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Zweigangübersetzungsnabe mit Rücktrittschaltung und einem Abtriebsorgan
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweigangübersetzungsnabe für Fahrräder od. dgl. mit einer Rücktrittschaltung, durch welche beim Rückwärtsbewegen der Pedale die Schaltung der Gänge erfolgt.
Bei einer Ausführung einer zweigangigen Mellrgangübersetzungsnabe mit zwei Abtriebsorganen wird die Schaltung der Gänge über ein Steuernocken-und Steuerexzentersystem, das auf eine Sperrklinkengruppe einwirkt, ausgeführt. Als Nachteil dieser Konstruktion muss genannt werden, dass sie kompliziert ist und schwer herzustellende Teile enthält.
Andere Konstruktionen arbeiten mit zwei Antriebskonen, von denen einer auf einem Flachgewinde des Hohlrades und einer auf einem Flachgewinde des Planetenradträgers verschiebbar angeordnet ist, wobei der Konus auf dem Hohlrad durch einen Schaltmechanismus je nach Schaltstellung entweder am Eingriff in die Nabenhülse gehindert oder zum Eingriff gebracht wird. Ist der Konus des schnellen Ganges im Eingriff, schleift der andere, da er sich wegen der Getriebeübersetzung langsamer dreht, an der Nabenhülse. Dabei unterliegen die Konusflächen einem unnötigen Verschleiss, was ein erheblicher Nachteil ist. Der Aufbau dieser Ausführung ist verhältnismässig kompliziert.
Es werden zwei Konen mit Flachgewinde, zwei
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ses Gewindes den Verdrehungswinkel - also Schaltwinkel - am Zahnkranz, der wegen der beschränkten Gangzahl entsprechend gross wird.
Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Konstruktionen vermieden. Die Erfindung be- steht darin, dass Schaltzähne oder Schaltkurven an einem Getriebeteil und einem Schaltteil angeordnet und ein mit einem inneren Antreiber verschiebbar verbundener Kupplungsteil vorgesehen ist, der über die Schaltzähne - bzw. Kurven wahlweise mit dem Hohlrad oder dem Planetenradträger verbunden wird. Die Erfindung unterscheidet sich gegenüber allen bekannten Rücktrittschaltnaben mit einem direkten und einem ins Schnelle übersetzter Gang weiterhin dadurch, dass nur ein Abtriebsorgan vorhanden ist, infolgedessen weniger Teile benötigt werden und diese Teile sehr einfach herzustellen sind. Dadurch wird der Aufwand an Material und Raum wesentlich verringert und die Nabe dadurch billiger und weniger störanfällig.
Bei Naben mit Rücktrittbremse wird keine zusätzliche Totgangkupplung mit Spiel in Umfangsrichtung benötigt. Zur'Vereinfachung trägt wesentlich bei, dass an dem Hohlrad, das bei Getriebenaben sowieso benötigt wird, oder an einem Teil mit dem Hohlrad verbundenen Teil die für die Rücktrittschaltung nötigen Schaltzähne oder Schaltkurven angeordnet sind.
Besonders einfache und daher vorteilhafte Ansführungsformen der Erfindung ergeben sich, wenn bei einer Nabe mit einem direkten und einem ins Schnelle übersetzten Gang der Antreiber gleichzeitig als ein-oder mehrteiliger Planetenradträger eines in einer Ebene wirkenden Umlaufgetriebes, von dem kein Getriebeteil zur Schaltung verschoben wird, ausgebildet ist, und wenn bei einer Nabe mit einem direkten und einem ins Langsame untersetzten Gang der Antreiber gleichzeitig als ein-oder mehrteiliges Hohlrad eines in einer Ebene wirkenden Umlaufgetriebes, von dem kein Getriebeteil zur Schaltung verschoben wird, ausgebildet ist.
Durch diese Ausbildung ergibt sich bei der erfindungsgemässen Zweiganggetriebenabe eine besonders
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geringe Anzahl von Übertragungsteilen.
In den Fig. 1 - 8 sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. l zeigt einen halben Längsschnitt einer erfindungsgemässen Zweigangnabe mit einem direkten und einem ins Schnelle übersetzten Gang mit Rücktrittbremse in der Schaltstellung des direkten Ganges.
Fig. 2 zeigt einen halben Längsschnitt einer Zweigangnabe mit einem direkten und einem ins Schnelle übersetzten Gang mit Rücktrittbremse entsprechend der Fig. 1 in der Schaltstellung des übersetzten Gan- ges. Fig. 3 zeigt einen halben Längsschnitt einer erfindungsgemässen Zweigangnabe mit einem direkten und einem ins Schnelle übersetzten Gang ohne Bremse mit einer Durchschaltsperre. Der direkte Gang ist , eingeschaltet., Fig. 4 zeigt einen halben Längsschnitt einer erfindungsgemässen Zweigangnabe mit einem direkten und einem ins Langsame untersetzten Gang mit Rücktrittbremse in der Schaltstellung des unter- setzten Ganges. Fig. 5 zeigt eine Abwicklung der Schaltverzahnung des Hohlrades mit den in Eingriff ste- henden Gegenzähnen des Schaltteiles. Die Schaltstellung entspricht der der Fig. 1.
