DE69605197T2 - Kompensator für ein kabel einer kettenschaltung, insbesondere für fahrräder - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zum Kräfteausgleich für eine Seilsteuerung einer Schaltung insbesondere für ein Fahrrad zum Gegenstand.
• Man kennt Einheiten zur Geschwindigkeitsänderung des Typs, umfassend:
• - ein Steuermittel wie etwa einen Bedienungsgriff, einen Hebel oder auch einen Drehgriff, der am Rahmen und in der Nähe des Lenkers befestigt und durch den Benutzer betätigbar ist,
• - ein Steuerseil und
• - eine Gangschaltung, die aus einer am Rahmen befestigten Platte, einem beweglichen Führungselement für die Kette, im allgemeinen vom Parallelogrammtyp, das seitlich versetzbar ist, und eine Rückstellfeder für das bewegliche Führungselement in eine der Extrempositionen umfaßt.
• Im Falle einer hinteren Gangschaltung, die den Wechsel von Zahnkränzen sicherstellt, ist das bewegliche Element ein verformbares Parallelogramm, das sich von der Nabe, die die Zahnkränze trägt, unter Bewirkung einer Rückstellfeder entfernt und sich unter der Zugwirkung des Seils daran annähert, wenn der Benutzer auf das Steuermittel eine Kraft ausübt.
• Man kann anmerken, daß in dem Fall von Zahnkränzen der Sprung von einem Zahnkranz zum anderen, um vom kleinsten zum größten zu wechseln, eine relativ kleine Größe bildet, da die Zahnkränze gut abgestuft sind, so daß trotzdem schwierig die Kraft noch beträchtlich bleibt, obwohl sie dazu neigt, die Rückstellfeder zu spannen, damit diese bei der Rückstellung die gespeicherte Energie freigeben kann.
• Im Falle von Kettenrädern ist dies anders. Das kleinste Kettenrad ist rahmenseitig und das Führungselement, ebenfalls in Form eines verformbaren Parallelogramms, wird zum Rahmen hin zurückgestellt und das Betätigungsorgan durch den Benutzer betätigt, um vom kleinsten zum größten Kettenrad zu wechseln. Die Durchmesserdifferenz ist sehr viel bedeutender und die aufzubringende Kraft sehr viel größer.
• Zusätzlich hat man festgestellt, daß dann, wenn der Benutzer vom größten Kettenrad zu einem kleineren wechseln will, er zuerst die Kette über den Durchmesser des großen Kettenrades bezüglich der Zahnspitzen und nicht bezüglich des Bodens der Kehlen anheben muß, wodurch eine zusätzliche Kraft erfordert wird, weshalb man gerade danach trachtet, die aufzuwendende Kraft zu erniedrigen. Dies führt zum Vorsehen einer Feder mit großer elastischer Stärke, um diesen harten Punkt überwinden zu können.
• Beim Wechseln von einem kleineren Kettenrad zu einem größeren Kettenrad ist der Benutzer gezwungen, einerseits diesen harten Punkt zu überwinden und andererseits muß er die Feder komprimieren, was zu bedeutenden Kräften führt, die auf den Handgriff, den Hebel oder den Drehgriff ausgeübt werden müssen, was zum Nachteil der Präzision der Bewegung, der Aufmerksamkeit beim Fahren oder der Konzentration im Verkehr führt. Man hat auch wahrgenommen, daß dies für Kinder oder bestimmte Personen von mittlerer physischer Kraft problematisch wird. In all diesen Fällen ist es sicher, daß der Benutzer die Neigung hat, eine Bewegung des Körpers zum Kompensieren hinzuzufügen, was diesen mehr oder weniger aus dem Gleichgewicht bringt, und da man weiß, daß eine derartige Bewegung beim Betätigen von Gangschaltungen mehrere zehn Male, wenn nicht mehrere hundert Male, im Verlauf einer Ausfahrt vorgenommen wird, versteht man das Interesse, das man an einer Beherrschung der notwendigen Betätigungskräfte haben kann.
• Man kennt das Patent US-A-5 135 441, das eine Anordnung zum Kompensieren der Kräfte beschreibt, die auf den Steuerhebel einer Gangschaltung ausgeübt werden, wobei diese Gangschaltung eine Rückstellfeder besitzt, die darauf abzielt, die Führungsmittel der Kette vom größten Zahnkranz oder Kettenrad zum kleinsten zurückzustellen.
