<Desc/Clms Page number 1>
Übersetzungsnabe mit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betätigter Übersetzungsänderung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Übersetzungsnabe mit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwin- digkeit automatisch betätigter Übersetzungsänderung, wobei die Übersetzungsänderung durch Fliege- wichte ausgelöst wird, die durch einen während der Fahrt dauernd umlaufenden Nabenteil in Drehung versetzt werden.
Eine in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betätigte Übersetzungsnabe weist gegenüber den üblichen, durch Hand- oder Rücktrittschaltung betätigten Übersetzungsnaben wesentliche
Vorteile auf. Dem Fahrer wird das Umschalten erspart und die optimaleÜbersetzungsstufe für jede Fahr- geschwindigkeit wird automatisch eingeschaltet.
Gegenüber bekannten, in Abhängigkeit vom übertragenen Drehmoment automatisch geschalteten Übersetzungsnaben sind Naben mit fahrgeschwindigkeitsabhängiger Übersetzungsänderung vorteilhaft, insofern, als die Regelgrösse (Drehzahl) sich nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich ändert : Das übertragene Drehmoment ändert sich im Gegensatz zur Fahrgeschwin- digkeit bei Fahrradantrieben sprunghaft je nach der Kraftanstrenung des Fahrers und ist daher als Regelgrösse für die Übersetzungsänderung ungeeignet.
Eine wesentliche Schwierigkeit bei Naben mit drehzahlabhängiger Übersetzungsänderung besteht jedoch darin, dass im Bereich normaler Fahrrad-und Mopedgeschwindigkeiten die der Fahrradgeschwindigkeit proportionale Drehzahl der Nabenhülse auch bei Verwendung grosser Fliehgewichte nicht zur Erzeugung ausreichender Betätigungskräfte für die Übersetzungsänderung ausreicht. Ausserdem ist bei Verwendung von um eine horizontale Achse schwenkbaren Fliehgewichten zu berücksichtigen, dass bei einer Vergrösserung der Fliehgewichte auch die Kraft der Rückholfeder grösser werden muss, die der Fliehkraft dann wieder entgegenwirkt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die obengenannten Schwierigkeiten zu beseitigen und eine in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betätigte Übersetzungsnabe zu schaffen, die einen kompakten Aufbau und geringen Aussendurchmesser aufweist und bei der alle Übersetzungsänderungsorgane innerhalb der Nabenhülse angeordnet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen den Fliehgewichten und dem während der Fahrt dauernd umlaufenden Nabenteil, der die Fliehgewichte in Drehung versetzt, ein Getriebe angeordnet ist, das die Drehzahl der Fliehgewichte gegenüber der Drehzahl des die Fliehgewichte antreibenden Nabenteils erhöht. Durch die Erfindung wird auf Grund der Drehzahlerhöhung der Fliegewichte ermöglicht, dass mittels der an den Fliehgewichten auftretenden Fliehkraft schon bei üblichen Fahrrad- bzw. Mopedgeschwindigkeiten Übersetzungsänderungsvorgänge ausgelöst werden können. Der konstruktive Aufwand bleibt dabei sehr gering und die Baugrösse wird gegenüber gebräuchlichen Übersetzungsnaben nicht erhöht, da auf Grund der höheren Drehzahl der Fliehgewichte der Durchmesser geringgehalten werden kann.
Alle Übersetzungsänderungsorgane befinden sich innerhalb der Nabenhülse, wodurch der Aufbau gegenüber handbetätigten Übersetzungsnaben wesentlich vereinfacht wird. Es können durch die Erfindung die grossen Vorteile, die eine automatische, in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit betätigte Übersetzungsnabe bietet, ausgenutzt werden.
<Desc/Clms Page number 2>
Eine besonders zweckmässige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn das Getriebe zwi- schen den Fliehgewichten und dem diese antreibenden Nabenteil, etwa der Nabenhülse, als Planeterge- triebe ausgebildet ist. Bei dieser Ausbildung ergibt sich ein besonders kompakter und einfacher Getriebe- aufbau.
