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Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstufige Freilaufnabe mit Geschwindigkeitswechsel für Fahrräder, enthaltend eine Anzahl von Kettenrädern verschiedener Zähnezahl, die wahlweise mittels einer Kette angetrieben werden können, eine Umschalteinrichtung, bestehend aus einem ersten Klinkengesperre, durch das die Drehung des jeweils angetriebenen Kettenrades direkt auf die Nabe des Fahrrades übertragen wird und einem zweiten Klinkengesperre, das die Drehung des Kettenrades unter Änderung der Geschwindigkeit über ein Planetengetriebe auf die Nabe des Fahrrades überträgt, wobei eines dieser Gesperre, das als Schnellgang-Klinkengesperre wirkt, aus einem Sperrad und einer Klinke besteht, sowie auf diese Klinke einwirkenden, unter Federkraft stehenden Fliehgewichten,
die in Abhängigkeit von der Antriebsgeschwindigkeit des Fahrrades aus einer Ruhelage in eine ausgeschwenkte Lage und umgekehrt bringbar sind.
Ein bekanntgewordener Freilauf dieser Art, dessen Umschaltvorrichtung vollautomatisch arbeitet, also mit automatischer Umschaltung sowohl auf Schnellgang als auch auf Langsamgang, ist mit der Unvollkommenheit behaftet, dass bei Lauf des Fahrrades mit wechselnden Geschwindigkeiten im Bereich der kritischen Umschaltgeschwindigkeit herum, also um jene herum, bei der das Fliehgewicht zu wirken beginnt, die Art der Kraftübertragung ebenso automatisch schwankt, was ein äusserst ungleichmässiges und bequemes Fahren zur Folge hat.
Gerade das häufige Herunterschalten auf den Langsamgang bei einer Geschwindigkeit um den kritischen Umschaltpunkt herum, stellt bei einer vollen Automatik gemäss dem Stand der Technik eine physiologische Belastung für den Fahrer dar, muss dieser doch jedesmal ohne irgend ein Vorzeichen über einen Leerbereich hinweg plötzlich die Pedale schneller treten, um die Klinkeneinrastung für den Langsamgang herzustellen.
Diesen Nachteil zu beseitigen, ist das Ziel der Erfindung, das bei einer Freilaufnabe der eingangs erwähnten Art erreicht wird, wenn erfindungsgemäss zur halbautomatischen Umschaltung, nämlich zum Zurückschalten der Kraftübertragung auf den Langsamgang, eines der Fliehgewichte eine Anschlagfläche trägt, welche in der Ruhelage des Fliehgewichtes an einer Gegenfläche der schwenkbar gelagerten Klinke anliegt, um ein Einschwenken der Klinke in das Sperrad zu verhindern, und in der ausgeschwenkten Lage des Fliehgewichtes von der Gegenfläche der schwenkbaren Klinke abgehoben ist, so dass diese nunmehr in das Sperrad einschwenken kann.
Durch diese erfmdungsgemässe Ausgestaltung der Freilaufnabe wird erreicht, dass zwar das Umschalten auf den Schnellgang automatisch, jedoch das Zurückschalten auf den Langsamgang absichtlich bzw. bewusst erfolgt, d. h. dass selbst bei abnehmender Geschwindigkeit des Fahrrades unter die kritische, also unter die Schnellganggrenze, die Kraftübertragung nicht automatisch auf den Langsamgang umgeschaltet wird. Dadurch entfällt die vorerwähnte Belastung des Fahrers beim Fahren mit wechselnden Geschwindigkeiten um den kritischen Umschaltpunkt herum, weil der Fahrer, der sich einer erfindungsgemässen Nabe bedient, auf Schnellgang bleiben wird, und erst bei stärkerer Geschwindigkeitsherabsetzung oder gar vor dem beabsichtigten Stehenbleiben des Fahrrades die Pedalkurbeln bewusst langsamer drehen wird, womit der Fahrer auf den bevorstehenden Umschaltvorgang vorbereitet ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird dieselbe im folgenden für zwei Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.
In den Zeichnungen ist Fig. l ein Seitenriss eines mehrstufigen erfindungsgemässen Freilaufes mit einer Hälfte im Längsschnitt, Fig. 2 der Aufriss, geschnitten längs der Linie II-II in Fig. l, wobei einzelne Teile in ihrer Stellung bei niedrigem Übersetzungsverhältnis dargestellt sind. Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 2, wobei einzelne Teile sich in der Lage bei hohem Übersetzungsverhältnis befinden. Fig. 4 ist ein Seitenriss-teilweise Längsschnitt-einer abgewandelten Form der erfindungsgemässen Vorrichtung, die Fig. 5 und 6 sind Aufrisse, geschnitten längs den Linien V-V bzw.
