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Mehrgangübersetzungsnabe mit Rücktrittschaltung
Es sind bereits Mehrganggetriebenaben mit eingebautem Getriebe und ohne Rücktrittbremse vorge- schlagen worden, bei denen das Schalten der Gänge durch Rückwärtstreten erfolgt. Um das Rückwärts- treten auf das zum Schalten des Getriebes von einem Gang zum nächsten notwendige Mass zu beschrän- ken ist auch schon ein beim Rückwärtstreten bewegter Anschlagkörper vorgesehen, welcher mit einem stationären Gegenschlag zusammentritt.
Es besteht jedoch bei der vorgeschlagenen Ausführungsform die Gefahr, dass bei zusammengetretenen Anschlägen durch heftiges Rückwärtstreten Getriebeteile zerstört werden. Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, einen Schutz gegen Zerstörung von Getriebeteilen bei heftigem Rückwärtstreten zu schaffen.
Die gestellte Aufgabe wird, ausgehend von der bereits vorgeschlagenen Mehrgangübersetzungsnabe mit eingebautem Getriebe und ohne Rücktrittbremse, bei der das Schalten der Gänge durch Rückwärtstreten erfolgt, und die einen beim Rückwärtstreten bewegten Anschlagkörper und einem mit diesem zusammenwirkenden stationären Gegenanschlag umfasst, dadurch gelöst, dass der stationäre Gegenanschlag durch eine Überlastkupplung gegenüber ortsfesten Nabenteilen festgehalten ist.
Die erfindungsgemässe Überlastkupplung findet vorzugsweise Verwendung bei Mehrgangübersetzungsnaben, bei denen der bewegliche Anschlagkörper in an sich bekannter Weise mittels einer Verschraubung auf einem beim Rückwärtstreten rotierenden Nabenteil gelagert durch einen Klemmfederfreilauf beim Rückwärtstreten gegen Verdrehung gesichert und axial verschiebbar ist und bei denen ferner der Gegenanschlag ein mit dem axial verschiebbaren Anschlagkörper in axialer Richtung zusammentretender Anschlagring ist.
Nach einer ersten Ausführungsform ist der Anschlagring axial unverschiebbar oder im wesentlichen axial unverschiebbar und durch eine Torsionsüberlastkupplung gegen Verdrehung gesichert an einem Lagerringkörper der Nabenhülsenlagerung gelagert.
Die Torsionskupplung ist beispielsweise ausgebildet unter Verwendung eines zwischen dem geschlitzt ausgebildeten Anschlagring und einer diesen Anschlagring aufnehmenden Ringfläche des Lagerringkörpers in radialer Richtung auf den Anschlagring einwirkenden Reibbandes.
Weiter kann die Torsionsüberlastkupplung ausgebildet sein unter Verwendung eines zwischen den Anschlagring und ein Widerlager federnd eingespannten Kugelgesperres, welches in Löcher oder Mulden des Anschlagringes und des Widerlagers eingreift.
Auch kann die Torsionsüberlastkupplung von aneinander abrutschenden Profilen des Anschlagringes und eines in axialer Richtung gegen Federdruck verschiebbaren aber unverdrehbaren Widerlagers gebildet sein.
Nach einer andern Ausführungsform ist der Anschlagring auf beschränktem Wege gegen Federdruck in axialer Richtung verschiebbar und nur auf einem Teil seines axialen Verschiebungsweges gegen Verdrehung gesichert.
Der bewegliche Anschlagkörper und der stationäre Gegenanschlag können reibungsschlüssig, aber auch formschlüssig zusammenwirken.
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Der Lagerringkörper der Nabenhülse kann mittels eines Profillochs unverdrehbar mit der Nebenachse verbunden sein.
Die beiliegenden Figuren erläutern Ausführungsformen der Erfindung. Es stellen dar : Fig. l einen halben Längsschnitt durch eine erfindungsgemäss ausgebildete Mehrgangübersetzungsna-
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teilweise Längsschnitte bei abgewandelten Ausführungsformen.
