DE2717304C3

DE2717304C3 - Mehrgang-Nabenschaltung für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE2717304C3
Application number: DE2717304A
Authority: DE
Inventors: Seiji Fukui; Mitsugu Hanada
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1976-04-21
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1979-12-13
Also published as: US4179953A; DE2717304A1; GB1580405A; JPS52129132A; DE2717304B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgang-Nabenschaltung für »in Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einer derartigen bekannten Nabenschaltung (US-PS 22 01304) sind der Wählhebel und der Schalthebel auf unterschiedlichen, im Abstand voneinander befindlichen Achsen an der Halterung angelenkt, wobei der Schatthebel mit einem Mitnehmerzapfen in ein Langloch des schwenkbaren Schaltgliedes eingreift, wobei zwischen dem Mitnehmerzapfen des Schalthebels und einem Gegenzapfen am Wählhebel die als Schraubenfeder ausgebildete Mitnehmerfeder angreift Durch diese bekannte Konstruktion soll erreicht werden, daß das Schaltglied des Schaltgetriebes einerseits in seinen beiden Schaltlagen unter der Kraft der Mitnehmerfeder festgehalten wird und andererseits beim Schalten unter der Kraft der Mitnehmerfeder schnell und leicht aus der einen Schaltlage in die andere Schaltlage umschnappt. Diese bekannte Konstruktion ist daher auf eine Zweigang-Nabenschaltung abgestellt, läßt sich jedoch nicht mehr unverändert für Nabenschaltungen mit mehr als zwei Gängen verwenden.

Bei Mehrgang' Nabenschaltungen für ein Fahrrad tritt bekanntlich ein beträchtlicher Schaltwiderstand auf, solange das Schaltgetriebe nicht durch Treten der Pedale angetrieben wird. 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.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine einfache und dabei wirkungsvolle Konstruktion anzugeben, durch welche die Schaltstellungen der Mchrgang-Nabenschaltung vorwählbar sind, solange die Pedale nicht getreten werden und daher dem .Schaltvorgang ein entsprechender Widerstand entgegenwirkt, und durch welche trot/, der F.infachhcit der Konstruktion zuverlässig gewährleistet ist, daß die Schaltstellungen erreicht werden, sobald der dem Schaltvorgang entgegenwirkende Widerstand durch das Treten der Pedale verschwindet

Dies wird durch die im Patentanspruch beschriebene Erfindung erreicht

Aufgrund der erfindungsgemäßen Abstützung der Biegefeder mit jedem ihrer Schenkel an einem Anschlag des Schalthebels wie auch einem Anschlag des Wählhebels, die um eine gemeinsame Achse schwenkbar sind, wird die Biegefeder bei unter einem

ίο Schaltwiderstand festgehaltenem Schalthebel für beide Schwenkrichtungen des Wählhebels gespannt und drückit den Schalthebel in die vorgewählte Schaltstellung, !»bald der Schaltwiderstand verschwindet Durch die Erfindung ist somit die Möglichkeit geschaffen, einen gewünschten Gang im Stillstand des Fahrrades oder bei mit stillstehenden Pedalen frei dahinrollendem Fahrrad vorzuwählen, wobei dann der vorgewählte Gang geschaltet wird, sobald die Pedale getreten werden.

Es iist zwar an sich bekannt (FR-PS 4 22 732) eine Feder in den Kraftweg einer Schalteinrichtung einzuschalten, was jedoch nicht im Zusammenhang steht mit einer Maßnahme, eine Mitnehmerfeder in beiden Schwenkrichtungen eines Wählhebels zu spannen und dadurch einen Schalthebel für dessen Schwenkbewegung in die jeweilige Schwenkrichtung des Wählhebels vorzuspannen.