VI-VI der Fig. 4.
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Ende Schraubengewinde --6-- und bildet ausserdem den äusseren Lagerring für die Kugeln-5-, ebenso wie bei den konventionellen Fahrradnaben. Ein getriebenes Glied oder eine Trommel die Innengewinde - trägt, ist der Nabe--7-aufgeschraubt und auf einem ringförmigen Kamm --10-- sind Antriebsklauen-11--oder-klinken vorgesehen, die dazu bestimmt sind, durch die Wirkung einer Feder
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(Fig.
114e-mit verschiedenen Zähnezahlen trägt, derart, dass das Kettenrad --14a-- die grösste Zahl von Zähnen aufweist (also das Kettenrad mit dem niedrigsten übersetzungsverhältnis ist) und das an der am weitesten innen gelegenen Stelle sitzt, während die übrigen Kettenräder in der Reihenfolge ihrer Zähnezahlen nach aussen hin verschoben liegen. Der Kettenradträger-15-ist von einem innen und einem aussen angeordneten Lagerstück - 16 bzw. 17-durch Kugeln-18 und 19-auf der Trommel --9-- abgestützt, wobei die Anordnung eine solche ist, dass eine Einwegkraftübertragung (Freilauf) erzielt wird, wie sie bei der konventionellen Art von sogenannten offenen, mehrstufigen Geschwindigkeitswechselmechanismen von Fahrrädern bekannt ist.
Gemäss der Ausbildungsform der Erfmdung nach Fig. l bis 3 ist ein Sonnenrad --20-- fest auf einer Büchse angebracht, die am rechten Endteil der Achse-l-aufgeschraubt ist und welche eine Ausnehmung
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sind, welche Verzahnung --25-- indirekt mit dem Sonnenrad --20-- in Eingriff steht. Zwischen dem Sonnenrad--20-und der Verzahnung --25-- sind einige Planetenräder --27-- angeordnet, deren jedes drehbar auf einer Achse--28--sitzt, die vom Lagerstück --17-- gehalten wird und das Ganze somit eine Planetenradanordnung bildet.
Das getriebene Glied-9-trägt schwenkbar auf einem Bolzen --30-- eine Treibklinke --29-- für den Schnellgang. Diese Treibklinke--29--wird von einer Feder--31--in Richtung des wirksamen Eingriffes mit der Innenverzahnung des Sperrades --24-- gedrängt. Am getriebenen Glied --9-- ist bei - -35-- je ein Haupt- und ein Hilfsfliehkraftstenergewicht --32a bzw. 32b-- schwingbar angebracht. Diese Steuergewichte liegen symmetrisch in bezug auf die Achse der Nabe und sind so angeordnet, dass die gekrümmte
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(Fig. 2)Ist die Drehgeschwindigkeit des getriebenen Gliedes oder der Nabe--7-- vergleichsweise niedrig, z.
B. beim Anfahren des Fahrrades, befindet sich das Schnellgangklinkengesperre ausser der Wirkstellung und die Drehung des Kettenradträgers--15--wird auf die Nabe--7--über das innenverzahnte Rad--13--, die Treiblinke --11-- und das getriebene Glied --9-- übertragen.
Ist aber die Drehgeschwindigkeit der Nabe - 7-gestiegen und werden die Steuergewichte --32a und 32b--nach aussen geschwungen-wodurch die Klinke --29-- automatisch in Eingriff mit dem innen verzahnten Sperrad--24--gelangt-wird die Drehung des Kettenradträgers --15-- über den Weg des schnelleren Ganges auf die Nabe --7-- übertragen, nämlich über das Lager--17--, die Planetenräder--27--, die Innenverzahnung--25--, das einwärts gerichtete Sperrad-24--, die Schnellgang-Treibklinke --29--und das getriebene Glied --9--.
Bei diesem Schnellgang sind die Klinken --11-- im Eingriff mit dem Sperrad-13--, das getriebene Glied-9rotiert mit den Klinken --11-- jedoch schneller als der Kettenradträger --15--, so dass das Gesperre --11/13-- tatsächlich wirkungslos bleibt.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Da bei dieser Ausführung im wesentlichen Gleichheit der Anordnung der Freilaufnabe mit der der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten besteht, werden korrespondierende Bezugsziffern verwendet. Das getriebene Glied --9'-- trägt an seiner Innenfläche - Schraubengewinde und an seinem Aussenumfang ein Klinkenrad--43--. Das getriebene Glied
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die Nase der Antriebsklinke --44-- in Eingriff mit dem Klinkenrad-43-zu bringen. Der Kettenradträger --15'--ist von einem Kugellager --47-- mit Kugeln --18'-- und einem Lager --48-- mit Kugeln - 19'-- abgestützt und trägt eine Anzahl von Kettenrädern --14a',14b,'14c,'14d'und 14e'--mit verschiedenen Durchmessern sowie verschiedenen Zähnezahlen.