Fig. 6 zeigt eine Ab- wicklung der Schaltverzahnung des Hohlrades mit den seitlich verschobenen Gegenzähnen des Schalttei- les. Die Schaltstellung entspricht der der Fig. 2. Fig. 7 zeigt eine Abwicklung einer Schaltkurve des Hohl- rades, die anStelle der Schaltverzahnung verwendet wird, mit den in Eingriff stehenden Nasen des Schalt- teiles (Schaltstellung entspricht der Fig. 5). Fig. 8 zeigt einen Querschnitt VIII-VIII durch eine Zweigang- nabe gemäss Fig. 2.
In der Fig. l erfolgt der Antrieb im direkten Gang vom Zahnkranz 1 auf den Antreiber, der als Pla- netenradträger 2 ausgebildet ist. Über eine beispielsweise als Verzahnung ausgebildete Kupplung 3 ist der
Planetenradträger 2 mit einem Kupplungsteil 4 verbunden, der über eine Kupplung 5 längsverschiebbar mit einem inneren Antreiber 6 verbunden ist. Auf oder neben diesem inneren Antreiber 6 ist ein Brems- konus 8 angeordnet, der durch ein Gewinde 7 oder entsprechende Steigzähne mit dem inneren Antreiber
6 verbunden und als Träger oder Verbindungsteil eines beliebigen Abtriebsorganes ausgebildet ist. Über das Abtriebsorgan, das im Ausführungsbeispiel als Klinkengesperre gestaltet ist (s. auch Fig. 8) und aus den
Klinken 9, dem Federring 10 und der Gesperreverzahnung 11 besteht, wird die Nabenhülse 12 angetrieben.
Das schneller drehende, durch die Planetenräder 17 angetriebene Hohlrad 13 läuft dabei leer mit um.
Beim Bremsen wird der Bremskonus 8 durch das Gewinde 7 auf den Bremsmantel 14 zu verschoben, wobei dieser sich aufspreizt und dabei die Nabenhülse 12 abbremst. Damit der Bremskonus 8 beim Drehen in
Bremsrichtung sich nicht verdrehen kann, ist eine Friktionsfeder 26 vorgesehen, die wie eine Klemmfeder wirkt. Im Freilauf bleibt die gesamte Inneneinrichtung im Stillstand. Die Nabenhülse 12 rollt dabei auf den beiden Kugellagern 15 und 16 ab. Das Abtriebsorgan, bestehend aus den Teilen 9, 10 und 11, wird dabei überholt. Beim Rückwärtsschieben des Rades bewirkt das Abtriebsorgan 9, 10, 11, ein sicheres Lösen der Bremse und verhindert auch ein Anziehen derselben.
In der Fig. 2 ist die Zweigangnabe der Fig. 1 nach dem Umschalten auf den übersetzten Gang gezeigt.
Dies erfolgt durch Rückwärtsbewegen der Pedale. Durch die Rückwärtsdrehung des Zahnkranzes 1 und des Planetenradträgers 2 wird über die Planetenräder 17, die auf dem Sonnenrad 18 der Achse 19 abrollen, das Hohlrad 13 ebenfalls nach rückwärts, jedoch ins Schnelle übersetzt, verdreht. Dabei wird der Schaltteil 20 mit seinen Schaltzähnen 21 durch die Steigungsflächen 22 der Zähne 23 des Hohlrades 13 seitlich verschoben. Bei dieser Verschiebung wird auch der Kupplungsteil 4 axial bewegt, wobei die Kupplung 3 (s. Fig. 1) zwischen dem Planetenradträger 2 und dem Kupplungsteil 4 gelöst und dafür die Kupplung 24 zwischen dem Hohlrad 13 und dem Kupplungsteil 4 zum Eingriff gebracht wird. Die Zähne nehmen dabei die Stellung gemäss Fig. 6 ein.
Damit während des Schaltvorganges der Schaltteil 20 sich nicht nach rückwärts verdrehen kann, wird dieser durch ein Gesperre beliebiger Art, z. B. durch ein Klemmfedergesperre 25, am Rückwärtsdrehen gehindert. Dieses Klemmfedergesperre 25 ist z. B. in Nuten in dem beim Rückwärtsdrehen durch die Friktionsfeder 26 gegen Verdrehen gesicherten Bremskonus 8 gehalten.
