DE602004008211T2

DE602004008211T2 - Betätigungsvorrichtung für Steuerkabel einer Fahrradgangschaltung

Info

Publication number: DE602004008211T2
Application number: DE602004008211T
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Dal Pra'; Marco Caiazzo; Andrea De Pretto
Original assignee: Campagnolo SRL
Current assignee: Campagnolo SRL
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2024-02-07
Also published as: JP2005219736A; TW200526464A; TWI352043B; CN1651303A; US7461573B2; EP1564131A1; US10202164B2; CN1651303B; EP1564131B1; US20090025504A1; JP4764642B2; ATE370060T1; DE602004008211D1; US20050193856A1; RU2005102772A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatoreinrichtung für ein Steuerkabel für eine Fahrradgangschaltung. Die folgende Beschreibung erfolgt mit Bezug auf Einrichtungen, die speziell ausgelegt sind für Fahrräder mit geraden Lenkstangen (typisch für Mountainbikes), jedoch hängt die Erfidung eindeutig nicht von der Form der Lenkstangen und dem daraus abgeleiteten Design der Aktuatoreinrichtung ab; deshalb kann die Erfindung auch in Einrichtungen für Rennräder mit gekrümmten Lenkstangen verwendet werden.
Ein Fahrrad ist normalerweise mit zwei Gangschaltungen ausgestattet, einer vorderen, die mit dem Kurbelsatz verbunden ist, und einer hinteren, die mit dem Kettenradsatz verbunden ist. In beiden Fällen umfasst die Gangschaltung einen Umwerfer, welcher mit der Antriebskette im Eingriff steht, welcher dieser auf Zahnräder mit unterschiedlichen Durchmessern und einer unterschiedlichen Anzahl an Zähnen bewegt, um so verschiedene Übersetzungsverhältnisse zu erhalten, wobei der Umwerfer, sei es der der hinteren Gangschaltung oder der der vorderen Gangschaltung, in eine Richtung durch eine Zugwirkung, die durch ein nicht ausdehnbares Kabel aufgebracht wird, das normalerweise ummantelt ist (üblicherweise bekannt als Bowdenzug), und in die entgegengesetzte Richtung durch die elastische Rückholwirkung einer Feder, die in der Gangschaltung selbst bereitgestellt ist, bewegt wird. Normalerweise ist die Richtung, in welcher der Versatz durch die Rückholfeder bestimmt ist, die, in welche die Kette von einem Zahnrad mit einem größeren Durchmesser zu einem Zahnrad mit einem kleineren Durchmesser verläuft, d. h. die des sogenannten Herunterschaltens; umgekehrt findet die Zugwirkung des Steuerkabels in die Richtung des sogenannten Aufwärtsschaltens statt, in welche die Kette sich von einem Zahnrad mit kleinerem Durchmesser zu einem Zahnrad mit größerem Durchmesser bewegt. Es ist zu beachten, dass bei einer vorderen Gangschaltung das Herunterschalten zu dem Übergang zu einer geringeren Übertragungsrate korrespondiert, wohingegen bei einer hinteren Gangschaltung dieses zu einem größeren Übersetzungsverhältnis korrespondiert.
Die Auslenkung in die zwei Richtungen des Steuerkabels einer Gangschaltung wird durch eine Aktuatoreinrichtung erreicht, die so montiert ist, dass diese leicht durch einen Radfahrer betätigbar ist, d. h. normalerweise an den Lenkstangen, nahe derer Griffe. Herkömmlich ist nahe des linken Griffs die Aktuatoreinrichtung für das Steuerkabel der vorderen Gangschaltung und umgekehrt ist nahe des rechten Griffs die Aktuatoreinrichtung für das Steuerkabel der hinteren Gangschaltung angeordnet.
In der Aktuatoreinrichtung wird das Steuerkabel auf Zug oder auf Lösen durch ein Aufwickeln auf und Abwickeln von einem Rotorelement betätigt, das üblicherweise bekannt ist als eine Kabelwicklungslagerbuchse, wobei deren Rotation durch den Radfahrer mit unterschiedlichen Mitteln gesteuert wird, entsprechend der Art der Gangschaltung. In einer typischen Konfiguration stellt die Aktuatoreinrichtung zwei getrennte Schaltklinkenzahnradhebel bereit, um die Rotation in die zwei Richtungen der Lagerbuchse zu steuern.
In jedem Fall muss die Aktuatoreinrichtung sicherstellen, dass die Lagerbuchse während der Rotation noch in einer Anzahl von vorbestimmten Winkelpositionen gehalten wird, korrespondierend zu den unterschiedlichen Positionen des Umwerfers, die erforderlich sind für die unterschiedlichen Verhältnisse, d. h. an den unterschiedlichen Zahnrädern der Gangschaltung. Somit weist die Aktuatoreinrichtung einer vorderen Gangschaltung eine relativ geringe Anzahl von vorbestimmten Winkelpositionen (üblicherweise drei) auf, die zu den Positionen des vorderen Umwerfers an den unterschiedlichen Kränzen des Kurbelsatzes korrespondiert, wobei eine hintere Gangschaltung dagegen eine relativ hohe Anzahl an vorbestimmten Winkelpositionen (üblicherweise von sieben bis zehn) aufweist, die zu den Positionen des hinteren Umwerfers an den unterschiedlichen Zahnkränzen korrespondiert.
Das Halten in den vorbestimmten Positionen wird erreicht durch sogenannte Schaltmittel, welche sicherstellen müssen, dass die Kabelwicklungslagerbuchse ausreichend stark gehalten wird, um die gegebene Stellung mit Präzision zu halten, selbst bei Vorhandensein von Schlägen und Stößen während der Fahrt, jedoch zur gleichen Zeit auch ausreichend nachgiebig gehalten wird, um den Übergang von einer Position zu der anderen zu ermöglichen, wenn der Radfahrer die Hebel betätigt, um das Verhältnis zu verändern.
Grundsätzlich sind zwei Arten an Aktuatoreinrichtungen bekannt, die als Löse- und aktive Einrichtungen bekannt sind.
In Löseaktuatoreinrichtungen findet die Rotation der Kabelwicklungslagerbuchse in die Aufwicklungsrichtung des Kabels aufgrund der physikalischen Kraft statt, die durch den Radfahrer auf den entsprechenden Hebel aufgebracht wird, wobei die Rotation in der entgegengesetzten Richtung im Wesentlichen durch Lösen der Kabelwicklungslagerbuchse und Wirkenlassen der Rückholfeder an der Gangschaltung in die Richtung, um das Kabel von der Lagerbuchse abzuwickeln, auf eine eindeutig gesteuerte Weise, erreicht wird. In diesen Einrichtungen muss deshalb während des Aufwärtsschaltens der Radfahrer die Haltewirkung der Schaltmittel überwinden, dann die Rückholwirkung der Feder des Umwerfers, bis das Schalten komplettiert ist; während des Herunterschaltens dagegen muss der Radfahrer nur die anfängliche Haltewirkung der Schaltmittel überwinden, wobei die Rückholwirkung der Feder des Umwerfers während des gesamten Schaltens unterstützt. Die Rückholwirkung der Feder des Umwerfers rührt jedoch von einer elastisch artigen Kraft her und ist deshalb unterschiedlich gemäß der Position; insbesondere ist diese größer hin zu hohen Zahnradpositionen und kleiner hin zu niedrigen Zahnradpositionen (durch hohe und niedrigere Zahnräder sind nicht lange oder kurze Verhältnisse gemeint, sondern vielmehr Verhältnisse, welche man beim Aufwärtsschalten oder beim Abwärtsschalten erreicht). Dieses bestimmt eine operative Asymmetrie, die für einen Fahrradfahrer unerwünscht sein kann, insbesondere bei anspruchsvollen Nutzungsbedingungen wie während eines Rennens.
Ein Beispiel für eine Löseeinrichtung ist in GB-A-2012893 beschrieben. In dieser wird für ein Aufwärtsschalten die Kabelwicklungslagerbuchse in die Aufwicklungsrichtung durch Betätigung eines Hebels in Rotation gebracht. Die Positionen der Lagerbuchse werden durch Schaltklinkenzahnräder stabil gehalten, die im Eingriff stehen mit der verzahnten äußeren Oberfläche der Lagerbuchse selbst. Zum Herunterschalten ist es erforderlich, einen Knopf zu betätigen, der das Lösen der Schaltklinkenzahnräder bestimmt, welche die Lagerbuchse blockieren, so dass die Rotation davon um einen vorbestimmten Winkel in die Abwicklungsrichtung aufgrund der Kraft ermöglicht ist, die durch eine Spiralfeder aufgebracht wird, die koaxial zu der Lagerbuchse angeordnet ist. Das Lösen des Knopfes bestimmt das Verriegeln der Lagerbuchse in der neuen Position durch die Schaltklinkenzahnräder, die sich zurück in einen Eingriff mit der verzahnten Oberfläche der Lagerbuchse bewegen. Die Kraft, die durch das Herunterschalten erforderlich ist, ist somit im Wesentlichen geringer als die, die zum Hochschalten erforderlich ist.
Um die Nachteile der Löseeinrichtungen zu überwinden, wurden aktive Einrichtungen entwickelt, in welchen es von dem Radfahrer erfordert wird, eine aktive Kraft während des gesamten Schaltens aufzubringen, sei es beim Aufwärtsschalten oder beim Abwärtsschalten.
Ein Beispiel einer aktiven Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem Patent US 5,791,195 des gleichen Anmelders bekannt. In solch einer Einrichtung ist ein elastisches Element bereitgestellt, das der Rückholwirkung der Feder des Umwerfers entgegenwirkt. Die Wirkung solch eines elastischen Mittels ist abgestimmt auf die der Feder des Umwerfers, so dass – als wenn hypothetisch die Schaltmittel fehlen würden und die einzige Wirkung an der Lagerbuchse die der elastischen Mittel und der Rückholfeder wäre – die Kabelwicklungslagerbuchse in einer Zwischenposition angeordnet werden würde, um somit zu einem Zwischenverhältnis der Gangschaltung zu korrespondieren.
Jedoch löst eine solche Einrichtung nicht das gesamte Problem. Tatsächlich ist mit dieser das Gangschalten (hoch oder runter) wegbewegend von dem Zwischenverhältnis erschwert, wohingegen das Gangschalten (hoch oder runter) hinbewegend zu dem Zwischenverhältnis erleichtert ist.
US-A-5,676,020 offenbart einen Schaltmechanismus umfassend eine Feder, deren Schaltvorsprung entgegengewirkt wird durch eine erste geneigte Oberfläche in eine Rotationsrichtung und eine zweite getrennte geneigte Oberfläche in die andere Rotationsrichtung.
Es besteht deshalb das Problem, die Kraft, die von dem Fahrradfahrer für unterschiedliches Gangschalten erforderlich ist, homogen zu gestalten.
