DE2717304A1 - Schaltgestaenge fuer fahrrad-schaltnabe - Google Patents
Schaltgestaenge fuer fahrrad-schaltnabeInfo
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Description
DR. BERG DiPL. ING. STAPF
DIPL-ING. SCHWABH DR. DR. SANDMAIR
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 8602 45
Anwaltsakte 28 02? 19. April 1977
Shimano Industrial Company Limited Osaka / Japan
Schaltgestänge für Fahrrad-Schaltnabe
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgestänge für eine Fahrrad-Schaltnabe.
Eine bekannte Betätigungseinrichtung für eine Fahrrad-Schaltnabe weist einen Winkelhebel auf, dessen einer
Schenkel mit einem Schaltglied, etwa einer Schaltstange zum Schalten der Gänge der Fahrradnabe verbunden ist,
und dessen anderer Schenkel über einen Betätigungsdraht mit einem etwa an der Lenkstange des Fahrrads angebrachten
Schalthebel verbunden ist. Der Schalthebel dient dazu, über
70 9 8 U A/0878
r (089) 98 82 72 8 Manchen 80, Mauerkircherstrafie 43 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100
98 7043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3892623
98 3310 TELEX: 05 24 $60 BERG d Postscheck München 653 43 - 808
den Betätigungsdraht einen Zug oder Druck auszuüben, um damit die einzelnen Gänge der Schaltnabe zu schalten.
In einer bekannten Schaltung dieser Art tritt ein beträchtlicher Schaltwiderstand auf, solange das über Speichen mit
der Nabenhülse verbundene Rad des Fahrrads stillsteht oder solange kein Antrieb durch Treten der Pedale vorhanden ist.
In diesem Zustand ist die Betätigung der Schaltung nicht möglich oder übermäßig schwergängig, so daß sich die Gänge
insbesondere im Stillstand des Rades nicht schalten lassen.
Im Hinblick auf den vorstehend bezeichneten Mangel schafft die Erfindung ein Schaltgestänge für eine mehrgängige
Fahrrad-Schaltnabe, welches ein sicheres Schalten der
Gänge gewährleistet, auch wenn der Betätigung des Schaltglieds ein übermäßig großer Schaltwiderstand entgegensteht.
Gemäß der Erfindung ist das freie Ende des Schaltglieds mit einem Schalthebel verbunden, welcher an einem feststehenden
Teil, etwa dem Rahmen des Fahrrads angelenkt ist. Ein mit dem Schalthebel um eine gemeinsame Achse
schwenkbarer Wählhebel ist an seinem freien Ende mit einem Ende eines Betätigungsdrahts verbunden. Zwischen dem
Schalthebel und dem Wählhebel ist ein Kraftspeicher in Form einer Feder angeordnet. Solange das Schaltglied unter einem
einen vorbestimmten Wert übersteigenden Schaltwiderstand steht, wird bei einer Betätigung der Schaltung über den
Betätigungsdraht zunächst nur der Wählhebel verschwenkt und dabei die Feder gespannt, worauf dann der Schalthebel
nach Aufhebung des auf das Schaltglied wirkenden Widerstands
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durch die in der Feder gespeicherte Energie verschwenkt wird, um über das Schaltglied den vorgewählten Gang zu
schalten.
Die Erfindung ermöglicht somit eine Schaltungs-Vorwahl im Stillstand des Fahrrads oder bei ohne Treten der
Pedale frei dahinrollendem Fahrrad, wobei dann der vorgewählte Gang geschaltet wird, sobald die Pedale wieder
getreten werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform schafft die Erfindung ein Schaltgestänge für eine Fahrrad-Schaltnabe mit
einem schwenkbar an einem feststehenden Teil gelagerten und an seinem freien Ende mit dem freien Ende eines
Betätigungsglieds zum Schalten der Gänge eines zur Fahrradnabe gehörigen Getriebes verbundenen Schalthebel,
einem unabhängig vom Schalthebel um die gleiche Achse verschwenkbaren Wählhebel und einer zwischen den beiden
Hebeln angeordneten, kraftspeichernden Feder. Wirkt auf das Betätigungsglied ein einen vorbestimmten Wert übersteigender
Schaltwiderstand ein, so läßt sich der Wählhebel unter Spannung der Feder relativ zum Schalthebel
verschwenken. Nach Aufhebung des Schaltwiderstands wird dann der Schalthebel durch die in der Feder gespeicherte
Energie verschwenkt, so daß der vorgewählte Gang geschaltet wird.
