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Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Fahrräder.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitsweehselgetriebe mit ständig in Eingriff mit einer Vorgelegewelle stehenden Zahnrädern derjenigen Art, bei welchem der Gangwechsel durch Umkehrung der Drehrichtung einer Getriebewelle erzielt wird. Das Wechselgetriebe gemäss der Erfindung eignet sich daher insbesondere für die Verwendung bei Fahrrädern, in welchem Falle der Gangweehsel durch Pedalrücktritt in bequemer Weise bewirkt werden kann.
Gegenüber vorbekannten Getrieben dieser Art zeichnet sich das Wechselgetriebe nach der vorliegenden Erfindung durch eine besonders vorteilhafte Ausbildung derjenigen Einrichtung aus, welche das Kuppeln der verschieden übersetzten Getriebeorgane mit der einen der Getriebewellen herbeiführt.
Erfindungsgemäss sind die Zahnräder, von denen eines mit der einen der Wellen, z. B. der getriebenen Welle, verbunden ist, in einer der Anzahl der Gänge entsprechenden Zahl um die andere der Wellen unter Zwischenschaltung von nur in einer Drehrichtung wirksamen Kupplungen, z. B. Freilaufeinrichtungen, angeordnet, von denen durch ein bei Umkehrung der Drehrichtung der Welle sich verstellendes Schaltorgan abwechselnd je eine eingerückt und die andern ausgerückt werden.
Das Sehaltorgan besteht zweckmässig aus einem Schwinghebel od. dgl., der innerhalb der die zu kuppelnden Zahnräder tragenden Welle liegt und von einem Gleitblock gesteuert werden kann, welchen ein Betätigungshebel bei Drehung der Welle in der einen (der Vorwärtsfahrt entsprechenden) Richtung nicht beeinflusst, bei entgegengesetzter Drehung der der Welle hingegen verstellt, so dass der Gangweehsel bewirkt wird.
Die Kupplungen bestehen zweckmässig aus in Schlitzen der Welle angeordneten unter Federwirkung stehenden Sperrklinken, die bei den Schwingungen des Schwinghebels in oder ausser Eingriff mit an den Zahnrädern vorgesehenen Rasten gebracht werden. Der Eingriff des einen Klinken-RastenPaares bewirkt eine unmittelbare Kupplung (direkter Gang) zwischen treibender und getriebener Getriebewelle.
Die Betätigungsorgane des Wechselgetriebes sind mit den Zahnrädern in einem kleinen Kasten eingeschlossen, der bei Fahrrädern leicht in die Bohrung, in die die Tretkurbel eingeführt ist, eingesetzt werden kann.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des vorliegenden Wechselgetriebes bei Verwendung an einem Fahrrad beispielsweise dargestellt. Fig. 1 ist ein axialer Schnitt durch ein Zweigangwechselgetriebe. Fig. 2 und 3 sind Querschnitte nach der Linie A-A und B-B der Fig. 1. Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie R- der Fig. 1 und Fig. 5 zeigt eine Einzelheit der Vorrichtung. Fig. 6 zeigt ein Dreigangwechselgetriebe in axialem Schnitt. Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie M-N der Fig. 6.
Die Fig. 8 und 9 sind teilweise Schnittansichten ähnlich der Fig. 6, in welchen jedoch die Steuerorgane des Wechselgetriebes sich in verschiedenen Stellungen befinden.
In den Fig. 1-5 bezeichnet 1 die Triebwelle des Wechselgetriebes, die die Tretkurbel trägt und in dem in der Muffe M des Fahrradrahmens eingespannten zylindrischen Gehäuse 2 exzentrisch angeordnet ist. Da die Welle 1 des Tretwerkes in dem Gehäuse exzentrisch angeordnet ist, so kann dieses Gehäuse als Exzenterkettenspannvorrichtung verwendet werden. Dadurch wird es möglich, ausser der Anordnung des vorliegenden Wechselgetriebes an dem Hinterrad des Fahrrades zwei Kettenräder verschiedenen Durchmessers vorzusehen, wobei die Welle wahlweise über das eine oder andere dieser Räder laufen gelassen werden kann. Man erhält also dort ein weiteres Geschwindigkeitsweehselgetriebe mit
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zwei Gängen, welche sich den Gängen des erfindungsgemässen Wechselgetriebes summieren. Hat dieses z.
