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Die Erfindung betrifft eine Freilaufnabe für Fahrräder mit Fahrräder mit Zweigangumschalteinrichtung, bestehend aus einem ersten Klinkengesperre, das die Drehung des angetriebenen Kettenrades direkt auf die Hülse der Nabe überträgt, einem zweiten Klinkengesperre, das die Drehung des Kettenrades unter Änderung der Drehzahl über ein Planetengetriebe auf die Hülse der Nabe überträgt, und zwei schwingend gelagerten, durch eine Feder verbundenen Fliehkraftgewichten, die zur automatischen Gangumschaltung jeweils eines der Gesperre zur Wirksamkeit bringen.
Bei den bekannten Bauarten solcher Freilaufnaben war es notwendig, den Fahrradnaben ausserordentlich grosse Abmessungen zu geben, damit sich die Fliehkraftschaltgewichte unterbringen liessen, u. zw. solche von grösserem Gewicht und grösserem Umdrehungsradius, damit sie ein verlässliches Umschalten der Übersetzung gewährleisteten. Jedoch besteht ein Nachteil darin, dass-weil die Fliehkraftgewichte durch die Nabe und nicht durch die Pedale angetrieben werden-die Gewichte nicht verlässlich arbeiten können, wenn auf Langsamgang geschaltet ist ; sie arbeiten aber verlässlich, wenn die Mechanik auf Schnellgang läuft. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, hat man vorgeschlagen, die Mechanik mit einem Getriebe zwischen Nabe und Steuergewicht auszustatten, um die Drehung der Nabe, ins Schnelle übersetzt, auf die Steuergewichte zu übertragen.
Darin liegt jedoch wieder der Nachteil, dass eine besondere Anordnung für dieses Getriebe und dementsprechend eine grössere Nabe erforderlich wird.
Bei dieser bekannten Konstruktion wird das Umschalten von langsamen auf den schnellen Gang durch die Steuergewichte automatisch hervorgerufen. Erfolgt aber das Herunterschalten vom schnellen zum langsamen Gang automatisch, und fährt das Rad ungefähr mit einer Geschwindigkeit, bei der die Gangumschaltung gerade erfolgt, pendelt diese vom oberen zum unteren Gang und umgekehrt, je nach den Schwankungen der Fahrgeschwindigkeit des Rades, unabhängig von einem Zutun des Fahrers, was sich für diesen ausserordentlich ungünstig auswirkt.
Die Erfindung beseitigt diese Mängel dadurch, dass beide Fliehkraftschaltgewichte mit dem Hohlrad des Planetengetriebes oder einem mit gleicher Drehzahl wie dieses rotierenden Bauteil verbunden sind. Auf diese Weise wird den Steuergewichten ihre Funktion als Geschwindigkeitsfühler wirkungsvoll ermöglicht ; dabei erfolgt das Herunterschalten unter Mitwirkung des Fahrers.
Die verhältnismässig hohe Drehzahl der Fliehkraftgewichte gibt die Möglichkeit, diese klein auszuführen.
Dadurch können die Abmessungen der Nabe begrenzt bleiben, ohne dass die Umschaltsicherheit eine Einbusse erleidet.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die zwischen den Fliehkraftschaltgewichten angeordnete Verbindungsfeder zur wahlweisen Änderung des Gangumschaltpunktes in ihrer Spannung einstellbar ist.
Die Erfindung wird nun an Hand von Zeichnungen für einige Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen : Fig. l einen Längsschnitt durch eine Fahrradnabe mit der eingebauten zweistufigen Geschwindigkeits-Schalteinrichtung nach der Erfindung, wobei die verschiedenen Teile in einer Stellung dargestellt sind, die sie bei geringer Fahrgeschwindigkeit einnehmen ; die Fig. 2 bis 5 zeigen Querschnitte nach den Linien 11-11, III-III, IV-IV und V-V der Fig. l ;
Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend Fig. 4, wobei die verschiedenen Teile in einer solchen Stellung dargestellt sind, die sie bei normaler Fahrgeschwindigkeit
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Querschnitte der Vorrichtung zum Einstellen der Geschwindigkeitsumschaltung ; die Fig. 10 und 10a eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung, wobei der Mechanismus in der unteren Geschwindigkeitsstufe veranschaulicht ist, wobei Fig. l0a einen Querschnitt nach der Linie XI-XI der Fig. l0 darstellt ; Fig. l1 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Fahrradnabe nach der Erfindung mit eingebautem Zweistufen-Schaltgetriebe ; die Fig. 12 bis 15 Querschnitte nach den Linien XII-XII, XIII-XIII, XIV-XIV und XV-XV der Fig. 11 ; Fig. 16 eine Draufsicht-teilweise im Schnitt-einer Vorrichtung, die den Punkt bzw.