Folglich betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung gemäß Anspruch 1. Nicht wesentliche aber bevorzugte Eigenschaften sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Aktuatoreinrichtung für ein Steuerkabel für eine Fahrradgangschaltung, umfassend: ein Gehäuse, das für die Befestigung an der Lenkstange des Fahrrads vorgesehen ist, eine Kabelwicklungs-Lagerbuchse, die in dem Gehäuse um eine Hauptachse (B) der Einrichtung winklig bewegbar ist, einen ersten Antriebsmechanismus, der an der Lagerbuchse wirkt, um diese in eine erste winklige Richtung zu rotieren, einen zweiten Antriebsmechanismus, der an der Lagerbuchse wirkt, um diese in eine zweite winklige Richtung entgegengesetzt zu der ersten zu rotieren, Schaltmittel, um lösbar die Lagerbuchse in vorbestimmten Winkelpositionen zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel umfassen: erste Kontermittel, um der Rotation der Lagerbuchse in die erste Richtung entgegen zu wirken, zweite Kontermittel, verschieden von den ersten Kontermitteln, um der Rotation der Lagerbuchse in die zweite Richtung entgegen zu wirken, wobei: die Schaltmittel zumindest einen Taststift umfassen, der sowohl mit einem integral mit dem Gehäuse ausgebildeten stationären Element, als auch mit einem integral in Rotation mit der Lagerbuchse ausgebildeten Rotationselement im Eingriff steht, das erste Kontermittel eine erste Konterfeder umfasst, die an dem Taststift wirkt, um diesen in einer Stoppposition zu halten, in der dieser das stationäre Element und das Rotationselement integral in Rotation hält, wobei eine Rotation der Lagerbuchse in der ersten winkligen Richtung den Taststift weg von der Stoppposition vorspannt, entgegen der ersten Konterfeder, das zweite Kontermittel eine zweite Konterfeder umfasst, die an dem Taststift wirkt, um diesen in der Stoppposition zu halten, wobei eine Rotation der Lagerbuchse in die zweite winklige Richtung den Taststift weg von der Stoppposition vorspannt, entgegen der zweiten Konterfeder.
Das Bereitstellen von Schaltmitteln, die ausgerüstet sind mit Kontermitteln, die unterschiedlich ausgebildet sind gemäß der Richtung der Rotation der Lagerbuchse, ermöglicht, dass die Haltewirkung der Schaltmittel unabhängig kalibriert werden können in Bezug auf die zwei Rotationsrichtung der Rotation der Kabelwicklungslagerbuchse und ermöglichen so, dass die Rückholwirkung der Feder des Umwerfers der Gangschaltung besser abgestimmt werden kann.
Bevorzugt wirkt das erste Kontermittel der Rotation der Lagerbuchse auf eine unterschiedliche Weise gegenüber dem zweiten Kontermittel entgegen. Somit kann der deutlich asymmetrische Einfluss der Rückholfeder des Umwerfers an der Aktuatoreinrichtung leichter abgestimmt werden, korrespondierend zu einer asymmetrischen Wirkung in die entgegengesetzte Richtung des Schaltmittels.
Bevorzugt wirkt das erste oder das zweite Kontermittel – und weiter bevorzugt wirken beide – der Rotation der Lagerbuchse unabhängig von der winkligen Position der Lagerbuchse selbst entgegen. Dadurch ist gemeint, dass die Kontermittel der Rotation der Lagerbuchse mit der gleichen Kraft für unterschiedliches Gangschalten entgegenwirken, sowohl zwischen niedrigen Zahnradpositionen als auch zwischen hohen Zahnradpositionen, zum Beispiel muss deshalb, um von der ersten zu der zweiten Position überzugehen, die gleiche entgegenwirkende Kraft überwunden werden, die überwunden werden muss, um von der dritten Position zu der vierten Position zu gelangen.
Bevorzugt ist zumindest ein Taststift zumindest eine Kugel.
Zwischen niedrigen Zahnradpositionen und zwischen hohen Zahnradpositionen, zum Beispiel besser, um von der ersten zu der zweiten Position zu gelangen, muss man einmal die gleiche entgegenwirkende Kraft überwinden, die man überwinden muss, um von der dritten Position zu der vierten Position zu gelangen.
Bevorzugt umfassen die Schaltmittel zumindest eine Kugel, die sowohl mit einem stationären Element, integral mit dem Gehäuse, und mit einem Rotationselement, integral in Rotation mit der Lagerbuchse, im Eingriff steht; umfasst das erste Kontermittel eine erste Konterfeder, die auf die Kugel wirkt, um diese in einer Stoppposition zu halten, in welcher das stationäre Element und das Rotationselement integral in Rotation gebracht werden; umfasst das zweite Kontermittel eine zweite Konterfeder, die auf die Kugel wirkt, um diese in der Stoppposition zu halten.
Die Verwendung einer elastisch vorgespannten Kugel – die per se im Stand der Technik bekannt ist – gestaltet die Wirkung des Schaltmittels insbesondere zuverlässig und sicher, wobei die Verwendung von zwei getrennten Federn zum Vorspannen der Feder gegen die Rotation der Lagerbuchse in die zwei Richtungen das Differenzieren der Kontermittel ermöglicht, welches erreicht, dass die Basis der Erfindung in einer einfachen Weise erzielt werden kann.
Bevorzugt spannt deshalb eine Rotation der Lagerbuchse in die erste winklige Richtung die Kugel weg von der Stoppposition vor, entgegen der ersten Konterfeder.
Bevorzugt spannt in einer analogen Weise einer Rotation der Lagerbuchse in die zweite winklige Richtung die Kugel weg von der Stoppposition vor, entgegen der zweiten Konterfeder.
Bevorzugt:
umfassen die Schaltmittel eine kugeltragende Scheibe, die in dem Gehäuse montiert ist und mit zumindest einer radialen Ausnehmung ausgebildet ist, wobei die Kugel in der radialen Ausnehmung so montiert ist, dass die Kugel radial nach außen durch die erste Konterfeder geschoben wird, wobei die Ausnehmung zumindest an einer Seite der kugeltragenden Scheibe geöffnet ist und eine Tiefe aufweist, so dass die Kugel in der axialen Richtung von der kugeltragenden Scheiben hervorragt;
umfasst das Schaltmittel eine erste Schaltscheibe, die in dem Gehäuse in einer Position montiert ist, benachbart und weisend zu der kugeltragenden Scheibe, zu der Seite davon, von welcher die Kugel hervorragt, und ausgebildet mit einer Aussparung, die gemäß einem Weg angeordnet ist, der Stoppzonen und Gleitzonen umfasst, die einander abwechseln;
ist die kugeltragende Scheibe oder die erste Schaltscheibe in dem stationären Element angeordnet, montiert integral in Rotation mit der Lagerbuchse, wobei die jeweils andere von denen in dem Rotationselement angeordnet ist, montiert gesperrt in Rotation mit dem Gehäuse;
ist die zweite Konterfeder in dem Gehäuse montiert, um so axial die erste Schaltscheibe und die kugeltragende Scheibe eine gegen die andere vorzuspannen;
steht die Kugel, die axial von der Ausnehmung an der kugeltragenden Scheibe hervorragt, im Eingriff in der Aussparung an der ersten Schaltscheibe.
Es ist zu beachten, dass die axialen, radialen und umfänglichen Kennzeichnungen sich in dem vorliegenden Patenttext immer auf die Achse der Rotation der Kabelwicklungslagerbuchse beziehen.
Der Eingriff zwischen der Schaltscheibe und der kugeltragenden Scheibe ist es, was die vorbestimmten Positionen bestimmt, welche die Kabelwicklungslagerbuchse einnehmen muss. Solch ein Eingriff wird auf eine einfache und extrem effektive und genaue Weise erhalten durch die Kugel und deren Eingriff in der Ausnehmung an der kugeltragenden Scheibe auf der einen Seite und in der Aussparung an der Schaltscheibe auf der anderen Seite.
Bevorzugt wird, um das asymmetrische Verhalten, welches die Basis der Erfindung bildet, zu erhalten, eine Zwischenstoppzone definiert durch eine Stoppwand, die ausgerichtet ist gemäß einer Gleitrichtung (S), wobei die Stopprichtung (T) und die Gleitrichtung (S) der gleichen Stoppzone einen spitzen Winkel (β) definieren, der nicht die Hauptachse (B) der Einrichtung umschließt.
Auf solch eine Weise ist die Stoppwand hinterschnitten in Bezug die radiale Richtung, d. h. die Richtung einer solchen Wand bildet einen spitzen Winkel (mit einer kleinen Größe, leicht größer als 0 ist ausreichend) in Bezug auf die radiale Richtung und solch ein spitzer Winkel weist nach hinten in Bezug auf die relative Bewegung der Kugel, welche in die Umfangsrichtung einer solchen Wand schiebt. Solch eine Ausrichtung verhindert, dass die Kugel, die umfänglich an der Wand durch eine Rotationswirkung der Lagerbuchse geschoben wird, sich bewegen kann.
Bevorzugt erstreckt sich eine Gleitwand entlang der Gleitrichtung von der Stoppzone über die gesamte benachbarte Gleitzone.
Auf solch eine Weise bildet die Richtung einer solchen Wand einen spitzen Winkel in Bezug auf die radiale Richtung und solch ein spitzer Winkel weist nach vorne in Bezug auf die relative Bewegung der Kugel, welche sich in die Umfangsrichtung an solch einer Wand schiebt. Solch eine Orientierung ermöglicht es der Kugel, die umfänglich an der Wand durch eine Rotationswirkung der Lagerbuchse geschoben wird, der Wand selbst zu folgen, und sich dabei in die Ausnehmung zu der Innenseite der kugeltragenden Scheibe zu bewegen.
Bevorzugt sind die Anschlagswände an die Gleitwände eingepasst in einer Abfolge, die einen äußeren peripheren Rand der Aussparung an der Schaltscheibe bildet. Solch eine Aussparung kann oder kann nicht zu der Innenseite definiert werden durch einen inneren umfänglichen Rand, korrespondierend zu dem äußeren umfänglichen Rand, wobei ein solcher innerer Rand jedoch nicht im Eingriff ist.
Bevorzugt können zwei entgegengesetzte Schaltscheiben bereitgestellt werden, welche zusammen mit der kugeltragenden Scheibe an unterschiedlichen Seiten davon zusammenwirken. Für solch einen Zweck gilt deshalb, dass: die Ausnehmung in der kugeltragenden Scheibe an beiden Seiten von solch einer Scheibe geöffnet ist und eine Tiefe aufweist, so dass die Kugel in der axialen Richtung von der kugeltragenden Scheibe an deren beiden Seiten hervorsteht, wobei die Schaltmittel auch eine zweite Schaltscheibe integral in Rotation mit der ersten Schaltscheibe umfassen, montiert indem Gehäuse in einer Position weisend und benachbart zu der kugeltragenden Scheibe an der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die erste Schaltscheibe und mit einer Aussparung ausgebildet ist, spiegelbildlich korrespondierend zu der der ersten Schaltscheibe, und wobei die Kugel, die axial von der Ausnehmung an der kugeltragenden Scheibe hervorragt, sowohl mit der Aussparung an der ersten Schaltscheibe als auch mit der Aussparung an der zweiten Schaltscheibe im Eingriff steht.
Das Vorhandensein von zwei Schaltscheiben sichert ein besseres Abstimmen und eine bessere Effektivität für die Einrichtung.
Gleichfalls werden eine bessere Abstimmung und eine bessere Effektivität bevorzugt erhalten durch Verwendung nicht nur einer Kugel, sondern von zwei Kugeln, die im Wesentlichen parallel und bevorzugt in 180° entgegengesetzte Positionen wirken. Die Verwendung einer höheren Anzahl an Kugeln ist theoretisch auch möglich und vorteilhaft, natürlich vorausgesetzt, dass dort genug winkliger Freiraum ist, um die erforderlichen Aussparungen an den Schaltscheiben aufzunehmen, das bedeutet, dass der komplette Hub des Steuerkabels zwischen den extremen Positionen des Umwerfers erhaltbar sein muss mit einer Rotation der Kabelwicklungslagerbuchse von weniger als 120° (damit es möglich ist, drei Kugeln bereitzustellen) oder selbst weniger als 90° (für vier Kugeln) oder ansonsten, dass eine Übertragung mit einem Verhältnis, das unterschiedlich von 1 zu 1 ist, zwischen der Rotation der Lagerbuchse und der relativ winkligen Auslenkung zwischen kugeltragender Scheibe und Schaltscheibe (oder Scheiben) bereitgestellt ist, oder ansonsten, dass verschobene Wirkungsebenen für unterschiedliche Kugeln bereitgestellt sind.
