Wechselgetriebe für Fahrräder mit Tretkurbelantrieb. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wechselgetriebe für Fahrräder mit Tretkurbelantrieb und mit im Tretlagerge- häuse eingebautem Räderwerk, bei dem eine Anzahl von Übersetzungsrädern lose auf einer Welle gelagert sind und durch Kupp lung abwechslungsweise mit dieser Welle in Drehverbindung gebracht werden können.
Das Neue hieran besteht nun erfindungs gemäss darin, dass die die lose gelagerten Übersetzungsräder tragende Welle hohl aus gebildet ist und im Innern einen achsial ver- sehiebbaren und mit Kurvenbahnen versehe- nen Steuerkolben aufweist, und dass die Welle und der in deren Innerem angeordnete Steuerkolben von quer zur Wellenachse ver schiebbaren Riegeln durchdrungen sind, und dass ferner in den Kurvenbahnen geführte und mit den Riegeln in Wirkungsverbindung stehende Gleitelemente vorgesehen sind, .das Cxanze so,
dass die Riegel in der Ruhestellung nicht über die Oberfläche der Welle vorste hen, durch achsiales Verschieben des Steuer- kolbens jedoch abwechslungsweise radial aus der Welle hervorgeschoben und in eine Keil bahn eines der auf der Welle angeordneten Übersetzungsräder eingeführt werden kön nen, um dadurch die Drehverbindung zwi schen der Welle und dem gewünschten Über setzungsrad herbeizuführen.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des dargestellt, und zwar zeigt: Abb. 1 einen, Schnitt durch das Wechsel getriebe nach der Linie B-B der Abb. 2, Abb. 2 einen. Achsialschnitt .des Getrie bes nach der Linie A-A der Abb. 1,
und Abb. 3 ein Detail der Abb. 2 in grösserem Masss.tabe.
In dem dargestellten Beispiel bezeichnet 1 das für die Aufnahme des Getrieberäder- werkes ausgebildete Tretlagergehäuse eines Fahrrades mit dem das Gehäuse abschliessen den Deckel 2. Mit 3 und 4 sind zwei Kugel lager bezeichnet, in denen die Tretkurbel welle 5 gelagert ist. 6 und 7 bezeichnen die liill@I! 'I in an und für sich bekannter Weise mit der Welle 5 verkeilten Tretkurbeln. Auf der Welle 5 sind vier Zahnräder 8 mit verschie denen Teilkreisdurchmessern angeordnet, welche durch einen Keil 9 mit der Welle 5 in dauernder Drehverbindung gehalten sind.
Mit den Zahnrädern 8 kämmen dauernd vier mit Keilbahnen versehene Übersetzungsräder 10, welche auf einer mittels Rollenlagern 12 und 13 im Gehäuse 1 bezw. im Deckel 2 gelagerten Vorgelegewelle 11 lose, d. h. ge genüber dieser \vVelle 11 drehbar, aufgesetzt sind.
14 bezeichnet ein mit der Vorgelege- welle 11 fest verbundenes Zahnrad, welches mit einem zur Tretkurbelwelle 5 achsial an geordneten weiteren Zahnrad 15 dauernd im Eingriff steht. Das Zahnrad 15 ist seiner seits fest verkeilt mit einer lose auf der Welle 5 laufenden Büchse 3a, welche einerseits in den äussern Schulterring 3b des Kugellagers 3 übergeht und mittels eines Walzenlagers <B>16</B> im Tretlagergehäuse 1 gelagert ist.
Der Schulterring 3b des Kugellagers 3 ist mit einem Flausch 3c ausgerüstet, an welchem das Kettenrad 17 befestigt ist, welch letzte res in an und für sich bekannter Weisa über eine Kette mit dem Kettenzahnkranz des Hinterrades. des Fahrrad-es in Antriebsver bindung steht.
Die Vorgelegewelle 11 ist hohl ausgebil det und weist im Innern einen achsial ver schiebbaren Steuerkolben 22 auf. Sowohl die Vorgelegewelle 11 wie auch der Steuerkolben 22 sind von vier quer zur Wellenachse ver schiebbaren und in Schlitzen der Welle 11 bezw. des ,Steuerkolbens 22 gelagerten Rie geln 18 durchdrungen. Diese Riegel sind zweiteilig ausgebildet und bestehen je aus einem Kopfteil 18a (Abb. ,3) und einem Fuss teil 18b.
