Planetenwechselgetriebe für Fahrräder Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetenräder- Wechselgetriebe für Fahrräder. mit einer ersten Abtriebskupplung zwischen dem innenverzahnten Organ und einem Ab triebsteil und einer zweiten Abtriebskupplung zwischen dem Planetenradträger und dem ge nannten Abtriebsteil, ferner mit einem ver schiebbaren Kupplungsorgan, das ein An- triebsornan wahlweise mit dem Planetenrad träger oder mit dem innenverzahnten Organ zu kuppeln erlaubt und mit Mitteln zusam menwirkt, welche die erste Abtriebskupplung auszud rücken erlauben, während das genannte Kupplungsorgan das Antriebsorgan mit dem innenverzahnten Organ kuppelt,
wobei ferner die genannte erste Abtriebskupplung einen einzigen verschiebbaren Kupplungsring mit zwei Sätzen von Kupplungselementen aufweist, deren einer mit einem Satz Kupplungsele menten des innenverzahnten Organs und der andere mit einem Satz Kupplungselementen des Abtriebsteils zusammenzuwirken bestimmt ist, wobei der eine Satz von Kupphungsele- menten des Kupplungsrings im Zusammen wirken mit dem zugehörigen Satz von Kupp- hingselementen nur in der einen Umfangs richtung kuppeln kann, und wobei dureh Ver schieben des Kupplungsringes einer seiner Sätze von Kupplungselementen mit dem zum Zusammenwirken mit ihm bestimmten Satz wahlweise in oder ausser Eingriff gebracht wer den kann.
Es ist bekannt, derartige Planetenräder- Wechselgetriebe in der Nabe des Antriebs rades eines Fahrrades unterzubringen. Dabei ist es erwünscht, den Durchmesser der Nabe zwecks gefälliger Form so klein als möglich zu halten und das Getriebe so leicht zu bauen. als es die auftretenden Beanspruchungen er lauben. Die Grösse und das Gewicht eines sol chen in eine Fahrra dnabe eingebauten Wech selgetriebes, wird hauptsächlich durch Festig keitserwägungen bestimmt und nicht durch den Durchmesser des Zahnrädersatzes.
Der Antriebsteil muss eine dem Antriebsdreh moment entsprechende Grösse besitzen und diese Grösse bestimmt ihrerseits die Abmes sungen des Nabengehäuses, das bei solchen Ge trieben in der Regel zu den Abtriebskupp lungen gehörende Sperrklinken trägt. Die Erfindung bezweckt , ein Planeten- Abtriebgkupplungen bei hinreichender Festig keit kleinere Abmessungen haben als in den bekannten Getrieben, so da.ss Grösse und Ge wicht einer Nabe, in w eIche das Getriebe ein gebaut ist, geringer als bei bekannten Bau arten sein können.
Das erfindüngsgemässe Planetenräder- Weeli-gelgetriebe für Fahrräder ist, dadüreh gekennzeichnet, d'ass ein Paar von zum Zusam- menwirken bestimmten Sätzen von Kupplungs elementen an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Kupplungsringes und des innenverzahnten Organs angeordnet sind.
Bei Atusführungsbeispielen der Erfindung- ist es zum Entkuppeln des innenverzahnten Organs vom Antriebsteil zwecks Wechsels des Übersetzungsverhältnisses nicht nötig, ein Wählorgan in eine mit einem. Teil der auszu rückenden Abtriebs kupplung übereinstim mende Drehstellung zu bringen.
In der beiliegenden Zeichnung sind so ehe Ausführungsbeispiele des erfindungsgenässen Planetenräder-Weehselgetriebes dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein in eine Fahrradnabe eingebautes Wechsel getriebe für drei Ühersetzungen, wobei einige Teile des Getriebes oberhalb der Mittellinie in einer andern Lage dargestellt sind als unter halb dieser Linie.
Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie A-A von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Sperr zähne am innenverzahnten Ring des Planeten rädergetriebes und am Kupplungsring der einen Abtriebskupplung.
Fig. 4 ist ein Längsschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 5 eines dreigängigen Fahrrad- naben-Weehselgetriebes als erste Variante zu Fig. 1, wobei gewisse Teile oberhalb der Mit tellinie in einer andern Lage dargestellt sind als unterhalb der Mittellinie.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4.
Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 4.
Fig. 7 ist eine Detailansicht eines Teils der Variante nach Fig. 4.
