kurbelzahnkränzen und den Hinterachszahnkranzen vermeidet und ein einwandfreies Schalten aller Gänge, insbesondere von 28 Gängen, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemass dadurch gelöst, dass der drehbare Schaltgriff der Schalteinnchtung in axialer Richtung entgegen einer Federvorspannung aus einer Schaltgriffstellung, in welcher er mit einer ersten Seilfuhrungsscheibe, welche ein an dieser befestigtes Betatigungsseil der Schaltvorrichtung für den Kettenwechsel im Bereich der Hinterachszahnkränze führt, und mit einer zweiten Seilführungsscheibe, welche ein an dieser befestigtes Betätigungsseil eines Kurbelzahnkranz-Führungselementes führt, auf gemeinsame Drehung in Eingriff steht, in eine zweite Schaltgriffstellung versetzbar ist,
in welcher er mit der ersten Seilführungsscheibe ausser Eingriff ist und nur mit der zweiten Seilführungsscheibe für das Betätigungsseil des in der Fahrradrahmenquernchtung zwischen seitlichen Rahmenteilen gleitbeweglich angeordneten Kurbelzahnkranz-Führungselementes auf gemeinsame Drehung zum Versetzen der mit dem Führungselement verbundenen Kurbelzahnkränze in verschiedene Schaltpositionen in Eingriff steht, wobei in der ersten Schaltgriffstellung beim Schalten der Hinterachszahnkränze das Kurbelzahnkranz-Führungselement in der Querrichtung relativ zu den Hinterachszahnkränzen bewegt wird, so dass eine geradlinige Führung der Kette zwischen dem jeweiligen Kurbelzahnkranz und dem zugeordneten Hinterachszahnkranz gewährleistet ist.
Durch diese Konstruktion wird jegliche Schragstellung der Fahrradkette bezüglich der Hinterachszahnkränze beseitigt, wodurch das Material geschont und Kraft gespart wird, die anson- sten durch die Reibung zwischen der Fahrradkette und dem zugeordneten Zahnkranz verloren geht. Zugleich wird die einwandfreie Schaltung aller Gänge der Gangschaltung erreicht, weil die Kurbelzahnkränze ausreichenden Bewegungsspielraum haben.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Kurbelzahnkranz-Führungselement einen auf einer Gleitführungsstange relativ zu dieser unverdrehbar in der Rahmenquerrichtung gleitverschieblich gelagerten Gleitteil aufweist, der von dem an diesem befestigten Betätigungsseil beaufschlagt wird und mit einer Gabel versehen ist, welche mit einem Kurbelführungskranz in Eingriff steht, der gemeinsam mit den Kurbelzahnkränzen auf einer Kurbelwellenhülse montiert ist, welche auf der Kurbelwelle gleitverschieblich gelagert ist.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal erstreckt sich zwischen der Kurbelwelle und den Hinterachszahnkränzen eine weitere Gleitführungsstange zwischen Rahmenseitenteilen, auf welcher ein Kettenführungsteil unverdrehbar gleitverschieblich gelagert ist, der von einem Betätigungsseil beaufschlagt ist, welches gemeinsam mit dem Betätigungsseil der Kurbelzahnkränze über die Seilführungsscheibe in der ersten Schaltgriffstellung betätigt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teiles des Fahrradrahmens ; 2 eine schematische Vorderansicht des Rahmenteiles nach Fig. 1; Fig. 3 einen schematischen Schnitt des Rahmenteiles nach der Linie 111-111 in Fig. 1 ; 4 eine Draufsicht des Rahmenteiles nach Fig. 1 ; dieFig. 5a, 5b, 5c einen schematischen Axialschnitt des Schaltgriffes und der zugeordneten Schaltungsteile der Gangschaltung; Fig. 6 eine stark schematisierte Draufsicht zu Fig. 5a ; Fig. 7 einen schematischen Querschnitt durch das Gehause der Schalteinrichtung nach der Linie VII-VII in Fig. 5b; die Fig. 8a bis 8d Einzelheiten aus Fig. 5a ; die Fig. 9a, 9b Details des Schaltgriffes im Axialschnitt;
Fig. 10 in der Draufsicht stark schematisiert das Funktionsschema der Gangschaltung gemäss der Erfindung ; 11 Details der
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Kurbelkranzführung; die Fig. 12a und 12b Details einer Kettenführung ; 13 ein Detail der Kurbelkranzführung, und Fig. 14 im Schnitt ein weiteres Detail der Kurbelkranzführung.
