Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Fahrräder. Die Erfindung betrifft ein Geschwindig keitswechselgetriebe, das sich in hervorragen der Weise als Tretlagergetriebe für Fahr räder eignet, aber auch seine Anwendung in andern Maschinen, z. B. in Kranen, findet, und bei welchem durch eine Rückwärtsdre hung der Antriebswelle entweder ein Ge schwindigkeitswechsel durchgeführt werden kann, indem auf der Antriebswelle drehbare Wechselräder durch von einer Schaltscheibe gesteuerte, federbelastete Schaltklinkenpaare abwechslungsweise mit der Antriebswelle ge kuppelt werden, oder ein Rückwärtsdreh moment auf die Abtriebswelle übertragen werden kann.
Solche Getriebe sind bekannt. Sie haben den Nachteil, dass beim Rückwärtsantreiben der Antriebswelle nur geschaltet, aber kein Rückwärtsdrehmoment übertragen, im Falle des Fahrrades also keine Rücktrittsbremse über die Kette betätigt werden kann.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss behoben durch ein auf der Antriebswelle schwenkbares Rücktreibklinkenpaar,welches, wie auch die Schaltklinkenpaare, durch eine neben der Schaltscheibe drehbar auf der An triebswelle angeordnete Steuerscheibe ge steuert wird, und welches beim Rückwärts antreiben der Abtriebswelle letztere über eines der Wechselräder antreibt, ferner durch ein bei einem Drehrichtungswechsel der An triebswelle durch letztere entgegen einer Fe der betätigtes Schaltorgan, das beim Rück wärtsdrehen der Antriebswelle aus einer Schaltwinkellage heraus mit der Schalt scheibe in Eingriff kommt und diese zur Bewirkung eines Geschwindigkeitswechsels veranlasst, während es beim Rückwärtsdrehen der Antriebswelle aus andern Winkellagen heraus mit der Steuerscheibe in Eingriff kommt,
wodurch diese das Rücktreibklinken paar wirksam und das unmittelbar vor dem Rückwärtsdrehen wirksame der Schaltklin kenpaare unwirksam macht.
Ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Schalten durch Zurückdrehen der Antriebswelle aus der genannten Aus gangswinkellage einmal eingeleitet, so kann durch blosses fortgesetztes Zurückdrehen be liebig viel geschaltet und unerwünschte Gänge können übersprungen werden. Für die erwähnte Ausgangslage wählt man eine Siel- lang der Antriebswelle, die sich zum Bei spiel beim Fahrrad durch eine ungünstige Kurbelstellung zum Ausüben der Kraft zwecks Bremsens auszeichnet, also Tretkur belwellenlage mit linkem Pedale oben.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes dargestellt.
Fig. 1 zeigt das Getriebe im Schnitt längs einer die Antriebswelle und die Vorgelege- welle enthaltenden Ebene.
F'ig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 11-II der Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie III-III der Fig. 1. Fig. 4 ist ein ähnlicher Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1.
Fig. 5 zeigt eine Frontansicht der An triebswelle, in Fig. 1 von rechts gesehen, wo bei die Wechselräder weggenommen sind.
Fig. 6 zeigt eine zu Fig. 5 gehörende Un teransicht, und Fig. 7 ist eine Perspektivzeichnung eines Details.
Das dargestellte Geschwindigkeitswech selgetriebe ist für drei Geschwindigkeitsstu fen eingerichtet 1 ist die Tretkurbelwelle, 2 sind die fest mit ihr verbundenen Tretkur beln, und 3, 4 und 5 sind drehbar auf dieser Welle angeordnete, den vorgesehenen Ge schwindigkeiten entsprechende Zahnräder. Letztere stehen in ständigem Eingriff mit Zahnkränzen 7a,<I>7b,</I><B>7</B><I>c</I> eines auf einer Vor gelegewelle 8 angeordneten Zwischenrades 7. Die Kurbelwelle ist einerseits in einem Ku gellager 21 und anderseits in der Nabe 5a des Zahnrades 5 gelagert. Die Nabe dreht ihrerseits in einem Kugellager 22. Beide Ku gellager 21 und 22 sind in Schildern 24 und 25 gefasst. Ein Mantel 23 schliesst das Ge triebewerk nach aussen ab.
Schilder und Mantel werden durch Schrauben 26 zusam mengehalten.