Teil zum Umschalten der Fahrgeschwindigkeit trägt und Fig. 17 einen Querschnitt entsprechend Fig. 4, wobei die verschiedenen Teile in einer solchen Stellung veranschaulicht sind, die sie bei hoher Fahrgeschwindigkeit einnehmen.
Es wird zunächst auf die Fig. l bis 8 Bezug genommen. Diese Zeichnungen zeigen einen Zweigeschwindigkeitsstufen-Schaltmechanismus, wobei zunächst angenommen wird, dass der hiemit verbundene Antrieb des Fahrrades mit den verschiedenen Teilen in einer unteren Fahrgeschwindigkeitsposition gestartet wird, und eine automatische Umschaltung von der vorerwähnten geringen Anfangsfahrgeschwindigkeit zur normalen, also der höheren Fahrgeschwindigkeit erfolgt. Das Bezugszeichen-l--bezeichnet eine drehfest angeordnete Achse eines Fahrrades,--2--ist ein Fahrradnabenmantel, welcher drehbar hierauf angeordnet ist, u. zw. durch das aus den Zeichnungen links ersichtliche Kugellager, das einen konusförmigen Laufring --3-- und Kugeln - aufweist.
An der rechten Seite-in den Zeichnungen gesehen-ist eine Antriebstrommel--7angeordnet, welche ein Antriebskettenrad--10--aufweist, wobei diese Teile auf der Achse--l--durch ein Kugellager drehbar gelagert sind, welches gleichfalls einen konusförmigen Laufring --5-- und Kugeln --6-- aufweist. Das innere Ende eines hülsen- oder büchsenförmigen Körpers --8-- ist durch ein Gewinde mit dem Gehäuse --2-- der Fahrradnabe verbunden, wogegen es an seiner rechten Seite-in den Zeichnungen
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Fahrgeschwindigkeitsstellung.
- ist ein an die Antriebstrommel-7-angeschlossenes Innengetriebe, wobei ein Sonnenrad --16-- fest mit der Achse--l--verbunden ist. Eine Anzahl von Planetenrädern --17-- ist zwischen dem vorerwähnten Innengetriebe--15-und dem Sonnenrad--16--vorgesehen, wobei die Planetenräder frei drehbar auf den Achsen --18-- angeordnet sind, die von dem Planetenträger-19-getragen werden. Links von dem vorerwähnten Planetenradträger --19-- in den Zeichnungen gesehen-sind sperrklinkenartige Elemente --20-- (Fig. 2) für untere Geschwindigkeitsbereiche angeordnet, wobei die Sperrklinken --20-- bei - -21-- schwingbar angeordnet sind. Jede der Sperrklinken ist durch eine Feder --22-- belastet.
Jede Nase der Sperrklinken --20-- ist so ausgebildet und angeordnet, dass sie mit einem sägezahnförmigen inneren Rad - zusammenwirken kann, welches links in der Fahrradnabe-in den Zeichnungsebenen gesehen-angeordnet ist. Wenn dies zweckmässig oder notwendig sein sollte, können durch öl geschmierte Lager
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24- -7-- angeordnet. Der Ansatz--30--eines jeden Fliehkraftschaltgewichtes--27a--ist mit einem andern Gewicht --27b-- durch ein lenkerartiges Element--31--, einem Stift oder Bolzen--32--, einen Lenker --30-- und einem zapfen bei --29-- verbunden, während der Ansatz --30-- des andern Fliehkraftschaltgewichtes--27b--mit dem unteren Bereich od. dgl. des ersten Gewichtes --27a-- durch eine ähnliche Lenkerverbindung gekuppelt ist, wie dies aus Fig.