Fig. 8 zeigt, ähnlich wie Fig. 4, einen Längsschnitt einer zweiten Variante.
Fig. 9 ist ein Querschnitt. längs der Linie 9-9 von Fig. 8, und Fig. 10 zeigt in Ansieht einen Teil der Variante nach Fig. B.
Alle Teile, welebe den in Fig. 1 biss 3 be schriebenen gänzlich oder annähernd entspre- ehen, erhalten dieselben Bezugszeichen.
Gemäss Fig. 1 bis 3 besitzt ein Wechsel getriebe für eine Fahrradnabe eine Achse 1, an welcher ein Sonnenrad la angefräst ist. Im Eingriff mit diesem Sonnenrad stehen Planetenräder 3, welche auf Zapfen 3α72 des Planetenradträgers 3 sitzen. Dieser Planeten radträger sitzt drehbar auf der zlehse 1 und wird durch eine Ringfeder 4. gegen das Son nenrad gehalten. Vorsprünge 3b ragen am Planetenradträger 3 über die Zapfen 3α hin aus, um Befestigungsteile zu bilden, die an ihrem Aussenumfang eine Nut aufweisen, um darin einen Sprengrings 2a aufzunehmen, wel- eher die Planetenräder 2 auf ihren Zapfen festhält.
Die Rädergruppe wird von einem innenverzahnten Ring 5 umschlossen, der mit den Planetenrädern 2 in Eingriff steht. Eine Verlängerung 5u des Ringes 5 ist an ihrer Innenseite mit Führungsvorsprüngen 5b und an ihrer Stirnseite mit Sperrzähnen 5e ver sehen. Der Planetenradträger 3 besitzt eben falls eine Verlängerung 3c, in welche Schlitze Nd eingesehnitten sind. Ein Ring 6 ist auf der Verlängerung 3k so aufgesetzt, dass er unter dem Einfluss der Feder 7 axial darauf gleitet, wobei innere Vorsprünge 6a den Ring 6 zwin gen, sieh mit dem, Plänetenradträger 3 72u drehen. Sperrzäne 6b sind an einer Stirn fläche dieses Ringes gebildet und wirken mit.
Sperrzähnen 8a an einem Lagerkörper 8 zu sammen.
Der Lagerkörper 8 ist bei 9a in die Naben hülse 9 eingesehraubt und rotiert auf Kugeln 10, welche auf einem weiteren Lagerteil 11 laufen, der auf der Aehse 1 aufgesehraubt ist. In das andere Ende der Nabenhülse ist bei 9b ein zweiter Lagerkörper 12 eingesehraubt, welcher auf Kugeln 13 läuft, die ihrerseits auf einem am Antriebsteil 14 ausgebildeten Lauf ring laufen. Die beiden Lagerkörper 8 und 12' und die Nabenhülse 9 bilden zusammen den Abtrieb--teil des Getriebes und .stellen die Hinterradnabe des Fahrrades dar. Der An triebsteil. 14 des Getriebes läuft auf weiteren Kugeln 15, welche sich auf einem weiteren, auf die Achse 1 a.if_resehraubten Lagerteil. 16 bewegen.
Innerhalb des Lagerkörpers 1? be findet .sieh ein Ring <B>17,</B> der am Antriebsteil 14 frei drehbar und axial versehi:ehbar ange- ordnet. ist. und Klauen. 17a besitzt, welche in NTuten 12rc des Lagerkörpers 1? eingreifen, so dlass sich der Ring 17 zwangsweise mit. dem Lagerkörper 12 drehen muss. Der Ring 17 ist ferner an seiner Stirnseite mit Sperrzähnen 17b versehen, welche unter dem Einfluss der Feder 18 mit den Sperrzähnen 5e am innen verzahnten Ring 5 zusammenarbeiten.
Auf der Achse 1 sitzt auch eine Büchse 19, welche mit einem Keil 20 versehen ist, der sieh axial frei in dem Aehsenschlitz 1b bewegt. Eine Stange 21 ist in den Achsenkeil 20 eingeschraubt und liegt in einer Bohrung 1c der Achse 1. hin Kupplungsteil 22 sitzt drehbar auf der Büchse 19 und eine Unterlagseheibe 23 und eine Feder 24 drücken den Teil 22 normalerweise nach links, solange die Steuerstange 21 nicht durch äussere Mittel verschoben wird. Der Kupp- hungsteil 22 besitzt nach aussen gerichtete Arme 22r, welche in Sehlitzöffnun gen 14a des Antriebsteil 14 eingreifen, so dass sieh der Kupplungsteil 22 zwar mit dem Antriebsteil 14 drehen muss, aber sieh axial zu ihm ver schieben kann.