Der in den Fig. 1 bis 4 nur teilweise und stark schematisch gezeigte Fahrradrahmen weist eine Fahrradgabel A und eine mit einem Lenker C verbundene Fahrradgabelführung B auf, wie sie bei jedem Fahrrad üblich sind. Die Fahrradgabelführung B ist über eine Verbindungsstange D mit einer Fahrradsattelhalterung I und über gabelförmige Rahmenverbindungsstangen E mit einer Halterung F für eine Kurbelwelle und ein Kurbellager G verbunden. Die Kurbelwellenhalterung F ist über Rahmenverbindungsstangen H mit der Sattelhalterung I verbunden, die ihrerseits über Streben J mit einer Hinterachshalterung N verbunden ist, von welcher sich Rahmenteile E' zur Halterung F erstrecken. Zwischen den Rahmenverbindungsstangen E und H sind jeweils in Querrichtung des Rahmens verlaufende Gleitstangenführungen L und M für noch zu erläuternde Gleitschaltungselemente vorgesehen.
Die eigentliche, für 28 Gänge bestimmte Fahrradgangschaltung hat 4 Kurbelzahnkränze und 7 Hinterachszahnkränze und weist gemäss den Fig. 5 bis 8 im wesentlichen folgende Bestandteile auf : Einen Schaltungsgehäuseteil 1, der an einem Lenker 3 mittels Schrauben 1' fixiert ist, und einen Schaltungsgehäuseteil 2, weicher mittels Schrauben 1"mit dem Gehäuseteil 1 verbunden ist.
Im Gehäuseteil 1 sind, wie dies im Detail Fig. 5c zeigt. Gangpositionsmulden 13 und im Gehäuseteil 2 Gangpositionsmulden 14 ausgebildet. Auf der Gehäuseaussenseite ist eine Positionsskala PS (Fig. 10) für die einzelnen Gangpositionen bzw. die Stellung von Betätigungsseilen A', B' C' der Gangschaltung vorgesehen.
Der Schaltgriff S der Gangschaltung ist gemäss den Fig. 5 und 7 mit Paaren von axial beabstandeten, einander diametral gegenüberliegenden Zähnen 20' bzw. 21' zur Weiterbeförderung von im Gehäuse 1,2 drehbar angeordneten Führungsscheiben 15, 16 für die Betätigungsseile A', B', C' versehen. In der ersten Schaltgriffstellung 1 (Fig. 5a) sind die Seile B', C' (Fig. 6,7) mittels der Scheibe 15 betätigbar bzw. schaltbar und gleichzeitig das Seil A' mittels der Scheibe 16. Die Seile B', C' betätigen eine in Fig. 1 nur angedeutete übliche Schaltvorrichtung 23 im Bereich der Hinterachse N für sieben nicht gezeigte Hinterachszahnkränze sowie ein noch zu beschreibendes Kettenführungselement 24. Mit Hilfe des Seiles A' werden in noch zu beschreibender Weise vier Kurbelzahnkränze 30 axial verschoben, jedoch dabei die Kette nicht geschaltet.
In der zweiten Schaltgriffstellung 11 (Fig. 5b) ist durch Herausziehen (Pfeil S") und Drehen des Schaltgriffes S nur das Seil A' mittels der Scheibe 16 betätigbar bzw. schaltbar. Dieses Seil A' betätigt ein noch zu beschreibendes Gleitschaltungselement 27 (Fig. 10,12) für die Kurbelzahnkränze 30, derart, dass diese Zahnkränze 30 in der Querrichtung in die gewünschte Schaltposition bzw. Gangposition versetzt werden. Eine im Schaltgriff S vorgesehene Feder 6 zieht den Schaltgriff S in Richtung gegen den Lenker 3. Die Feder ist gemäss den Fig. 9a, 9b, welche das Schaltgriffende zeigen, am Lenker 3 fixiert und mit dem Schaltgriff S durch Federhalterungen 7 verbunden. Die Federhalterungen 7 sind durch mittels Schrauben 8 am Schaltgriff S montierte Schwenkhaken gebildet.