• Eine derartige Anordnung führt zum Durchgehen von Kompensationskräften, Aktions- und Reaktionskräften, über eine Rolle und eine Achse und nicht direkt über die zu entlastenden Teile wie miniaturisierte Bauteile.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Kräfteausgleich für eine Seilsteuerung einer Gangschaltung insbesondere für ein Fahrrad vorzuschlagen, die die Aktionen für den Benutzer favorisiert, indem die Aktionen sowohl für das Erhöhen von Geschwindigkeiten als auch für das Absenken ausgeglichen werden, die geringe Mehrkosten erfordert, bezüglich existierender Systeme anpaßbar ist, praktisch ohne Konsequenzen für das Gewicht ist, einen geringen Raumbedarf erfordert und vollkommen integrierbar vom ergonomischen wie auch ästhetischen Gesichtspunkt ist.
• Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Kräfteausgleich gemäß Anspruch 1 vor.
• Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist das elastische Rückstellelement eine Ausgleichsfeder, die koaxial zum Seil angeordnet und zwischen einem festen Anschlag, der mit dem Rahmen verbunden ist, und dem Ende dieses Seils eingefügt ist.
• Gemäß einem anderen bevorzugten Kennzeichen ist die Ausgleichsfeder eine Feder mit kleinem Durchmesser, einer großen Zahl von Windungen und einer verhältnismäßig geringen Steifigkeit, deren Windungen im komprimierten Zustand nebeneinander liegen, wobei die Kompressions- oder Rückstellkraft im wesentlichen gleich der Kompressions- oder Rückstellkraft ist, die durch die Rückstellfeder der Schaltung ausgeübt wird.
• Im Falle einer Einzelsteuerung umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung zwei unabhängige Federn, wovon jede auf das entsprechende Seil einwirkt, so daß ein Kräfteausgleich unter allen Umständen erhalten wird.
• Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die Ausgleichsfeder in eine Verlängerung des Steuerorgans integriert.
• Insbesondere ist in dem Fall eines Steuerorgans in Form eines Drehgriffs die Ausgleichsfeder in ein Gehäuse integriert, das sich aus der Herstellung mit dem Topf des Griffs ergibt.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand einer besonderen, nicht begrenzenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen erläutert, in denen die Figuren darstellen:
• - Fig. 1 eine vereinfachte Ansicht einer Kettenradschaltung,
• - Fig. 2 eine vereinfachte Ansicht einer Zahnkranzschaltung,
• - Fig. 3A bis 3E eine Aufeinanderfolge von Schritten bei der Betätigung der Kettenradschaltung mit der Ausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung, und
• - Fig. 4A bis 4E eine Aufeinanderfolge von Betätigungsschritten der Zahnkranzschaltung mit der Ausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung.
• In Fig. 1 hat man einen Teil des Rahmens 10 eines Fahrrads dargestellt, an dem eine Tretkurbel 12 montiert ist, die Kettenräder 14 antreibt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Anzahl von drei vorhanden sind. Die Kettenräder umfassen ein kleines Kettenrad 16, ein mittleres Kettenrad 18 und ein großes Kettenrad 20, die derart angeordnet sind, daß das kleine Kettenrad innen, das heißt benachbart zum Rahmen, und das große Kettenrad außen, das heißt entfernt vom Rahmen, angeordnet ist.
• Diese Anordnung ist im allgemeinen vorgesehen, da sie durch die Kombination mit den Zahnkränzen diktiert wird, deren Anordnung umgekehrt ist, wie später erläutert wird, damit die Kette während größter Krafteinwirkungen gut ausgefluchtet ist, das heißt für die kleinste Übersetzung, kleines Kettenrad/großer Zahnkranz, und für die größte Übersetzung, großes Kettenrad/kleiner Zahnkranz.
• Die Gesamtheit wird durch eine Kettenradschaltung 22 komplettiert, die einen beweglichen Arm 24, der von einem verformbaren Parallelogramm 26 gebildet wird, mit einer Rückstellfeder 28 zum Rückstellen in Richtung des Pfeils 30, das heißt von außen nach innen, und einem Steuerseil 32 gebildet wird, das in bekannter Weise in einem Mantel 34 geführt ist, wobei eines der Enden 36 dieses Seils mit dem beweglichen Arm verbunden ist.
• Das andere Ende 38 des Seils ist mit Steuermitteln verbunden, die sehr schematisch bei 40 in Form eines Anschlags 42 für den Mantel 34 und in Form eines Pfeils 44 dargestellt sind, der die Verschiebung repräsentiert, die in den beiden Richtungen durch einen Hebel, einen Handgriff oder einen Drehgriff erzeugt wird.