B. zwei Gänge, so kann man den Fahrradantrieb also auf insgesamt vier Gänge einschalten.
Die Welle 1 des Tretwerkes wird vermittels Kugellager von den Deckeln 3 und 4 des Gehäuses 2 abgestützt. In diesen Deckeln ist auch die Vorgelegewelle 5 gelagert, auf welcher lose das mit zwei Zahnkränzen 7 und 8 versehene Ritzel angeordnet ist.
Um die Triebwelle 1 herum und mit ihr in noch zu beschreibender Weise kuppelbar sind zwei Zahnräder 9 und 10 angeordnet, die dadurch miteinander drehverbunden sind, dass sie mit den Zahnkränzen 7 bzw. 8 der Vorgelegewelle ständig in Eingriff stehen. Die Nabe 10'des Zahnkranzes 10 erstreckt sich über den Deckel 3 hinaus und an dem ausserhalb des Gehäuses liegenden Ende dieser als getriebene Welle wirkenden Nabe ist das Kettenrad R (Übersetzung) des Tretwerkes angeordnet.
Das einen geringeren Durchmesser besitzende Zahnrad 9 kann vermittels einer einseitig wirkenden
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welle angeordneten und mit in der Nabe des Zahnrades 9 vorgesehenen Sägezähnen 9 a zusammenwirkenden Klinke 12 besteht, mit der Triebwelle verbunden werden. Die Klinke 12 untersteht der Wirkung einer Feder 12 a, die bestrebt ist, die Klinke mit den Sägezähnen 9 a in Eingriff zu bringen.
In ähnlicher Weise kann das einen grösseren Durchmesser besitzende Zahnrad 10 vermittels einer Freilauf Vorrichtung (Fig. 2) mit der Triebwelle verbunden werden. Die Freilauf Vorrichtung besteht aus einer in einer zweiten Aushöhlung der Triebwelle angeordneten Klinke 13, die der Wirkung einer Feder 14 unterstellt ist, welche bestrebt ist, die Klinke mit den in der Nabe des Zahnrades 10 vorgesehenen
Sägezähnen 10 a in Eingriff zu bringen.
Die Klinken 12 und 13 werden entgegen der Wirkung der Federn 12 a und 14 vermittels eines in einer Axialaushöhlung der Triebwelle angeordneten Schwinghebels 25 betätigt. Der Schwinghebel weist einen als Drehpunkt wirkenden, mittleren Ansatz und zwei in in den Klinken vorgesehene Schlitze eingreifende Endansätze 25 a und 25 b auf. Der Schwinghebel ist derart ausgebildet, dass durch die Verschwenkung desselben in der einen oder andern Richtung die eine dieser Klinken in Ruhestellung gesperrt wird, während die andere in den mit ihr zusammenwirkenden Sägezahnkranz eingreifen kann.
Die Verschwenkung des Schwinghebels 25 in der einen oder andern Richtung wird durch die Querverschiebung eines Gleitblockes 17 in einem diametralen Schlitz der Welle 1 bewirkt ; der Gleitblock 17 ist mit einem Schlitz versehen, in welchen das Schwinghebelende 25 c eingreift.
Der Gleitbloek 17 wird vermittels eines Zahnes 29 mit kugelförmigem Kopf, der unter der Wirkung der Feder 20 in eine der Rasten 17'am Gleitkopf einschnappt, in den Endstellungen seiner Verschiebung gehalten.