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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht einer Fahrrad-Schaltnabe mit einem erfindungsgemäßen
Schaltgestänge,
Fig. 2 eine zerlegte Schrägansicht des Schaltgestänges,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Schaltgestänges in einer mittleren Schaltstellung,
Fig. 4- eine Stirnansicht des Schaltgestänges,
Fig. 5 eine Ansicht des Schaltgestänges in der Wählstellung
für den großen Gang unter Einwirkung eines erhöhten Schaltwiderstands auf das Betätigungsglied,
Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Ansicht nach Aufhebung
des Schaltwiderstands,
Fig. 7 eine Ansicht des Schaltgestänges in der Wählstellung für den kleinen Gang unter Einwirkung eines
erhöhten Schaltwiderstands auf das Betätigungsglied , und
Fig. 8 eine Fig. 7 entsprechende Ansicht nach Aufhebung des Schaltwiderstands.
Fig. 1 zeigt die Verwendung eines erfindungsgemaßen Schaltgestänges
an einer in der DT-Patentanmeldung P
(Anwaltsakte 28 028) beschriebenen Dreigang-Schaltnabe,
welche zwischen einem in Axialrichtung verschieblichen und einem in axialer Richtung unbeweglichen Teil eine
Arretiereinrichtung aufweist.
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- > _ 271730A
Die in Pig. 1 dargestellte Dreigang-Schaltnabe hat eine Nabenhülse 2, ein darin angeordnetes Schaltgetriebe 1,
eine die Nabenhülse 2 mittig durchsetzende, feststehende Welle 3i ein Antriebsteil 4- mit einem Kettenrad, welches
sich mit einer (nicht gezeigten) Antriebskette in Eingriff befindet, und ein Übertragungs- und Schaltstück 10 für
die Übertragung des Antriebs vom Antriebsteil 4 auf das Schaltgetriebe 1.
Das in Form einer Muffe ausgeführte Schaltstück 10 ist im mittleren Teil von einer Ringnut 111 umgeben und hat
an beiden axialen Enden jeweils eine Außenverzahnung 112, 113· An der Innenseite hat das Schaltstück 10 eine Nut
für den Eingriff eines an einer Schaltstange 32 sitzenden Schaltkopfs 114, mittels dessen das Schaltstück 10 entlang
der feststehenden Welle 3 bewegbar ist. Zwischen dem Schaltstück 10 und der feststehenden Welle 3 ist eine
Arretiereinrichtung 5 angeordnet. Diese setzt sich zusammen aus einer Anzahl von Rastnuten 51 und mit diesen in
Eingriff bringbaren Rastgliedern 52 und dient dazu, das
Schaltstück und damit auch die Schaltstange 32 in den einzelnen
Schaltstellungen auszurichten und festzuhalten.
Das Schaltgetriebe 1 setzt sich zusammen aus einem auf der feststehenden Welle 3 sitzenden Sonnenrad 31, einem
mit dem Sonnenrad 31 kämmende Planetenräder 116 tragenden Steg 12 und einem mit den Planetenrädern 116 kämmenden
Außenrad 11. Der Steg 12 hat an einem Ende eine Innenverzahnung 117 für den Eingriff mit der Außenverzahnung 113
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des Schaltstücks 10 und trägt am anderen Ende eine Anzahl von Klinken 118 für die Antriebsübertragung in den kleineren
Gängen, welche sich mit Klinkenzähnen 22 der Nabenhülse 2 in Eingriff befinden. Das Außenrad 11 trägt eine
Anzahl von Klinken 114 für die Antriebsübertragung im großen Gang, welche mit der Verzahnung 113 des Schaltstücks 10 sowie mit einer Verzahnung 21 der Nabenhülse 2
in Eingriff bringbar sind.