Gleichmässig über den Umfang der Kur belwelle verteilt sind auf dieser drei Schalt klinkenpaare 9a, 9b bzw. 10a, 10b bzw. 11a, 11b angeordnet, deren je die beiden Klinken eines Paares miteinander verbin dende Bolzen 9e, 10e, 11c in parallelen Längsnuten la der Tretkurbelwelle liegen und in über diese letztere geschobenen Schei ben 19 und 20 gelagert sind. Die b-Klinken liegen alle in einer lotrecht zur Tretkurbel welle stehenden Ebene, während jede a-Klinke gegenüber einem der Zahnräder 3, 4 und 5 liegt, und zwar die Klinke 9a gegen über dem Rad 3, die Klinke 10a gegenüber dem Rad 4 und die Klinke l1a gegenüber dem Rad 5. Sämtliche Klinken sind in Aus- nehmungen 1b der Tretkurbelwelle versenk bar.
Die a-Klinken können in noch zu be schreibender Weise mit den Zahnrädern 3, 4 und 5 wechselweise in und ausser Eingriff gebracht werden, um über das Rad 5 bzw. über die Räder 3 und 4 und die entsprechen den Zahnkränze des Zwischenrades 7 eine Antriebsverbindung mit variablem Überset zungsverhältnis zwischen Tretkurbelwelle und Kettenrad 6 zu ermöglichen. Die Zahn räder 3, 4 und 5 besitzen zu diesem Zwecke sechs gleichmässig über den Umfang der Rä derbohrung verteilte, mit den a-Klinken zu sammenarbeitende Ausschnitte 3a, 4a, 5a.
Die b-Klinken stehen unter dem Einfluss von Federn 13, welche das Bestreben haben. erstere aus ihren Ausnehmungen 1b der Kur belwelle herauszustossen. Über den b-Klin- ken ist auf der Kurbelwelle eine Umschalt scheibe 12 drehbar angeordnet. Diese weist auf der Bohrungsseite einen kurvenförmigen Ausschnitt 12c auf, welcher am einen Ende allmählich in die konzentrische Bohrungs wand übergeht und am andern Ende mit dieser einen Absatz 12d bildet. Der Aus schnitt 12e ermöglicht das Herausstossen einer b-Klinke, wenn sie sich gegenüber dem Aus schnitt befindet. Er ist so beschaffen, dass nicht mehr als eine b-Klinke auf einmal aus ihrer Ausnehmung 1b herausgestossen werden kann.
Die Umschaltscheibe 12 hat einen Zak- kenk-ranz, wobei sich an jede Zacke<I>12a</I> un mittelbar ein Einschnitt 12b anschliesst.
Zwischen der Schaltscheibe 12 und dem Rad 3 sind auf der Tretkurbelwelle eine Steuerscheibe 15 und die Scheibe 20 angeord net, und zwar die Steuerscheibe .drehbar neben der Schaltscheibe 12, die Scheibe 20 mittels in -die Längsnuten la greifender Gähne, gegen Verdrehung gesichert, neben dem Rad 3. In weiteren Ausnehmungen der Tretkurbelwelle ist ein Klinkenpaar 14 schwenkbar gelagert.
Es wird in der Folge Rückteilklinkenpaar genannt. .Seine a-Klinke befindet sich in der Achsrichtung auf der Höhe der Klinke 11a und ist entgegengesetzt gerichtet wie diese, während seine b-Klinke permanent in einen Ausschnitt 15a der Steuerscheibe hineinragt. Dieser Ausschnitt hat gegeneinander geneigte Flanken 15b.
Die Eilinken 9b, 10b und Ilb werden von der Schaltseheibe 12 und der Steuerscheibe 15 beeinflusst, und letztere besitzt drei regel mässig über den Umfang der Bohrung ver teilte Einschnitte 15e, welche bei geeigneter Stellung der Scheiben 12 und 15 gegenüber der Tretkurbelwelle die Klinken 9b, 10b und llb aufnehmen können.
Die Verstellung der Scheiben 12 und 15 geschieht über ein durch die Tretkurbelwelle betätigtes Organ. Ein auf dem Schild 25 drehbar gelagerter, zweiarmiger Hebel 16 kann sieh in der Ebene der Schaltscheibe be wegen. Der eine, 16a, seiner Arme ist zwei fach abgeknöpft und besitzt an seinem Ende einen Stift 17. Dieser dient zum Halten und Führen einer sich in der Ebene der Fest scheibe 20 bewegenden, flachen Exzenter scheibe 27 mit kreissektorähnlichem Profil und einem entlang der Symmetrieachse ver laufenden Schlitz 27a. Die gebogene Seite hat eine von der Mitte gegen die Flachseiten zu nehmende Krümmung und ist randriert. Eine den Lagerzapfen des Hebels umgebende Tor sionsfeder 28 stützt sich mit einem Ende auf einen im Schild 25 befestigten Stift 29 und mit dem andern gegen den abgeknöpften He belarm 16a ab.