Eine in das Schaltgriffende eingeschraubte Schaltgriffschraube 9 dient zum Verschwenken und Fixieren der Federhalterungen 7, welche die Feder 6 gespannt halten.
Die die Seile B', C' führende Scheibe 15 ist mit einer halbrunden Erhebung bzw. einem Zahn 15' versehen (Fig. 5c, Fig. 8b), der genau in die Positionsmulden 13 des Gehäuseteiles 1 passt.
Die Scheibe 15 soll bei ihrer Drehung mittels des Schaltgriffes S nicht allzu schwer in die einzelnen Positionsmulden 13 befördert werden können. In der Scheibe 15 befinden sich auch die passenden Ausnehmungen 20 für die beiden Eingriffszähne 20' (Fig. 5a, Fig. 8c) des Schaltgriffes S. Die An- zahl der Ausnehmungen 20 richtet sich nach der Anzahl der Kurbelzahnkränze.
Die Schaltseile A', B', C', die zum Einstellen der einzelnen Positionen der Kette K dienen, sind an den Scheiben 15,16 mit Hilfe von Seilfixierungen 17 festgelegt. Die Schaltseile A', B', C' werden mittels des Schaltgriffes S infolge des Eingriffes der Zähne 15', 16' der Scheiben 15,16 in die Gangpositionsmulden 13,14 betätigt. Zwischen den Scheiben 15,16 ist eine Feder 18 vorgesehen, deren gegen die Gehäuseteile 1,2 gerichtete Federkraft weder zu stark noch zu schwach gewählt werden darf, um einen bequemen Wechsel der Schaltpositionen zu ermöglichen.
Zwischen dem Lenker 3 und dem Schaltgriff S ist ein bestimmtes Spiel 19 (Fig. 8c) vorgesehen. Auf der Scheibe 15 befinden sich einander diametral gegenüberliegend jeweils zehn Positionsausnehmungen 20 (Fig. 8b) für die Zähne 20' (Fig. 5a) des Schaltgriffes S, und auf der Scheibe 16 befinden sich jeweils eine halbrunde Erhebung bzw. ein Zahn 16' zum Festlegen der Positionen des Schaltseiles A' in den Positionsmulden 14 des Gehäuseteiles 2. Die Anzahl der für den Eingriff des Zahnes 16' im Gehäuseteil 2 vorgesehenen Positionsmulden 14 richtet sich nach
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der Anzahl der Kurbelzahnkranze und der Hmterachszahnkranze und betragt im vorliegenden Beispiel 10.
Wie die Fig. 5a und 8d zeigen, ist im Gehäuseteil 2 eine kreisförmige Ausnehmung 21 für die Aufnahme bzw. Bewegung zugeordneten bei den Schaltgriffzähne 21' (Fig. 5a, 5b, 8d) vorge- sehen. Diese Ausnehmung 21 erstreckt sich im Gehäuseteil 2 axial bis zu einer Tiefe, die etwas mehr als die Axialerstreckung der Zahne 20' ausmacht, damit diese Zähne 20' in der Schaltgriffstellung 11 ausser Eingriff mit der Scheibe 15 kommen.
In den Fig. 10 und 11 ist eine vordere Kurbelkranzführung 22" zum Verschieben der Kurbelzahnkränze 30 und damit zum Wechseln der Kette K auf den Kurbelzahnkränzen 30 bei Nichtbetätigung der Hinterachsschaltvorrichtung dargestellt. Die Kurbelkranzführung 22 wird mittels des Seiles A' nach dem Herausziehen des Schaltgriffes S bis zum Anschlag (Fig. 5b) in der Schaltstellung 11 betätigt. Die Seilstellungen. die vorher mit den Seilen B' und C' erreicht wurden, bleiben dabei gleich. Durch die beim Querverschieben der Kurbelzahnkranze 30 bewirkte Schrägstellung der Kette K wechselt diese je nach der Drehung des Schaltgriffes S im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn um eine Position bzw. um einen Kurbelzahnkranz 30 weiter.