7 hervorgeht, so dass diese Fliehkraftschaltgewichte - 27a und 27b--gleichzeitig nach aussen oder innen in bezug auf die Achse der Fahrradnabe--2-- schwingen können. Eines der Lenkerelemente--31--besitzt einen Fortsatz od. dgl.--34--, der mittels einer Feder--36-mit einem Ansatz oder Fortsatz--35--, der an der Antriebstrommel--7--befestigt ist, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, wobei die vorerwähnte Feder--36--die Neigung hat, die Gewichte - -27a, 27b-- in ihre innere Stellung zu schwingen.
Dadurch werden die Gewichte--27a, 27b--beim Fahrbeginn oder im unteren Geschwindigkeitsbereich nach innen gezogen und in Berührungskontakt mit der Wand --26-- der Antriebstrommel --7-- entgegen der Fliehkraft durch die Feder--36--gebracht, wodurch die Sperrklinke --12-- für die normale Geschwindigkeit daran gehindert wird, mit dem inneren Rad - -11-- in Kupplungsstellung zu gelangen, so dass die betreffende Übersetzung für die reduzierte Geschwindigkeit beibehalten wird.
Beim Ansteigen der Fahrgeschwindigkeit werden die Gewichte--27a, 27b-- automatisch gegen die Rückstellkraft der Feder--36--nach aussen geschwenkt, wobei die Spitzen oder aussenliegenden Bereiche der Antriebssperrklinken--12--in Kupplungskontakt mit dem Rad --11-gebracht werden, wodurch eine automatische Änderung des Übersetzungsverhältnisses herbeigeführt wird. Wie ersichtlich, bilden die lenkerartigen Verbindungselemente der Gewichte--27a, 27b--und die Drehpunkte - -29, 32 und 33-ein Parallelogramm, wodurch die Schwingbewegung beider Fliehkraftschaltgewichte--27a und 27b--ausserordentlich weich und stossfrei erfolgt. Vorzugsweise werden die Gewichte--27a und 27b-symmetrisch angeordnet wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.
Es ist wünschenswert, dass die Zeit, in der eine Veränderung der Umschaltung von der einen Übersetzung zur andern erfolgt, veränderbar, d. h. einstellbar ist. Bei dem aus den Fig. 8 und 9 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ist an der Antriebstrommel--7--in der Nähe des Kugellagers--9--ein gegebenenfalls verminderter bzw.
abgesetzter Teil--37--vorgesehen.--39--ist ein Winkelhebel, welcher an den Teil
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--37-- bei-40--angelenkt ist, wobei dieser Winkelhebel an einem Arm einen Fortsatz oder Ansatz --35-- aufweist, mit dessen Ende eine Feder --36-- verbunden ist, während der andere Arm-38-frei gelassen ist.--41--ist eine Einstellschraube, die das Kettenrad--10--durchdringt, wobei sich das innere
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einregulierbar ist.
In den Fig. 10 und 10a ist eine weitere Ausführungsform eines Zweistufen-Schaltgetriebes nach der Erfindung veranschaulicht, wobei mit--16'--ein Sonnenrad bezeichnet ist, welches am inneren Endabschnitt eines konischen Lagerlaufringes angeordnet ist, während mit--17'--Planetenräder bezeichnet sind, welche mit dem Sonnenrad kämmen und die drehbar auf die Achsen--18'--angeordnet sind, die durch die Antriebstrommel--7'--getragen werden.
Mit--15'--ist ein inneres Getriebe bezeichnet, welches auf einem Planetenträger--42--angeordnet ist, der auf dem linken Teil-in den Zeichnungen gesehen-der Antriebstrommel --7'-- angeordnet ist und dem durch öl geschmierte oder in öl eintauchende Lager-24' und 25'--zugeordnet sind. Mit-43--ist ein sperrklinkenartiges Element bezeichnet, das für hohe
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Sperrklinke--43--in Kupplungskontakt mit dem inneren sägeförmigen Rad zu bringen. Am linken Teil der Antriebstrommel--7'---in den Zeichnungen gesehen-ist eine Sperrklinke --12'-- für normale Geschwindigkeit angeordnet, die um einen Bolzen --13'-- drehbar oder schwingbar ist und welche durch eine Feder --14'-- belastet ist, derart, dass sie in Kupplungskontakt mit dem vorerwähnten Rad gebracht wird.