Die Verschiebung des Gleitblockes 17 wird durch Pedalrücktritt bewirkt. Zu diesem Zwecke ist an dem Deckel 3 des Gehäuses ein Hebel 21 verzapft, dessen flötenmundartig abgeschrägtes freies Ende mit einem ebenfalls flötenmundartig abgeschrägten Ende des Gleitblockes 17 zusammenwirkt. Der Hebel 21 kann nur in einer Richtung entgegen der Wirkung der Feder 22 verschwenkt werden, um bei der Vorwärtsfahrt den Durchgang des herausragenden Endes des Gleitblockes zu gestatten, und wird an der Drehung in entgegengesetzter Richtung von einem Anschlag, der im vorliegenden Falle von der Vorgelegewelle 5 gebildet wird, verhindert, so dass der Gleitbloek durch die Schrägflächen der genannten abgesehrägten Enden zurückgeschoben wird, wenn die Triebwelle in der der Vorwärtsfahrt entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist ohne weiteres verständlich. Bei eingeschalteter höchster Geschwindigkeit (direktem Antrieb) nimmt die Klinke 13 das Zahnrad 10 und somit die getriebene
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Ruhestellung gesperrt, so dass das Zahnrad 9 entkuppelt ist und sich rascher als die Welle 1 dreht ; auch wenn die Klinke 12 nicht gesperrt wäre, würde sie wirkungslos bleiben und nur beim Überlaufen der Zähne das dem Freilaufrad eigene Geräusch erzeugen. Bei der niedrigsten Geschwindigkeit (mit Übersetzung) wird das Zahnrad 9 durch die Klinke 12 mitgenommen. Die Klinke 13 wird dagegen vom Ansatz 25 a des Schwinghebels gesperrt und die beiden Wellen 1 und 10 a sind lediglich durch die Zahnräder 9,7, 8, 10 miteinander verbunden.
Um bei der Vorwärtsfahrt das Leerschnappen des Hebels 21 bei jeder Umdrehung der Triebwelle zu vermeiden, kann dieser Hebel in der in Fig. 4 mit punktierte Linie dargestellten angehobenen Stellung vermittels eines Stiftes 33 gehalten werden, der in eine im Deckel 3 des Gehäuses vorgesehene Bohrung 34 (Fig. 4) eingreifen kann. Der Hebel 21 wird von einem axial verschiebbaren Zapfen getragen, der ausserhalb des Gehäuses mit einem Bedienungsknopf 35 versehen ist. Eine zwischen dem Deckel und dem Knopf vorgesehene Feder 36 hält den Hebel 21 dicht an dem Deckel. Um den Hebel freizugeben, drückt
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Bei der Vorwärtsfahrt wird der Hebel 21 durch den Gleitbloek 17 selbsttätig in die Ruhestellung gebracht.
Die Fig. 6-9 zeigen ein Dreigangwechselgetriebe für Fahrräder. In diesen Figuren sind die den- jenigen der vorherigen Ausführungsform entsprechenden Organe mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Zwischen den Zahnradpaaren 7 und 9 bzw. 8 und 10 ist ein Zahnradpaar 23 und 24 für den zweiten Gang eingeschaltet ; die Zahnräder sind auf der Triebwelle 1 bzw. auf der Vorgelegewelle 5 angeordnet. In
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einer besonderen Aushöhlung der Triebwelle ist eine Klinke 26 angeordnet, die der Wirkung einer Feder 27 unterstellt ist, die bestrebt ist, die Klinke mit den Sägezähnen, die auf der Nabe des Rades 23 vorgesehen sind, in Eingriff zu bringen.
Die Klinken 12, 13 und 26 sind in radialen Schlitzen der Triebwelle 1 angeordnet und werden von einem Schwinghebel125 gesteuert, der ohne festen Drehpunkt in einer Axialbohrung der Welle 1 derart gelagert ist, dass von seinen Ansätzen 125 a, 125 b, 125 d, die in Schlitzen der Klinken 12, 13, 26 liegen, mindestens zwei ständig auf den ihnen zugeordneten Schlitzkante aufliegen und ein weiterer Ansatz 125 c des Schwinghebels 125 in den Gleitblock 117 eingreift.
Der Schwinghebel125 kann die drei Stellungen gemäss Fig. 6,8, 9 einnehmen, je nach der Stellung des bei der vorherigen Ausführungsform in einen diametralen Schlitz der Triebwelle 1 verschiebbaren Gleitblock 117. Die Verstellung des Gleitblockes erfolgt dadurch, dass die Welle 1 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird ; in seiner jeweils auf diese Weise herbeigeführten Stellung wird der Gleitblock dadurch gesichert, dass der unter der Wirkung der Feder 20 stehende Zahn 29 in eine der drei Rasten 17' des Gleitblockes eingreift. Die Wirkung der Feder 20 kann nur durch Pedalrücktritt überwunden werden.
Die Spannung der auf die Klinken 12, 13, 26 wirkenden Federn reicht dazu nicht aus.