In den Figuren ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Erfindung be- schränkt sich nicht auf die dort gezeigte Ausführungsform. sondern kann auf beliebige Übersetzungsnaben angewendet werden.
Fig. 1 zeigt einen halben Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Übersetzungsnabe, die mit zwei Übersetzungsstufen ausgeführt ist ; Fig. 2 zeigt einen Schnitt II-II durch die Fig. l ; Fig. 3 zeigt einen
Schnitt III-III durch die Fig. l.
In Fig. 1 erkennt man eine Nabenachse 1. Auf dieser Nabenachse 1 ist mittels eines Kugellagers 30 ein Antreiber 3 gelagert. Auf diesem wieder ist mittels eines Kugellagers 31 eine Nabenhülse 2 mit ihrer
Lagerschale 6 gelagert. An ihrem unteren Ende ist die Nabenhülse 2 mittels eines Kugellagers 33 auf einem Lagerring 22 gelagert.
Innerhalb der Nabenhülse 2 ist auf der Nabenachse 1 ein Planetenradträger 4 eines Planetengetriebes gelagert. Auf diesem Planetenradträger sind mittels Planetenradlagerzapfen 8 Planetenräder 9 befestigt, welche einerseits mit einem Sonnenrad 7 der Nabenachse 1 und anderseits mit einem Hohlrad 10 in Ein- griff stehen. Das Planetengetriebe ist eingangsseitig über eine Steckkupplung 11 zwischen dem Antrei- ber 3 und dem Planetenradträger 4 an den Antreiber angeschlossen.
Auf dem Planetenradträger 4 sind im einzelnen nicht eingezeichnete Sperrklinken gelagert ; diese
Sperrklinken werden durch eine Ringfeder 34 in Eingriff mit einer Sperrklinkenverzahnung 5 an der Lagerschale 6 der Nabenhülse 2 gehalten.
Eine weitere Gruppe von Sperrklinken 23, deren Ausbildung insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist auf einem Sperrklinkenträger 13,14 angeordnet. Der Sperrklinkenträger 13,14 ist durch eine Steckkupplung 12 mit dem Hohlrad 10 des Planetengetriebes verbunden. An den Sperrklinken 23 liegt, wie aus Fig. 2 ersichtlich, eine Ringfeder 35 an, die sie in Eingriff mit einer Sperrklinkenverzahnung 15 auf der Innenseite der Nabenhülse 2 zu schwenken sucht ; nun stehen aber die Sperrklinken in axialer Richtung über die Verzahnung 15 vor ; ihre vorstehenden Enden liegen an Fliehgewichten 16 an, welche in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung die Sperrklinken 23 ausser Eingriff mit der Verzahnung 15 halten.
In der gezeichneten Schaltstellung erfolgt der Drehmomentenfluss von einem am Antreiber 3 befestigten Kettenrad 25 über den Antreiber 3, die Steckkupplung 11, den Planetenradträger 4, die auf dem Planetenradträger gelagerten Sperrklinken, die Sperrklinkenverzahnung 5 auf die Nabenhülse 2. Der Antrieb erfolgt somit im direkten Gang.
Im Schnellgang sind die Sperrklinken 23 wirksam ; wodurch sie wirksam werden, wird noch zu beschreiben sein. Der Drehmomentenfluss verläuft dann vom Kettenrad 25 über den Antreiber 3, die Steckkupplung 11, den Planetenradträger 4, die Planetenradlagerzapfen 12, den Sperklinkenträger 13, 14, die Sperrklinken 23, die Sperrklinkenverzahnung 15 auf die Nabenhülse 2. Die auf dem Planetenradträger gelagerten Sperrklinken werden in dieser Schaltstellung überholt. Auf der Nabenachse ist eine Büchse 17 drehbar gelagert. Diese Büchse 17 weist an ihrem in der Figur linken Ende eine Verzahnung auf ; diese Verzahnung steht in Eingriff mit einem in dem Lagerring 22 mittels eines Lagerzapfens 21 gelagerten Planetenrad, das anderseits mit einer Innenverzahnung 26 der Nabenhülse 2 kämmt.