Im folgenden ist em Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert In der Zeichnung zeigt

Fig;.! eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Mehrgang-Nabenschaltung eines Fahrrades mit einem zugehörigen Betätigungsmechanismus,

Fig.2 eine Schrägansicht der Teile des zerlegten

η Betätigungsmechanismus,

Fig;.3 eine Seitenansicht des Betätigungsmechanismus in einer mittleren Schaltstellung,

Fig.4 eine Stirnansicht des Betätigungsmechanismus,

«ο Fig.5 eine Ansicht des Betätigungsmechanismus in der Wählstellung für den großen Gang unter Einwirkung eines erhöhten Schaltwiderstands auf das Schaltglied,

Fig.6 eine Fig.5 entsprechende Ansicht nach

·*■> Aufhebung des Schaltwiderstandes,

Fig.7 eine Ansicht des Betätigungsmechanismus in der Wählstellung für den kleinen Gang unter Einwirkung des erhöhten Schaltwiderstands auf das Schaltglied und

w Fig.8 eine Fig.7 entsprechende Ansicht nach Aufhebung des Schaltwiderstands.

F i g. 1 ze:igt die Verwendung des Betätigungsmechanismus an einer Dreigang-Nabenschaltung, welche zwischen einem in Axialrichtung verschiedenen und

y> einem in axialer Richtung unbeweglichen Schaltgetriebeteil eine Arretiereinrichtung aufweist.

Die in Fig. I dargestellte Dreigang-Nabenschaltung hat eine Nabenhülse 2. ein darin angeordnetes Schaltgetriebe I, eine die Nabenhülse 2 mittig

to durchsetzende, feststehende Nabenachse 3, ein Antriebsteil 4 mit einem Keltenrad, welches sich mit einer (nicht gezeigten) Antriebskette in Kingriff befindet, und ein Übertriigiings- und Schaltstück 10 für die Übertragung des Antriebs vom Antriebsteil 4 auf das

b^r> Schaltgetriebe I.

Das in Form einer Muffe ausgeführte Schaltstück 10 isl im milderen Teil von einer Ringnut 111 umgeben und hat an beiden axialen Enden jeweils eine AuUcnvcr/ah-

nung 112,113. An der Innenseite hat das Schaltstück 10 eine Nut 119 für den Eingriff eines an einer Schaltstange 32 sitzenden Schaltkopfs 114, durch welchen das Schaltstück entlang der feststehenden Achse 3 bewegbar isL Zwischen dem Schaltstück 10 und der feststehenden Achse 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 einseinen to Schaltstellungen auszurichten und festzuhalten.

Das Schaltgetriebe 1 setzt sich zusammen aus einem auf der feststehenden Achse 3 sitzenden Sonnenrad 31, einem mit dem Sonnenrad 31 kämmende Planetenräder 116 tragenden Steg 12 und einem mit den Planetenrädem 116 kämmenden Außenrad U. Der Steg 12 hat an seinem einen Ende eine Innenverzahnung 117 für den Eingriff mit der Außen verzahnung 113 des Schaltstükkes 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 AuScr.rad i 1 trägt eine Anzahl von Klinken 114 für die Anlriubsübertragung im großen Gang, welche mit der Verzahnung 113 des Schaltstücks 10 sowie mit einer Verzahnung 21 π der Nabenhülse 2 in Eingriff bringbar sind.

Die Rastnuten 51 der Arretiereinrichtung 5 sind an den den einzelnen Schaltstellungen entsprechenden Stellen angeordnet und durch einen scharf zulaufenden oder abgerundeten Steg voneinander getrennt, so daß so 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 Achse 3 radial durchsetzenden Bohrung33. 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 Arretiereinrichtung 5 auch zwischen dem Steg 12 und der feststehenden Achse .1 oder zwischen dem Außenrad 11 und der Nabenhülse 2 angeordnet sein. ■*'>

Ein Betätigungsmechanismus zum Betätigen des Schaltstücks SO der vorstehend beschriebenen Schaltnabe A ist im einzelnen in F i g. 2 bis 8 dargestellt In F i g. 3 erkennt man eine starr befestigte, im wesentlichen L-förmige Halterung 34, welche mit einem Ende an der feststehenden Achse 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 unabhängig v> schwenkbar gelagert sind.