In der Ausführungsform der Fig. 1-3 ist mit 1 die Nabenachse bezeichnet ; auf dieser Nabenachse sit- zen Lagerringkörper 2 und 3 ; auf dem Lagerringkörper 2 ist mittels eines Kugellagers 5 ein Antreiber 4 ge- lagert. Eine Nabenhülse 7 ist mittels Kugellagern 4 und 8 einerseits auf dem mit dem Kettenrad 29 ver- einigten Antreiber und anderseits auf dem Lagerringkörper 3 gelagert. Der Antreiber 4 ist als Planeten- radträger eines innerhalb der Nabe eingebauten Planetengetriebes gebildet. In ihm sind deshalb Planeten- radlagerzapfen 11 befestigt, auf denen Planetenräder 12 drehbar gelagert sind. Das Planetengetriebe umfasst weiter ein auf der Nabenachse festsitzendes Sonnenrad 13 und ein Hohlrad 14 ; die Planetenräder
12 wälzen sich einerseits an dem Sonnenrad 13 und anderseits an dem Hohlrad 14 ab.
Auf der Nabenachse ist angrenzend an das Sonnenrad 13 ein innerer Antreiber 9 drehbar gelagert. Auf diesem inneren Antreiber 9 ist ein Sperrklinkenträger 15 drehbar gelagert. Dieser Sperrklinkenträger 15 trägt, wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen, zwei Gruppen von Sperrklinken 16 und 17. Die Sperrklin- ken 17 stehen, wie aus Fig. 1 und 3 zu ersehen, in Eingriff mit einem Innenprofil 19 des Hohlrades 14i die Sperrklinken 16 stehen ebenfalls in Eingriff mit dem Innenprofil 19 des Hohlrades 14, daneben aber auch in Eingriff mit einer Sperrklinkenverzahnung 36 eines Gesperreringes 20. Der Gesperrering 20 ist über eine Kupplung 21 mit der Nabenhülse 7 verbunden. Die Kupplung 21 ist, wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen, derart ausgebildet, dass ein gewisser Totgang zwischen dem Gesperrering 20 und der Nabenhülse möglich ist.
Der innere Antreiber 9 ist, wie aus Fig. 1 zu ersehen, bei 10 mit dem Antreiber 4 ständig gekuppelt.
Auf dem inneren Antreiber 9 ist mittels einer Verschraubung 26 ein beweglicher Anschlagkörper 22 gelagert. Dieser bewegliche Anschlagkörper 22 ist über einen Klemmfederfreilauf 23 gegenüber dem Lagerringkörper 3 in der Weise gesichert, dass er sich beim Vorwärtstreten mit dem inneren Antreiber 9 ungehindert mitdrehen kann, dass er aber beim Rückwärtstreten gegen Verdrehung gesichert ist.
An dem Lagerringkörper 3 ist ein Anschlagring 27 gelagert. Dieser Anschlagring 27 ist radial geschlitzt und liegt an der Bohrung des Lagerringkörpers 3 mittels eines Reibbandes 28 an, das eine radiale Kraft auf den Anschlagring 27 ausübt.
Auf dem beweglichen Anschlagkörper 22 ist ein Klinkengesperre angebracht, von dem nur ein Federring 50 in Fig. 1 zu erkennen ist. Die nicht eingezeichneten Sperrklinken dieses Klinkengesperres stehen ständig in Eingriff mit einer Sperrklinkenverzahnung 25.
Zwischen dem beweglichen Anschlagkörper 22 und dem Sperrklinkenträger 15 ist ein weiterer Klemmfederfreilauf 18 vorgesehen, der in seinem Aufbau dem Klemmfederfreilauf 23 weitgehend entspricht.
Klemmfederfreilauf 18 ist insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen. Der Klemmfederfreilauf 18 ist so ausgebildet, dass er beim Vorwärtstreten eine Verdrehung des Sperrklinkenträgers 15 gegenüber dem Anschlagkörper 22 und dem inneren Antreiber 9 unbehindert zulässt, dass er aber anderseits beim Rückwärtstreten eine Verdrehung des Sperrklinkenträgers 15 verhindert.
Die Funktion der soweit beschriebenen Nabe ist folgende : In Fig. l befindet sich die Nabe in der Schaltstellung des direkten Ganges. Das Antriebsmoment wird über das Kettenrad 29 und den Antreiber 4 eingeleitet. Der Antreiber 4 treibt den inneren Antreiber 9. In der Antriebsstellung befindet sich der Anschlagkörper 22 in der Darstellung der Fig. 1 ganz rechts und wird durch den inneren Antreiber mit angetrieben ; das Antriebsmoment wird von dem Anschlagkörper 22 über das Klinkengesperre bei 50 und die Sperrklinkenverzahnung 25 auf die Nabenhülse übertragen.