Die Anordnung ist dabei so getrof fen, dass sich die beiden Teile 18a und 18b um einen bestimmten Betrag a innerhalb einer innern und einer äussern Grenzstellung (letztere in Abb. 3 dargestellt) gegeneinan der verschieben können. Zwischen den beiden Riegelteilen 18a und 18b sind zwei Druok- federn 21 angeordnet, welche bestrebt sind,
die beiden Riegelteile in der äussern Grenz- stellung (Abb. 3) zu halten. Die Riegel 18 sind so bemessen, dass sie in ihrer Ruhestel- lung nicht über. die Oberfläche der Vorgelege- welle 11 vorstehen bezw. nicht in die Keil bahnen der Übersetzungsräder 10 hinein ragen.
Inder Breite b (Abb. 3) entsprechen die Riegel der Breite der Übersetzungsräder 10 und in der Dicke der Breite b' (Abb. 1) der in den Rädern 10 angeordneten: Keilbah nen.
Der Fussteil 18b jedes Riegels ist von einem Gleitelement in Form eines Gleit zapfens 20 quer durchsetzt. Die Gleitzapfen stehen beidseitig je über den Fussteil 18b vor und ragen mit ihren. Enden in zwei in der Form miteinander übereinstimmende Kurvenbahnen 11a, welche in einer quer zu den Riegelhauptebenen verlaufenden Ebene im Steuerkolben 22 ausgespart sind.
An dem einen Ende des ,Steuerkolbens 22 ist ein Befestigun.gs@nippel 2'3 angeordnet. Derselbe ist so ausgebildet, dass er wohl Be wegungen in der Achsenrichtung der Welle 11 auf den :Steuerkolben: überträgt, dagegen aber sich .gegenüber d em letzteren frei drehen lässt. An dem Nippel 2,3 ist ein Zugorgan in Form. einer Gelenkkette 24 befestigt, welche zu einem (nicht gezeichneten) Schalthebel oder dergleichen führt.
Eine einerseits am Deckel ?. und anderseits am Nippel 2.3 ab gestützte Druckfeder 25 übt auf den Steuer kolben 22 dauernd einen in Richtung des in Abb. 2 eingezeichneten Pfeils C wirkenden Druck aus.
Mit 29a (Abb. 21) ist ein Bremsbetäti- gungsring bezeichnet. Dieser ist auf dem äussern Rand des innern Schulterringes 29 des Kugellagers 4 drehbar gelagert.
Schul terring 29 und Bremsbetätigungsring 29a sind in bekannter Weise nach Art eines Wal- zengesperres ausgebildet; 30 bezeichnet eine der zugehörigen, zwischen dem Bremsbetäti- gungsring 29a und dem Schulterring 29 an geordneten Sperrwalzen.
Der .Schulterring 29 steht mittels des Keils 9 mit der Tretkurbel- welle 5 in Drehverbindung. 33 bezeichnet ein zu den Fahrradbremsen (nicht gezeioh- net) führendes Gestänge, dessen in der Zeich nung ersichtliches eines Ende mittels eines Nippels 31 und einer Schraube 32 mit dem Bremsbetätigungsring 29a in gelenkiger Ver bindung steht.
Das Ganze ist so angeordnet, dass. der Bremsbetätigungsring beim Vor wärtsbewegen der Tretkurbelwelle 5 im Sinne des eingezeichneten Pfeils E in Ruhe bleibt, w ährend beim Uückwärtstreten der Tretkurbelwelle, entgegen der Pfeilrichtung E, die Klemmwalzen 3,
0 zwischen dem innern \feil 29 und dem Bremsbetätigungsring 29a in bekannter \'eise Reibungsschluss herstel len und dadurch den Bremsbetätigungsring 29a ebenfalls zur Drehung in dem Pfeil E entgegengesetztem Sinne zwingen.