Bevorzugt kann die erste Konterfeder einfach eine Schraubenfeder sein, die zusammengedrückt wird zwischen der Kugel und einem Widerlager an der kugeltragenden Scheibe, oder andernfalls eine Blattfeder (oder Bandfeder), die geeignet an solch einer Scheibe verankert ist, wobei in dem Fall, in welchem zwei gegenüberliegende Kugeln verwendet werden, es bevorzugt ist, eine einzelne geeignet geformte Blattfeder zu verwenden, die zwischen den zwei Kugeln angeordnet ist. Diese Lösungen sind effektiv und einfach aufgebaut.
Bevorzugt ist die zweite Konterfeder eine Tellerfeder, welche aufgrund ihres moderaten Volumens es in der axialen Richtung ermöglicht, dass die Größe der Aktuatoreinrichtung ausreichend klein gehalten wird, wobei immer noch eine elastische Wirkung selbst bei einer sehr hohen Intensität bereitgestellt ist.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben werden. In den Zeichnungen betreffen 1 bis 9 eine Aktuatoreinrichtung des Steuerkabels einer vorderen Gangschaltung (linke Steuerung) und 10 bis 20 betreffen eine Aktuatoreinrichtung des Steuerkabels einer hinteren Gangschaltung (rechte Steuerung), die beide strukturell integriert sind mit einer Steuereinrichtung der Bremse, insbesondere ist:
1 eine Ansicht einer Aktuatoreinrichtung des Steuerkabels einer vorderen Gangschaltung (linke Einrichtung), montiert an einer geraden Lenkerstange, von dem Betrachtungspunkt eines Radfahrers,
2 eine Ansicht von unten auf die Einrichtung nach 1 ohne Lenkstangen,
3 eine perspektivische, explodiert dargestellte Ansicht von oben auf die Einrichtung nach 1,
4 eine umgedrehte, explodierte perspektivische Ansicht von unten auf die Einrichtung nach 1,
5 eine perspektivische Ansicht einiger Details der Einrichtung nach 1,
6a eine Draufsicht auf einige Details der Einrichtung nach 1,
6b eine Draufsicht analog zu 6a mit einigen weiteren Details der Einrichtung nach 1 hervorgehoben,
7 eine perspektivische Ansicht eines Details der Einrichtung nach 1,
8 eine Seitenansicht der Details nach 5 in einem betriebsbereiten Zustand,
9 eine Seitenansicht analog zu 8 mit den gleichen Details in einem unterschiedlichen Betätigungszustand,
10 eine Ansicht einer Aktuatoreinrichtung des Steuerkabels einer hinteren Gangschaltung (rechte Einrichtung), montiert an einer geraden Lenkerstange, von dem Betrachtungspunkt des Radfahrers,
11 eine Ansicht von unten auf die Einrichtung nach 10, ohne Lenkstangen,
12 eine perspektivische Ansicht von oben auf die Einrichtung nach 10 ohne Lenkstangen,
13 eine umgedrehte, explodierte Perspektivseitenansicht der Einrichtung nach 10,
14 eine perspektivische Ansicht einiger Details der Einrichtung nach 10,
15 eine Draufsicht auf einige Details der Einrichtung nach 10,
16 eine Draufsicht von unten, bei der Teile teilweise entfernt und geschnitten sind, mit einigen Details der Einrichtung nach 10, mit dem Aufwärtsbetätigungsschalter in Ruheposition.
17 eine Draufsicht von unten, bei der Teile teilweise entfernt und geschnitten sind, mit einigen Details der Einrichtung nach 10, mit dem Abwärtsbetätigungsschalter in Ruheposition.
1 bis 9 zeigen als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Aktuatoreinrichtung 100 des Steuerkabels K einer vorderen Gangschaltung (nicht dargestellt). Insbesondere in Bezug auf 1 und 2 ist die Einrichtung 100 montiert nahe dem linken Griff MS einer Fahrradlenkstange M, wobei die Lenkstange M dargestellt ist als gerade Lenkstange, die normalerweise für Mountainbikes verwendet wird. Wie aufgeführt ist natürlich das Ausführungsbeispiel der Erfindung der Einrichtung 100 weder begrenzt auf die Anwendung solch einer Lenkstange noch auf die Anordnung an der linken Seite davon.
Insbesondere mit Bezug auf 3 und 4 umfasst die Einrichtung 100 ein Gehäuse 102, das an der Lenkstange M auf eine herkömmliche Weise fixiert ist, zum Beispiel durch einen Halter 101 (welcher in dem dargestellten Beispiel auch einen Bremshebel F hält, der außerhalb der Erfindung liegt und deshalb nicht beschrieben ist) mit einem Band 105.
In dem Gehäuse 102 ist ein zentraler Stift 103 bereitgestellt, fixiert in Bezug auf das Gehäuse 102 und sich erstreckend entlang einer Achse B. Die Achse B ist – wie hiernach deutlicher wird – die Hauptbezugsachse für die Elemente, die einen Teil der Einrichtung 100 bilden; in Bezug auf diese sollen alle Kennzeichnungen der Richtung und dergleichen, wie „axial", „radial", „umfänglich", „diametral" bezogen werden, gleichfalls müssen die Kennzeichnungen „nach außen" und „nach innen", die sich auf die radialen Richtungen beziehen, verstanden werden als weg von der Achse B oder hin zu der Achse B. Um die Achse B sind auch zwei Winkelrichtungen definiert, gekennzeichnet mit 130 und 131, wobei die erste in eine Uhrzeigerrichtung und die zweite in eine Gegenuhrzeigerrichtung gerichtet ist, bei Betrachtung der Einrichtung 100 von oben; nichtsdestotrotz ist zu beachten, dass in den Draufsichten (2, 6a, 6b) genauso wie in den meisten anderen perspektivischen Ansichten (4, 5, 7) die Einrichtung 100 von unten betrachtet ist.
An dem Stift 103 ist eine frei rotierbare Kabelwicklungslagerbuchse 104 montiert, an welcher das Kabel K, welches zu betätigen ist, befestigt ist, und um welche dieses gewickelt ist. Die Lagerbuchse 104 ist ausgebildet mit einem Mitnehmer (tang) 106, der einstückig realisiert ist oder in jedem Fall integral realisiert ist, welcher eine nichtsymmetrische Form hat, zum Beispiel eine zylindrische mit zwei erhöhten Wänden 106a, um so geeignet zu sein, um daran Elemente anzupassen, die integral in Rotation mit der Lagerbuchse 104 sein müssen.
An dem Mitnehmer 106 ist tatsächlich eine erste Schaltscheibe 107 eingepasst, integral in Rotation, ausgebildet für diese Zwecke mit einem zentralen Loch 107a mit einer Form, die zu dem Abschnitt des Mitnehmers 106 passt, d. h. einem zylindrisch geformten Loch mit zwei flachen Wänden 107b. Zwischen der ersten Schaltscheibe 107 und der Lagerbuchse 104 ist zumindest eine Tellerfeder 127 angeordnet (in dem dargestellten Beispiel sind zwei zueinander weisende Federn 127 vorhanden), zusammengedrückt in axialer Richtung.
Wiederum ist an dem Mitnehmer 106 auch eine kugeltragende Scheibe 108 montiert, wobei diese Scheibe 108 zwar nicht eingepasst ist integral in Rotation an dem Mitnehmer 106 und somit an der Lagerbuchse 104, jedoch auf der anderen Seite ausgebildet ist mit einem zentralen Loch 108a, das nicht den Mitnehmer 106 stört. Umgekehrt ist die kugeltragende Scheibe 108 gesperrt montiert in Rotation in dem Gehäuse 102 aufgrund zwei gegenüberliegender, radial vorspringender Laschen 108b, welche im Eingriff stehen in korrespondierenden Sitzen 102b in dem Gehäuse 102 an Stiften 102c, die an das Gehäuse 102 fixiert sind.
Wieder an dem Mitnehmer 106 ist eine zweite Schaltscheibe 109 eingepasst, welche – wie die Scheibe 107 – ausgebildet ist mit einem zentralen Loch 109a mit einer Form, die zu dem Abschnitt des Mitnehmer 106 passt, oder ansonsten zylindrisch geformt ist mit zwei abgeflachten Wänden 109b.
Die Scheiben 107, 108 und 109 zusammen mit den umgebenen Elementen, die mit diesen zusammenwirken, wie zum Beispiel den Federn 127, den Sitzen 102b und den Wänden 106b bilden Schaltmittel für die Einrichtung 100.
Ein Antriebsmechanismus zum Herunterschalten ist ebenfalls ausgebildet mit einem Betätigungshebel 112a, ausgebildet mit einem ringförmigen inneren Teil 112b, der rotierbar an den Mitnehmer 106 eingepasst ist und hier in der axialen Richtung gehalten wird durch einen elastischen Rückhaltering 114 (des Typs, der üblicherweise als Seegerring bekannt ist), eingefügt in einen korrespondierenden ringförmigen Sitz 114a, der an dem Mitnehmer 106 ausgebildet ist. Der Mechanismus 112 ist ein per se herkömmlicher Klinkensperren-Zahnradgetriebe-Mechanismus und umfasst eine erste Sperrklinke 111, welche gestützt wird durch einen Stift 113, der an dem Hebel 112a montiert ist und im Eingriff steht in Betrieb mit einem verzahnten Abschnitt 126 der Scheibe 109; eine schließende Feder 135 wirkt zusammen mit der Sperrklinke 111, welche diese zu einer Näherungsposition zu dem verzahnten Abschnitt 126 schiebt, eine Position, in welcher die Sperrklinke 111 nicht im Eingriff steht mit dem verzahnten Abschnitt 126, wenn der Hebel 112a in einer Ruheposition ist, wohingegen diese im Eingriff steht, sobald der Hebel 112a betätigt wird, um ein Herunterschalten auszuführen. Schließlich ist eine Rückholfeder 136 bereitgestellt für den Hebel 112a.
Darüber hinaus ist ein Antriebsmechanismus 118 für ein Aufwärtsschalten ausgebildet mit einem Betätigungshebel 118a. Der Mechanismus 118 ist auch per se bekannt als herkömmlicher Sperrklinken-Zahnradgeriebe-Mechanismus und umfasst eine Platte 115, die an dem Mitnehmer 106 montiert ist, ausgebildet mit einem zentralen Loch 115a, ausreichend weit, um nicht mit dem Mitnehmer 106 zu kollidieren und gesperrt in Rotation in dem Gehäuse 102 aufgrund einer radial hervorspringenden Lasche 115b, welche in Eingriff steht mit den Sitzen 102b, die in dem Gehäuse 102 ausgebildet sind. Die Platte 115 trägt einen Stift 121, an welchem sowohl der Hebel 118a als auch eine zweite Sperrklinke 117 gelenkig verbunden sind; bei Betätigung der Sperrklinke 117 steht diese in Eingriff mit einer verzahnten Lagerbuchse 116, eingepasst integral in Rotation an den Mitnehmer 106 der Lagerbuchse aufgrund eines Zentrallochs 122 mit einer Form, die zu dem Abschnitt des Mitnehmers 106 passt, d. h. zylindrisch geformt mit zwei flachen Wänden 122a; eine Öffnungs-Feder 137 wirkt zusammen mit der Sperrklinke 117, welche diese zu einer Näherungsposition der gezahnten Lagerbuchse 116 schiebt, einer Position in welcher die Sperrklinke 117 nicht im Eingriff steht mit der verzahnten Lagerbuchse 116, wenn der Hebel 118a in einer Ruheposition ist, wohingegen diese im Eingriff steht, sobald der Hebel 118a betätigt wird, um ein Aufwärtsschalten auszuführen. Schließlich ist eine Rückholfeder 132 für den Hebel 118a bereitgestellt.
Schließlich, wieder an dem Mitnehmer 106, ist eine Abdeckung 119 montiert, gehalten durch eine Schraube 120, die eingeschraubt ist in ein korrespondierendes Loch 120a, ausgebildet axial in dem Mitnehmer 106.