Die Rastnuten 51 der Arretiereinrichtung 5 sind an den
einzelnen Schaltstellungen entsprechenden Stellen angeordnet und durch einen schraf zulaufenden oder abgerundeten Grat
voneinander getrennt, so daß die Rastglieder 52 nicht in
einer Zwischenstellung hängen bleiben können, sondern sicher in die Rastnuten einfallen.
Die Rastglieder 52 sind als Wälzkörper, etwa Kugeln oder Rollen ausgebildet und sitzen in einer die feststehende
We Ie 3 radial durchsetzenden Bohrung 33· Eine zwischen den Rastgliedern 52 angeordnete Druckfeder 53 belastet die
Rastglieder 52 in Eingriff mit jeweils einer der Rastnuten
51, um damit eine ungewollte axiale Verschiebung des Schaltstücks 10 zu verhindern.
In anderen Ausführungsformen einer Schaltnabe kann die
Arret-'.ereinrichtung 5 auch etwa zwischen dem Steg 12 und der feststehenden Welle 3 oder zwischen dem Außenrad 11 und
der Nabenhülse 2 angeordnet sein.
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Ein Schaltgestänge zum Betätigen des Schaltstücks 10 der vorstehend beschriebenen Schaltnabe A ist im einzelnen
in Fig. 2 bis 8 dargestellt. In Fig. 3 erkennt man eine starr befestigte, 'im wesentlichen L-förmige Halterung 34,
welche mit einem Ende an der feststehenden Welle 3 befestigt ist und an deren anderem Schenkel zwei Tragarme 34a
einander gegenüberstehend abgewinkelt sind, zwischen deren freien Enden ein Schalthebel 6 und ein Wählhebel 7 mittels
eines Zapfens 35 voneinander unabhägig schwenkbar gelagert sind.
Der Schalthebel 6 und der Wählhebel 7 sind jeweils aus einem Stück Blech geformt und haben die in Fig. 2 dargestellte
Form. Der Schalthebel 6 hat am unteren Ende eine Bohrung 61 für die Anlenkung des freien Endes der Schaltstange
32 und einen an seinem Längsrand rückwärts abgewinkelten ersten Anschlag 62, dessen freies Endstück erneut
abgewinkelt ist, so daß es dem Hebel 6 gegenübersteht. Am oberen Ende hat der Schalthebel 6 eine Bohrung 63 für
die Aufnahme des an den Tragarmen 34a der Halterung 34
befestigten Zapfens 35 sowie einen zweiten Anschlag 64,
welcher an der oberen Schmalseite rückwärts abgewinkelt ist.
Der Wählhebel 7 hat an einem Ende eine Bohrung 71 für die
Aufnahme des Zapfens 35 sowie einen an der Schmalseite vorwärts abgewinkelten ersten Anschlag 72. Am anderen Ende hat
der Wählhebel 7 eine Bohrung 73 für die Befestigung des einen Endes eines im folgenden beschriebenen Betätigungs-
109844/0878
drahts sowie einen zwischen den beiden Bohrungen 71 und
vorwärts abgewinkelten zweiten Anschlag 74·
Der Schalthebel 6 und der Wählhebel 7 sind mittels des ihre Bohrungen 63 bzw. 71 durchsetzenden Zapfens 35 unabhängig
voneinander verschwenkbar zwischen den Tragarmen 3^-a der
Halterung 34- gelagert. In der Bohrung 61 des Schalthebels 6 ist das freie Ende der Schaltstange 32 angelenkt, und
am Wählhebel 7 ist das freie Ende eines Betätigungsdrahts 8 mittels eines in die Bohrung 73 eingesetzten Halteteils 81 befestigt.
Halterung 34- gelagert. In der Bohrung 61 des Schalthebels 6 ist das freie Ende der Schaltstange 32 angelenkt, und
am Wählhebel 7 ist das freie Ende eines Betätigungsdrahts 8 mittels eines in die Bohrung 73 eingesetzten Halteteils 81 befestigt.