Das Hohlrad 14 des Planetengetriebes läuft mit übersetzter Geschwindigkeit um und treibt über die Sperrklinken 17, die mit dem Innenprofil 19 in Eingriff stehen, den Sperrklinkenträger 15 an. Die Sperrklinken erstrecken sich, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit einem Teil ihrer axialen Ausdehnung über das Hohlrad 14 des Planetengetriebes und im übrigen über die Kupplung 21. In der dargestellten Schaltstellung befinden sich die Sperrklinken 16 ausser Eingriff mit der Gesperreverzahnung 36 des Gesperreringes 20, dies deshalb, weil sie auf erhabenen Flächen des Innenprofils 19 des Hohlrades 14 aufliegen.
Geschaltet wird durch Rückwärtstreten. Beim Rückwärtstreten dreht sich das Hohlrad 14, während der Sperrklinkenträger 15 festgehalten wird durch den Klemmfederfreilauf 18, den Anschlagkörper 22, den weiteren Klemmfederfreilauf 23 und den Lagerringkörper 3.
Infolge der somit eintretenden Relativverdrehung zwischen dem Hohlrad 14 und dem Sperrklinken-
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träger 15 gelangen die Sperrklinken 16 mit ihren Spitzen an vertiefte Bereiche des Innenprofils 19 des Hohlrades 14. Diese vertieften Bereiche sind so tief, dass die Sperrklinken 16 nunmehr in Eingriff treten können mit der Sperrklinkenverzahnung 36 des Gesperreringes 20. Wenn sich die Sperrklinken 16 in Eingriff befinden mit der Gesperreverzahnung 36 und es wird wieder vorwärts getreten, dann bedeutet dies, dass die über das Hohlrad 14 mit erhöhter, weil übersetzter Geschwindigkeit angetriebenen Sperrklinken 16 über den Gesperrering 20 den Antrieb der Nabenhülse übernehmen, während die langsamer umlaufenden Sperrklinken bei 50 durch die schneller umlaufende Nabenhülse überholt werden.
Das Rückwärtstreten zum Zwecke des Schaltens ist nur in dem Masse möglich, indem es zum Schal-
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den erhabenen gelangen. Die Begrenzung des Schaltweges wird durch den Anschlagkörper 22 bewirkt : Da der Anschlagkörper 22 beim Rückwärtstreten durch den Klemmfederfreilauf 23 an einem Mitdrehen ver- hindert ist, der innere Antreiber 9 aber eine Drehung erfährt, muss sich der Anschlagkörper 22 in axialer
Richtung verschieben, infolge der Verschraubung 26. Eine Axialbewegung des Anschlagkörpers 22 ist aber nur solange möglich, bis dieser an dem Anschlagring 27 anstösst.
Sobald der Anschlagkörper 22 an dem Anschlagring 27 anstösst, ist eine Axialbewegung des Anschlag- körpers 22 nicht mehr möglich, so dass dieser nunmehr an dem Anschlagring 27 mit einer Axialkraft und einem Drehmoment angreift. Da eine Weiterbewegung in axialer Richtung ausgeschlossen ist, sucht der Anschlagkörper 22 sich nunmehr mit dem Antreiber 9 mitzudrehen ; der Klemmtederfreila uf 23 ist so schwach bemessen, dass er dies nicht verhindert. Wenn das durch Rückwärtstreten ausgeübte Drehmoment eine bestimmte Grösse erreicht, so nimmt es infolge des zwischen dem Anschlagkörper 22 und dem Anschlagring 27 ausgeübten Reibschlusses den Anschlagring 27 mit, der ja nur durch das Reibband 28 gegen Verdrehung gesichert ist.