Die Schaltmittel der Einrichtung 100 werden hiernach beschrieben, insbesondere in Bezug auf 5 bis 9.
In der kugeltragenden Scheibe 108 sind zwei radiale Ausnehmungen 108' ausgebildet, abgeschlossen zu der Außenseite, genauso wie zueinander und diametral gegenüberstehend, wobei in jeder eine entsprechende Kugel 110 mobil aufgenommen ist; die zwei Kugeln 110 sind elastisch nach außen vorgespannt in den Ausnehmungen 108' durch eine einzelne Blattfeder 125, montiert an der Scheibe 108. Die Ausnehmungen 108' sind an beiden Seiten der Scheibe 108 geöffnet, welche eine kleinere Dicke aufweisen, als der Durchmesser der Kugeln 110, welche somit von dieser in der axialen Richtung hervorragen, wie deutlich gesehen werden kann in 8 und 9.
In der Schaltscheibe 107 sind zwei Aussparungen 123 ausgebildet, die jeweils gleich sind wie die andere und Punkt für Punkt diametral gegenüberstehen, wobei zwei spiegelbildlich identische Aussparungen (wieder gekennzeichnet mit Bezugszeichen 107) in der Schaltscheibe 109 ausgebildet sind.
Jede Aussparung 123 weist eine Breite und eine Tiefe auf, so dass diese die Kugeln 110 aufnehmen können oder zumindest den Teil solcher Kugeln 110, der von der Ausnehmung 108' der Scheibe 108 hervorragt, und ist angeordnet gemäß einem Weg, der drei Stoppzonen 124', 124'', 124''' umfasst, die mit zwei Gleitzonen 134' und 134'' sich abwechseln.
Auf solch eine Weise sind die Kugeln 110 im Eingriff durch ein ersten Teil mit einem stationären Element in dem Gehäuse 102, gebildet durch die kugeltragende Scheibe 108 mit deren Ausnehmungen 108', und durch einen zweiten Teil mit einem Rotationselement integral in Rotation mit der Kabelwicklungslagerbuchse 104, gebildet durch die Schaltscheiben 107 und 108 mit deren Aussparungen 123.
Die Zwischenstoppzone 124'' ist definiert durch eine Anschlagswand 124''a und durch eine Gleitwand 134''a, die sich zuerst entlang einer Stopprichtung kennzeichnet mit (T) erstreckt, und zweitens entlang einer Gleitrichtung (gekennzeichnet S). Die Stopprichtung T und Gleitrichtung S definieren einen spitzen Winkel β zwischen ihnen, der nicht die radiale Richtung R umfasst, die entlang der Stoppzone 124'' verläuft, d. h. die Hauptachse B der Einrichtung 100. Die Anschlagswand 124''a ist somit hinterschnitten in Bezug auf die Radialrichtung R. Die Gleitwand 134''a erstreckt sich entlang der Gleitrichtung S von der Stoppzone 124'' für die gesamte Gleitzone 134'' benachbart zu dieser.
Die Aussparungen 123 sind an ihren Enden geschlossen, genauso wie zu ihren Innenseiten, wobei diese so definiert sind durch einen kontinuierlichen äußeren umfänglichen Rand, regelmäßig vorgesehen aufgrund des Vorhandenseins von nachfolgenden Stoppzonen und Gleitzonen, und durch einen analogen inneren Rand.
Die erste Stoppzone 124' wird definiert durch das anfängliche Ende 123a der Aussparung 123 und durch eine Gleitwand 134'a, die sich entlang einer Gleitrichtung für die gesamte benachbarte Gleitzone 134' erstreckt.
Die letzte Stoppzone 124''' wird definiert durch eine Anschlagswand 124'''a und durch den Endpunkt 123b der Aussparung 123. Die Anschlagswand 124'''a ist somit hinterschnitten in Bezug auf die radiale Richtung R.
Die Tatsache, dass drei Stoppzonen vorhanden sind, bedeutet (wie deutlicher hiernach zu erkennen ist, wenn die Betätigung beschrieben wird), dass die dargestellte Einrichtung 100 vorgesehen ist für eine Gangschaltung mit drei Übersetzungsverhältnissen. Sollte es notwendig sein, eine Gangschaltung mit einer unterschiedlichen Anzahl von Übersetzungsverhältnissen zu betreiben (vordere Gangschaltung mit zwei, vier oder mehreren Kränzen, oder sonst hintere Gangschaltung mit zwei, vier oder mehreren Zahnkränzen) muss eine gleiche Anzahl an Stoppzonen vorgesehen werden. Eindeutig werden in diesem Fall eine erste und eine letzte Stoppzone verbleiben, mit einer geeigneten Anzahl an Zwischenstoppzonen dazwischen.
Die Betätigung der Einrichtung 100, insbesondere mit Bezug auf deren Schaltmittel, ist die Folgende.
In statischen Bedingungen der Einrichtung, wenn der Fahrradfahrer nicht darauf einwirkt, muss das Verhältnis der Gangschaltung, das vorher eingestellt wurde, beibehalten werden (zum Beispiel die Zwischeneinstellung), d. h., das Kabel K muss weder aufgewunden auf noch abgewickelt werden von der Lagerbuchse 104. Mit anderen Worten, die Lagerbuchse 104 darf nicht rotieren, selbst wenn diese einem Zug ausgesetzt wird, der auf das Kabel K durch die Rückholfeder aufgebracht wird, die in der Gangschaltung vorhanden ist, welche dazu neigen würde, die Lagerbuchse 104 in die Richtung 131 zu rotieren, genauso wenig wie durch Schläge und Stöße, hervorgerufen durch die Fahrt des Fahrrads, welche deutlich in jede Richtung wirken können.
Dies wird erreicht aufgrund der Schaltmittel. Die Rotation der Lagerbuchse 104 wird verhindert durch die Tatsache, dass die Kugeln 110 an einer Seite blockiert sind in den Ausnehmungen 108' und somit wird verhindert, dass diese sich Versetzen, in eine Richtung, die nicht die Radialrichtung ist, und an der anderen Seite im Eingriff stehen mit Stoppzonen der Aussparung 123.
Der Zug, der durch das Kabel K übertragen wird, sichert, dass jede Anschlagswand 124''a in eine Richtung 131 gegen die Kugel 110 schiebt, jedoch sichert die Hinterschnittorientierung solch einer Wand, dass solch ein Schub die Kugel 110 nicht versetzen kann, die in der Stoppzone 124'' blockiert ist. Diese Bedingung bestimmt einen axialen Schub an den Schaltscheiben 107 und 109 in die Richtung ihrer Trennung, verhindert jedoch durch die Federn 127, wodurch die Federn 127 so bemessen sein sollen, dass die Axialschübe, die durch diese aufgebracht werden, ausreichend sind, um zu vermeiden, dass sich die zwei Schaltscheiben 107 und 109 voneinander wegbewegen. Diese geschlossene Bedingung der Schaltscheiben 107 und 109 ist in 8 dargestellt; die Position der Kugeln 110 in den Stoppzonen kann so definiert werden als eine Stoppposition, da in solch einer Position die Kugeln die Scheiben 107, 108, 109 integral in Rotation gestalten.
Belastungen in der entgegengesetzten Richtung aufgrund von Schlägen oder dergleichen können auf der anderen Seite einen Schub der Gleitwände 134''a auf die Kugeln 110 in Richtung 130 bewirken. Solch ein Schub neigt dazu, die Kugeln 110 zu den Innenseiten der Ausnehmungen 108' zu schieben, jedoch wird die Bewegung verhindert durch den elastischen Schub der Feder 125, welche geeignet bemessen sein muss.
Die Federn 125 und 127 bilden so erste bzw. zweite Kontermittel, um der Rotation der Kabelwicklungslagerbuchse 104 entgegen zu wirken.
Es wird nun vorausgesetzt, dass der Radfahrer ein Aufwärtsschalten ausführt.
Für ein Aufwärtsschalten wirkt der Radfahrer auf den geeigneten Hebel 118a ein, wobei dieser mit dem Daumen der linken Hand in die winklige Richtung 130 gedrückt wird. Durch Betätigen gelangt die zweite Sperrklinke 117 in Eingriff mit der verzahnten Lagerbuchse 116 und schiebt diese in Rotation in die winklige Richtung 130 zusammen mit der Kabelwicklungslagerbuchse 104, mit deren Mitnehmer 106 und mit all den Elementen, die integral eingepasst sind in Rotation mit dieser; insbesondere die zwei Schaltscheiben 107 und 108 werden in die Richtung 130 gedreht.
Zuerst sollte beachtet werden, dass die erste Sperrklinke 111 nicht die Rotation der Scheibe 109 verhindert, da – bei nicht betätigtem Hebel 112a – die Sperrklinke 111 nicht im Eingriff steht mit dem verzahnten Abschnitt 126 der Scheibe 109.
Um die Rotation der Lagerbuchse 104 und der Schaltscheiben 107 und 109 in die winklige Richtung 130 zu erhalten, muss der Radfahrer eine Kraft aufbringen, die groß genug ist, so dass die Kugeln 110 durch die Gleitwände 134''a zu der Innenseite der Ausnehmungen 108' geschoben werden, wobei der radiale Schub zu der Außenseite der Feder 125 überwunden wird. Während die Betätigung des Radfahrers auf den Hebel 118a andauert, wenn dadurch die Rotation der Lagerbuchse 104 fortgeführt wird, kreuzen die Kugeln 110 dann die Gleitzone 134'', und erreichen schließlich die Höhe der Stoppzone 124''', wo diese positioniert sind, ebenfalls geschoben durch die Feder 125. In solch einer Position verbleiben die Kugeln 110, wie zuvor beschrieben, wobei das neue Verhältnis beibehalten wird, selbst nachdem der Radfahrer sein Einwirken unterbrochen hat. Der gelöste Hebel 118a kehrt zurück in Position aufgrund der Rückholfeder 132.
Es ist zu beachten, dass im Wesentlichen während all diesem Aufwärtsschalten der Radfahrer sowohl die Zugkraft an dem Kabel K, aufgebracht durch die Rückholfeder der Gangschaltung, und die Gegenkraft, aufgebracht durch die Feder 125 auf die Kugeln 110, überwinden muss.
Bevorzugt, um das Aufwärtsschalten sanfter zu gestalten, ist die Gegenkraft, die durch die Feder 125 an den zwei Kugeln 110 aufgebracht ist, relativ gering, mit Werten zum Beispiel von einem 20-stel der axialen Schubkraft, die aufgebracht ist durch die Federn 127.
In dem Beispiel, auf welches Bezug genommen wurde, in welchem die Startbedingungen das Zwischenverhältnis einer Einrichtung mit drei Übertragungsverhältnissen war, kann eindeutig das Aufwärtsschalten nur von einem solchen Verhältnis zu einem unterschiedlichen Verhältnis (das in dem beispielhaften Fall einer vorderen Gangschaltung ein größeres Verhältnis ist), das unmittelbar benachbart zu dem anderen ist, sein. Auf der anderen Seite, in dem Fall, in welchem die Startbedingung es ermöglicht (zum Beispiel in der Einrichtung 100 mit drei zu berücksichtigenden Verhältnissen, wenn von dem kürzesten Übertragungsverhältnis gestartet wird), kann die Wirkung des Radfahrers aufgebracht werden, bis ein zweifaches oder mehrfaches Schalten erreicht wird. In diesem Fall soll das Erreichen des ersten benachbarten Verhältnisses von dem Radfahrer als momentane Erleichterung der Kraft wahrgenommen werden, die erforderlich für das Gangschalten ist, aufgrund der Tatsache, dass zu dem Zeitpunkt der Auslenkung der Kugeln 110 von der Gleitzone 134' zu der Stoppzone 124'' die Feder 124 nicht gegenwirkt, sondern den Radfahrer beim radial nach außen schieben der Kugeln 110 unterstützt; in einem solchen Moment kann der Radfahrer entscheiden, solch ein Verhältnis beizubehalten und somit seine/ihre Wirkung durch Lösen des Hebels 118a zu unterbrechen, oder anderenfalls kann er/sie seine/ihre Einwirkung fortsetzen, bis das nachfolgende Verhältnis erreicht ist.