Bei dem Betätigungsdraht 8 handelt es sich um einen relativ starken, steifen und damit zur Übertragung von Zug und
Druck geeigneten Draht, welcher mit seinem anderen Ende
an einem etwa am Lenker des Fahrrads angebrachten (nicht
Druck geeigneten Draht, welcher mit seinem anderen Ende
an einem etwa am Lenker des Fahrrads angebrachten (nicht
gezeigten) Betätigungshebel befestigt ist und dessen
Schwenkbewegungen auf den Wählhebel 7 überträgt.
Schwenkbewegungen auf den Wählhebel 7 überträgt.
Anstelle des für die Übertragung von Zug und Druck geeigneten Betätigungsdrahts 8 kann auch ein einzelner Zugdraht
vorgesehen sein, wobei dann eine Rückstellfeder etwa zwischen dem Schaltstück 10 und der feststehenden Welle 3 an
einem Ende der Nabenhülse 2 angeordnet sein müßte. In noch einer anderen Ausführung können am Wählhebel 7 zwei Zugdrähte
beiderseits der Bohrung 71 befestigt sein, mittels welcher der Wählhebel dann hin und her verschwenkbar ist.
Eine zwischen dem Wählhebel 7 und dem Schalthebel 6 angeordnete Feder 9 hat ein schraubenlinienförmig gewickeltes
Mittelstück, mit welchem sie auf dän Zapfen 35 aufgesetzt
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ist. Ein an einem Ende des gewickelten Mittelstücks hervorstehender
Schenkel der Feder 9 befindet sich in Anlage an den ersten Anschlägen 62, 72 des Schalthebels 6 bzw.
des Wählhebels 7, und ein am anderen Ende des Mittelstücks hervorstehender zweiter Schenkel liegt an den
zweiten Anschlägen 64-, 7^- des Schalthebels 6 bzw. des
Wählhebels 7 an.
Wirkt einer Bewegung der Schaltstange 32 ein einen vorbestimmten Wert übersteigender Schaltwiderstand entgegen,
so läßt sich der Wählhebel 7 unter Anspannung der Feder 9 relativ zum Schalthebel 6 verschwenken. Bei Aufhebung des
Schaltwiderstands wird dann der Schalthebel 6 durch die in der Feder 9 gespeicherte Energie verschwenkt und damit
der gewählte Gang geschaltet.
Anstelle der in der Zeichnung dargestellten Wickel- oder Haarnadelfeder 9 kann auch eine Zugfeder od. dergl. verwendet
werden.
Der freie Schenkel der Halterung 34- trägt einen Nippel 36,
in welchem das eine Ende einer den größten Teil des Betätigungsdrahts 8 umgebenden Umhüllung 83 befestigt ist.
In Fig. 3 befindet sich das Schaltgestänge in einer Mittelstellung,
in welchem sich die Rastglieder 52 in der in Fig. gezeigten Schaltnabe A in Eingriff mit der mittleren Rastnut
5"Ia befinden und das Getriebe in der Schaltstellung
für den mittleren Gang halten.
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AX
Soll aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung in den großen
Gang geschaltet werden, ohne daß der Bewegung der Schaltstange 32 dabei ein den vorbestimmten Wert übersteigender
Schaltwiderstand entgegenwirkt, so wird über den Betätigungsdraht 8 ein Zug ausgeübt, um den Wählhebel 7 aufwärts
zu verschwenken. Dadu. h wird der Schalthebel 6 über die Feder 9 in Richtung auf die Schaltnabe A verschwenkt,
so daß das Schaltstück 10 über die Schaltstange 32 in die
Schaltstellung für den großen Gang verschoben wird, in welcher die Rastglieder 52 in Eingriff mit der Rastnut *jVo
kommen. Beim Schalten vom mittleren auf den großen Gang wird also die Feder 9 über den ersten Anschlag 72 des
Wählhebels 7 angespannt, ihre Spannung überwindet jedoch den der Bewegung der Schaltstange 32 entgegenwirkenden
Widerstand durch ihre Anlage am zweiten Anschlag 64- des Schalthebels 6, so daß dieser gemeinsam mit dem Wählhebel
7 verschwenkt wird.
