DE10014265A1

DE10014265A1 - Switch unit for multispeed hub of bicycle; has remotely operated control unit for changing gears with at least one free wheeling coupling to change power flow to another coupling

Info

Publication number: DE10014265A1
Application number: DE10014265A
Authority: DE
Inventors: Werner Steuer; Michael Kohaupt
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: DE10014265C5; DE50005647D1; DE10014265B4

Abstract

The switch unit (22) has a hub axle (1), an actuator (3), a hub bushing (5) and a gear system, preferably at least a planetary gear system. A remotely operated control unit for changing gears has at least one free wheeling coupling to change the power flow to another coupling. The control unit has a switch unit comprising a switch sleeve (21) and a switch bushing (20), which each have profiles on the side facing the free wheeling coupling that engage the gears of the coupling under load.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für eine Mehrgangnabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a switching device for a multi-speed hub according to the Preamble of claim 1.

Mit dem deutschen Patent DE 42 29 023 ist eine Mehrgangnabe bekannt gewor den, die eine Schalteinrichtung zwischen zwei Gesperre-Ebenen in einer Mehr gangnabe aufweist, die auch unter Last hin- und herschaltbar ist. Erreicht wird dies durch zwangsweise im Mitnahmeeingriff gehaltene, übereinander angeordne te Vortriebsklinken, deren Neigung des Zahneingriffes derart gewählt ist, dass sich die Vortriebsklinken unter Last außer Eingriff schieben würden. Eine Steuer scheibe läßt sich unter den Vortriebsklinken verschieben, wodurch diese abwech selnd in ihrer zugeordneten Sperrverzahnung festgehalten und verriegelt werden. Die Steuerscheibe wird mittels einer Mitnehmerscheibe im Klinkenträger mit An triebsdrehzahl mitgenommen und hat gegenüber den Vortriebsklinken einen nach rückwärts gerichteten Totgang-Drehweg, der erforderlich ist, um beim Bremsen die ersten Winkelgrade beim Rückwärtstreten zur Aussteuerung der zwangsweise festgehaltenen Vortriebsklinken zu verwenden. Ein Schaftmechanismus in der beschriebenen Form hat den Vorteil, durch die Aufteilung der Kraftübertragung in eine Antriebskomponente und eine nach innen gerichtete Steuerkomponente auch im Lastfalle nur die kleinere Steuerkomponente beherrschen zu müssen.A multi-speed hub is known from German patent DE 42 29 023 the one, a switching device between two locking levels in a multi has gear hub, which can also be switched back and forth under load. Is achieved this is arranged by means of forced entrainment, arranged one above the other te jacks, the inclination of the tooth engagement is selected such that the jacks would slide out of engagement under load. A tax disc can be moved under the jacks, causing them to vary be locked and locked in their assigned locking teeth. The control disc is attached to the ratchet carrier by means of a drive disc drive speed taken and has one compared to the jacks backward lost motion, which is required to when braking the first angular degrees when stepping backward to control the forced to use held jacks. A shaft mechanism in the described form has the advantage of dividing the power transmission into a drive component and an inward control component as well only need to master the smaller control component in the event of a load.

