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Mehrganggetriebenabe
Die Erfindung betrifft eine Mehrganggetriebenabe mit Rücktrittschaltung, insbesondere für Fahrräder und Motorräder.
Es sind Mehrganggetriebenaben bekannt, bestehend aus einer Nabenachse, einem auf dieser Naben- achse gelagerten Antreiber mit Kettenrad, einer auf dem Antreiber einerseits und der Nabenachse ander- seits gelagerten Nabenhülse, einem innerhalb der Nabenhülse untergebrachten Planetengetriebe mit Son- nenrad, Planetenträger, Planetenrädern und Hohlrad, einem zwischen dem Antreiber und dem Planeten- getriebe eingeschalteten, axial verschiebbaren Kupplungsglied, welches wahlweise je nach seiner axialen
Stellung die Verbindung zwischen verschiedenen Teilen des Planetengetriebes und dem Antreiber herstellt und bestehend schliesslich aus Antriebsgesperre, welche wahlweise das Antriebsmoment von dem Planeten- getriebe auf die Nabenhülse übertragen.
Es ist auch schon bekannt, diese bekannten Mehrganggetriebenaben mit Rücktrittschaltungen auszu- rüsten, wobei die Schaltung von einer Gangstellung zur nächsten jeweils durch Rückwärtstreten erfolgt.
Die Erfindung schafft gegenüber den bekannten Mehrganggetriebenaben mit Rücktrittschaltung eine Verbesserung im Aufbau und in der Funktionsweise. Diese Verbesserung wird dadurch erreicht, dass zwi- schen dem Kupplungsglied oder einem an diesem angreifenden Kupplungsverschiebeglied und der Naben- achse ein Freilauf wirksam ist, welcher eine Verdrehung des Kupplungsgliedes beim Rückwärtstreten verhindert, und dass der Antreiber und das Kupplungsglied über einen Mitnehmer miteinander gekuppelt sind, welcher in dem Kupplungsglied oder dem Antreiber seinen Sitz hat und in Führungsflächen des Antreibers bzw. des Kupplungsgliedes eingreift, dergestalt, dass beim Vorwärtstreten das Kupplungsglied von dem Antreiber mitgenommen wird und beim Rückwärtstreten eine Axialverschiebung des Kupplungsgliedes eintritt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Führungsflächen von parallel verlaufenden, in axialer Richtung beabstandeten Teilringnuten gebildet, von denen jedem Gang jeweils eine zugeordnet ist ; die einzelnen Teilringnuten sind dabei miteinander durch Weichennuten verbunden.
Man kann die Verwendung von Weichennuten für den Übergang von Teilringnut zu Teilringnut auch auf eine Schaltrichtung beschränken, beispielsweise auf die Schaltrichtung Schnellgang - Normalgang - Berggang und den Übergang von Teilringnut zu Teilringnut in der andern Schaltrichtung (Berggang-Nor- malgang - Schnellgang) duch Ausheben des Mitnehmers aus der jeweiligen Teilringnut und Verschieben des Gliedes durch Federkraft bis zum Eingriff des Mitnehmers in die jeweils nächste Teilringnut bewirken. Um den Mitnehmer aus den Teilringnuten ausheben zu können, bildet man zweckmässig an den beim Rückwärtstreten mit dem Mitnehmer zusammenwirkenden Enden Nockenflächen aus, welche den Mitnehmer gegen Federkraft aus den Teilringnuten ausheben.
Ausserdem versetzt man diese Enden der Teilringnuten in Umfangsrichtung gegeneinander soweit, dass der Mitnehmer nach Aushebung aus der jeweiligen Teilringnut und axialer Verschiebung des Gliedes durch Federkraft in die jeweils nächste Teilringnut findet.
Um zu erreichen, dass der Mitnehmer beim Schalten in der durch die Weichen zu durchlaufenden Schaltrichtung stets in die an die jeweilige Teilringnut anschliessende Weichennut findet, kann man die in dieser Schaltrichtung aufeinanderfolgenden Teilringnuten mit zunehmender Tiefe ausführen ; der Mit-
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nehmer sucht sich dann infolge der auf ihn einwirkenden Federkraft bevorzugt den Wegdurch die Weichen- nuten aus. Zweckmässig unterteilt man die zwischen den beiden äussersten Teilringnuten gelegenen mitt- leren Teilringnuten durch Anschläge, welche verhindern, dass der Mitnehmer beim Eintreten in diese mittleren Teilringnuten durch die von der jeweils vorangehenden Teilringnut herführende Weiche mit den nockenfläche dieser mittleren Teilringnuten zusammentritt.