• Die Ausgleichsmittel umfassen eine Ausgleichsfeder 46, die zwischen dem Anschlag 42 und dem Ende 38 des Seils 32 angeordnet ist. Diese Feder ist insbesondere mit einer beträchtlichen Windungszahl und einer geringen Steigung gewählt, damit die zu ihrem Zusammendrücken notwendige Kraft progressiv und gering ist, so daß die resultierende Rückstellkraft im wesentlichen gleich derjenigen der Rückstellfeder 28 der vorderen Gangschaltung 22 ist. Diese Rückstellfeder hat vorzugsweise im vollständig zusammengedrückten Zustand sich berührende Windungen.
• Die Betriebsweise dieser Ausgleichsmittel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3E angegeben. In diesen Figuren ist die Rückstellfeder 28 als eine Kompressionsfeder dargestellt, was das Verständnis erleichtert.
• Wenn der Benutzer mit einer beträchtlichen Übersetzung radelt und sich die Kette daher auf dem großen Kettenrad 20 befindet, Fig. 3A, befindet sich die Rückstellfeder 28 des beweglichen Arms 26 der vorderen Gangschaltung 22 in komprimiertem Zustand, das heißt, daß der Benutzer einen Zug auf das Kabel 32 ausgeübt hat und die Ausgleichsfeder 46 sich im entspannten Zustand befindet.
• Wenn der Benutzer wünscht, seine Übersetzung zu vermindern, vergleiche Fig. 3B, betätigt er die Steuerung, um ein Kettenrad abzusenken, und die Kette befindet sich dann auf dem mittleren Kettenrad 18. Um diese Verschiebung zu realisieren, betätigt der Benutzer das Steuermittel, Hebel, Handgriff oder Drehgriff, um das Seil um eine vorgegebene Länge zu entspannen. Während dieser Aktion befindet sich die Rückstellfeder 28 teilweise frei und gibt einen Teil der gespeicherten Energie zurück, während die Ausgleichsfeder 46 komprimiert werden muß, was aufgrund der geeigneten Eigenschaften dieser Feder unterstützt wird. Des weiteren partizipiert die Rückstellfeder 28 auch an der Kompression der Ausgleichsfeder 46 in bezug auf den Energieüberschuß, den sie freisetzt.
• Wenn der Benutzer weiter wünscht, die Übersetzung zu erniedrigen, senkt er die Kette auf das kleine Kettenrad 16 ab, indem er erneut den Hebel, den Handgriff oder den Drehgriff betätigt, um weiter eine vorgegebene Länge des Seils freizugeben.
• Das Resultat ist aus Fig. 3C ablesbar, die Rückstellfeder 28 der Gangschaltung ist vollständig entspannt und die Feder 46 des Ausgleichsmittels ist komprimiert.
• Wenn nun der Benutzer den umgekehrten Zyklus vornimmt, vergleiche Fig. 3D und 3E, unterstützt die Ausgleichsfeder 46 den Benutzer beim Zusammendrücken der Feder 28 der Gangschaltung 22.
• Man bemerkt die Symmetrie der Anordnung in bezug auf die in Fig. 2 dargestellte hintere Gangschaltung.
• Die identischen Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen, um 100 erhöht.
• Die Arbeitsweise ist in dem Sinn identisch, daß dann, wenn die Kette sich auf dem kleinsten Zahnkranz 116 befindet, die Feder 128 des beweglichen Arms 126 entspannt und die Ausgleichsfeder 146 komprimiert ist. Jedoch ist die Wirkung auf die Übersetzungen umgekehrt, da der Wechsel vom großen Zahnkranz zum kleinen Zahnkranz die Übersetzung im Gegensatz zu den Kettenrädern erhöht.
• Wenn der Benutzer bei der höchsten Übersetzung ist, das heißt beim kleinsten Zahnkranz, muß er zum Erniedrigen dieser Übersetzung einige Zahnkränze hochsteigen, und hierzu übt er einen Zug auf das Seil aus, um die Rückstellfeder 128 zusammenzudrücken, und gleichzeitig unterstützt die durch die Ausgleichsfeder 146 gespeicherte Energie den Benutzer durch eine teilweise Entspannung dieser Feder. Dies ist in Fig. 4B in Bezug zu Fig. 4A dargestellt.
• Der Benutzer kann dann diese Änderungen der Übersetzung fortsetzen, indem er zusätzliche Zugkräfte auf das Seil ausübt, bis die in Fig. 3C dargestellte Position erreicht ist.
• Fig. 4D und 4E repräsentieren die zu dem Vorstehenden umgekehrten Schritte.