Beim gleichzeitigen Betätigen aller Schaltseile A', B', C' mit Hilfe der Scheiben 15, 16 in der Schaltgriffstellung I des Schaltgriffes S werden die Kurbelzahnkränze 30 lediglich in der Querrichtung gemeinsam mit der auf den Hinterachszahnkranzen wechselnden Kette verschoben, ohne dass die Kette K dabei auf den Kurbelzahnkranzen wechselt.
Die Kurbelkranzführung 22 (Fig. 10, 11) besteht aus einem Gleitteil 22', der auf der ovalen Querschnitt aufweisenden Gleitführungsstange L gleitet und mit dem Gleitteil 22' verbundenen Führungsarmen 22". Zur Vermeidung allzu starker Reibung sind auf den beiden Führungsarmen 22" kleine Lagerkugeln 22" ' vorgesehen. Ausserdem befindet sich am Gleitteil 22' eine Einrichtung 22IV zum Fixieren des Seiles A' .
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Hinterachszahnkränzen zugeordnet und in Fig. 1 nur schematisch angedeutet ist, ist wie bei einer herkömmlichen Fahrradgangschaltung ausgebildet und wird deshalb nicht erläutert.
Mit Hilfe des Schaltseiles B' wird gemäss Fig. 10 die Kette K bei der Drehung des Schaltgriffes S im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn in der Schaltgriffstellung I (Fig. 5a) durch Betätigung der Schaltvorrichtung 23 auf den gewünschten Hinterachszahnkranz gebracht.
Eine mittels des Schaltseiles C' gleichzeitig betätigte mittlere Kettenführung 24 (Fig. 10,12a, b) dient zur Fuhrung der Kette K beim Schalten der Hinterachszahnkränze. Die Kettenführung 24 weist ein Gleitstück 24' mit einer Befestigung 24" für das Seil C' und zwei gekrümmte Arme auf, wie die Fig. 12c, 12b zeigen, und gleitet beim Kettenpositionswechsel in der Querrichtung des Rahmens auf einer Gleitführungsstange M mit ovalem Querschnitt, um ein Verdrehen des Gleitstückes 24' auf der Gleitführungsstange M zu verhindern, die sich zwischen den seitlichen Rahmenteilen H erstreckt (vgl. Fig. 4).
Seileinstellelemente 25 am Gehäuse 1,2 ermöglichen bei extremen Temperaturschwankungen und Dehnbelastungen eine Feineinstellung der Seile A', B', C' (vgl. Fig. 6,7).
Der den Kurbelzahnkränzen 30 zugeordnete Führungskranz 27 der Kurbelkranzführung 22 wird gemäss Fig. 11 mrt Hilfe des Betätigungsseiles A' in die gewunschte Position gebracht. Der Führungskranz 27 hat keine Zähne und dient zugleich als Kettenschutz. Gegen die Mitte bzw. radial nach innen befinden sich gemäss Fig. 13 Ausnehmungen 27', die in die Zähne 29' einer die Kurbelkranzzähne 30 tragenden Kurbelwellenhülse 29 eingreifen. Die Kurbelwelle 28 ist mit Zähnen 28' versehen, die in Ausnehmungen 29" der Kurbelwellenhülse 29 eingreifen.
Mit Hilfe der Pedale P, der Kurbelwelle 28 und Kurbelwellenhülse 29, der Zahnkränze und der Kette K bewegen sich die Räder R des Fahrrades. Wie die Fig. 13,14 zeigen, ist die Kurbelwelle 28 ist an beiden Enden als Vierkant ausgebildet, um die Pedale P befestigen zu konnen, und weist an beiden Enden Gewindelöcher zum Befestigen der Pedalarme mittels Schrauben P' auf.