Man erzwingt dadurch bestimmte Schalt- reihenfolgen, im Falle einer Dreigangausführung der Nabe beispielsweise die Schaltreihenfolge Schnell- gang-Normalgang-BerggangundBerggang-Normalgang-Schnellgang, während andere Schaltreihenfolgen wie Schnellgang-Normalgang-Schnellgang oder Berggang-Normalgang-Berggang ausgeschlossen werden.
Vorzugsweise hat der Mitnehmer in dem Glied seinen Sitz, so dass die Teilringnuten also in dem Antreiber ausgebildet werden. Vorzugsweise ist der Mitnehmer von einem federbelasteten Mitnehmerkolben gebildet, welcher verschiebbar in einer Radialbohrung des Gliedes sitzt.
Der zwischenNabenachse und Glied wirksameFreilauf kann von federbelasteten Klauen gebildet sein, welche in der Nabenachse radial verschiebbar geführt sind und in radialer Richtung nach aussen zum Ein- griff mit einer Klauenverzahnung des Gliedes vorgespannt sind.
Zweckmässig macht man die Klauen zusammen mit dem Glied verschiebbar und lässt sie in einer
Schlitzführung der Nabenachse gleiten.
Die auf das Kupplungsglied in axialer Richtung einwirkende Federkraft kann man beispielsweise durch eine in einer Nabenachsenbohrung untergebrachte Schraubendruckfeder erzeugen, welche man vorzugs- weise an Führungen der dem Freilauf zugehörigen Klauen angreifen lässt.
Das Kupplungsglied kann als Kupplungsverschiebehülse ausgebildet sein, welche mitihremantreiber- seitigen Ende in eine Axialbohrung des Antreibers eintaucht und an ihrem planetengetriebeseitigen Ende an Mitnehmerarmen angreift, die zum wahlweisen Eingriff mit den Enden von Planetenradlagerzapfen des
Planetengetriebes und Teilen des Hohlrades bestimmt und in einer Schlitzführung des Antreibers geführt sind.
Die Zeichnungen erläutern die Erfindung. Es stellen dar : Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Dreigangnabe mit Rücktrlttschaltung ; Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der
Fig. 1 ; Fig. 3 eine Abwicklung eines Antreibers der Dreigangnabe gemäss Fig. 1.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfasst die erfindungsgemässe Dreigangnabe eine Nabenachse 25. Auf diese
Nabenachse 25 ist mittels eines Kugellagers 30 ein Antreiber 1 gelagert, der mit einem Kettenrad 27 ver- einigt ist. Mittels eines weiteren Kugellagers 31 ist auf dem Antreiber 1 eine Nabenhülse 26 gelagert, die anderseits über ein Kugellager 32 auf einem Ringkörper 33 gelagert ist, der wieder auf der Nabenachse 25 sitzt.
Innerhalb der Nabenhülse 26 ist ein Planetengetriebe untergebracht. Dieses Planetengetriebe besteht aus einem Sonnenrad 23, das aus der Nabenachse herausgearbeitet ist, einem Planetenradträger 13, Pla- netenradlagerzapfen 34 des Planetenradträgers 13, auf diesem Planetenradlagerzapfen gelagerten Planeten- rädern 24 im Eingriff mit dem Sonnenrad 23 und einem Hohlrad 14 im Eingriff mit den Planetenrä- dern 24.