Der Gegenstand der vorgeschlagenen Erfindung betrifft demgegenüber eine stark vereinfachte und kostengünstige Schalteinheit, die ebenfalls Klinken einer klin kengesteuerten Mehrgangnabe unter Last aussteuern und in diesem ausgesteuer ten Zustand halten kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Schalthülse, die um eine Nabenachse angeordnet ist, und eine mit dieser drehbar verbundenen Schaltbuchse, die Schaltvorsprünge an ihren jeweili gen Stirnflächen aufweisen, die voneinander durch Lücken getrennt sind, welche breit genug sind, um sich unter die jeweils auszuhebende Klinke zu schieben, wobei die Klinke auf beiden Seiten von Vorsprüngen eingeschlossen wird. Da die Schalthülse bzw. die Schaltbuchse jeweils eine unterschiedliche und insbesonde re langsamere Drehzahl als die Klinken aufweisen, wird sich, nachdem sich ein Vorsprung vor die Klinke geschoben hat, dieser durch den Vortrieb des Antriebs drehmomentes durch den Fahrer unter die Klinke schieben und diese ausheben. Für den vorbeschriebenen Schaltvorgang ist keine besonders hohe Steuerkraft erforderlich, wobei aber zu berücksichtigen ist, dass die Annäherung der Profile an die jeweiligen Klinken nicht immer wunschgemäß verläuft: Wird nämlich ein Vorsprung mit einer Klinke zusammentreffen, so kann diese von dem Vorsprung bei hohem anliegenden Drehmoment nicht ausgehoben werden. Erst wenn sich die Klinke zwischen zwei Vorsprüngen befindet, kann sich der Vorsprung unter die Klinke schieben und diese aus ihrem Drehmomentverband lösen. Der Vor sprung kann die Klinke aber bereits ausheben, wenn kein nennenswertes Drehmoment von dieser Klinke übertragen wird. Diesen Schaltvorteil, der auch bei Stillstand des Getriebes zum Durchschalten der Gangstufen vorhanden ist, bewirken zusätzliche Schrägen an der Klinke. Es wird ferner vorgeschlagen, die Druchschaltfähigkeit dadurch zu erhöhen, dass zusätzlich zu den Schrägen an den Klinken kegelförmige Abschrägungen an den Stirnflächen der Vorsprünge und/oder der Lücken zwischen den Vorsprüngen angeordnet werden, deren Aus richtung mit den Schrägen an den Klinken in etwa zusammefällt. Schließlich wei sen die Vorsprünge des Profils an der Schaltbuchse und an der Schalthülse in Umfangsrichtung angeordnete Schrägen auf, die als Lastbegrenzung wirken kön nen, dadurch, dass die Schaltbuchse oder die Schalthülse von den Klinken abge wiesen wird, wenn große Momente über die Klinken laufen. Es ist von Vorteil, die Schaltbuchse und/oder die Schalthülse mit einer vom Fahrer bedienbaren Fernbedienung über Speicherfedern zu verbinden, die einen Gangstufenwechsel erst bei Erreichen eines bestimmten Aushebedrehmomentes erlauben und den Schaltvorgang verzögern. Durch die Auslegung dieser Speicherfedern ist die Festlegung des angestrebten Aushebedrehmomentes möglich, wodurch allzu hef tige Schaltstöße vermieden werden. Die Schalthülse oder die Schaltbuchse wer den also eine andere Stelle zum Eingriff unter die Klinke finden, die dann ausge hoben wird, wenn das Moment nachgelassen hat.In contrast, the subject matter of the proposed invention relates to a strong Simplified and inexpensive switching unit, which also pawls a clin Activate the core-controlled multi-speed hub under load and control it in this can maintain its condition. It is in the illustrated embodiment around a shift sleeve, which is arranged around a hub axis, and one with this rotatably connected switching socket, the switching projections on their resp have end faces that are separated from one another by gaps, which are wide enough to slide under the jack to be lifted, the pawl being enclosed on both sides by projections. Since the Switching sleeve or the switching socket each have a different and in particular re slower speed than the pawls, will after a Has pushed ahead of the pawl, this through the propulsion of the drive Push the torque under the pawl and lift it out. There is no particularly high control force for the switching operation described above required, but it should be borne in mind that the approximation of the profiles to the respective jacks does not always run as desired: namely becomes a Projection meet with a pawl, this can from the projection not be lifted when the torque is high. Only when the pawl is between two protrusions, the protrusion can be below push the pawl and release it from its torque assembly. The before jump can already lift the jack if not worth mentioning Torque is transmitted from this jack. This switching advantage that too when the transmission is at a standstill to shift through the gear stages, cause additional bevels on the handle. It is also proposed that Increase throughput capacity in addition to the slopes the pawls conical bevels on the end faces of the projections and / or the gaps between the projections are arranged, the off direction coincides with the bevels on the handles. Finally knows the protrusions of the profile on the switching bush and on the switching sleeve Slopes arranged on the circumferential direction, which can act as a load limitation NEN, by the fact that the switching bush or the switching sleeve from the pawls is shown when great moments run over the handles. It is an advantage the switching socket and / or the switching sleeve with a driver-operated Remote control to connect via springs that change gear allow only when reaching a certain lifting torque and Delay switching. By designing these springs, the Definition of the desired lifting torque possible, which makes it too yeast switching shocks are avoided. The switching sleeve or the switching socket who So find another place to engage under the pawl, which will then go out is raised when the moment subsides.