In 6b sind die relativen Wege einer der Kugeln 110 in der Aussparung 123 während des Aufwärtsschaltens von dem unteren Verhältnis zu dem Zwischenverhältnis (B1) und dem Zwischenverhältnis zu dem höheren Verhältnis (B2) mit B1 und B2 gekennzeichnet.
Zum Herunterschalten, zum Beispiel beginnend von dem Zwischenverhältnis, wirkt der Radfahrer umgekehrt, auf den Hebel 112a, und zieht diesen mit dem Schaltfinger in die winklige Richtung 131. Durch dieses Ausführen gelangt die erste Sperrklinke 111 in Eingriff mit dem verzahnten Abschnitt 126 der Schaltscheibe 109 und schiebt die Lagerbuchse 104 in Rotation in die winklige Richtung 131 zusammen mit deren Mitnehmer 106 und mit all den Elementen, die integral in Rotation mit dieser eingepasst sind; insbesondere die Schaltscheiben 107 und die verzahnte Lagerbuchse 116 werden in Richtung 131 rotiert.
Es sollte zuerst beachtet werden, dass die zweite Sperrklinke 117 nicht die Rotation der verzahnten Lagerbuchse 116 verhindert, da – bei unbetätigtem Hebel 118a – die Sperrklinke 117 nicht in Eingriff steht mit der verzahnten Lagerbuchse 116.
Während dieser Aktion des Radfahrers können die Kugeln 110 nicht den Pfad B1 in der Aussparung 123 nach hinten kreuzen aufgrund des Hinterschnitts der Anschlagswände 124''a der Stoppzonen 124''. Bei diesen Bedingungen sichert auf der anderen Seite die Wirkung des Radfahrers, dass die Kugeln 110 auf die Anschlagswände 124''a drücken, was einen axialen Schub auf die Schaltscheiben 107 und 109 in die Richtung ihrer Trennung gegen die Federn 127 bewirkt. Wenn der Radfahrer einen ausreichenden Zug aufbringt, um die Gegenwirkung der axialen Feder 127 zu überwinden, gelangen die Schaltscheiben 107 und 109 von dem geschlossenen Zustand nach 8 zum offenen Zustand nach 9. In solch einem Zustand gelangen die Kugeln 110 so nach außen aus der Aussparung 123 und aufgrund des Eingriffs in der Ausnehmung 108', welche eine weitere radiale Auslenkung nach außen verhindert, folgen diese dem Bogen eines umfänglichen Weges A2 hoch bis zur Stoppzone 124', wo diese sich selbst unter dem axialen Schub der Feder 127 positionieren. In solch einer Position können die Kugeln verbleiben, wie zuvor beschrieben, wobei das neue Übertragungsverhältnis beibehalten wird, selbst nachdem der Radfahrer sein Betätigung unterbrochen hat. Der gelöste Hebel 112a kehrt zurück in Position aufgrund der Rückholfeder 136.
Auch beim Herunterschalten ist auf die gleiche Weise, wie beim Aufwärtsschalten gesehen wurde, ein mehrfaches Schalten möglich.
Es sollte beachtet werden, dass im Wesentlichen während des gesamten Herunterschaltens der Radfahrer die Unterstützung der Zugkraft an dem Kabel K, aufgebracht durch die Rückholfeder der Gangschaltung, erfährt, jedoch sowohl die Gegenkraft, aufgebracht durch Federn 127 an den Scheiben 107 und 109 (in der Anfangsstufe des Gangschaltens) und (während des gesamten Gangschaltens) die Reibung zwischen den Kugeln 110 und den zwei Scheiben 107 und 109 überwinden muss. Es ist zu beachten, dass diese Reibung, trotz Vorhandenseins von Kugeln, im Wesentlichen eine Gleit- und keine Rollreibung ist, da das Kuppeln jeder Kugel an der Scheibe 107 anders ist als das an der Scheibe 109, so dass die Rotation der Kugeln 110 tatsächlich verhindert ist. Der Wert dieser Reibung kann mittels dem Bemessen der Federn 127, welche die Kraft bestimmen, mit welcher die Scheiben 107 und 109 axial zueinander gedrückt werden, geeignet gewählt werden, wobei es auf eine solche Weise möglich ist, insbesondere zu gewährleisten, dass solch eine Reibungskraft die Rückholkraft, die durch die Feder der Gangschaltung durch das Kabel K aufgebracht wird, ausgeglichen und überwunden wird, um so eine aktive Gangschaltungssteuerung aufzuweisen.
10 bis 17 zeigen als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Aktuatoreinrichtung 200 des Steuerkabels K einer hinteren Gangschaltung (nicht dargestellt). Insbesondere mit Bezug auf 10, 11 und 12 ist die Einrichtung 200 nahe dem rechten Griff MD einer Fahrradlenkstange M montiert, wobei die Lenkstange M, die dargestellt ist, auch in diesem Fall als eine gerade Längsstange ausgebildet ist, die üblicherweise für Mountainbikes verwendet wird. Wie für die Einrichtung 100 aufgeführt, ist natürlich dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung der Einrichtung 200 ebenfalls nicht begrenzt auf eine Anwendung solch einer Lenkstange noch auf die Anordnung an der rechten Seite davon.
Insbesondere mit Bezug auf 13 umfasst die Einrichtung 200 ein Gehäuse 202, welches an der Lenkstange M auf herkömmliche Weise befestigt ist, zum Beispiel durch einen Halter 201 (welcher in dem dargestellten Beispiel ebenfalls einen Bremshebel F trägt, der außerhalb der Erfindung liegt und deshalb nicht beschrieben ist) mit einem Band 205.
In dem Gehäuse 202 ist ein zentraler Stift 203 bereitgestellt, der in Bezug auf das Gehäuse 202 fixiert ist und sich entlang einer Achse B erstreckt. Die Achse B ist – wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels der Einrichtung 100 – die Hauptbezugachse für die Elemente, die einen Teil der Einrichtung 200 bilden; in Bezug auf diese sollen alle Kennzeichnungen von Richtungen und dergleichen, wie „axial", „radial", „umfänglich" und „diametrisch" auf diese bezogen sein; gleichfalls sind die Kennzeichnungen „nach außen" und „nach innen" bezogen auf radiale Richtungen zu verstehen als weg von Achse B oder hin zur Achse B. Um die Achse B sind ebenfalls zwei entgegengesetzte winklige Richtungen definiert, gekennzeichnet mit 230 und 231, wobei die erste in eine Gegenuhrzeigerrichtung weist, die zweite in eine Uhrzeigerrichtung weist, bei Betrachtung der Einrichtung 200 von oben; nichts desto trotz ist zu beachten, dass in den Draufschichtansichten (11 und von 15 bis 17) genauso wie in den meisten der perspektivischen Ansichten (13, 14) die Einrichtung 200 von unten betrachtet ist.
An dem Stift 203 ist eine Kabelwicklungslagerbuchse 204 frei rotierbar montiert, um welche das Kabel K, das betätigt werden soll, fixiert ist und um welche dieses gewickelt ist. Die Lagerbuchse 204 ist mit einem Mitnehmer 206 ausgebildet, der einstückig realisiert ist oder in jedem Fall integral ausgebildet ist, welcher eine nicht symmetrische Form hat, zum Beispiel zylindrisch mit zwei erhöhten Wänden 206a, um so geeignet zu sein, um Elemente daran anzupassen, die integral hinsichtlich der Rotation mit der Lagerbuchse 204 sein müssen.
An dem Mitnehmer 206 ist eine Schaltscheibe 270 montiert; diese Scheibe 270 ist nicht integral in Rotation an den Mitnehmer 206 und somit die Lagerbuchse 204 eingepasst, sondern ist auf der anderen Seite ausgebildet mit einem weiten zentralen Loch 208a, welches nicht den Mitnehmer stört. Anderes herum ist die kugeltragende Scheibe 270 in Rotation verriegelt in dem Gehäuse 202 montiert, aufgrund einer radial hervorspringenden Lasche 208b, welche in Eingriff steht mit einem korrespondierenden Sitz 202a in dem Gehäuse 202 an einem Stift 202c, fixiert an dem Gehäuse 202. Zwischen der Schaltscheibe 270 und der Lagerbuchse 204 ist zumindest eine Tellerfeder 227 angeordnet (in dem dargestellten Beispiel sind drei zueinander weisende Federn 227 ausgebildet), zusammengedrückt in die Axialrichtung.
Wieder ist an dem Mitnehmer 206 eine kugeltragende Scheibe 280 ebenfalls integral in Rotation eingepasst, für diese Zwecke ausgebildet mit einem zentralen Loch 280a mit einer Form, die zu dem Abschnitt des Mitnehmers 206 passt, d. h. zylindrisch geformt mit zwei flachen Wandungen 280b.
Die Scheiben 270 und 280, zusammen mit den umgebenden Elementen, die mit diesen zusammenwirken, wie zum Beispiel die Feder 227, der Sitz 202b und die Wände 280b bilden Schaltmittel für die Einrichtung 200.
Ein Antriebsmechanismus 212 zum Herunterschalten ist ebenfalls bereitgestellt mit einem Betätigungshebel 212a, ausgestattet mit einem ringförmigen inneren Teil 212b, der drehbar eingepasst ist an den Mitnehmer 206 und hier gehalten wird in axialer Richtung durch einen elastischen Rückhaltering 214 (von dem Typ, der üblicherweise als Segerring bezeichnet wird), eingefügt in einen korrespondierenden ringförmigen Sitz 214a, ausgebildet an dem Mitnehmer 206. Der Mechanismus 212 ist ein per se bekannter herkömmlicher Sperrklinken-Zahnradgetriebe-Mechanismus und umfasst eine erste Sperrklinke 211, welche getragen wird durch einen Stift 213, montiert an dem Hebel 212a und im Eingriff stehend während des Betriebes mit einem verzahnten Abschnitt 276 der kugeltragenden Scheibe 280; eine Schließfeder 235 wirkt zusammen mit der Sperrklinke 211, welche diese zu einer Annäherungsposition an den verzahnten Abschnitt 276 schiebt, eine Position, in welcher die Sperrklinke 211 nicht im Eingriff steht mit dem verzahnten Sektor 276, wenn der Hebel 212a in einer Ruheposition ist, wohingegen diese in Eingriff steht, sobald der Hebel 212a betätigt wird, um das Herunterschalten auszuführen. Schließlich ist eine Rückholfeder 236 vorgesehen für den Hebel 212a.
Darüber hinaus ist ein Antriebsmechanismus 218 zum Aufwärtsschallen mit einem Betätigungshebel 218a bereitgestellt. Der Mechanismus 218 ist ebenfalls per se ein herkömmlicher Sperrklinken-Zahnradgetriebe-Mechanismus und umfasst eine Platte 215, die an dem Mitnehmer 206 montiert ist, ausgebildet mit einem zentralen Loch 215a, ausreichend weit um nicht den Mitnehmer 206 zu stören und verriegelt in Rotation in dem Gehäuse 202, aufgrund einer radial hervorspringenden Lasche 215b, welche im Eingriff steht in dem Sitz 202b, der in dem Gehäuse 202 gebildet ist. Die Platte 215 trägt einen Stift 221, in welchem sowohl der Hebel 218a und eine zweite Sperrklinke 217 gelenkig gelagert sind, wobei im Betrieb die Sperrklinke 217 im Eingriff steht mit einer verzahnten Lagerbuchse 216, die integral in Rotation an dem Mitnehmer 206 der Lagerbuchse 204 eingepasst ist aufgrund eines zentralen Lochs 222 (nicht hervorgehoben in den Figuren) mit einer Form, die zu dem Abschnitt des Mitnehmers 206 passt, d. h. zylindrisch geformt mit zwei flachen Wänden; eine Öffnungsfeder (nicht hervorgehoben in den Figuren) wirkt zusammen mit der Sperrklinke 217, welche diese zu einer Näherungsposition zu der verzahnten Lagerbuchse 216 schiebt, einer Position in welcher die Sperrklinke 217 nicht im Eingriff steht mit der verzahnten Lagerbuchse 216, wenn der Hebel 218a in einer Ruheposition ist, wohingegen diese in Eingriff steht, sobald der Hebel 218a betätigt wird, um das Aufwärtsschallen auszuführen. Schließlich ist eine Rückholfeder 232 für den Hebel 218a bereitgestellt.