Am Antriebsteil 14 sitzt ein Kettenrad 25, welches mittels Unterlagsehei ben 26 undeines Sprengringes 27 in der Keil nute l4b gehalten wird.
Die Wirkungsweise des Getriebes ist wie folgt: Normalerweise drückt die Feder 24 den Kupplungsteil 22 nach links, um den Antriebs teil 14 durch das Eingreifen der Arme 22n. zwischen die Vorsprünge 3b mit dem Plane tenradträger 3 zu verbinden. Da, bei einem Planetengetriebe dieser Art der innenver zahnte Ring stets der sich am schnellsten drehende Teil ist, wird der Antrieb, durch die Planetenräder auf den innenverzahnten Ring 5 übertragen und von da über die Sperrzähne 77b, die Klauen 17a des Ringes 17 und die Nuten 12n des Lagerkörpers 12 auf die Naben hülse 9.
Da sieh der Lagerkörper 8 schneller als der Planetenradträger 3 dreht,.so gleiten die Sperrzähne 8a über die Sperrzähne 6b des Ringes 6 hinweg, der sieb zusammen mit dem Planetenradträger 3 dreht Dadurch ergibt sich Übersetzung ins Schnelle.
Wird der Kupplungsteil 22 nach reelhts be wegt, indem an der Steuerstange 21 gezogen wird, bis die Arme 22a des Teils 22 zwischen die am innenverzahnten Ring 5 vorhandenen Vorsprünge 5b eingreifen, wie das in Fig. 1 unterhalb der Mittellinie dargestellt, ist, so wird ein direkter Antrieb erzielt, da das Räderwerk dann nur leerläuft. Die an der linken Seite befindlichen Sperrzähne 8a und 6b laufen dabei, wie für die Übersetzung ins Schnelle besehriehen, übereinander hinweg.
Beim Weiterbewegen des Kupplungsteils 22 nach rechts schieben die rechten Seiten flächen der Arme 22a den Kupplungsring 17 nach rechts, uni die Sperrzähne 17b und 5c ausser Eingriff zu bringen, lassen aber den Antriebsteil 14 durch Aufreehterhaltun g des Eingriffes der Arme 22a zwischen die Vor sprünge 5b in Antriebsverbindung mit dem innenverzahnten Ring 5. Der Antrieb erfolgt nun über den innenverzahnten Ring 5 und wird über die Planetenräder 2 auf den Pla netenradträger 3 übertragen und von da durch die Sperrzähne 6b und 8a auf den Lagerkör per 8 und die Nabenhülse 9. Diese Anordnung ergibt eine Übersetzung ins Langsame.
Die beschriebene Laue der Getriebeteile ist in Fig. 1 oberhalb der Mittellinie Bei der früher üblichen Konstruktion muss ten die Vorsprünge eines rotierenden Teils und zwischen diese ein -reif ende Klinken eines mit ihm gekuppelten Teils in eine bestimmte Drehstellung gebracht werden,
damit die Arme. eines 'V#@Tä.hlorgans an diesen Klinken angreifen und sie ausser Eingriff mit den Vorsprüngen bringen konnten. Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist eine solche Übereinstimmung der Drehstellung des Lagerkörpers 12 mit der jenigen .des als Wählorgan dienenden Kupp lungsteils 22 nicht erforderlich, was eine wesentliche Vereinfachung der Ausführung darstellt.
In der Variante gemäss den Fig. 4 bis 7 besitzt das Wechselgetriebe für Fahrradnaben viele Teile, welche denjenigen der Fig. 1 bis 3 entsprechen und daher die gleichen Bezuos- zeiehen aufweisen. Das Getriebe besitzt. eine feststehende Achse 1, an welcher ein Sonnen rad 1a anggefräst ist. Planetenräder 2, die auf Zapfen 3a, des Planetenträgers 3 sitzen, stehen mit dem Sonnenrad la in Eingriff.