Bei einer Dreigangnabe ist eine erste Klinke am Hohlrad gelagert und greift in eine Verzahnung der Nabenhülse ein. Da das Hohlrad bei angetriebenem Planeten radträger zwangsläufig schneller umläuft als dieser, ist es erforderlich, die Schaftbuchse mit einem Kupplungsring zu koppeln, der mit der Drehzahl des Pla netenradträgers umläuft. Andererseits muß die Schaltbuchse axial verschiebbar sein, was nur über ein Schaltteil, insbesondere über einen Schubklotz, der mit einer Fernbedienung in Verbindung steht, durchführbar ist. Die beiden vorbe schriebenen Bewegungen können der Schaltbuchse mitgeteilt werden einmal durch die drehbare Lagerung der Schaltbuchse auf der Schalthülse, die drehfest mit dem Schubklotz verbunden ist und zweitens durch die Lagerung der Schalt buchse in einem Schlitz des Kupplungsringes, der im Falle eines eingeschalteten Schnellganges langsamer umläuft als die mit der Nabenhülse in Wirkverbindung stehende Klinke.In a three-speed hub, a first pawl is mounted on the ring gear and engages in one Toothing of the hub sleeve. Because the ring gear when the planet is driven wheel carrier necessarily rotates faster than this, it is necessary to To couple the shaft bushing with a coupling ring, which with the speed of the Pla netenradträgers rotates. On the other hand, the switching socket must be axially displaceable be what only about a switching part, especially about a thrust block that with a remote control is connected, is feasible. The two over Written movements can be communicated to the switching socket once due to the rotatable mounting of the switching socket on the switching sleeve, which is non-rotatable is connected to the push block and secondly by the storage of the switch socket in a slot of the coupling ring, which in the case of an on Fast gear rotates more slowly than the one with the hub sleeve in operative connection standing jack.

Wird die Verbindung des Antreibers mit dem Planetenradträger ebenfalls durch eine Klinke hergestellt, so gilt das Vorgesagte in sofern, als der langsamer dre hende Planetenradträger mit seiner Klinke die mit der Nabenachse drehfest aber axial verschiebbare Schalthülse mit ihrem Profil überholt und die gleichen Aus hebbedingungen für die Klinke entstehen läßt, wie die vorbeschriebenen bei der Schalthülse. Zur Sicherung der Funktion beim Rückwärtstreten wird vorgeschla gen, an den Klinken im Bereich des Fusses eine Kontur anzuordnen, die die Form einer Rundung oder Phase hat und gewährleistet, dass die Klinken für den Fall, dass sie noch nicht ausgehoben sind aber noch im Bereich zwischen den Vor sprüngen liegen, ausgehoben werden und sich nicht verklemmen. Da beim Rückwärtstreten keine Last auf den Klinken liegt, wird lediglich auf eine ausrei chend grosse Rundung Wert gelegt.Is the connection of the driver with the planet carrier also through If a jack is made, the above applies in so far as the slower dre planetary gear carrier with its pawl which is non-rotatable with the hub axle axially displaceable switching sleeve with its profile overhauled and the same off lifting conditions for the jack, such as those described above for the Switching sleeve. To ensure the function when stepping backwards is suggested gene to arrange a contour on the pawls in the area of the foot that the shape a rounding or phase and ensures that the pawls in the event that they are not yet excavated but still in the area between the previous ones jumps lie, are lifted and do not jam. Since at There is no load on the pawls, only one is sufficient important rounding value.