Schließlich ist wieder an dem Mitnehmer 206 eine Abdeckung 219 montiert, gehalten durch eine Schraube 220, die in ein korrespondierendes Loch 220a eingeschraubt ist, das axial in dem Mitnehmer 206 ausgebildet ist.
Die Schaltmittel der Einrichtung 200 werden hiernach beschrieben, insbesondere in Bezug auf 14 und 15.
In der kugeltragenden Scheibe 280 sind zwei radiale Ausnehmungen 280' ausgebildet, die nach außen hin und nach innen geschlossen sind, die beide gleich sind und diametral gegenüberliegen, in welchem jeweils eine entsprechende Kugel mobil aufgenommen ist, wobei die zwei Kugeln 210 elastisch nach außen vorgespannt sind in den Ausnehmungen 280' durch entsprechende Schraubenfedern 275, die an der Scheibe 280 in den gleichen Ausnehmungen 280' montiert sind und zwischen den Kugeln 210 und den inneren radialen Widerlagern 281 zusammengedrückt sind. Die Ausnehmungen 280' sind an einer Seite der Scheibe 280 geöffnet, die zu der Schaltscheibe 270 weist, und weisen eine tiefere Tiefe auf als der Durchmesser der Kugel 210, der so von diesen in axialer Richtung hervorragt.
In der Schaltscheibe 270 sind zwei Aussparungen 273 gebildet, die beide die gleichen sind und Punkt für Punkt diametral gegenüberliegen, wobei die zwei Aussparungen sich um etwa weniger als 180° erstrecken und so als zusammen eingepasst erscheinen.
Jede Aussparung 273 weist eine Tiefe auf, um so die Kugeln 210 aufzunehmen oder vielmehr einen Teil solcher Kugeln 210 aufzunehmen, der von der Ausnehmung 280' der Scheibe 280 hervorragt, und sind gemäß einem Pfad angeordnet, der zehn Stoppzonen umfasst (nummeriert von 174' bis 174^x ), alternierend mit neun Gleitzonen (nummeriert von 534' bis 234^IX ).
Auf solch eine Weise sind die Kugeln 210 im Eingriff an einer ersten Seite mit einem stationären Element in dem Gehäuse 202, gebildet durch die Schaltscheibe 270 mit deren Aussparung 273, und an einer zweiten Seite mit einem Rotationselement, das integral in Rotation mit der Kabelabwicklungslagerbuchse 204 ist, gebildet von der kugeltragenden Scheibe 280 mit ihren Ausnehmungen 280'.
Eine Zwischenstoppzone, zum Beispiel die Zone 274^VII (wobei das gleiche aber für alle Zonen von 274^II bis 274^IX gilt), ist durch eine Anschlagswand 274^VIIa und durch eine Gleitwand 234^VIIa definiert, wobei sich die erste entlang einer ersten Stopprichtung (gekennzeichnet mit T) und zweite entlang einer Gleitrichtung (gekennzeichnet mit S) erstreckt. Die Stopprichtung T und die Gleitrichtung S definieren einen spitzen Winkel β zwischen ihnen, der nicht die radiale Richtung R umfasst, die von der Stoppzone 274^VII verläuft, d. h.. die Hauptachse B der Einrichtung 100. Die Anschlagswand 274^VIIa ist somit hinterschnitten in Bezug auf die radiale Richtung R. Die Gleitwand 234^VIIa erstreckt sich entlang der Gleitrichtung S von der Stoppzone 274^VII über die gesamte Gleitzone 234^VII benachbart zu dieser.
Die Aussparung 223 sind weder an deren Enden geschlossen noch nach innen, wobei diese so einen kontinuierlichen äußeren umfänglichen Rand bilden, der regulär vorgesehen ist aufgrund des Vorhandenseins der nacheinander folgenden Stoppzonen und Gleitzonen, ohne einen analogen inneren Rand.
Die erste Stoppzone 274 ist wie die anderen definiert durch eine Anschlagswand 274^Ia und durch eine Gleitwand 234^Ia, die sich entlang einer Gleitrichtung für die gesamte benachbarte Gleitzone 234 erstrecken.
Auf die gleiche Weise ist die letzte Stoppzone 274^x definiert durch eine Anschlagswand 274^xa und durch eine Gleitwand 234^xa, die sich in eine Gleitrichtung erstreckt.
Die Tatsache, dass die Stoppzonen hinsichtlich ihrer Anzahl zehn sind, bedeutet, dass die illustrierte Einrichtung 200 für ein Gangschalten mit zehn Übertragungsverhältnissen vorgesehen ist und damit deutlich eine hinteren Gangschaltung ist. Sollte es notwendig sein, eine Gangschaltung mit einer unterschiedlichen Anzahl von Übertragungsverhältnissen zu betreiben, muss eine gleiche Anzahl an Stoppzonen bereitgestellt werden. Offensichtlich würden in jedem Fall eine erste und eine letzte Stoppzone verbleiben, mit einer geeigneten Anzahl an Zwischenstoppzonen dazwischen.
Die Betätigung der Einrichtung 200, insbesondere mit Bezug auf deren Schaltmittel, ist die folgende.
Unter statischen Bedingungen der Einrichtung, wenn der Radfahrer nicht auf diese einwirkt, muss das Verhältnis der Gangschaltung, das voreingestellt ist, beibehalten werden (zum Beispiel das siebente), d. h., das Kabel K muss weder auf die Lagerbuchse 204 aufgewickelt noch von dieser abgewickelt werden. Mit anderen Warten, die Lagerbuchse 204 darf nicht rotieren, selbst wenn diese einem Zug ausgesetzt wird, der an das Kabel K durch die Rückholfeder aufgebracht wird, die in der Gangschaltung vorhanden ist, welche dazu neigt, die Lagerbuchse 204 in Richtung 231 rotieren zu lassen, genauso wenig wenn sie Schlägen und Stößen ausgesetzt wird, die hervorgerufen werden durch die Fahrt des Fahrrads, welche offensichtlich in jede Richtung wirken können.
Dies wird erreicht aufgrund der Schaltmittel. Die Rotation der Lagerbuchse 204 wird verhindert durch die Tatsache das die Kugeln 210 an einer Seite blockiert sind in den Ausnehmungen 280' und an der anderen Seite im Eingriff stehen mit Stoppzonen 274^VII der Aussparung 223.
Der Zug, der durch das Kabel K übertragen wird, sichert das jede Kugel 210 sich gegen die Anschlagswand 274^VIIa in die Richtung 231 schiebt, jedoch sichert die Hinterschnittorientierung einer solchen Wand 274^VIIa, dass solch ein Schub die Kugel 210 nicht versetzen kann, die in der Stoppzone 274^VIIa blockiert ist. Diese Bedingung bestimmt einen axialen Schub auf die Schaltscheiben 270 und Kugelhalter 280 in der Richtung ihrer Trennung, verhindert jedoch durch die Federn 227, weshalb die Federn 227 in einer solchen Weise bemessen sein müssen, dass der axiale Schub, der durch diese aufgebracht wird, ausreichend ist, um zu verhindern, dass sich die zwei Scheiben 270 und 280 voneinander wegbewegen. Die Position der Kugeln 210 in den Stoppzonen kann so definiert sein als eine Stoppposition, da in solch einer Position die Kugeln die Scheiben 270 und 280 integral in Rotation ausbilden.
Belastungen in die entgegengesetzte Richtung aufgrund von Schlägen oder dergleichen könnten andererseits veranlassen, dass die Kugel 210 auf die Gleitwände 234^VIIa in eine Richtung 230 schieben. Solch ein Schub neigt dazu, die Kugeln 210 zu den Innenseiten der Ausnehmungen 208' zu schieben, jedoch wird die Bewegung verhindert durch den elastischen Schub der Federn 225, welche geeignet bemessen sein müssen.
Die Federn 227 und 275 legen so erste bzw. zweite Kontermittel fest, um der Rotation der Kabelwicklungslagerbuchse 204 entgegen zu wirken.
Es wird nun vorausgesetzt, dass der Radfahrer ein Aufwärtsschalten ausführt (d. h. zu einem niedrigeren Übertragungsverhältnis, betreffend die Steuerung einer hinteren Gangschaltung).
Für ein Aufwärtsschalten wirkt der Radfahrer auf den entsprechenden Hebel 218a, wobei er diesen mit dem Daumen der rechten Hand in die winklige Richtung 230 drückt. Durch dieses Ausführen gerät die zweite Sperrklinke 270 in Eingriff mit der verzahnten Lagerbuchse 216 und schiebt diese in Rotation in die winklige Richtung 230 zusammen mit der Kabelwicklungslagerbuchse 204, mit deren Mitnehmer 206 und mit all den anderen Elementen, die integral eingepasst in Rotation mit dieser sind; insbesondere die kugeltragende Scheibe 280 wird in Richtung 230 rotiert.
Es ist zu beachten, dass die erste Sperrklinke 211 nicht die Rotation der Scheibe 280 verhindert, da – mit dem Hebel 212a nicht betätigt – die Sperrklinke 211 nicht im Eingriff steht mit dem verzahnten Sektorabschnitt 276 der Scheibe 280.
Um die Rotation der Lagerbuchse 204 und der kugeltragenden Scheibe 280 in die winklige Richtung 230 zu erhalten, muss der Radfahrer eine Kraft aufbringen, die groß genug ist, so dass die Kugeln 210 durch die Gleitwände 234^VIIa zu der Innenseite der Ausnehmungen 208' geschoben werden, wobei diese den radialen Schub zu der Außenseite der Federn 225 überwinden müssen. Während der Betätigung des Radfahrers an dem Hebel 218a andauert, so dass die Rotation der Lagerbuchse 204 fortgesetzt wird, überqueren die Kugeln 210 dann die Gleitzone 234^VIIa und erreichen schließlich die Höhe der Stoppzonen 274^VIII , wo diese positioniert werden, ebenfalls geschoben durch die Federn 275. In solch einer Position verbleiben die Kugeln 210, wie gerade beschrieben, und halten des neue Verhältnis ein, selbst nachdem der Radfahrer seine Betätigung unterbrochen hat. Der gelöste Hebel 218a kehrt zurück in Position aufgrund der Rückholfeder 232.
Es ist zu beachten, dass im Wesentlichen während des gesamten Aufwärtsschaltens der Radfahrer sowohl die Zugkraft des Kabels K, aufgebracht durch die Rückholfeder der Gangschaltung, und die Gegenkraft, aufgebracht durch die Federn 275 an den Kugeln 210 überwinden muss.
Um das Aufwärtsschalten sanft zu gestalten, ist bevorzugt die Gegenkraft, die aufgebracht wird durch die Federn 275 auf die zwei Kugeln 210, relativ gering, mit Werten zum Beispiel von weniger als 1/20 der axialen Schubkraft, die durch die Federn 227 aufgebracht wird.