Durch eine an letzterem be festigte, mehrfach abgebogene Blattfeder 30 wird die Wirkung der Torsionsfeder 28 auf die Exzenterscheibe 27 übertragen, so dass diese fortwährend auf die äussere, ebenfalls randrierte Mantelfläche der Festscheibe 20 gedrückt wird. Bei einer Drehrichtungsände rung rollt die Exzenterscheibe 27 auf der Festscheibe ab und bewirkt durch ihre beson dere Form ein Anheben des Hebelarmes 16a und damit das Eingreifen eines Hakens 18 am Ende des andern Hebelarmes 16b in eine Verzahnung 15d eines am Umfang der Steuerscheibe 15 vorgesehenen, auf die Seite der Schaltscheibe n2 vorspringenden Kranzes. Dieser Kranz besitzt jedoch eine Lücke 15e.
Wird der Hebel betätigt, wenn sich der Sa- ken 18 im Bereich der Lücke 15e befindet, so kommt der Haken zum Eingriff mit dem Zackenkranz der Schaltscheibe 12 und hält letztere zurück. Eine in 31b am Hebelarm 16b befestigte Flachfeder 31, deren eines Ende 31a sich auf die Innenseite des Steuerschei- benkranzes abstützt, sichert den Eingriff, so lange die Tretkurbelwelle rückwärts ange trieben wird, und löst ihn aus beim Wieder vorwärtsdrehen, sobald genanntes Federende aus der Lücke springen kann.
Das Getriebe arbeitet wie folgt: Die Ausgangsstellung ist zum Beispiel die in der Zeichnung dargestellte. Die Tret kurbelwelle dreht sich in der Vorwärts- oder Antriebsdrehrichtung, das ist in den Fig. 2, 3 und 4 der Linksdrehsinn, in der Fig. 5 der Rechtsdrehsinn. Es ist der grosse Gang ein geschaltet, denn der Ausschnitt 12e der Schaltscheibe befindet sich gegenüber der Klinke 9b, die somit herausgestossen ist und der zugehörigen Klinke 9a ermöglicht, das Rad 3 mit der Tretkurbelwelle zu kuppeln. Die Klinke 9b befindet sich dabei in einem Ausschnitt 15e der Steuerscheibe. Beginnt der Fahrer zurückzutreten, wenn die Lücke 15e gegenüber dem Haken 18 steht (linkes Pedal oben), so wird diesem ermöglicht, die Schaltscheibe zurückzuhalten. Diese drückt die Klinke 9b in die Ausnehmung 1b.
Bei weiterem Rückwärtsdrehen kommt zuerst die Klinke 11b, dann die Klinke 10b in den Be reich des Ausschnittes 12e. Wird in einer dieser Stellungen wieder begonnen, vorwärts z11 treten, so wird entsprechend das Rad 5 bzw. 4 gekuppelt und der direkte bzw. der kleine Gang eingeschaltet. Das Umschalten vom kleinen auf den grossen Gang geschieht in ähnlicher Weise. Es besteht eine Reihen folge, die nur im angeführten Sinn durch laufen werden kann.
Will man zum Beispiel vom kleinen Gang in den direkten schälten, so überspringt man nach einer 1/s-Rückwärts- umdrehung den grossen und schaltet durch eine anschliessende 1/3-Umdrehung im glei chen Sinn den gewünschten Gang ein.
Jede Schaltung ist erst vollständig nach wieder begonnenem Vorwärtstreten, weil erst dann die a-Klinke, welche zu der von der Schalt ,scheibe freigegebenen b-Klinke gehört, voll ständig in einen Ausschnitt a des ihr zu geordneten Rades 3, 4 oder 5 treten kann, wo bei der Haken 18 so lange in einen der Ein- schnitte 12b greift und die Schaltscheibe zu rückhält, bis einer der Rasten 32 unter der Flachfeder 31 durchläuft und ihn vermittels dieser Feder und des Hebelarmes 16b anhebt.