Es ist schließlich von Vorteil, die Position der Schaltbuchse auf der Schalthülse axial nicht starr, sondern mittels einer Speicherfeder zu halten, da dort, wie be schrieben, kurzzeitige Schalthemmungen ausgeglichen werden müssen, wenn verlangt wird, dass die Fernbedienung ohne Widerstände betätigbar sein soll.Finally, it is advantageous to position the switching socket on the switching sleeve axially not rigid, but by means of a spring, since there, as be wrote, short-term switching inhibitions must be compensated if it is required that the remote control can be operated without resistors.

Es ergibt sich somit die Aufgabe für die Erfindung, eine Schalteinrichtung für eine Mehrgangnabe zu schaffen, die den Gangwechsel im Stillstand und auch unter Last ohne wesentliche Erhöhung der Steuerkräfte an einer Fernbedienung durch führen kann.There is thus the object of the invention, a switching device for a To create a multi-speed hub, the gear change at a standstill and also under Load on a remote control without significantly increasing the control forces can lead.

Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des Hauptanspruches beschrieben. Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The solution to the problem is described in the characterizing part of the main claim. Refinements can be found in the subclaims.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Steuereinrichtung für eine last schaltbare Mehrgangnabe beschrieben. Es zeigen:Using an exemplary embodiment, the control device for a load switchable multi-speed hub described. Show it:

Fig. 1 einen Teilschnitt einer Mehrgangnabe mit einer Schalteinheit, bestehend aus einer Schaltbuchse und einer Schalthülse mit Profilen an ihrer Stirn seite zum Ausheben von Klinken; Figure 1 is a partial section of a multi-speed hub with a switching unit, consisting of a shift sleeve and a shift sleeve with profiles on its end face for lifting pawls.

Fig. 2 die Schaltbuchse mit Schaltvorsprüngen und Lücken als Ausgestaltung für das Profil; Figure 2 shows the switching socket with switching projections and gaps as an embodiment for the profile.

Fig. 3 die Schaltbuchse mit einem Durchbruch für einen Schubklotz und dem Profil zum Ausheben der Klinke; Figure 3 shows the switching socket with an opening for a push block and the profile for lifting the pawl.

Fig. 4 die durch eine Feder vorspannbare Klinke auf einem Bolzen in einem Kupplungsring gelagert; Fig. 4 is supported by a spring preloading the pawl on a bolt in a coupling ring;

Fig. 5 die Klinke mit einem Fuß und einer Schräge daran; Figure 5 shows the pawl with a foot and a slope thereon.

Fig. 6 eine zweigeteilte Schalthülse mit einer Friktionskupplung zur Lastbe grenzung beim Einrücken des Profils unter die Klinke. Fig. 6 is a two-part shift sleeve with a friction clutch for load limitation when engaging the profile under the pawl.

Fig. 7. eine Schalteinheit, bestehend aus der Schaltbuchse gemäß Fig. 2 und einer abgewandelten Schalthülse gemäß Fig. 3 mit einer Speicherfeder. Fig. 7. a switch unit consisting of the switching jack of FIG. 2 and a modified shift sleeve according to Fig. 3 with a storage spring.