Die Vorrichtung zum Einstellen bzw. Einregulieren des Umschaltvorganges von der einen auf die andere Geschwindigkeitsstufe ist aus der Figea für diese Ausführungsform ersichtlich, wobei eine Anzahl von Befestigungshaken --34'-- od.dgl. für die Verbindung mit einem Ende der Feder --36'-- an dem Lenkerelement--31--vorgesehen sind, wodurch die Spannung der Feder --36'-- manuell einstellbar ist, u. zw. derart, dass der Verbindungspunkt für die Ankupplung der Feder--36--durch entsprechende Auswahl einer der vorerwähnten Haken od. dgl.--34'--festgelegt wird.
In den Fig. 11 bis 17 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung veranschaulicht. Das Bezugszeichen --101-- bezeichnet die festliegende Achse eines Fahrrades,--102--eine Fahrradnabe, --103-- einen trommelförmigen Teil,--104--einen konischen Lagerring an der linken Seite-in den
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Achse--101--,--105--ein Kugellager,--106--einenNabengehäuse--109--eingebautes inneres sägezalmförmiges Rad, welches durch Gewinde am rechten Teil der Nabe --102-- befestigt ist, --113-- ist eine Sperrklinke für normale Geschwindigkeit, --114-- ist eine Gelenkachse bzw.
ein Bolzen,--115--eine Feder,--116--ist ein inneres Getriebe, welches in einem Stück mit dem sich nach links erstreckenden Ende der Antriebstrommel--108--ausgebildet ist.--117--ist ein Sonnenrad, welches mit der Achse--101--verbunden ist,--116--ist, wie oben erwähnt, ein inneres Getriebe bzw. ein Innenzahnrad, wobei hierzwischen eine Anzahl von Planetenrädern--118--auf Achsen --119-- angeordnet sind, welche durch einen Planetenträger --120-- getragen werden.
Auf der linken Seite des vorerwähnten Planetenträgers --120-- ist eine Anzahl von Sperrklinken od. dgl.--121--für den unteren Geschwindigkeitsbereich angeordnet, welche über Bolzen od. dgl.-122-drehbar gelagert sind, wobei jede Sperrklinke durch Federn--123--beaufschlagt ist, die die Tendenz haben, die Spitzen od. dgl. der vorerwähnten Sperrklinken--121--in Kupplungskontakt mit einem sägezahnförmigen Rad--124--am Teil - -103-- zu bringen.
Sofern dies zweckmässig oder notwendig sein sollte, können durch öl geschmierte Lager --125-- oder andere Lager zwischen der Achse--101--und der Trommel--108--und dem Planetenradträger --120-- angeordnet werden. Wenn-wie aus den Fig. 11 und 14 hervorgeht-eine Sperrklinke--113--für das normale Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis von dem Innenzahnrad--112--entfernt gehalten ist, wird die Kraft von dem Kettenrad --111-- zur Nabe durch die Antriebstrommel--108--, das innere Getriebe--116--, den Planetenträger--120--, die Sperrklinke --121-- für die niedrige Geschwindigkeit und das innere sägezahnförmige Rad --124-- übertragen.
Wenn die Sperrklinken --113-- für das normale Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis in Kupplungskontakt mit dem inneren Rad --112-- gebracht werden,
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wird.
Die Mittel für eine automatische Veränderung des Übersetzungsverhältnisses sind folgendermassen aufgebaut : In dem Zwischenraum, der den abgesetzten Teil --127-- der Antriebstrommel --108-- umgibt, sind zwei Fliehkraftregelgewichte--128a und 128b--angeordnet, wobei der Vorderteil --129-- des einen Gewichtes --128a-- sich gegen die Sperrklinke --113-- für das normale Geschwindigkeits- übersetzungsverhältnis anlegt, während der Fussteil einen Schwenkbolzen --130-- besitzt. Die Gewichte
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- -128a, 128b-- sind symmetrisch zueinander angeordnet, so dass sie gleichmässig und gleichförmig nach aussen und innen zu schwingen vermögen, u. zw. in bezug auf die Achse--101--.