Das Zurückschalten in die Ausgangsstellung entsprechend der Fig. 1 erfolgt ebenfalls durch Rückwärtsdrehendes Planetenradträgers 2. Dabei gleitet die Steigungsfläche 27 am Zahn 21 des Schaltteiles 20 entlang, bis die Ausgangsstellung (Fig. 5) wieder erreicht ist. Durch die Druckfeder 28 wird der Kupplungsteil 4 und der Schaltteil 20 in die ursprüngliche Lage (Fig. 1) zurückgeholt.
Fig. 3 zeigt eine Zweigangnabe ohne Rücktrittbremse. Zur Schaltbegrenzung ist eine Durchschaltsperre 29 angeordnet. Die Funktion der Nabe und der Schaltung ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2. Um beim Schalten nicht ständig durchschalten zu können, wurde eine Durchschaltsperre 29, die über ein Gewinde 7 od. dgl. auf dem inneren Antreiber 6 gelagert ist, angeordnet. Beim Zurückdrehen des Planetenradträgers 2 wird je nach Gangstellung der innere Antreiber 6 entsprechend mitverdreht. Durch die Friktionsfeder 26 wird die Durchschaltsperre 29 jedoch am Verdrehen gehindert, so dass sie sich durch das Gewinde 7 bis zu einem Anschlag am Nabenteil 35 bewegen kann. Bis zu dieser
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Stellung ist nur ein Gang schaltbar.
Eine weitere Schaltung kann erst erfolgen, nachdem die Nabe in Vorwärtsdrehunggebrachtwurde. Auf der Durchschaltsperre 29 ist das Abtriebsorgan, bestehend aus den Klinken 9, dem Federring 10 und der Gesperreverzahnung 11 angeordnet, das direkt in der Nabenhülse 12 angeordnet sein kann. Selbstverständlich kann jedes geeignete Abtriebsorgan Anwendung finden.
Die Fig. 4 zeigt eine Zweigangnabe mit einem direkten und einem ins Langsame untersetzten Gang.
Sie unterscheidet sich gegenüber der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung durch den langsamen Gang, der dadurch erreicht wird, dass der Antreiber nicht als Planetenradträger, sondern als Hohlrad 30 ausge- bildet ist und dass dieses Hohlrad 30 mit einem Teil 33, auf dem die Schaltzähne 23 od. dgl. angeordnet sind, verbunden ist. Der Planetenradträger 31 ist auf der Nabenachse 19 drehbar gelagert. Durch den Kupp- lungsteil 4 wird-wie in der Fig. 4 dargestellt-der innere Antreiber 6 mit dem Planetenradträger 31 über die Kupplung 32 verbunden, wodurch der untersetzte Gang eingeschaltet ist. Im direkten Gang verbindet der Kupplungsteil 4 den am Hohlrad 30 befestigten Teil 33 mit dem inneren Antreiber 6, z. B. über eine
Verzahnungskupplung 34.
Im übrigen entspricht die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispieles der Wirkungsweise der Naben nach den Fig. 1 und 2.
Bei den Naben mit Bremse (Fig. 1 und 2) übernimmt der Bremskonus 8 die Funktion einer Durchschaltsperre.
Die Erfindung ist nicht an die vorliegenden Beispiele gebunden. An Stelle einer Mantelbremse kann jede beliebige Bremsenanordnung, z. B. eine Lamellenbremse, ausgeführt werden. Genauso kann die Bremse an Stelle über ein Flachgewinde, über Steigungen, die radial oder axial wirken können, betätigt werden. An Stelle eines Sperrklinkenabtriebes kann auch ein anderes Abtriebsorgan, z. B. ein Klemmrollenfreilauf, verwendet werden. Der Kupplungsteil kann durch einen Mitnehmer ersetzt werden, der mit sei- nen Armen in Schlitzen des inneren Antreibers längsverschiebbar ist und wahlweise mit dem Hohlrad oder dem Planetenradträger gekuppelt werden kann.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Zweigangübersetzungsnabe fürFahrräder od. dgl. mit einer Rücktrittschaltung, durch welche beim Rückwärtsbewegen der Pedale die Schaltung der Gänge erfolgt, bestehend aus einer Nabenhülse, einem Antreiber, einem Planetengetriebe mit einem Hohlrad, axial verschiebbaren Kupplungsgliedern und einem auf die Nabenhülse arbeitenden Abtriebsorgan, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltzähne oder Schaltkurven (21, 23) an einem Getriebeteil (13, 33) und einem Schaltteil (20) angeordnet und ein mit einem inneren Antreiber (6) verschiebbar verbundener Kupplungsteil (4) vorgesehen ist, der über die Schaltzähne bzw.
- Kurven (21,23) wahlweise mit dem Hohlrad (13,30) oder dem Planetenradträger (2, 31) verbunden wird.