Soll andererseits ohne Vorhandensein eines den vorbestimmten Wert übersteigenden Schaltwiderstands vom mittleren in
den kleinen Gang geschaltet werden, so wird über den Betätigungsdraht 8 ein Druck ausgeübt, um den Wählhebel 7 aus
der in Fig. 3 gezeigten Stellung abwärts zu schwenken. Diese Bewegung wird über die Feder 9 auf den Schalthebel 6
übertragen, so daß dieser von der Schaltnabe A weg geschwenkt wird und das Schaltstück 10 über die Schaltstange
32 in die Schaltstellung für den kleinen Gang zieht, in welcher die Rastglieder 52 in Eingriff mit der Rastnut 51c
J098U/0878
kommen. Beim Schalten vom mittleren in den kleinen Gang wird also die Feder 9 zwischen dem zweiten Anschlag 7^ des
Wählhebels 7 und dem ersten Anschlag 62 des Schalthebels 6 komprimiert bzw. gespannt, ihre Spannung überwindet jedoch
den der Bewegung der Schaltstange 32 entgegenwirkenden Widerstand, so daß der Schalthebel 6 gemeinsam mit dem
Wählhebel 7 von der Schaltnabe A weg verschwenkt wird.
Solange der Bewegung der Schaltstange kein den vorbestimmten Wert übersteigender Schaltwiderstand entgegenwirkt, arbeitet
das erfindunggemäße Schaltgestänge wie vorstehend beschrieben. Wirkt der Bewegung der Schaltstange 32 jedoch
ein den vorbestimmten Wert übersteigender Widerstand entgegen, so wird durch Zug am Betätigungsdraht 8 zunächst
nur der Wählhebel 7 aufwärts verschwenkt, während der Schalthebel 6 unbewegt bleibt,(Fig. 5)· Dadurch wird nun
die Feder 9 zwischen dem ersten Anschlag 72 des Wählhebels
7 und dem zweiten Anschlag 64 des Schalthebels komprimiert bzw. gespannt. Verschwindet dann der übermäßige Schaltwiderstand,
so wird der Schalthebel 6 durch die in der Feder 9 gespeicherte Energie in Richtung auf die Schaltnabe
A in die in Fig. 6 ausgezogen gezeichnete Stellung verschwenkt und verschiebt dabei die Schaltstange 32, um
den großen Gang einzuschalten.
Will man vom mittleren in den kleinen Gang schalten, solange der Bewegung der Schaltstange 32 ein den vorbestimmten
Wert übersteigender Schaltwiderstand entgegenwirkt, so bleibt der Schalthebel 6 wiederum zunächst stehen,
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während der Wählhebel 7 durch einen über den Betätigungsdraht 8 ausgeübten Druck abwärts verschwenkt wird. Dabei
wird die Feder 9 zwischen dem zweiten Anschlag 74· des
Wählhebels und dem ersten Anschlag 62 des Schalthebels komprimiert. Beim Verschwinden des übermäßigen Schaltwiderstands
wird der Schalthebel 6 dann durch die in der Feder gespeicherte Energie in der Schaltnabe A abgekehrter
Richtung verschwenkt, um über die Schaltstange den kleinen Gang einzuschalten.
Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, schafft die Erfindung ein Schaltgestänge für eine Fahrrad-Schaltnabe,
mit einem Schalthebel, welcher an einem Ende mit einer Schaltstange zum Betätigen eines in der Nabe angeordneten
Schaltgetriebes verbunden und mit dem anderen Ende schwenkbar an einem feststehenden Teil gelagert ist, mit einem
Wählhebel, an dessen einem Ende ein Ende eines Betätigungsdrahts befestigt und welcher mit dem anderen Ende zusammen
mit dem Schalthebel und relativ zu diesem verschwenkbar gelagert ist, und mit einer zwischen den beiden Hebeln
angeordneten, energiespeichernden Feder, welche bei Vorhandensein eines der Bewegung der Schaltstange entgegenwirkenden,
einen vorbestimmten Wert übersteigenden Schaltwiderstands durch Verschwenken des Wählhebels relativ zum
Schalthebel unter Speicherung von Energie gespannt wird und bei Verschwinden des Schaltwiderstands die gespeicherte
Energie wieder abgibt, um den Schalthebel zu verschwenken und damit das Getriebe des Fahrrads zu schalten. Mittels
des Schaltgestänges lassen sich also die Gänge des Getriebes
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- 271730A AG
jederzeit sicher schalten, selbst wenn der Bewegung eines Schaltglieds zunächst ein einen vorbestimmten Wert übersteigender
Widerstand entgegenwirkt, da der gewählte Gang dann nach dem Verschwinden des Schaltwiderstands selbsttätig
geschlatet wird. In diesem Falle wird zunächst der Wählhebel relativ zum Schalthebel verschwenkt, so daß
die Leichtgängigkeit der Schaltung durch den Schaltwiderstand nicht beeinträchtigt wird.
Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung,
einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in
beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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ι
Le
Le
erseite
Claims (4)
- DR. BERG DIPL. INC. STAPF DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIRPATENTANWÄLTE8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 8602 45Pat ent anSchalteinrichtung für eine mehrgängige Fahrradchaltnabe mit einem in einer Nabenhülse angeordneten Schaltgetriebe zum Übertragen des Antriebs von einem Antriebsteil auf die Nabenhülse in durch Betätigung eines Schaltglieds über einen Betätigungsdraht wählbaren Übertragungsverhältnissen, gekennzeichnet durch ein am Rahmen des Fahrrads angebrachtes feststehendes Teil (32O, durch einen mittels eines Gelenkteils (35) schwenkbar am feststehenden Teil angelenkten Schalthebel (6) zum Betätigen des Schaltglieds (32) für die Veränderung des Übertragungsverhältnisses, durch einen unabhängig vom Schalthebel verschwenkbar am feststehenden Teil angelenkten Wählhebel (7)» an dessen einem Ende der Betätigungsdraht (8) befestigt ist, und durch eine zwischen dem Wählhebel und dem Schalthebel angeordnete Feder (9) zum Speichern von Energie beim Verschwenken des Wählhebels gegenüber dem Schalthebel unter Einwirkung eines einen vorbestimmten Wert übersteigenden Schaltwiderstands auf das Schaltglied und zum Verschwenken des Schalthebels9Q98U/0878r (089) 98 82 72 8 München 80, MauertircherctraBe 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100987043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo Bank München 3892623983310 TELEX: 0524560 BERG d Posischeck München 65343-808durch Freigabe der gespeicherten Energie für die Betätigung des Schaltglieds beim Verschwinden des Schaltwiderstands.
- 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsdraht (8) ein einfacher Zugdraht ist, welcher mit einem Ende am Wählhebel (7) befestigt ist.
- 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsdraht (8) für die Übertragung von Zug und Druck ausgebildet und mit einem Ende am Wählhebel (7) befestigt ist.
- 4. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem einen Ende des Betätigungsdrahts (8) verbundene Wählhebel (7) einen ersten und einen zweiten Anschlag (72 bzw. 74) hat, daß der relativ zum Wählhebelverschwenkbare Schalthebel (6) nahe dem ersten Anschlag des Wählhebels einen ersten Anschlag (62) und nahe dem zweiten Anschlag des Wählhebels einen zweiten Anschlag (64) hat und daß die aus Federdraht geformte, energiespeichernde Feder (9) mit einem mittleren Teil an einem die beiden Hebel schwenkbar lagernden Anlenkteil (35) angebracht ist, so daß sich das eine Ende der Feder an den beiden ersten und das andere Ende der Feder an den beiden zweiten Anschlägen in Anlage befindet.701344/0878
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