Mit 26 ist das vordere untere Tragrohr des Fahrradrahmens bezeichnet, 27 bezeich net das Satteltragrohr und 28 die untern Hinterradstreben des Rahmens. Alle diese mit Verankerungsstiften 26a, 27a und 28a versehenen Rohre sind in das aus Leicht metall gegossene Tretlagergehäuse 1 einge gossen.
Die Anordnung des Tretlagergehäu- ses bezw. der Wellen 5 und 11 .gegenüber dem Fahrradrahmen ist dabei so getroffen, dass .die Tretkurbelwelle 5 im Achsenschnitt punkt 0 (Abb. 1) der Tragrohre-26, 27 und 2.8 liegt, während die Achse der die losen Übersetzungsräder 10 tragenden Welle 11 die Längsachse des vordern untern Rahmen rohres 26 schneidet (Abb. 1).
Die Kupplung des einen oder andern der lose auf der Vorgelegewelle 11 sitzenden Übersetzungsräder 10 erfolgt durch achs.ia- les Verschieben des Steuerkolbens 2.2, wobei die Gleitzapfen 20, abwechslungsweise von der Kurvenbahn hla des Steuerkolbens 22 in zur Achse der Welle 11 senkrechterRichtung verschoben werden.
Wird beispielsweise ein Gleitzapfen im Sinne des in Abb. 2 einge zeichneten Pfeils F verschoben, wie dies beispielsweise für den Gleitzapfen des; dem festen Zahnrad 14 benachbarten Zahn rades 10 bezw. Riegels 18 gezeigt ist, so wird diese Verschiebung auch dem Fussteil 18b des zugehörigen Riegels mitgeteilt, und dieser stösst dann über die Federn 21 den Riegelkopf 18a in eine Keilbahn des korres pondierenden Zahnrades hinein, womit die Kupplung der Welle 11 mit dem betreffen den Ubersetzungsrad bewerkstelligt ist.
Befindet sich eine Keilbahn des zu kup pelnden Zahnrades im Augenblick der Be- tätigung des Steuerkolbens 22 nicht gerade in der für das Eintreten des Riegels in die Keilbahn entsprechenden Lage, so werden. zunächst die beiden Riegelteile 18a und 18b unter Überbrückung des Zwischenraumes a (Abb. 3) in die innere Grenzstellung zusam mengeschoben und dabei .gleichzeitig ,
die Fe dern 21 zusammengedrückt bezw. gespannt. Sobald nun beim W_ eiter.drehen des zu kup pelnden Zahnrades 10 eine Keilbahn dessel ben in die Kupplungslage kommt, drücken die gespannten Federn 21,den Riegelkopf 18a in diese Keilbahn hinein.
Wie vorstehend erwähnt, wird beim Rückwärtstreten der Tretkurbeln 6, 7 bezw. .der Welle 5 der Bremsbetätigungsring 29a über ein Klemmgesperre mit der Tretkurbel welle 5 gekuppelt, so dass sich der Bremsbe- tätigungsring 29a ebenfalls rückwärts, d. h. in dem .der Pfeilrichtung E entgegengesetz ten Sinne dreht.
Diese Bewegung wird nun über die Organe 31, 32 und 33 auf die Fahr radbremsen, welche sowohl sogenannte Trom mel- wie auch sogenannte Felgenbremsen sein können, übertragen und zur Betätigung bezw. zum Anziehen dieser Bremsen benutzt. Mit Ausnahme der .in der Hinterradnabe selbst eingebauten sogenannten Rücktritt bremsen konnten bis anhin andere Bremsen, wie z. B. die genannten Trommel- und Fel genbremsen, nur von Hand betätigt werden.
Die vorstehend beschriebene Anordnung und Ausbildung des Bremsbetätigungsringes 2,9a ermöglicht es, derartige Bremsen nun auch auf bequeme Weise nach Art der sogenann- ten Rücktrittsbremsen mittels der Tretkur- beln betätigen zu können.
Statt der für .die Betätigung,des Steuer kolbens 22 dargestellten Gelenkkette 2@4 könnte auch ein mit einem Schalthebel oder dergleichen in Verbindung stehendes, starres Gestänge verwendet werden, welches dann an Stelle der Feder 25 zugleich auch für die Rückführung des Steuerkolbens 22 im Sinne des Pfeils C ausgebildet sein könnte.