In dem Fall, in welchem die Startbedingung dieses ermöglicht, wie in dem Fall, der gerade betrachtet wurde, in welchem die Gangschaltung in dem siebenten Übertragungsverhältnis war, kann die Betätigung des Radfahrers aufgebracht werden, bis ein zweifaches oder mehrfaches Gangschalten erhalten wird. In diesem Fall soll das Erreichen des ersten benachbarten Verhältnisses von dem Radfahrer gespürt werden als eine momentane Verringerung der Kraft, die zum Gangschalten erforderlich ist, aufgrund der Tatsache, dass in diesem Augenblick der Auslenkung der Kugeln 210 von der Gleitzone 234^VII zu der Stoppzone 274^VIII die Federn 275 nicht entgegen wirken, sondern den Radfahrer unterstützen, wobei die Kugeln 210 radial nach außen geschoben werden, wobei in einem solchen Augenblick der Radfahrer entscheiden kann, solch ein Verhältnis beizubehalten und somit seine/ihre Betätigung durch Lösen des Hebels 218a zu unterbrechen, oder andererseits fortzufahren mit seiner/ihrer Betätigung, bis das nachfolgende Verhältnis erhalten wird.
Zum Herunterschalten, zum Beispiel beginnend bei dem siebenten Verhältnis, wirkt der Radfahrer umgekehrt an dem Hebel 212a, wobei er diesen mit dem Schaltfinger in der winkligen Richtung 231 zieht. Durch solches Ausführen gelangt die erste Sperrklinke 211 in Eingriff mit dem verahnten Sektor 276 der kugeltragenden Scheibe 280 und schiebt die Lagerbuchse 204 in Rotation in die winklige Richtung 231, zusammen mit deren Mitnehmer 206 und mit all den Elementen, die integral in Rotation mit dieser eingepasst sind; insbesondere die verzahnte Lagerbuchse 216 wird in Richtung 231 rotiert.
Es ist zuerst zu beachten, dass die zweite Sperrklinke 217 nicht die Rotation der verzahnten Lagerbuchse 216 behindert, da – bei unbetätigtem Betätigungshebel 218a – die Sperrklinke 217 nicht im Eingriff steht mit der verzahnten Lagerbuchse 216.
Während dieser Betätigung des Radfahrers drücken die Kugeln 210 auf die Anschlagswände 274^VIIa, und verursachen einen axialen Schub auf die Schaltscheibe 270 und die kugeltragende Scheibe 280 in Richtung ihrer Trennung gegen die Federn 227. Wenn der Radfahrer einen ausreichenden Zug aufbringt, um die Gegenkraft der axialen Federn 227 zu überwinden, gelangen die Scheiben 270 und 280 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand. In solch einer Bedingung gelangen die Kugeln 210 somit heraus aus der Aussparungen 273 und aufgrund des Eingriffs in den Ausnehmungen 208', welche ein weiteres radiales Auslenken nach außen verhindert, folgen diese einem Bogen eines umfänglichen Weges bis hin zu der Stoppzone 274^VI , wo diese sich unter dem axialen Schub der Federn 227 positionieren. In solch einer Position verbleiben die Kugeln 210, wie gerade beschrieben, wobei diese das neue Verhältnis beibehalten, selbst nachdem der Radfahrer seine Betätigung unterbrochen hat. Der gelöste Hebel 212a kehrt zurück in Position aufgrund der Rückholfeder 236.
Auch beim Herunterschalten ist auf die gleiche Weise, wie dieses für das Aufwärtsschalten zu betrachten ist, ein mehrfaches Gangschalten möglich.
Es ist zu beachten, dass im Wesentlichen während des gesamten Herunterschaltens der Radfahrer die Unterstützung der Zugkraft an dem Kabel K, aufgebracht durch die Rückholfeder der Gangschaltung, erfährt, jedoch sowohl die Gegenkraft, aufgebracht durch die Federn 227 an den Scheiben 270 und 280 (in dem anfänglichen Schritt des Gangschaltens), und (während des gesamten Gangschaltens) die Reibung zwischen den Kugeln 210 und den zwei Scheiben 270 und 280 überwinden muss. Es sollte beachtet werden, dass diese Reibung, trotz des Vorhandenseins von Kugeln, im Wesentlichen eine Gleit- und nicht eine Rollreibung ist, da das Koppeln jeder Kugel an der Scheibe 270 gegensätzlich ist zu dem an der Scheibe 280, so dass die Rotation der Kugeln 210 tatsächlich verhindert ist. Der Wert dieser Reibung kann geeignet ausgewählt werden mittels des Bemessens der Federn 227, welche die Kraft bestimmen, mit welcher die Scheiben 270 und 280 axial aufeinander gedrückt werden; auf eine solche Weise ist es insbesondere möglich, zu gewährleisten, dass solch eine Reibungskraft abgestimmt ist und die Rückholkraft überwindet, die durch die Federn der Gangschaltung durch das Kabel K aufgebracht wird, um so eine aktive Gangschaltungssteuerung aufzuweisen.
Was zuvor herausgestellt wurde sind zwei beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung, aber natürlich sind andere Ausführungsbeispiele möglich. Einige Merkmale, die in jedem Fall nicht dahingehend zu verstehen sind, dass diese begrenzen, sind hiernach aufgeführt.
Eine Einrichtung kann zwei Schaltscheiben aufweisen, wie die Einrichtung 100, jedoch stationäre wie in der Einrichtung 200 mit einer rotierenden kugeltragenden Scheibe. Oder andernfalls kann eine Einrichtung nur eine Schaltscheibe aufweisen, wie die Einrichtung 200, jedoch eine rotierende, wie in der Einrichtung 100, mit einer stationären kugeltragenden Scheibe.
Jede Einrichtung kann ohne Unterschied verwendet werden, um eine hintere oder eine vordere Gangschaltung zu steuern, wobei die einzige Restriktion die Anzahl der Stoppzonen ist.
Der verzahnte Abschnitt, an welchem die Sperrklinke eines Antriebsmechanismus wirkt, kann gebildet werden von jedem bekannten Element, das mit der Kabelwicklungsbuchse rotiert, sei es ein Element, das bereits vorhanden ist für andere Funktionen (wie die kugeltragende Scheibe 280 der Einrichtung 200) oder andernfalls eine zusätzliche Scheibe.
Die ersten Konterfedern, welche die Kugeln radial nach außen schieben, können von verschiedenen Typen (spiralförmig, flach oder anders) sein, unabhängig von den anderen Eigenschaften der Einrichtung.
Die zweiten Gegen-Tellerfedern, welche die Scheiben axial gegeneinander schieben, können ersetzt werden durch unterschiedliche elastische Systeme, wie eine Gruppe von Spiralfedern, elastomeren Ringen etc.
Die Kugeln können auch ersetzt werden durch andere Taststifte, wie Elemente (Gleitblöcke oder Nocken), die sich nicht drehen, jedoch gleiten, mit einem nachfolgenden Anstieg der Reibung. In solch einem Fall können die Gleitelemente vorteilhafterweise integral oder einstückig sein mit den ersten Konterfedern. Aus diesem Grund darf in der vorstehenden Beschreibung in den nachfolgenden Ansprüchen der Ausdruck Kugel" nicht als begrenzt auf einen Taststift mit einer sphärischen geometrischen Form in engem Sinne aufgefasst werden, sondern kann auch Taststifte umfassen, die jede andere funktionelle äquivalente Form aufweisen im Kontext und für die Zwecke der vorliegenden Erfindung.

Claims

Aktuatoreinrichtung (100, 200) für ein Steuerkabel (K) für eine Fahrradgangschaltung, umfassend: – ein Gehäuse (102, 202), das für die Befestigung an der Lenkstange (M) des Fahrrads vorgesehen ist, – eine Kabelwicklungs-Lagerbuchse (106, 206), die in dem Gehäuse (102, 202) um eine Hauptachse (B) der Einrichtung (100, 200) winklig bewegbar ist, – einen ersten Antriebsmechanismus (112, 212), der an der Lagerbuchse (106, 206) wirkt, um diese in eine erste winklige Richtung (131, 231) zu rotieren, – einen zweiten Antriebsmechanismus (118, 218), der an der Lagerbuchse (106, 206) wirkt, um diese in eine zweite winklige Richtung (130, 230) entgegengesetzt zu der Ersten (131, 231) zu rotieren, – Schaltmittel (110, 107, 108, 109, 108', 123, 125, 127, 210, 270, 280, 280', 223, 275, 227), um lösbar die Lagerbuchse (106, 206) in vorbestimmten Winkelpositionen zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel umfassen: – erste Kontermittel (125, 275) um der Rotation der Lagerbuchse (106, 206) in die erste Richtung (131, 231) entgegenzuwirken, – zweite Kontermittel (127, 227), verschieden von den ersten Kontermitteln (125, 275), um der Rotation der Lagerbuchse (106, 206) in die zweite Richtung (130, 230) entgegenzuwirken, wobei: – die Schaltmittel zumindest einen Taststift (110, 210) umfassen, der sowohl mit einem integral mit dem Gehäuse (102, 202) ausgebildeten stationären Element (108, 270), als auch mit einem integral in Rotation mit der Lagerbuchse (106, 206) ausgebildeten Rotationselement (107, 109, 280) im Eingriff steht, – das erste Kontermittel eine erste Konterfeder (125, 275) umfasst, die an dem Taststift (110, 210) wirkt, um diesen in einer Stopp-Position zu halten, in der dieser das stationäre Element (108, 270) und das Rotationselement (107, 109, 280) integral in der Rotation hält, umfasst, wobei eine Rotation der Lagerbuchse (106, 206) in der ersten winkligen Richtung (131, 231) den Taststift (110, 210) weg von der Stopp-Position vorspannt, entgegengesetzt der ersten Konterfeder (125, 275), – das zweite Kontermittel eine zweite Konterfeder (127, 227) umfasst, die an dem Taststift (110, 210) wirkt, um diesen in der Stopp-Position zu halten, umfasst, wobei eine Rotation der Lagerbuchse (106, 206) in die zweite winklige Richtung (130, 230) den Taststift (110, 210) weg von der Stopp-Position vorspannt, entgegengesetzt der zweiten Konterfeder (127, 227).
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 1, wobei das erste Kontermittel (125, 275) der Rotation der Lagerbuchse (106, 206) auf eine unterschiedliche Weise gegenüber dem zweiten Kontermittel (127, 227) entgegenwirkt.
Einrichtung (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste (125, 275) und/oder das zweite Kontermittel (127, 227) der Rotation der Lagerbuchse (106, 206) unabhängig von der Winkelposition der Lagerbuchse (106, 206) selbst entgegenwirkt.
Einrichtung (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zumindest eine Taststift zumindest eine Kugel (110, 210) ist.
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 4, wobei: – das Schaltmittel eine kugeltragende Scheibe (108, 280) umfasst, die in dem Gehäuse (102, 202) montiert ist und mit zumindest einer radialen Ausnehmung (108', 280') ausgebildet ist, wobei die Kugel (110, 210) in der radialen Ausnehmung (108', 280') so montiert ist, dass die Kugel (110, 210) radial nach außen durch die erste Konterfeder (125, 275) geschoben wird, wobei die Ausnehmung (108', 280') zumindest an einer Seite der kugeltragenden Scheibe (108, 280) geöffnet ist und eine Tiefe aufweist, so dass die Kugel (110, 210) in der axialen Richtung von der kugeltragenden Scheibe (108, 280) hervorragt, – das Schaltmittel eine erste Schaltscheibe (107, 270) umfasst, die in dem Gehäuse (102, 202) in einer Kopplungsposition benachbart zu der kugeltragenden Scheibe (108, 280) zu der Seite davon, von welcher die Kugel (110, 210) hervorragt, montiert ist, und die mit einer Aussparung (123, 273) ausgebildet ist, die gemäß einem Muster angeordnet ist, das Stopp-Zonen (124'–124''', 274'–274^x ) und Gleit-Zonen (134'–134''', 234'–234^x ) umfasst, die einander abwechseln, – die kugeltragende Scheibe (108, 280) oder die erste Schaltscheibe (107, 270) in dem stationären Element angeordnet ist, montiert integral in Rotation mit der Lagerbuchse (106, 206), wobei die andere von denen in dem Rotationselement angeordnet ist, montiert gesperrt in Rotation mit dem Gehäuse (102, 202), – die zweite Konterfeder (127, 227) in dem Gehäuse (102, 202) montiert ist, um so axial die erste Schaltscheibe (107, 270) und die kugeltragende Scheibe (108, 280) eine gegen die andere vorzuspannen, – die Kugel (110, 210), die axial von der Ausnehmung (108', 280') an der kugeltragenden Scheibe (108, 280) hervorragt, im Eingriff in der Aussparung an der ersten Schaltscheibe (107, 270) steht.