• Auf diese Weise ermöglicht es die Hilfsvorrichtung gemäß der Erfindung, die Rückstellfeder jeder der Gangschaltungen wirken zu lassen, wie sie es soll, und erleichtert aber die Bewegungen durch Verteilung der Kräfte, das heißt, daß sie die Energie speichert und im Moment, wo sie zum Unterstützen des Benutzers notwendig ist, freisetzt.
• Diese Verteilung findet ein besonderes Interesse, wenn die beiden Steuerungen von vorderer und hinterer Gangschaltung gekoppelt oder genauer durch den gleichen Hebel, den gleichen Handgriff oder den gleichen Drehgriff mit Mitteln zum Erzeugen einer Differenzverschiebung zwischen den beiden Seilen der Gangschaltungen gesteuert sind. In der Tat kann in diesem Fall die Kompensation eine weiche Steuerung der Einheit ermöglichen, wenn sich die auf das gemeinsame Steuerorgan auszuübenden Kräfte sich als wesentlich in Bezug zu einem Hinführen zu einer wenig schwergängigen Handhabung erweisen.
• Vorteilhafterweise sitzt die Ausgleichsfeder im Falte eines Drehgriffs mit oder ohne vereinigter Steuerung in einem Gehäuse, das sich aus der Herstellung mit dem Topf des Griffs ergibt, in der Verlängerung des Seilendes.
• Es sei ebenfalls bemerkt, daß in dem Steuerorgan das Kabel mit dem Betätigungsorgan fest verbunden sein muß, um einen drückenden oder ziehenden Effekt zu erhalten, da die Rückstellfeder der Gangschaltung keinen starken Zug des Seils sicherstellt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Kräfteausgleich in einer Seilsteuerung wenigstens einer Kettenschaltung (22, 122), die insbesondere am Rahmen (10, 110) eines Fahrrades befestigt ist und mehrere Scheiben (16, 18, 20) und/oder Kettenzahnkränze (116, 118, 120) aufweist, wobei das Seil (32, 132) ein erstes Ende (36, 136), das mit der Kettenschaltung fest verbunden ist, und ein zweites Ende (38, 138), das mit einem eine Translationsbewegung (44, 144) erzeugenden Hebel-, Festhaltegriff oder Drehgriff-Betätigungselement fest verbunden ist, umfaßt, wobei dieses Seil in einer Hülle (34, 134) gleitet, die sich an einem Anschlag (42, 142) abstützt, wobei die Kettenschaltung mit einer Rückstellfeder (28, 128) ausgerüstet ist, die in komprimiertem Zustand ist, wenn sich die Kette auf der größten Scheibe oder dem größten Kettenzahnkranz befindet, wobei die Vorrichtung wenigstens ein elastisches Rückstellelement (46, 146) mit Gegenwirkung enthält, das im entlasteten Zustand ist, wenn sich die Rückstellfeder der Kettenschaltung im komprimierten Zustand befindet, und im komprimierten Zustand ist, wenn sich die Rückstellfeder der Kettenschaltung im entlasteten Zustand befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Rückstellelement (46, 146) mit Gegenwirkung zwischen einem festen Anschlag, der mit dem Fahrrad fest verbunden ist, und einem festen Anschlag, der direkt mit dem zweiten Ende (38, 138) des Seils (32, 132) verbunden ist, angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Rückstellelement eine Ausgleichsfeder (46, 146) ist, die koaxial zum Seil (32, 132) angeordnet und zwischen einem festen Anschlag (42, 142), der mit dem Rahmen (10, 110) verbunden ist, und dem Ende (38, 138) dieses Seils eingefügt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsfeder (46, 146) eine Feder mit kleinem Durchmesser, einer großen Anzahl von Windungen und einer verhältnismäßig geringen Steifigkeit ist, deren Windungen im komprimierten Zustand nebeneinanderliegen, wobei die Kompressions- oder Rückstellkraft im wesentlichen gleich der Kompressions- oder Rückstellkraft durch die Rückstellfeder der Kettenschaltung ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Einzelsteuerung zwei unabhängige Federn enthält, wovon jede auf das entsprechende Seil einwirkt, derart, daß ein Kräfteausgleich unter allen Umständen erhalten wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsfeder (46, 146) in eine Verlängerung des Steuerelements integriert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall eines Steuerelements mit Drehgriff die Ausgleichsfeder (46, 146) in ein Gehäuse integriert ist, das sich aus der Herstellung mit dem Topf des Griffs ergibt.