Der Kettenradträger --15'--ist für Drehung in nur einer Richtung eingerichtet und weist hiezu ein
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--44-- undDistanzstück-49-und einer Mutter --50-- gesichert ist. Im Kettenradträger --15'-- befindet sich ein auf seiner Innenseite verzahntes Rad --25'-- und zwischen diesem und dem Sonnenrad--20'-ist eine Anzahl von Planetenrädern --27'--eingeschaltet, die je lose auf einer Achse --28'-- laufen, die ihrerseits vom betriebenen Glied --9'- getragen werden. Diese Anordnung ist ein Planetengetriebe. Am äusseren
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--25'- istHinterteil--36'--des Hauptsteuergewichtes--32a'--und das Hilfssteuergewicht--32b'--sind durch einen Lenker--37'--über Zapfen--38'und 39'--miteinander verbunden.
Das Hauptsteuergewicht - 32a'-weist eine Bohrung-54- (Fig. 6) nahe dem Zapfen --35'-- auf, in der eine Feder-55und ein beweglicher Kolben--56--angeordnet sind. Mit--57--ist eine Einstellschraube bezeichnet. Durch
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eine vorbestimmte Geschwindigkeit, werden die Steuergewichte gegen die Wirkung der Fliehkraft einwärtsgeschwenkt gehalten und die Nase --34'-- der Schnellgangtreibklinke --44-- wird von der Anschlagfläche-33'--des Hauptsteuergewichtes-32a'--unterstützt, derart, dass die Klinke-44ausser Eingriff mit dem Klinkenrad-43-gehalten bleibt.
Bei Anstieg der Drehgeschwindigkeit des Kettenradträgers --15'-- schwingen die Steuergewichte --32a'und 32b'--nach aussen entgegen die Wirkung
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--44-- automatischKlinkenrad--43--gebracht wird.
Wird der Kettenradträger --15'--mit verhältnismässig geringer Geschwindigkeit angetrieben, geschieht die Kraftübertragung zur Nabe--7--unter Langsamgang-wobei der Schnellgang ausser Wirksamkeit steht-, u. zw. über das innere Sperrad--53--, die Langsamgangklinken --51--, das innenverzahnte Rad--25'--, die Planetenräder --27'-- und das getriebene Glied --9'--.
Bei Anstieg der Drehgeschwindigkeit des kettenradträgers --15'-- wird die Schnellübertragungsklinke--44--automatisch in wirksamen Kontakt mit dem Klinkenrad-43-gebracht und es wird die Drehung des Kettenradträgers --15'-- durch Direktübertragung von der Klinke --44-- über das Klinkenrad-43-auf das getriebene Glied-9'--
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sich die Langsamgangklinken--51--in Eingriff mit dem inneren Klinkenrad--53--, jedoch ist das innenverzahnte Rad --25'-- nicht in Wirksamkeit, da es jetzt schneller rotiert als der Kettenradträger --15'--
Betrachtet man beide beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung,
so werden bei Herabsetzung der Antriebsgeschwindigkeit unter die Schnellganggrenze die Fliehkraftsteuergewichte in ihre ursprüngliche, einwärts gekehrte Lage zurückschwingen, jedoch würde das Schnellauf-Treibklinkenrad nicht allein durch die Tatsache freigegeben, dass die Steuergewichte in ihre ursprüngliche und unwirksame Stellung zurückgekehrt sind. Für den Zweck der Freigabe eines solchen Eingriffes muss der Fahrer des Rades mit der Geschwindigkeit des Pedaltretens bewusst und willentlich heruntergehen, wodurch-unter Betrachtung der Fig. l und 2-die Treibklinke-29-- und das Schnellaufklinkenrad-24-in relativ entgegengesetzter Richtung gedreht werden, so dass die Klinke
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Endlich ist zu sehen, dass der Radfahrer je nach Wunsch die Geschwindigkeitsübersetzung durch händisches Umschalten auf ein gewähltes Kettenrad mit einer andern Zähnezahl erreichen kann und dies ganz unabhängig vom halbautomatischen Umschalten gemäss der Erfindung.