Der Antreiber 1 steht über einen Mitnehmer 5,12 in Eingriff mit einer Kupplungsverschiebehülse 4, die an ihrem planetengetriebeseitigen Ende auf Mitnehmerarme 8 einwirkt. Die Mitnehmerarme liegen an der getriebeseitigen Stirnfläche der Kupplungsverschiebehülse 4 frei drehbar an und werden durch den
Teil 48 an diese Stirnfläche angedrückt. Die Mitnehmerarme sind in einer Schlitzführung 60 des Antrei- bers verschiebbar geführt. Die Mitnehmerarme 8 greifen in der gezeichneten Schaltstellung an Verlänge- rungen der Planetenradlagerzapfen 34 an und erteilen somit beim Antrieb dem Planetenradträger 13 eine
Drehbewegung. Im Verlauf dieser Drehbewegung des Planetenradträgers 13 wälzen sich die Planetenräder
24 an dem Sonnenrad 23 ab und erteilen dem Hohlrad 14 eine ins Schnelle übersetzte Drehbewegung. Auf dem Sonnenrad 13 sitzen Sperrklinkenlagerzapfen 36.
Auf diesen Sperrklinkenlagerzapfen 36 sind Sperr- klinken 19 gelagert. Diese Sperrklinken 19 stehen im Eingriff mit einer Sperrklinkenverzahnung 18 der
Nabenhülse 26, so dass die ins Schnelle übersetzte Drehbewegung des Hohlrads 14 über die Sperrklinken 19 und die Sperrklinkenverzahnung 18 der Nabenhülse 26 mitgeteilt wird. Die soweit beschriebene Schalt- stellung entspricht dem Schnellgang.
Zum Schalten vom Schnellgang auf den Normalgang ist es erforderlich, die Kupplungsverschiebehül- se 4 und mit ihr die Mitnehmerarme 8 zu verschieben, so dass diese ausser Eingriff mit den Verlängerun- gen der Planetenradlagerzapfen 34 treten und an der Innenseite des Hohlrads 14 angreifen ; dann erfolgt der Antriebsmomentenfluss von dem Antreiber 1 her über die Mitnehmerarme 8 auf das Hohlrad 14 und von diesem über die Sperrklinken 19 und die Sperrklinkenverzahnung 18 auf die Nabenhülse 26 ; der Nor- malgang ist dann eingeschaltet.
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Zum Schalten vom Normalgang auf den nächsten Gang, den Berggang, ist es wieder erforderlich, die
Kupplungshülse 4 und damit die Mitnehmerarme 8 in axialer Richtung nach rechts zu verschieben. Die
Mitnehmer 8 bleiben dann in Eingriff mit dem Hohlrad 14, kommen aber ausserdem zum Eingriff mit den
Sperrklinken 19 in solcher Weise, dass die Sperrklinken 19 aus dem Eingriff mit der Sperrklinkenverzah- i nung 18 ausgeschwenkt werden und die Antriebsfunktion deshalb von weiteren Sperrklinken 16 übernom- men wird. Letztere sind auf einem Bremskörper 17 gelagert, der seinerseits auf dem Planetenradträger 13 erschraubbar ist. DieSperrklinken 16 greifen in eine Sperrklinkenverzahnung 15 der Nabenhülse ein.
Der
Drehmomentenfluss erfolgt in dieser letzteren Schaltstellung von dem Antreiber 1, die radial abstehenden
Arme 8, das Hohlrad 14, die Planetenräder 24, den Planetenradträger 13, den Bremskörper 17, die Sperr- klinken 16 und die Sperrklinkenverzahnung 15 auf die Nabenhülse 26.
DieErfindung befasst sich mit derDurchtührung der axialen Verschiebung der Kupplungsverschiebehül- se 4 zum Zwecke des Schaltens. Der Mitnehmer 5, 12 ist gebildet von einem Hohlkolben 5, der in einer
Radialbohrung der Kupplungsverschiebehülse 4 verschiebbar ist und durch eine Schraubendruckfeder 12 in radialer Richtung nach aussen vorgespannt wird. Das radial äussere Ende des Hohlkolbens 5 greift in der Schaltstellung der Fig. 1, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in eine erste Teilringnut 37 von drei parallel ver- laufenden Teilringnuten 37,38, 39 ein. Dabei steht der Hohlkolben 5 in der Antriebsstellung in Eingriff mit einer Endfläche 40 der Teilringnut 37. Von der Teilringnut 37 aus führt eine Weichennut 41 zur Teil- ringnut 38 und von dieser eine Weichennut 42 zur Teilringnut 39.