Der Gleitblock 117 wird durch den Hebel 121 betätigt, wenn die Welle 1 rückwärts gedreht wird.
Je nach der Art dieser Drehung wird der Gleitblock entweder in eine Zwischenstellung (Fig. 8) oder aber in eine Endstellung (Fig. 6 und 9) gebracht. Bei der Zwischenstellung wird der mittlere Gang, bei den Endstellungen der grössere bzw. der kleinere Gang eingeschaltet.
Der Gleitblock 117 ist an seinen beiden äusseren Enden zu je einem Zahn ausgebildet, so dass je ein radialer Zwischenraum 117 a entsteht. Der Gleitblockbetätigungshebel 121 trägt einen der Form dieser Zwischenräume 117 a entsprechenden Vorsprung 121 a. Wird nun das Pedal, während der Gleitblock in der aus Fig. 7 ersichtlichen Stellung sich befindet, kurz rückwärts gedreht, so geht der Vorsprung 121 a in den oben liegenden Zwischenraum 117 a hinein und drückt die schräge, nach der Achse zu gelegene Begrenzungsfläche 117 b des Zwischenraumes 117 a vor sich her, so dass der Gleitblock bis in eine Mittelstellung verschoben wird.
Wird nach einer kurzen Vorwärtsdrehung des Pedals, bei welcher der Gleitblock 117 den Betätigungshebel 121 einmal zurückschnappen lässt, das Pedal nochmals kurz rückwärts gedreht, so findet der Vorsprung 121 a nicht mehr den Zwischenraum 117 a, sendern läuft auf die schräge Aussenfläche 117 c des Gleitbloekes auf, den er somit nochmals radial bis in die Endstellung verschiebt. Da Gleitblock und Pedal auf Drehung miteinander verbunden sind, ist dem Fahrer die Pedal- stellung bekannt, an welcher er das Pedal zur Herbeiführung der genannten Schaltungen ein-oder zweimal rückwärtsdrehen muss.
Vollführt er die gleichen Bewegungen an der diametral gegenüberliegenden Stelle, so schaltet er das Getriebe in umgekehrtem Sinne, da dann das andere Gleitblockende mit dem Betätigungshebel in der gleichen Weise, wie beschrieben, zusammenarbeitet.
Die Stellung des Gleitblockes kann von einer nicht dargestellten Vorrichtung (z. B. einer Skala mit drei Ziffern) angegeben werden, die dem Fahrer den eingeschalteten Gang anzeigt.
Der Hebel IM kann in der für die vorherige Ausführungsform beschriebenen Weise in die Ruhestellung gebracht und in derselben gehalten werden.
Die Endstellungen des Schwinghebels 125 entsprechen der niedrigsten Geschwindigkeit (Fig. 6) und dem direkten Antrieb (Fig. 9). Beim direkten Antrieb ist ausser der Klinke 13 (Fig. 9) auch die Klinke 26 in Eingriff ; da jedoch das zugehörige Zahnrad 23 sich rascher als die Triebwelle 1 dreht, läuft diese Klinke über die Sperrzähne des Zahnrades ohne andere Nachteile als dem leisen dem Freilaufrade eigenen Geräusch. Die Zwischengeschwindigkeit entspricht der waagrechten Stellung des Schwinghebels 125 (Fig. 8). Die Klinken 12 und 13 sind beide ausser Tätigkeit. Die Klinke 26 nimmt demnach das Rad 23 in Drehung mit und dieses bewegt die Vorgelegewelle 5, die ihrerseits vermittels des Zahnrad- paares 8, 10, die getriebene Welle 10 a in Drehung versetzt.
Die in ihrer Anwendung bei einem Fahrrade beschriebenen durch Pedalrücktritt betätigten Ge- schwindigkeitswechselgetriebe können auch bei andern Maschinen, z. B. Werkzeugmaschinen, verwendet werden und auf beliebige geeignete Weise durch Rückwärtsdrehung der Welle, auf welcher die Untersetzungsräder aufgesetzt sind und durch Freilaufrad eingekuppelt werden können, betätigt werden.
Je nach den jeweiligen Verhältnissen können die Ausführungseinzelheiten von den beispielsweise beschriebenen verschieden sein, ohne dass dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung überschritten wird.
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