Der Plane- tenradträger 3 sitzt drehbar auf einem mit einem Anschlag versehenen Flansch 1d. Die Zapfen 3a erstrecken sieh durch die Planeten räder 2 hindurch, um treibende Kupplungs teile zu bilden, und ein Ring 2b sitzt auf den verlängerten Zapfen, wodurch die Planeten räder 2 in ihrer entsprechenden Lage gehal ten werden. Der Rädersatz wird durch einen innenverzahnten Ring 5 vervollständigt. Eine Verlängerung des Ringes 5 weist Schlitz öffnungen auf, wodurch nach einwärts gerich tete Kupplungszähne 5d und an seiner Stirn seite axial gerichtete Kupplungsklauen 5e ge bildet werden. Auch der Planetenradträger 3 ist mit einer Verlängerung 3e versehen, welche Sperrklinken 3f trägt, welche mit am Lager körper 8 gebildeten Sperrzähnen 8a zusam menwirken.
Der Lagerkörper 8 ist bei 9a in die Nabenhülse 9 eingeschraubt, die sieh auf Kugeln 10 auf einem Lagerteil 11 dreht, wel- eher am andern Ende der Nabenhülse 9 mit der Achse 1 verschraubt ist. Bei 9b ist in die Lagerhülse 9 eine weiterer Lagerkörper 12 ein geschraubt; dieser ist mittels eines Kugellagers 13 auf einem Antriebsteil 14 gelagert, der sei nerseits auf Kugeln 15 auf einem auf die Achse 1 aufgeschraubten Lagerteil 16 läuft. Innerhalb des Lagerkörpers 12 ist ein Ring 17e, der in Taschen 17e gehaltene Sperrklin ken 17d trägt , verschiebbar und drehbar auf dem Antriebssteil 14 angeordnet.
Der Ring 17c wird durch eine Feder 18 nach links (Fig. 4) gedrückt; diese Feder greift an einer Unter lagscheibe 18a an, welche gleichzeitig dazu dient, die Sperrklinken 17d in ihren Taschen 17e festzuhalten. Diese Sperrklinken wirken mit Sperrzähnen 12a zusammen, welche am Lagerkörper 12 gebildet sind. Auf der Achse 1 sitzt eine Büchse 19, die mit einem Keil 20 versehen ist, der sieh axial in einem Schlitz 1b der Achse 1 bewegen kann; eine Stange 21 ist mit. dem Achsenkeil 20 verschraubt und befindet sich in einer axialen Bohrung 1c der Achse 1.
Auf der Büchse 19 sitzt drehbar ein Kupplungsteil 22, hinter dem sich eine Unt.er- lagscheibe 23 und eine Feder 24 befinden, welche d en Kupplungsteil 22 normalerweise in Fig. 4 nach links bewegt, soweit er nicht durch die Stange 21 zurückgehalten ist. Der Kupplungsteil 22 besitzt an seinem Umfang Arme 22a , welche sieh durch Schlitze 14a zwi schen fingerartigen Fortsätzen des Antriebs teils 14 etstreeken, so dass der Kupplungsteil 22 sich zwar zwangläufig mit dem Teil. 14 dreht, aber sieh axial zu ihm verschieben kann. Die Arme 22a können mit den einwärts gerieh- teten Kupplungszähnen 5d in Eingriff kom men.
Ein Kettenrad 25, das in einer Keilnute durch Unterlagscheiben 26 und einem Spreng- ring 27 gehalten ist, sitzt am Antriebsteil 14.
Der Ring 17c weist eine Ausdrehung mit einer Ringfläche 17f auf, die der Seitenfläche der Arme 22a gegenübersteht; ferner besitzt der Ring 17c an seiner in. Fig. 4 linken Stirnseite Kupplungsklauen 17g. Die Wirkungsweise dieser Variante des Weehselgetriebes ist wie folgt Die Feder 24 drückt den Kupplungsteil 22 in Fig. 4 nach links, um den Antriebsteil 14 durch das Eingreifen der Arne 22a. zwischen die Planetenradzapfen 3a mit dem Planeten- radträger 3 zu verbinden, wie es in der untern Hälfte der Fig. 4- strichpunktiert dargestellt isst.
Gleichzeitig drückt die Feder 18 den Ring so nach links, \dass die Kiippliingsklauen 17y zwischen die Kupplungsklauen 5e eingreifen: eine solche Lage i.,t in der untern Hälfte der Fig. 4 dargestellt.