Dies bedeutet, dass bei heftigem Rückwärtstreten eine Verdrehung des Anschlagringes 27 eintritt, eine Überbelastung und Zerstörung von Nabenteilen deshalb ausgeschlossen ist. Wäre der Anschlagring 27 mit dem Lagerringkörper 3 starr verbunden oder wäre er ein Teil dieses Lagerringkörpers, so bestünde die Gefahr, dass die konischen Flächen des Anschlagkörpers 22 und des Lagerringkörpers 3 derart fest aufeinander zu sitzen kommen, dass eine Verdrehung des Anschlagkörpers 22 ausgeschlossen wäre. Ein allzu heftiges Rückwärtstreten müsste dann zwangsläufig zu einer Zerstörung von Teilen des Getriebes führen. Der Anschlagring 27 ist von einem an sich bekannten Toleranzausgleichsring gebildet.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Überlastsicherung dargestellt. Der Anschlagkörper 22 tritt hier beim Rückwärtstreten mit einem Anschlagring 30 zusammen, der durch Verzahnungen am Lagerringkörper 3 gegen Drehung gesichert ist. Er ist jedoch gegen die Wirkung von Tellerfedern 32 in axialer Richtung verschiebbar ; infolge einer axialen Verschiebung treten die Verzahnungen 31 nach einer bestimmten axialen Verschiebestrecke ausser Eingriff, so dass nunmehr eine unbehinderte Verdrehung des Anschlagringes 30 möglich ist.
Bei der Ausführungsvariante der Fig. 5 ist insofern gegenüber den bisher beschriebenen Ausführungsformen ein grundsätzlicher Unterschied zu verzeichnen, als der Anschlagkörper 22 und der Anschlagring 30 nicht durch Reibung miteinander in Eingriff treten, sondern formschlüssig mittels Klauen, Zapfen, od. dgl.
Wenn der durch den Klemmfederfreilauf gegen Verdrehung gesicherte Anschlagkörper 22 auf den Anschlagring 30 auftrifft und sich nicht mehr in axialer Richtung weiterbewegen kann, so verdreht er sich unter Überwindung des dem durch den Klemmfederfreilauf 23 ausgeübten Sperrmomentes und die Klauen, Zapfen od. dgl. des Anschlagkörpers 22 und des Anschlagringes 30 treten miteinander in Eingriff : der Anschlagkörper 22 sucht den Anschlagring 30 mitzudrehen. Dieser ist jedoch durch ein Kugelgesperre 34 festgehalten, dessen von einem Kugelhalter getragene Kugeln in Mulden des Anschlagringes 30 und des Lagerringkörpers 3 unter Federkraft eingreifen. Die Federkraft wird erzeugt durch Tellerfedern 32, welche sich einerseits an einer an der Nabenachse gesicherten Anschlaghülse und anderseits gegen den Anschlag- : ing 30 abstützen.
Wenn für den Anschlagkörper 22 auf den Anschlagring 30 ein überhöhtes Drehmoment ausgeübt wird, so gibt das Kugelgesperre nach, d. h., die Kugeln 34 treten aus den Mulden aus und der Anschlagring 30 verdreht sich.
Ähnlich ist die Ausführungsform der Fig. 6. Hier treten der Anschlagkörper 22 und der Anschlagring 30 wieder reibungsschlüssig zusammen. Der Anschlagring 30 ist durch das Kugelgesperre 34 gegen VerDrehung gesichert, dessen Kugeln einerseits in Mulden oder Löcher des Anschlagringes 30 und anderseits In Löcher 37 einer Ringplatte 38 eingreifen, die durch Tellerfedern 32 in axialer Richtung vorgespannt md gegen Verdrehung gesichert ist.
In der Ausführungsform sind statt des Kugelgesperres 34 an dem Anschlagring 30 und einer Stütz- ) latte 39 Profile angebracht, die durch Tellerfedern 32 zusammengedrückt werden und so ausgebildet sind,
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dass sie bei Überschreitung eines bestimmten Drehmomentes aneinander vorbei gleiten.
In der Ausführungsform der Fig. 8 schliesslich stützt sich der Anschlagring 30 gegen ein Kugelgesperre ab. Dieses Kugelgesperre ist gebildet von im Lagerringkörper 3 sitzenden Hülsen 40. In diesen Hülsen sind Kugeln geführt, die durch Federn 41 vorgespannt werden und in Mulden des Anschlagringes 30 ein- greifen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrgangübersetzungsnabe mit eingebautem Getriebe und ohne Rücktrittbremse, bei der das Schalten der Gänge durch Rückwärtstreten erfolgt, umfassend einen beim Rückwärtstreten bewegten Anschlagkörper und einen mit diesem zusammenwirkenden stationären Gegenanschlag, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Gegenanschlag durch eine Überlastkupplung gegenüber ortsfesten Nabenteilen festgehalten ist.