Die Kurbelzahnkränze 30 selbst werden auf der Kurbelwellenhülse 29 ebenso befestigt wie der Kurbelführungskranz 27. In den Fig. 10,13 sind die Kurbelzahnkränze 30 mit einer Aussen- verzahnung fur den Transport der Kette K und mit einer Mitten bzw. Innenausnehmung 30' für den Eingriff von Zähnen 29' der Kurbelwellenhülse 29 bezeichnet. Gewindelöcher 36 sind zum Fixieren der Kränze 27, 30 aneinander und an einem Anschlag 37 der Kurbelwellenhülse 29 vorgesehen.
Bei vier Kurbelzahnkränzen 30 gemäss dem gezeigten Ausführungsbeispiel, dem Führungskranz 27 und einem gegebenen Abstand zwischen dem Führungskranz 27 und dem Kugellager G, muss der Abstand "x" (Fig. 10) zwischen der Kurbelwellenhülse 29 und dem gegenüberliegenden Kurbellager G so gross sein, dass noch zehn Schaltpositionen frei bleiben.
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Eine Schaltposition bzw. Gangposition bedeutet einen Abstand zwischen zwei Zahnkränzen 30.
Die Kurbelzahnkränze 30 und die Hinterachszahnkränze müssen so aufeinander abgestimmt sein, dass keine Position bzw. kein Gang die gleiche Übersetzung ergibt.
Mit 31 sind Seilgleit- bzw. -umlenkrollen und mit 32 eine Seilummantelung angedeutet. 33 bezeichnet jeweils einen Seilummantelungshalter und 34 Seilfixierungen auf den Kranzführungen.
Nachstehend werden die 28 Schaltpositionen, die mit der erfindungsgemässen Schaltung möglich sind, im einzelnen beschrieben. Dabei bedeuten:
Schaltgriffstellung I: Seile A'/B'+C' betätigbar;
Schaltgriffstellung 11 nur Seil A' betätigbar (Schaltgriff ist bis zum Anschlag herausgezogen).
Die einzelnen Positionen sind durch Drehen des Schaltgriffes S einzustellen.
POSITIONEN:
1-7 = SchaltgriffstellungI
7-8 = Schaltgriffstellung 11 Zahnkränze 30 wechseln;
8-14 = SchaltgriffstellungI von 8-2 durch Drehen des Schaltgriffes einstellen ;
14-15 = Schaltgriffstellung 11 Zahnkränze 30 von Position 2 in Position 3
15-21 = Schaltgriffstellung I: die Positionen von 3 auf 9 schaltbar;
21-22 = Schaltgriffstellung 11 von Position 9 auf Position 10;
22-28 = SchaltgriffstellungI: von Position 10 auf 4
28-22 = SchaltgriffstellungI: von Position 4 auf 10
22-21 = Schaltgriffstellung 11 von Position 10 auf 9
21-15 = SchaltgriffstellungI: von Position 9 auf 3
15-14 = Schaltgriffstellung II: von Position 3 auf 2
14-8 = SchaltgriffstellungI: von Position 2 auf 8
8-7 = Schaltgriffstellung 11 von Position 8 auf 7
7-1 = Schaltgriffstellung I:
von Position 7 auf 1
Die Schnellvariante vom 1.-28. und vom 28.-1. Gang.
1.-7. = Schaltgriffstellung 11 die Position von 1 auf 2
7. -14. = Schaltgriffstellung 11 die Position von 2 auf 3
14.-21. = Schaltgriffstellung 11 die Position von 3 auf 4
21.-28. = Schaltgriffstellung 11 die Position von 4 auf 5
28.-21. = Schaltgriffstellung 11 die Position von 5 auf 4
21.-14. = Schaltgriffstellung 11 die Position von 4 auf 3
14. -7. = Schaltgriffstellung 11 die Position von 3 auf 2
7.-1. = Schaltgriffstellung 11 die Position von 2 auf 1
Nachstehend sind die 28 Gangschaltmöglichkeiten schematisch dargestellt.
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