Change gears for bicycles with crank drive. The present invention relates to a change gear for bicycles with a pedal crank drive and a gear train built into the bottom bracket housing, in which a number of transmission gears are loosely mounted on a shaft and can be alternately brought into rotary connection with this shaft by coupling.
According to the invention, the new thing about this is that the shaft carrying the loosely mounted transmission gears is hollow and has an axially displaceable control piston provided with cam tracks on the inside, and that the shaft and the control piston arranged in its interior are of transversely to the shaft axis ver slidable bolts are penetrated, and that also guided in the cam tracks and operatively connected to the bolts sliding elements are provided, the Cxanze so,
that the bolts do not protrude above the surface of the shaft in the rest position, but can be alternately pushed radially out of the shaft by axially shifting the control piston and inserted into a wedge path of one of the transmission gears arranged on the shaft, thereby creating the rotary connection bring about between tween the shaft and the desired transmission gear.
In the drawing, an example embodiment of the subject matter of the invention is shown, namely: Fig. 1 a, section through the change gear according to the line B-B of Fig. 2, Fig. 2 a. Axial section of the gearbox along line A-A in Fig. 1,
and Fig. 3 shows a detail of Fig. 2 on a larger scale.
In the example shown, 1 designates the bottom bracket housing of a bicycle designed to accommodate the gear mechanism with which the housing closes the cover 2. 3 and 4 denote two ball bearings in which the pedal crank shaft 5 is mounted. 6 and 7 denote the liill @ I! I pedal cranks wedged with the shaft 5 in a manner known per se. On the shaft 5 four gears 8 with different pitch circle diameters are arranged, which are held by a wedge 9 with the shaft 5 in permanent rotary connection.
With the gears 8 mesh continuously four provided with wedge tracks transmission gears 10, which respectively on a roller bearings 12 and 13 in the housing 1. Countershaft 11 mounted in cover 2 is loose, d. H. opposite this \ vVelle 11 rotatable, are attached.
14 denotes a gearwheel which is firmly connected to the countershaft 11 and which is permanently in engagement with a further gearwheel 15 arranged axially with respect to the pedal crankshaft 5. The gear 15 is firmly wedged with a sleeve 3a running loosely on the shaft 5, which on the one hand merges into the outer shoulder ring 3b of the ball bearing 3 and is mounted in the bottom bracket housing 1 by means of a roller bearing 16.
The shoulder ring 3b of the ball bearing 3 is equipped with a loop 3c to which the sprocket 17 is attached, which last res in a manner known per se via a chain with the sprocket of the rear wheel. of the bicycle it is in a drive connection.
The countershaft 11 is hollow ausgebil det and has an axially ver displaceable control piston 22 inside. Both the countershaft 11 and the control piston 22 are of four transversely to the shaft axis ver slidable and in slots of the shaft 11 respectively. of the control piston 22 mounted Rie rules 18 penetrated. These bars are designed in two parts and each consist of a head part 18a (Fig. 3) and a foot part 18b.
The arrangement is such that the two parts 18a and 18b can move relative to one another by a certain amount a within an inner and an outer limit position (the latter shown in Fig. 3). Between the two locking parts 18a and 18b two pressure springs 21 are arranged, which strive to
hold the two bolt parts in the outer limit position (Fig. 3). The bolts 18 are dimensioned so that they do not overflow in their rest position. the surface of the countershaft 11 protrude respectively. not in the wedge tracks of the translation wheels 10 protrude.
In the width b (Fig. 3) the bars correspond to the width of the transmission wheels 10 and in the thickness of the width b '(Fig. 1) of the arranged in the wheels 10: Keilbah nen.
The foot part 18b of each bolt is traversed by a sliding element in the form of a sliding pin 20 transversely. The guide pegs protrude on both sides each over the foot part 18b and protrude with their. Ends in two curved paths 11a which correspond to one another in shape and which are recessed in the control piston 22 in a plane running transversely to the main bolt planes.
At one end of the control piston 22 there is a fastening nipple 2'3. The same is designed in such a way that it probably transmits movements in the axial direction of the shaft 11 to the: control piston: but, on the other hand, can be freely rotated compared to the latter. A pulling element is in the form of the nipple 2,3. attached to a link chain 24 which leads to a (not shown) shift lever or the like.