Die Teilringnuten 38,39 weisen ähn- lich wie die Teilringnut 37 Endflächen 43, 44 auf, welche je nach Schaltstellung die Kupplungsverschie- behülse 4 beim Vorwärtstreten mitnehmen.
Das Schalten erfolgt durch Rückwärtstreten. Beim Rückwärtstreten kann die Kupplungsverschiebehülse
4 nicht mitdrehen, denn sie wird durch einen Freilauf, der noch zu beschreiben sein wird, am Rückwärts- drehen gehindert. In der Darstellung der Fig. 3 bedeutet Rückwärtsdrehen, dass sich der abgewickelte An- treiber entgegen der Pfeilrichtung, die dem Vorwärtstreten entspricht, nach oben bewegt, so dass der un- verdrehbare Hohlkolben 5 in die Weichennut 41 einfährt, die nach der Teilringnut 38 führt. D ass der Hohl- kolben 40 den Weg in die Weichennut 41 findet, kommt daher, dass die Teilringnut 38, wie insbesondere aus Fig. 1 zu ersehen ist, tiefer ist als die Teilringnut 37, die Weichennut 41 also ein Gefälle besitzt, gegen das der Hohlkolben 5 durch die Schraubendruckfeder 12 gedrückt wird.
Die Kupplungsverschiebe- hülse wandert in Fig. 3 nach rechts, während der Hohlkolben 5 die Weichennut 41 durchläuft, u. zw. ge- gen die Wirkung einer durch eine Schraubendruckfeder 6 ausgeübten Federkraft. Sobald der Hohlkolben 5 in die Teilringnut 38 gelangt ist, wird vorwärts getreten, so dass die Endfläche 43 zum Anschlag an den
Hohlkolben 5 kommt ; damit ist die Schaltstellung des Normalganges erreicht.
Soll vom Normalgang auf den Berggang geschaltet werden, so erfolgt dies wieder durch Rückwärts- treten, wobei der Hohlkolben 5 durch die Weichennut 42 in die Teilringnut 39 gelangt. Dabei wird die
Kupplungsverschiebehülse 4 erneut gegen Federkraft in der Figur nach rechts verschoben. Durch erneutes
Vorwärtstreten kommt die Endfläche 44 mit dem Hohlkolben 40 zum Eingriff.
In Fig. 1 sind die Stellungen der Mitnehmerarme 8, die dem Eingriff des Hohlkolbens 37 mit den
Teilringnuten 38,39 entsprechen, gestrichelt bzw. strichpunktiert eingezeichnet.
Will man von dem Berggang aus (Kupplungsverschiebehülse 4 ganz rechts ; Hohlkolben 5 in Teilring- nut 39) auf den Normalgang zurückschalten, so geschieht dies wieder durch Rückwärtstreten. Der Hohl- kolben 5 läuft dann auf eine Nockenfläche 45 am einen Ende der Teilringnut 39 auf. Durch diese Nok- kenfläche 45 wird der Hohlkolben 37 aus der Teilringnut 39 herausgehoben. Die durch die Schrauben- druckfeder 6 erzeugte Federkraft verschiebt dann die Kupplungsverschiebehülse 4 in der Fig. 3 nach links, solange bis der Hohlkolben 5 in die Teilringnut 38 hineinspringt. Die Teilringnut 38 weist ebenfalls eine Nockenfläche 46 auf.
Wenn deshalb erneut rückwärts getreten wird, so läuft der Hohlkolben 5 auf die Nockenfläche 46 auf und wird aus der Teilringnut 38 herausgehoben ; es tritt eine weitere Verschiebung der Kupplungsverschiebehülse 1 in der Fig. 3 nach links ein, solange bis der Hohlkolben 5 in die Teilringnut 37 einrastet, die Schaltstellung des Schnellganges also wieder erreicht ist.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Teilringnut 38 an mittlerer Stelle durch einen Steg 53 unterbro- chen. DieserSteg verhindert, dass beim Durchlaufen des Hohlkolbens 5 durch die Weichennut 41 der Hohlkolben 5 zum Eingriff mit der Nockenfläche 46 gelangt und somit sogleich wieder eine Rückschaltung auf den Schnellgang erfolgt. Es ist also nur folgende Schaltreihenfolge möglich : Schnellgang (Hohlkolben 5 in Teilringnut 37)-Normalgang (Hohlkolben 5 in Teilringnut 38 ;- Berggang (Hohlkolben 5 in Teilringnut 39).