Während dieser Schaltvorgänge ist die Steuerscheibe durch eine weiter unten zu be schreibende Verriegelung gegen Verdrehung in bezug auf die Tretkurbelwelle gesichert gewesen. Diese Verriegelung verliert ihre Wirkung, sobald ein Gang vollständig ein geschaltet ist, denn es soll aus jeder Tret kurbelwellenlage, ausser der genannten Aus gangslage zum Schalten, die Rücktrittbremse betätigt werden können. Beginnt der Fahrer zu diesem Zweck zurückzutreten, so wälzt sich die Exzenterscheibe 27 wieder auf der Festscheibe ab.
Noch bevor die Mitte seiner bogenförmigen Seite mit der Festscheibe in Berührung kommt, ist der Hebel 16 schon so viel verdreht worden, dass der Haken 18 gegen die Verzahnung 15d der Steuerscheibe stösst, diese abbremst und somit gegen die Tretkurbelwelle verdreht. Die Exzenter scheibe rollt weiter ab, verschiebt sich, durch ihren Schlitz 27a am Stift 17 geführt, ent gegen der Wirkung der Blattfeder 30 auf dem Hebel 16, so dass der Haken 18 auf die Steuerscheibe drückt, bis die Exzenterscheibe 27 sich über die Mittellage abgerollt hat. Nachher gibt der Haken die Steuerscheibe wieder frei.
Beim Wiedervorwärtskurbeln rollt die Exzenterscheibe im umgekehrten Sinn ab, betätigt erneut den Hebel 16, dessen Haken 18 die Steuerscheibe wieder in die Ausgangslage verdreht. Mittlerweile hat diese aber mit einer Flanke 15b ihres Ausschnittes 15a die Klinke 14b im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 3) verdreht, und die Bohrungswandung hat die Klinke 9b in eine Ausnehmung 1b versenkt. Somit ist auch die Klinke 9a ver senkt und die Klinke 14a zwangsläufig in einen der Ausschnitte 5a verdreht worden, die alle symmetrisch sind und gegenüber den Absätzen für die Klinke 9a solche für die Klinke 14a besitzen. Die Tretkurbelwelle ist ,somit für den Rückwärtsdrehsinn mit dem Rad 5 und folglich mit der Abtriebseite des Getriebes gekuppelt.
Beim Wiedervorwärts- kurbeln verdreht die andere Flanke 15b des Ausschnittes 15a die Klinke 14b im Uhrzei gersinn (Fig. 3), die Klinke 14a tritt in ihre Ausnehmung zurück und ein Ausschnitt 15c verlagert sich wieder gegenüber der Klinke 9b und ermöglicht der Feder 13, diese zu heben, wodurch die Klinke 9a die Tretkurbel welle wieder mit Rad 3 kuppelt. Wird ge bremst, wenn ein anderer Gang eingeschaltet ist, so wird eben durch die Steuerscheibe das Klinkenpaar 10 oder 11 anstatt 9 unwirksam gemacht.
Während dieses ganzen Bremsvorganges ist die Schaltscheibe 12 gegenüber der Tret kurbelwelle durch die schon oben erwähnte Verriegelungsvorrichtung gegen Verdrehung gesichert gewesen. Der Hauptteil dieser Vor- riehtung ist ein in einer halbrunden Ausspa rung der Tretkurbelwelle drehbar gelagerter Riegel 33, dessen Form und Wirkungsweise aus den Fig. 3, 4, 5 und 7 hervorgeht. Er be steht aus zwei in Umfangsrichtung gegenein ander versetzten Hohlzylinderabschnitten, wovon einer mit der Schaltscheibe 12 und der andere mit der Steuerscheibe 15 zusammen arbeitet.
An der Wandung eines Ausschnittes 20a der Festscheibe ist eine Rückstellfeder 34 befestigt, welche beständig darnach trach tet, den mit der Steuerscheibe 15 zusammen arbeitenden Riegelabschnitt mit der Tret kurbelwelle bündig zu stellen. Die Riegel kante 33a dieses Abschnittes befindet sich dann ausserhalb eines Ausschnittes 15f der Steuerscheibe und ermöglicht ihr, zwecks Bremsens gegenüber der Tretkurbelwelle Nerdreht zu werden. Damit der Riegel diese Stellung einnehmen.' kann, muss ein Gang voll ständig eingeschaltet sein.