Durch dieses Planetengetriebe wird der Büchse 17 eine ins Schnelle übersetzte Bewegung mitgeteilt.
Auf der Büchse 17 sind eine Reihe von (im Beispielsfall 4) Fliehgewichten 16 in radialer Richtung verschiebbar gelagert, u. zw. einerseits mittels Vorsprüngen 19, die in Nuten 18 eines Flansches der Büchse 17 eingreifen und anderseits mittels Führungsbolzen 36, welche von der Büchse 17 ausgehen und Radialbohrungen 37 der Fliehgewichte 16 durchsetzen. Durch Ringfedern 24 werden die Fliehgewichte 16 in ihre radial innere Stellung vorgespannt. An den in der Figur rechten Enden der Fliehgewichte besitzen diese Vorsprünge 38 ; an der Innenseite dieser Vorsprünge 38 liegt eine Ringfeder 39 an, welche anderseits die Sperrklinken umschliesst. Die Ringfeder 39 besitzt geringe Federkraft, so dass sie keine wesentlichen Kräfte auf die Fliehgewichte 16 ausübt, wohl aber ständig an den Vorsprüngen 38 anliegt.
Die Masse der Fliehgewichte 16 und die Federkräfte der Ringfedern 24 sind so bemessen, dass bis zu einer gewissen Mindestdrehzahl die Fliehgewichte ihre radial innere Stellung 16 beibehalten und folglich über die Ringfeder 39 auf die Sperrklinken 23 einwirken, derart, dass diese ausser Eingriff mit der Sperrklinkenverzahnung 15 bleiben.
Wird jedoch diese Mindestdrehzahl überschritten, so wandern die Fliehgewichte 16 infolge der Flieh-. kraft nach aussen längs der Führungen 18,19 und 36, 37 ; die Ringfeder 39 dehnt sich dann aus und tritt
<Desc/Clms Page number 3>
ausser Eingriff mit den Sperrklinken 23, die folglich dank der Einwirkung ihrer Ringfeder 35 zum Eingriff mit der Sperrklinkenverzahnting 15 der Nabenhülse 2 kommen und dann den Antrieb übernehmen.
Die der Nabenhülse 17 über das Planetengetriebe 26, 20 mitgeteilte Drehzahl ist so gross, dass auch bei verhältnismässig geringen Nabenhülsendrehzahlen, wie sie bei Fahrrädern und Mopeds vorkommen, und bei verhältnismässig geringen Fliehgewichtsmassen ausreichend grosse Zentrifugalkräfte auftreten, um die Sperrklinken 23 mit Sicherheit zu betätigen. Drehzahländerungen bei Fahrradnaben treten nicht abrupt ein wie Drehmomentänderungen, denn jedesmal, wenn eine Drehmomentänderung eintritt, die zu einer Drehzahländerung führt, bedarf es wegen der trägen Masse des Fahrrads und des Fahrers einer gewissen Zeit, bis das Fahrrad eine geänderte Drehzahl annimmt.
Aus diesem Grunde besteht bei der hier beschriebenen Ausfuhrungsform nicht die Gefahr eines dauernden Hin- und Herflatterns zwischen den verschiedenen Schaltstellungen, Gefahr, die bei drehmomentabhängiger Schaltung durchaus besteht, wenn unregelmässig getreten wird.
PATENT ANSPRÜCHE : l. Übersetzungsnabe mit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betätigter Übersetzungsänderung, wobei die Übersetzungsänderung durch Fliehgewichte ausgelöst wird, die von einem während der Fahrt dauernd umlaufenden Nabenteil in Drehung versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Fliehgewichten (16) und dem während der Fahrt dauernd umlaufenden Nabenteil (2), der die Fliehgewichte in Drehung versetzt, ein Getriebe (26, 20) angeordnet ist, das die Drehzahl der Fliehgewichte (16) gegenüber der Drehzahl des die Fliehgewichte antreibenden Nabenteiles (2) erhöht.