One on the one hand on the lid? and on the other hand on the nipple 2.3 from supported compression spring 25 exerts on the control piston 22 continuously a pressure acting in the direction of the arrow C shown in FIG.
29a (Fig. 21) denotes a brake actuation ring. This is rotatably mounted on the outer edge of the inner shoulder ring 29 of the ball bearing 4.
Schulerring 29 and brake actuating ring 29a are designed in a known manner in the manner of a roller lock; 30 denotes one of the associated locking rollers arranged between the brake actuation ring 29a and the shoulder ring 29.
The shoulder ring 29 is in rotary connection with the pedal crankshaft 5 by means of the wedge 9. 33 denotes a linkage leading to the bicycle brakes (not shown), one end of which, shown in the drawing, is in an articulated connection by means of a nipple 31 and a screw 32 with the brake actuation ring 29a.
The whole thing is arranged in such a way that the brake actuation ring remains at rest when the crankshaft 5 moves forward in the direction of the arrow E, while the crankshaft is stepped backwards, against the direction of arrow E, the pinch rollers 3,
0 between the inner \ feil 29 and the brake actuation ring 29a in the known frictional engagement and thereby also force the brake actuation ring 29a to rotate in the opposite direction to arrow E.
With 26 the front lower support tube of the bicycle frame is referred to, 27 denotes the saddle support tube and 28 the lower rear struts of the frame. All these tubes provided with anchoring pins 26a, 27a and 28a are poured into the bottom bracket housing 1 made of light metal.
The arrangement of the bottom bracket housing respectively. of the shafts 5 and 11. opposite the bicycle frame is made so that .the crankshaft 5 in the axis intersection point 0 (Fig. 1) of the support tubes 26, 27 and 2.8, while the axis of the shaft 11 carrying the loose transmission wheels 10 is the Longitudinal axis of the front lower frame tube 26 intersects (Fig. 1).
One or the other of the transmission gears 10 loosely seated on the countershaft 11 is coupled by axially displacing the control piston 2.2, the sliding pins 20 being alternately moved by the cam track hla of the control piston 22 in the direction perpendicular to the axis of the shaft 11.
If, for example, a sliding pin is moved in the sense of the arrow F drawn in Fig. 2, as is the case, for example, for the sliding pin of the; the fixed gear 14 adjacent gear wheel 10 respectively. Latch 18 is shown, this shift is also communicated to the foot part 18b of the associated bolt, and this then pushes the bolt head 18a into a wedge path of the corresponding gearwheel via the springs 21, whereby the coupling of the shaft 11 with the relevant transmission gear is accomplished is.
If a wedge path of the gear to be coupled is not exactly in the position corresponding to the entry of the bolt into the wedge path at the moment the control piston 22 is actuated, then. first the two locking parts 18a and 18b, bridging the gap a (Fig. 3), pushed together in the inner limit position and at the same time,
the Fe countries 21 compressed respectively. curious; excited. As soon as a wedge path of the same comes into the coupling position when the gear wheel 10 to be coupled rotates again, the tensioned springs 21 push the bolt head 18a into this wedge path.
As mentioned above, when stepping backwards the cranks 6, 7 respectively. .of the shaft 5, the brake actuation ring 29a is coupled to the crank shaft 5 via a clamping mechanism, so that the brake actuation ring 29a also moves backwards, i.e. H. rotates in the opposite direction to the arrow E.
This movement is now on the organs 31, 32 and 33 on the driving wheel brakes, which can be both so-called drum as well as so-called rim brakes, transmitted and BEZW for actuation. used to apply these brakes. With the exception of the so-called resignation built into the rear hub itself, other brakes such. B. the mentioned drum and Fel gene brakes, can only be operated by hand.
The above-described arrangement and design of the brake actuation ring 2, 9 a makes it possible to actuate such brakes in a convenient manner in the manner of the so-called coaster brakes by means of the pedal cranks.
Instead of the articulated chain 2 @ 4 shown for .the actuation of the control piston 22, a rigid linkage connected to a shift lever or the like could be used, which then in place of the spring 25 also for the return of the control piston 22 in the sense of the arrow C could be formed.