Der zwischen Nabenachse 25 und Kupplungsverschiebehülse 4 wirksame Freilauf ist gebildet von Klauen 3, welche in einem Schubklotz 2 in radialer Richtung verschiebbar gelagert sind und durch Schraubendruckfedern 47 in radialer Richtung vorgespannt sind ; diese Klauen greifen, wie aus Fig. 2. ersichtlich,
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in eine Klauenverzahnung 28 der Kupplungsverschiebehülse 4 ein. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist ein Ver- drehen der Kupplungsverschiebehülse 4 im Vorwärtssinn (Pfeilrichtung) möglich, während ein Rückwärts- drehen durch die ineinandergreifenden Klauen 3 und durch die Klauenverzahnung 28 unterbunden ist. Ein
Stängchen 7 durchsetzt den Schubklotz 2 und einen weiteren Schubklotz 48, der am planetengetriebeseitii gen Ende der Kupplungsverschiebehülse 4 anliegt.
Die beiden Schubklötze 2 und 48 sind in einem Längs- schlitz der Nabenachse 25 verschiebbar. Die Schraubendruckfeder 6 greift an den Schubklotz 2 an und versucht, diesen und mit ihm die Kupplungsverschiebehülse 4 und die Mitnehmerarme 8 in der Fig. l nach links zu ver- schieben. Die Getriebenabe ist mit einer Rücktrittbremse ausgerüstet. Diese Rücktrittbremse umfasst den
Bremskröper 17, der eine konische Spreizfläche 49 aufweist. Beim Rückwärtstreten wird der Bremskörper 49 durch eine Klemmfeder 50 festgehalten und deshalb durch den sich drehenden Planetenträger 13 in der
Fig. 1 nach links verschraubt, wobei die konische Spreizfläche 49 zum Eingriff mit einem Hohlkonus 51 eines geteilten Bremsmantels 52 kommt, der sich dann gegen die Innenfläche der Nabenhülse 26 anlegt.
Der bis zum Eingriff der Bremse erforderliche Verdrehungswinkel des Planetenradträgers 13 und die Aus- dehnung der Teilringnuten 37,38, 39 in Umfangsrichtung sind aufeinander abgestimmt, derart, dass durch das Wirksamwerden der Bremse der Schaltweg begrenzt wird.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Mehrganggetriebenabe, insbesondere für Fahrräder und Motorräder mit Rücktrittschaltung, um- fassend eineNabenachse, einen auf dieser Nabenachse gelagerten Antreiber mit Kettenrad, eine auf dem
Antreiber einerseits und der Nabenachse anderseits gelagerten Nabenhülse, ein innerhalb der Nabenhülse untergebrachtes Planetengetriebe mit Sonnenrad, Planetenradträger, Planetenrädern und Hohlrad, ein zwischen dem Antreiber und dem Planetengetriebe eingeschaltetes, axial verschiebbares Kupplungsglied, welches wahlweise je nach seiner axialen Stellung die Verbindung zwischen verschiedenen Teilen des
Planetengetriebesund dem Antreiber herstellt und umfassend schliesslich Antriebsgesperre, welche wahl- weise das Antriebsmoment von dem Planetengetriebe auf die Nabenhülse übertragen, dadurch gekenn- zeichnet,
dass zwischen dem Kupplungsglied oder einem an diesem angreifenden Kupplungsverschiebe-
EMI4.1
über einen Mitnehmer (5,12) miteinander gekuppelt sind, welcher in dem Kupplungsglied (4) oder dem Antreiber (1) seinen Sitz hat und in Führungsflächen (37,38, 39 ; 41,42) des Antreibers bzw. des Kupp- lungsgliedes eingreift, dergestalt, dass beim Vorwärtstreten das Kupplungsglied von dem Antreiber (1) mitgenommen wird und beim Rückwärtstreten eine Axialverschiebung des Kupplungsgliedes (4) ein- tritt.