Da der innenverzahnte Ring bei einem Planetengetriebe dic er Art stets der am schnellsten rotierende Teil isst, wird der Antrieb durch die Planetenräder 2 auf den Gehäusering 5, von diesem über die seitlichen Kuppllungsklauen <I>5e, 17g</I> nach dem Ring 7 7 und von diesem durch die Sperrklinken 7.7!d und die Sperrzähne 12a. auf die Nabenhiilise 9 übertragen. Da, sieh der Lagerkörper 8 schnel ler dreht als der Planetenträger 3, gleiten die Sperrzähne 8a über die Sperrklinken 3f hinweg.
Dadurch ergibt sieh Übersetzung ins Schnelle.
Wird der Kupplungsteil 22 durch die Stange 27. nach rechts bewegt, bis die Arme 22a mit. den nach innen gerichteten Kupp lungszähnen 5c1 des innenverzahnten Ringes 5 in Eingriff stehen, wie da-, unterhalb der 1llittellinie der Fig. 4 dargestellt ist, so wird ein direkter Antrieb erzielt, weil die Zahnräder dann nur leerlaufen und der Antrieb direkt durch die Kupplungsarme 22a und die Zähne <I>5d</I> auf den innenverzahnten Ring 5 und von da über die Sperrklinken 17d. und die Sperr zähne 12a auf den Lagerkörper 12 übertragen wird.
Bei weiterer Verschiebung des Kupplungs teils 22 nach rechts treffen die rechten Seiten flächen der Arme 22a auf die Ringfläche 17f und schieben den Ring 17e nach rechts, um die Kupplungsklanen 17g und 5e ausser Eingriff zu bringen (siehe Fig. 7), wobei aber die Kupplung zwischen den Armen 22a und den Kupplungszähnen 5d aufrechterhalten bleibt. Der Antrieb wird immer noch durch die letzt genannte Kupplung auf den innenverzahnten Ring 5 und von diesem über die Planetenräder 2 auf den Planetenradträger 3 übertragen und von da mittels der Sperrklinken 3 f und der Sperrzähne 8a auf den Lagerkörper 8 sowie die Nabenhülse 9. Dies ergibt eine Übersetzung ins Langsame; die Lage der Teile ist in Fig. 4 oberhalb der Mittellinie gezeigt.
Die Sperr klinken 17d bleiben in Eingriff mit den Sperr zähnen 12a und der Ring 17 kann sich daher im übrigen frei mit dem Lagerkörper 12 drehen.
Eine zweite Variante des Planetenräder- Wechselgetriebes für Fahrräder ist in den Fig. 8 bis 10 gezeigt. Die Anordnung der Teile entspricht im allgemeinen der in den Fig. 4 bis 7 gezeigten, doch bestehen die folgenden Unterschiede: Ein Klauenring 28 ersetzt den Ring 17c; er besitzt von seiner in Fig. 8 linken Stirnseite begrenzte, nach aussen gerichtete Kupplungsklauen 28a (siehe Fig. 9), welche in Schlitze zwischen klauenartigen Fortsätzen 29a an der in Fig. 8 rechten Stirnseite des innenverzahnten Ringes 29 eingreifen, so dass sieh der Ring 28 stets zusammen mit dem Ring 29 dreht, aber zu ihm axial verschiebbar ist.
Am Umfang des Klemmringes 28 sind in den Klauen 28a Aussparungen 28b vorgesehen, welche Sperrklinken 30 aufnehmen, die mit. niedrigen Sperrzähnen 31a im Lagerkörper 31 zusammenwirken. Die Schaltvorgänge sind gleich wie für die erste Variante. Der direkte Antrieb isst in Fig. 8 unterhalb der Mittel linie gezeigt, während die Übersetzung ins Langsame oberhalb der Mittellinie dargestellt ist. Bei dieser Übersetzung hat der Kupp lungsteil 22 den Ring 28 derart in axialer Richtung bewegt, dass die Sperrklinken 30 ausser Eingriff mit den Sperrzähnen 31a kom men und somit die Antriebsverbindung zwi schen dem innenverzahnten Ring 29 und dem zum Abtriebsteil gehörenden Lagerkörper 31 unterbrechen.
Die Verschiebung des Ringes 28 nasch links durch die Feder 18 ist durch eine Schulter 29b des Ringes 29 begrenzt (siehe die untere Hälfte der Fig. 8).
Gemäss einer weiteren Variante des gre- triebes könnte die links in Fig. 1 dargestellte Abtriebs-Sperrklinkenkupplung der Teile 3 und 8 über den Ring 6 durch eine direkte radiale Sperrklinkenkupplung ersetzt werden, da an diesem Ende des Getriebes genügend Platz für eine solche Kupplung vorhanden ist.