Der Schalthebel 6 und der Wählhebcl 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 von seinem l.ängsranil nach hinten abgewinkelten ersten Anschlag 62. dessen freies Endstück erneut abgewinkelt ist. so daß es dem Hebel 6 gegenübersteht. Am oberen F.nde hat der Schalthebel 6 eine Bohrung 6} für die Aufnahme des ft'> an den Tragarmen 14;) der Halterung 14 befestigten Zapfens 55 sowie einen /weilen Anschlag 64, welcher von der oberen Schmalsei Ό nach hinten abgewinkelt ist Der Wählhebel 7 hat an einem Ende eine Bohrung 71 für die Aufnahme des Zapfens 35 sowie einen von der Schmalseite nach vorn abgewinkelten ersten Anschlag 72. Am anderen Ende hat der Wählhebel 7 eine Bohrung 73 für die Befestigung des einen Endes eines im folgenden beschriebenen Betätigungsdrahts sowie einen zwischen den beiden Bohrungen 71 und 73 nach vorn 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 34a 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.

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 gezeigten) Betätirnngshebel befestigt ist und dessen Schwenkbewegung auf den Wählhebel 7 überträgt In einer anderen Ausführungsform können am Wahlhebel 7 zwei Zugdrähte beiderseits der Bohrung 71 befestigt sein, mittels welchen rfer Wählhebel dann hin und her verschwenkbar ist

Eine zwischen dem Wählhebel 7 und dem Schalthebel 6 angeordnete Biegefeder 9 hat ein schraubenlinienförmig gewickeltes Mittelstück, mit welchem sie auf den Zapfen 35 aufgesetzt ist. Ein an einem Ende des gewickelten Mittelstücks abstehender Schenkel 91 der Biegefeder 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 abstehender zweiter Schenkel 92 liegt an den zweiten Anschlägen 64, 74 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 Biegefeder 9 relativ zum Schalthebel 6 verschwenken. Bei Aufhebung des Schaltwiderstandes wird dann der Schalthebel 6 durch die in der Biegefeder 9 gespeicherte Kraft verschwenkt und damit wird der gewählte Gang geschaltet

Der freie Schenkel der Halterung 34 trägt einen Nippel 36, in welchem das eine Ende eines den Betätigungsdraht 8 umgebenden Mantels 83 befestigt ist.

In F i g. 3 befindet sich der Betätigungsmechanismus in einer Mittelstellung, in welchem sich die Rastglieder 52 in der in F i g. I gezeigten Schaltnabe A in Eingriff mit der mittleren Rastnut 51 a befinden und das Getriebe in u'er Schaltstellung für den mittleren Gang halten.

Soll aus der in F i g. 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 u!-er den Betätigungsdraht 8 ein Zug ausgeübt, um den Wählhebel 7 nach oben zu schwenken. Dadurch wird der Schalthebel 6 über die Biegefeder 9 in Richtung auf die Schaltnabe A zu versehwfinkt, so daß das Schaltstuck 10 über die Schaltstange 32 in die Schaltstcllung für ilen großen Gang verschoben wird, in welcher die Rastglici'f 52 in Eingriff mit der Rastnut 51 b kommen. Heim Schalten vom mittleren auf den grollen Gang wird also die Biegefeder 9 über den ersten

Anschlag 72 des Wählhcbcls 7 gespannt, ihre Spannung überwindet jedoch den der Bewegung der Schaltstange 32 entgegenwirkenden Widerstand durch ihre Anlage am zweiten Anschlag 64 des Schallhebels 6, so daß dieser gemeinsam mit dem Wählhebel 7 verschwenki wird.