Wird mit 1 eine Nabenachse einer Mehrgangnabe beschrieben, so ist auf dieser über ein erstes Lager 2 ein Antreiber 3 drehbar gelagert. Ein zweites Lager 4 ver bindet eine Nabenhülse 5 drehbar mit dem Antreiber 3 und der Nabenachse 1. Innerhalb der Nabenhülse 5 ist ein Planetengetriebe, bestehend aus einem Hohl rad 6, Planetenrädern 7, die in einem Planetenradträger 9 gelagert sind und einem feststehenden Sonnenrad 8 auf der Nabenachse 1 angeordnet. Bei der Mehr gangnabe handelt es sich um eine klinkengesteuerte Dreigangnabe, die gemäß Fig. 1 mit eingeschaltetem Schnellgang dargestellt ist. Auf einem ersten Bolzen 16 ist eine erste Klinke 10 zwischen einem Antriebsring 14 und dem Hohlrad 6 federnd gelagert und greift mit einer Treibkante 33 in eine erste Verzahnung 18 der Nabenhülse 5 ein. Eine aus dem Hohlrad und dem Antriebsring gebildete Hohlradeinheit 15 ist über einen Klinkenfreilauf mit dem Antreiber 3 verbunden. Ebenfalls mit dem Antreiber drehfest verbunden ist ein Kupplungsring 12 mit ei nem Schlitz 27 und einem zweiten Bolzen 17, auf welchem eine zweite Klinke 11 federnd gelagert ist und mit ihrer Treibkante 33 in eine zweite Verzahnung 19 am Planetenradträger 9 eingreift. Mit dem Kupplungsring 12 ist eine Schaltbuchse 20 durch einen Steg 28 in dem Schlitz 27 drehfest aber axial verschiebbar verbun den, wodurch ein Profil mit Schaltvorsprüngen 23 und Lücken 30 gegen einen Fuß 34 der ersten Klinke 10 geschoben werden kann.If a hub axle of a multi-speed hub is described with 1 , then a driver 3 is rotatably mounted thereon via a first bearing 2 . A second bearing 4 ver binds a hub sleeve 5 rotatably with the driver 3 and the hub axle 1 . Within the hub sleeve 5 is a planetary gear, consisting of a hollow wheel 6 , planet gears 7 , which are mounted in a planet carrier 9 and a fixed sun gear 8 on the hub axle 1 . The multi-speed hub is a ratchet-controlled three-speed hub, which is shown in FIG. 1 with the overdrive engaged. On a first pin 16 , a first pawl 10 is resiliently mounted between a drive ring 14 and the ring gear 6 and engages with a driving edge 33 in a first toothing 18 of the hub sleeve 5 . A ring gear unit 15 formed from the ring gear and the drive ring is connected to the driver 3 via a ratchet freewheel. Also connected to the driver in a rotationally fixed manner is a coupling ring 12 with a slot 27 and a second bolt 17 , on which a second pawl 11 is resiliently mounted and engages with its driving edge 33 in a second toothing 19 on the planet gear carrier 9 . With the coupling ring 12 , a switching socket 20 is connected by a web 28 in the slot 27 in a rotationally fixed but axially displaceable manner, whereby a profile with switching projections 23 and gaps 30 can be pushed against a foot 34 of the first pawl 10 .

Gemäß Fig. 2 ist ersichtlich, dass das Profil mit den Vorsprüngen 23 und den Lücken 30 auch Anschrägungen 36 aufweist, die zumindest an einer Seite die Schaltvorsprünge 23 mit den Lücken 30 verbinden. Die Schaltbuchse 20 ist auf einer Schalthülse 21 drehbar aber axial festgelegt verbunden und bildet mit dieser eine Schalteinheit 22. Die Schalthülse 21 weist gemäß Fig. 3 einen Durch bruch 23 auf, in welchen ein Schubklotz 13 eingreift, welcher mit einer Fernbe dienung in Verbindung steht und durch eine hier nicht dargestellte Schalteinrich tung axial in einem Schlitz der Nabenachse 1 verschoben werden kann. Die Schalthülse 21 weist an ihrer zur zweiten Klinke 11 hin gerichteten Stirnfläche ebenfalls ein Profil mit Vorsprüngen 24 und Lücken 30 auf, das gegen einen Fuß 34 mit der Schräge 26 der zweiten Klinke 11 geschoben werden kann. Der Fuß 34 der Klinken 10 und 11 weist eine Kontur 43 auf, die gross genug ist, um ein Festklemmen der Klinken 10 und 11 beim Rückwärtstreten zu verhindern, wenn die Klinken 10 und 11 sich gerade zwischen den Vorsprüngen 23 und 24 befin den. Die Klinken 10 und 11 werden am jeweiligen Vorsprung abgewiesen und ausgehoben; ein Drehmoment liegt ja nicht an.According to Fig. 2 it can be seen that the profile with the projections 23 and the gaps 30 also has chamfers 36, 23 with the holes 30 connect at least on one side of the switching projections. The switching socket 20 is rotatably but axially fixedly connected to a switching sleeve 21 and forms a switching unit 22 with the latter. The shift sleeve 21 has shown in FIG. 3 is a engages breakthrough 23, in which a thrust block 13 which with a remote hand in communication and through a not illustrated here Schalteinrich tung axially in a slot of the hub shaft 1 can be moved. The switching sleeve 21 also has on its end face directed towards the second pawl 11 a profile with projections 24 and gaps 30 which can be pushed against a foot 34 with the bevel 26 of the second pawl 11 . The foot 34 of the pawls 10 and 11 has a contour 43 which is large enough to prevent the pawls 10 and 11 from jamming when stepping backwards when the pawls 10 and 11 are just between the projections 23 and 24 . The pawls 10 and 11 are rejected at the respective projection and raised; there is no torque.