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 5, wobei ein Zwischenteil (124'', 274''–274^ix ) der Stopp-Zonen (124'–124''', 274''–274^x ) definiert ist durch eine Anschlag-Wand (124''a, 274''a–274^ixa), die gemäß einer Stopp-Richtung (T) orientiert ist, und durch eine Gleit-Wand (134''a, 234''a–234^ixa), die gemäß einer Gleitrichtung (S) orientiert ist, wobei die Stopp-Richtung (T) und die Gleit-Richtung (S) der gleichen Stopp-Zone einen spitzen Winkel (β) definieren, der nicht die Hauptachse (B) der Einrichtung (100, 200) einschließt.
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 6, wobei eine Gleit-Wand (134''a, 234''a–234^ixa) sich entlang der Gleit-Richtung (S) von der Stopp-Zone (124''–124''', 274''–274^x ) über die gesamte benachbarte Gleit-Zone (134'', 234''–234^ix ) erstreckt.
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Anschlag-Wände (124''a, 274''a–274^ixa) angepasst sind an die Gleit-Wände (134''a, 234''a–234^ixa) in einer Abfolge, die einen äußeren peripheren Rand der Aussparung (123, 223) an der Schaltscheibe (107, 270) bildet.
Einrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei die Aussparung (123) an der Schaltscheibe (107) zu dem Inneren definiert ist durch einen inneren peripheren Rand korrespondierend zu dem äußeren peripheren Rand.
Einrichtung (200) nach Anspruch 8, wobei die Aussparung (223) an der Schaltscheibe (270) nicht zu dem Inneren durch einen peripheren Rand definiert ist.
Einrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei – die Ausnehmung (108') in der kugeltragenden Scheibe (108) an beiden Seiten von solch einer Scheibe (108) geöffnet ist und eine Tiefe aufweist, so dass die Kugel (110) in der axialen Richtung von der kugeltragenden Scheibe (108) an deren beiden Seiten hervorsteht, wobei – die Schaltmittel auch eine zweite Schaltscheibe (109) integral in Rotation mit der ersten Schaltscheibe (107) umfassen, die in dem Gehäuse (102) in einer Kopplungsposition benachbart zu der kugeltragenden Scheibe (108) an der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die erste Schaltscheibe (107) montiert ist und mit einer Aussparung (123) ausgebildet ist, spiegelbildlich korrespondierend zu der der ersten Schaltscheibe (107), und wobei – die Kugel (110), die axial von der Ausnehmung (108') an der kugeltragenden Scheibe (108) hervorragt, sowohl mit der Aussparung (123) an der ersten Schaltscheibe (107) als auch mit der Aussparung (123) an der zweiten Schaltscheibe (109) im Eingriff steht.
Einrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 11, wobei das stationäre Element die kugeltragende Scheibe (108) umfasst und das Rotationselement die erste Schaltscheibe (107) umfasst.
Einrichtung (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei das Rotationselement die kugeltragende Scheibe (280) umfasst und das stationäre Element die erste Schaltscheibe (270) umfasst.
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 4, wobei die Schaltmittel eine weitere Kugel (110, 210) umfassen, die sowohl mit dem stationären Element (108, 270) als auch mit dem Rotationselement (107, 109, 280) im Eingriff steht.
Einrichtung (200) nach Anspruch 14, wobei die Schaltmittel eine weitere erste Konterfeder (275) umfassen, die auf die weitere Kugel (210) einwirkt, um diese in einer Stopp-Position zu halten, wobei diese das Rotationselement (280) und das stationäre Element (270) integral in Rotation bringt.
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 14 oder 15, wobei eine Rotation der Lagerbuchse (106, 206) in die erste winklige Richtung (131, 231) die weitere Kugel (110, 210) weg von der Stopp-Position vorspannt, entgegengesetzt der ersten Konterfeder (125) oder zu der weiteren ersten Konterfeder (275).
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 14, wobei eine Rotation der Lagerbuchse (106, 206) in die zweite winklige Richtung (130, 230) die weitere Kugel (110, 210) weg von der Stopp-Position vorspannt, entgegengesetzt der zweiten Konterfeder (127, 227).
Einrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei: – die Schaltmittel eine kugeltragende Scheibe (108, 280) umfassen, die in dem Gehäuse (102, 202) montiert ist und mit zumindest zwei radialen Ausnehmungen (108', 280') ausgebildet ist, wobei in jeder der Ausnehmungen (108', 280') eine der Kugeln (110, 210) montiert ist, so dass jede Kugel (110, 210) radial nach außen durch die entsprechende erste Konterfeder (125, 275) geschoben wird, wobei die Ausnehmungen (108', 280') zumindest an einer Seite der kugeltragenden Scheibe (108, 280) geöffnet ist und eine Tiefe aufweist, so dass die Kugeln (110, 210) in der axialen Richtung von der kugeltragenden Scheibe (108, 280) hervorragen, – die Schaltmittel eine erste Schaltscheibe (107, 270) umfassen, die in dem Gehäuse (102, 202) in einer Kopplungsposition benachbart zu der kugeltragenden Scheibe (108, 280) zu deren Seite montiert ist, von welcher die Kugeln (110, 210) hervorragen, und mit zwei Aussparungen (123, 223), welche gleich zueinander sind, ausgebildet ist, die gemäß Mustern angeordnet ist, die Stopp-Zonen (124'–124''', 274'–274^x ) und Gleit-Zonen (134'–134''', 234'–234^x ), die sich gegenseitig abwechseln, umfassen, und wobei: – die kugeltragende Scheibe (108, 280) oder die erste Schaltscheibe (107, 270) in dem Rotationselement angeordnet ist, integral montiert mit der Rotation mit der Lagerbuchse (106, 206), wobei die andere von denen in dem stationären Element angeordnet ist, gesperrt montiert bei Rotation mit dem Gehäuse (102, 202), – die zweite Gegenfeder (127, 227) in dem Gehäuse (102, 202) montiert ist, um so axial die erste Schaltscheibe (107, 270) und die kugeltragende Scheibe (108, 280) gegeneinander vorzuspannen, – die Kugeln (110, 210), die axial von den Ausnehmungen (108', 280') an der kugeltragenden Scheibe (108, 280) hervorragen, entsprechend im Eingriff mit den zwei Aussparungen (123, 223) an der ersten Schaltscheibe (107, 270) stehen.
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 18, wobei ein Zwischenteil (124'', 274''–274^ix ) der Stopp-Zonen (124'–124''', 274''–274^x ) definiert ist durch eine Anschlag-Wand (124''a, 274''a–274^ixa), ausgerichtet gemäß einer Stopp-Richtung (T), und durch eine Gleit-Wand (134''a, 234''a–234^ixa), ausgerichtet gemäß einer Gleit-Richtung (S), wobei die Stopp-Richtung (T) und die Gleit-Richtung (S) der gleichen Stopp-Zone einen spitzen Winkel (β) definieren, der nicht die Hauptachse (B) der Einrichtung (100, 200) einschließt.
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 18, wobei eine Gleit-Wand (134''a, 234''a–234^ixa) sich entlang der Gleitrichtung (S) von der Stopp-Zone (124'', 274'' 274^ix ) entlang der gesamten benachbarten Gleit-Zone (134'', 234''–234^ix ) erstreckt.
Einrichtung (100, 200) nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Anschlag-Wände (124''a, 274''a–274^ixa) an die Gleit-Wände (134''a, 234''a–234^ix ) in einer Abfolge angepasst sind, die einen äußeren, peripheren Rand der Aussparung (123, 223) an der Schaltscheibe (107, 270) bilden.
Einrichtung (100) nach Anspruch 21, wobei die Aussparung (123) an der Schaltscheibe (107) zu dem Inneren durch einen inneren peripheren Rand korrespondierend zu dem äußeren peripheren Rand definiert ist.
Einrichtung (200) nach Anspruch 21, wobei die Aussparung (223) an der Schaltscheibe (270) nicht zu dem Inneren durch einen inneren peripheren Rand definiert ist.
Einrichtung (100) nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei: – die Ausnehmungen (108') in der kugeltragenden Scheibe (108) an beiden Seiten solch einer Scheibe (108) geöffnet sind und eine Tiefe aufweisen, so dass die Kugeln (110) in der axialen Richtung von der kugeltragenden Scheibe (108) von deren beiden Seiten hervorragen, wobei – die Schaltmittel auch eine zweite Schaltscheibe (109) umfassen, die integral bei Rotation mit der ersten Schaltscheibe (107) ist, die in dem Gehäuse (102) in einer Kopplungsposition benachbart zu der kugeltragenden Scheibe (108) an der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die erste Schaltscheibe (107) montiert ist und mit einer Aussparung (123) spiegelbildlich korrespondierend zu der der ersten Schaltscheibe (107) ausgebildet ist, und wobei – die Kugeln (110), die axial von den Ausnehmungen (108') an der kugeltragenden Scheibe (108) hervorragen, sowohl mit der Aussparung (123) an der ersten Schaltscheibe (107) als auch mit der Aussparung (123) an der zweiten Schaltscheibe (109) im Eingriff stehen.
Einrichtung (100) nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei das stationäre Element die kugeltragende Scheibe (108) umfasst und das Rotationselement die erste Schaltscheibe (107) umfasst.
Einrichtung (200) nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei das Rotationselement die kugeltragende Scheibe (280) umfasst und das stationäre Element die erste Schaltscheibe (270) umfasst.
Einrichtung (200) nach einem der Ansprüche 4 bis 26, wobei die erste Konterfeder eine Schraubenfeder (275) ist, die zwischen der Kugel (210) und einem Widerlager (281) an der kugeltragenden Scheibe (280) zusammengedrückt ist.
Einrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 26, wobei die erste Konterfeder eine Blattfeder (125) ist, die an der kugeltragenden Scheibe (108) montiert ist und an der Kugel (110) wirkt.
Einrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 26, wobei die erste Gegenfeder eine einzelne Blattfeder (125) ist, die an der kugeltragenden Scheibe (108) montiert ist und an den zwei Kugeln (110) wirkt.
Einrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 4 bis 29, wobei die zweite Konterfeder eine Tellerfeder (127, 227) ist, die koaxial zu der kugeltragenden Scheibe (108, 280) und der ersten Schaltscheibe (107, 270) angeordnet ist.
Einrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 4 bis 29, wobei die zweite Konterfeder ein elastisch deformierbarer Elastomerring ist, der koaxial zu der kugeltragenden Scheibe (108, 280) und der ersten Schaltscheibe (107, 270) angeordnet ist.
Einrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 4 bis 31, wobei die erste Konterfeder (125, 275) auf die Kugel oder auf die Kugeln (110, 210) eine Kraft in die radiale Richtung aufbringt, die geringer als 1/20-tel der Kraft ist, welche die zweite Konterfeder (127, 227) auf die Kugel oder die Kugeln (110, 210) in der axialen Richtung aufbringt.