Die Riegelkante 33b des andern Abschnittes tritt dann in einen von drei regelmässig über den Umfang der Bohrung der Schaltscheibe 12 verteilten, dreieckigen Ausschnitten 12e. Solange die Steuerscheibe verdreht ist, liegt der ihr zu geordnete Riegelabschnitt an der Wandung ihrer Bohrung an, und die Riegelkante 33b .des andern Abschnittes verhindert ein Ver drehen der .Schaltscheibe 12. Ist die Steuer scheibe in ihre Ausgangslage zurückgedreht, so kann die Schaltscheibe verschoben werden.
Die allmählich in die Bohrung auslaufende Flanke desjenigen der Ausschnitte 12e, der sieh gerade gegenüber dem Riegel befindet, stösst auf die Riegelkante 33b und verdreht den Riegel entgegen der Rückstellfeder 34. so dass die andere Riegelkante 33a in den Ausschnitt 15f der Steuerscheibe ragt. Diese ist dann gegen Verdrehung gesichert, auch in dem Moment, wo ein Gang übersprungen wird und der Riegel für kurze Zeit die Steuerscheibe freigibt. Kurz vorher über nimmt eine der b-Klinken (die vom Schalt ausschnitt 12c übergangen wird) die Verrie gelung, indem sie sich gegen den Absatz einer der Ausschnitte 15c stützt, und zwar bis sie von der Schaltscheibe wieder nieder gedrückt wird.
Letzteres geschieht erst, nachdem der Ausschnitt 12e über den Riegel hinweg gegangen ist und dieser die Verrie gelungwieder besorgt. Dieses abwechselnde Übernehmen der Verriegelung wird durch die grosse Ausdehnung des Schaltausschnittes 12e ermöglicht.
Damit der Riegel bei demontiertem Ge triebe nicht verlorengehen kann, besitzt der mit der Schaltscheibe zusammenarbeitende Abschnitt einen runden Fortsatz 33e, der sich unter einem in einer Kreisnut der Tret kurbelwelle angeordneten Seeger-Ring 35 dreht, welcher der Schaltscheibe 12 gleich zeitig als axialer Anschlag dient.
Von einem bekannten Fahrradgetriebe ausgehend, bei welchem die Schaltscheibe durch eine mit dem Getriebegehäuse verbun dene Schaltklinke beim Rückwärtstreten zu rückgehalten wird, wurde früher vorgeschla gen, den Nachteil der fehlenden Rücktritts bremse dadurch zu beheben, dass eine mit der Antriebsweile verbundene, mit einem oder mehreren einspringenden Teilen versehene Sperrscheibe nur gestattet, dass die Schalt klinke die Schaltscheibe zurückhält, solange die Antriebskurbeln sich innerhalb bestimm ter Schaltsektoren bewegen. Es bieten sich hier zwei Möglichkeiten: 1.
Beim Rückwärtsdrehen im Schaltsek tor erfolgt nur eine Schaltung, und dies in einer festen, vom Konstrukteur gewählten Reihenfolge. Es muss also, wenn zum Beispiel ein Gang übersprungen werden soll, zuerst eine halbe Umdrehung vorwärtsgedreht wer den, bevor der gewünschte Gang durch noch maliges Rückwärtsdrehen eingeschaltet wer den kann.
2. Der Schaltsektor kann unterteilt wer den, so dass bei einer Schaltbewegung alle drei Gänge nach einer bestimmten Reihen folge, z. B. 1, 2, 3, 1 durchlaufen werden. Je nach der Grösse der Schaltbewegung inner halb des Schaltsektors kann nach Wunsch geschaltet werden, wenn der gewünschte Gang sich in obiger Reihenfolge rechts des eben eingeschalteten Ganges befindet. Es kann also nicht direkt vom dritten auf den zweiten Gang geschaltet werden, sondern es muss vorerst von 3 auf 1 geschaltet und dann um mindestens eine halbe Umdrehung in Triebsrichtung getreten werden, so dass erst im nächsten Schaltsektor der gewünschte zweite Gang eingeschaltet werden kann. Dies ist ein grosser Nachteil.
Dazu kommt noch, dass, da der Bremssektor möglichst gross gemacht werden muss, der Schaltsektor entsprechend kleiner wird, und weil dieser bei einem Dreiganggetriebe noch in drei Un tersektoren geteilt werden muss, wird der Untersektor so klein, dass der Fahrer Mühe hat, den gewünschten Gang sicher mit den Füssen zu finden.
Beim Schalten durch Rückwäxtstreten beim dargestellten Getriebe aus einer be- stimmten Ausgangslage fallen alle oben er wähnten Nachteile weg, und dazu wird noch der Bremssektor stark vergrössert.