Soll andererseits ohne Vorhandensein eines den vorbestimmten Wert übersteigenden Schaltwiderstands vom mittleren in den kleineren Gang geschaltet werden, so wird über den Betätigungsdraht 8 ein Druck ausgeübt, um den Wählhebel 7 aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung nach unten zu schwenken. Diese Bewegung wird über die Biegefeder 9 auf den Schalthebel 6 übertragen, so daß dieser von der Schaltnabe A weggeschwenkt wird und das Schallstück 10 über die Schaltstange 32 in die Schaltstellung für den kleinen Gang zieht, in welcher die Rastglieder 52 in Eingriff mit der Rastnut 51c kommen. Beim Schalten vom mittleren in den kleinen Gang wird also die Biegefeder 9 zwischen dem zweiten Anschlag 74 des Wählhebels 7 und dem ersten Anschlag 62 des Schalthebels 6 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 Sehaltnabe A weggeschwenkt wird.

Solange der Bewegung der Schaltstange kein den vorbestimmten Wert übersteigender Schaltwiderstand entgegenwirkt, arbeitet der Betätigungsmechanismus wie vorstehend beschrieben. Wirkt der Bewegung de Schaltslange 32 jedoch ein den vorbestimmten Wer übersteigender Widerstand entgegen, so wird durch Zug am Betätigungsdraht 8 zunächst nur der Wählhebel 7 ■ nach oben geschwenkt, während der Schalthebel f unbewegt bleibt (Fig. 5). Dadurch wird nun die Biegefeder 9 zwischen dem ersten Anschlag 72 de> Wählhebcls 7 und dein zweiten Anschlag 64 de: Schalthebels gespannt. Verschwindet dann der übermä

in Bige Schaltwiderstand, so wird der Schallhebel 6 durch die in der Biegefeder 9 gespeicherte Kraft in Richtung auf die Schaltnabe A zu in die in Fig. b ausgezoger gezeichnete Stellung verschwenkt und verschiebt dabe die Schaltstange 32, um den großen Gang einzuschalten

ι? 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 wiederun zunächst stehen, während der Wählhebcl 7 durch einer über den Betätigungsdraht 8 ausgeübten Druck nach unten geschwenkt wird. Dabei wird die Biegefeder 9 zwischen dem zweiten Anschlag 74 des Wählhebels unc dem ersten Anschlag 62 des Schalthebels gespannt Beim Verschwinden des übermäßigen Schaltwider stands wird der Schalthebel 6 dann durch die in dei Feder gespeicherte Kraft von der Schaltnabe A weggfschwenkt, um über die Schaltstange den kleiner Gang einzuschalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Mehrgang-Nabenschaltung für ein Fahrrad, deren Schaltgetriebe mittels eines Schaltgliedes schaltbar ist, welches von einem Betätigungsmechanismus betätigbar ist, welcher einen an einer feststehenden Halterung angelenkten Schalthebel, einen an der Halterung unabhängig von dem Schalthebel schwenkbar angelenkten Wählhebel, an dessen freiem Ende ein zug- und druckfester Betätigungsdraht befestigt ist, und eine zwischen dem Schalthebel und dem Wählhebel eingespannte Mitnehmerfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (6) und der Wählhebel (7) um eine gemeinsame Achse (Zapfen 35) schwenkbar angelenkt sind, auf welcher die als Biegefeder (9) ausgebildete Mitnehmerfeder gehalten ist, und daß die Biegefeder (9) mit ihrem einen Schenkel (92) an einem Anschlag (64) des Schalthebels (6) und einem Anschlag (74) des Schalthebels (7), und mit ihrem anderen Schenkel (91) an einem zweiten Anschlag (62) des Schalthebels (6) und einem zweiten Anschlag (72) des Wählhebels (7) abgestützt ist, so daß die Biegefeder (9) bei festgehaltenem Schalthebel (6) in beiden Schwenkrichtungen des Wählhebels (7) gespannt wird.