Mit--131--ist ein lenkerförmiges Element bezeichnet, das bei--130--an das Fliehgewicht--128--angelenkt ist und mit dem andern Gewicht--128--durch einen Stift--133--, einen Lenker--132--und einen Bolzen--134-verbunden ist. Das vorerwähnte lenkerförmige Element --132-- bestizt einen Haken, Fortsatz, Ansatz od. dgl.
--135-- wobei zwischen diesem Haken --135-- und einem Haken--136--auf der Antriebstrommel - 108-eine Zugfeder-137-angeordnet ist, die die Tendenz besitzt, die Gewichte-128a, 128b- nach innen gegen die Achse--101--zu bewegen. Bei Fahrbeginn oder im unteren Geschwindigkeitsbereich verhindert die kurvenförmige Fläche-129--des einen Gewichtes--128a--, dass die Sperrklinke--113- für die normale Geschwindigkeitsübersetzung mit dem inneren Rad--112--in Kupplungskontakt gelangt, weil beide Gewichte--128a, 128b--nach innen gegen die Fliehkraft gehalten werden, so dass die gewünschte geringe Geschwindigkeitsübersetzung beibehalten wird.
Beim Ansteigen der Fahrgeschwindigkeit (Fig. 17) werden sich die Gewichte--128a, 128b--automatisch gegen die Rückstellkraft der Feder--137--nach aussen bewegen, wobei die Kupplungsflächen in Kontakt mit dem sägezahnförmigen inneren Zahnrad-112- gebracht werden, wodurch eine automatische Umschaltung des Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnisses erfolgt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann eine Verstellung des Punktes, bei dem eine Umschaltung des übersetzungsverhältnisses erfolgt, durch eine entsprechende Variierung der Federspannung der Feder --137-- vorgenommen werden.
Beispielsweise kann der Befestigungspunkt --136-- des einen Endes
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--111-- sind--144-- und eine Ausnehmung--145--aufweist, die mit einer Ausnehmung--141--in dem Element - -139-- zusammenwirkt. In der Nähe des Einstellringes--142--ist eine Kugel--147--angeordnet, die durch eine Feder--148--nach innen gegen eine Öffnung oder eine Bohrung --143-- gepresst wird, die in dem Flansch der inneren Scheibe --139-- angeordnet ist, wobei sich die Kugel--147--in einem Gehäuse - 149-- befindet. In der Antriebstrommel --108-- ist eine Ausnehmung--150--, die mit der kurvenförmigen Ausnehmung--141--zusammenwirkt bzw. mit dieser übereinstimmt oder zu dieser passt.
Der abgesetzte Teil--127--in der Nähe der Ausnehmung--150--weist blockförmige Teile--151--auf, durch welche Bolzen --154-- geschraubt sind, die eine verschiebliche Stange --153-- tragen, die den Haken --136-- an einem Ende aufweist. Das andere Ende der vorerwähnten Stange --153-- ist als Bewegungselement--152--ausgebildet. Dieser Teil --152-- erstreckt sich durch die Ausnehmung
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entsprechend um einen bestimmten Winkel gedreht, wobei diese Bewegung durch die Ausnehmung--143-und die Kugel --147-- begrenzt wird. Die Spannung der Feder-148--, die die Kugel-147beaufschlagt, ist einstellbar, u. zw. durch entsprechende Betätigung der Einstellschraube-155--.
Um ein rasches und störungsfreies Einstellen zu ermöglichen, ist der Aussenumfang des Einstellringes--146-aufgerauht, gewellt oder gerändelt. Mit--157--ist ein Dichtungsring bezeichnet, welcher vorzugsweise zwischen der Nabe --109-- und der Führungsscheibe --139-- angeordnet ist.
Aus vorstehenden Ausführungen ergibt sich, dass gemäss der Erfindung die Fliehkraftregelgewichte zum Anzeigen der Geschwindigkeit des Fahrrades in dem Innenrad des Planetenradmechanismus angeordnet sind, wobei diese Gewichte eine verhältnismässig geringe Grösse besitzen, so dass es nicht notwendig ist, Fahrradnaben mit grossen Durchmesser vorzusehen, wenn ein im Innern einer solchen Fahrradnabe vorgesehenes Wechselgetriebe verwendet werden soll.
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