Gemäß den Fig. 4 und 5 wird die Position der zweiten Klinke 11 auf dem Bol zen 17 im Kupplungsring 12 dargestellt. Eine Feder 25 ist um den Bolzen 17 her um angeordnet und bewegt die zweite Klinke 11 mit ihrer Treibkante 33 gegen die Verzahnung 19 im Planetentradträger 9. Die Klinken 10 und 11 weisen eine Bohrung 31 auf, mit denen sie auf ihren Bolzen 16 und 17 schwenkbar gelagert sind.Referring to FIGS. 4 and 5, the position of the second pawl 11 is on the Bol zen 17 shown in the coupling ring 12. A spring 25 is arranged around the bolt 17 and moves the second pawl 11 with its driving edge 33 against the toothing 19 in the planet wheel carrier 9 . The pawls 10 and 11 have a bore 31 with which they are pivotally mounted on their bolts 16 and 17 .

Gemäß Fig. 6 wird eine zweiteilige Schaltbuchse mit zwischengeschalteter Über lastkupplung als mögliche Variante gezeigt, wobei die zweiteilige Schaltbuchse aus einem Ring 20b und einer Buchse 20a besteht, die durch eine Friktionskupp lung 39 miteinander verbunden sind. Die Friktionskupplung 39 kann den Schalt vorgang unter Spitzenlast verhindern bzw. verzögern und in Bereiche von einem Drehmomentanfall geringeren Ausmaßes verlegen. Geringere Drehmomente wer den immer dann auftreten, wenn beim Pedalieren des Fahrrades der Bereich des kleinsten Drehmomentes mit senkrecht stehenden Kurbelarmen für die Pedale erreicht wird.Referring to FIG. 6 is a two-piece gear bush with intermediate About overload clutch is shown as a possible variant, the two-piece gear bush of a ring 20b and a socket 20 a is, the lung by a Friktionskupp 39 are connected to each other. The friction clutch 39 can prevent or delay the shifting operation under peak load and relocate to areas of less torque. Lower torques occur who always when the area of the smallest torque is reached with pedal arms standing vertically when pedaling the bicycle.

Gemäß Fig. 7 wird eine Schalteinheit 22a erläutert, die gegenüber der vorbe schriebenen Schalteinheit 22 aus der Schaltbuchse 20 und einer Schalthülse 21a besteht, die miteinander drehbar und zusätzlich axial verschiebbar verbunden sind. Die axiale Position der Schaltbuchse 20 auf der Schalthülse 21a wird durch eine Speicherfeder 40 sichergestellt, die zwischen der Schaltbuchse 20 und ei nem Haltering 41 angeordnet ist und die Schaltbuchse 20 gegen einen Anschlag auf der Schalthülse 21a schiebt. Im Falle einer Verschiebung der Schaltbuch se 20 gegen die erste Klinke 10 wird die Schaltbuchse 20 auf der Schalthül se 21a bei gleichzeitigem Spannen der Speicherfeder 40 so lange verschoben, bis die Schalthemmnisse beseitigt sind und die Schaltvorsprünge 23 die erste Klin ke 10 umschließen können. Die Profile können schließlich an den jeweiligen Stirn flächen der Schaltvorsprünge 23, 24 und/oder der Lücke 30 Abschrägungen 42 aufweisen, die in ihrer Richtung mit den Schrägen 26 an den Klinken 11 zusam menfallen und wegen ihrem kreisförmigen Verlauf kegelförmig augebildet sind.Referring to FIG. 7, a switching unit will be explained 22a consisting opposite the vorbe signed switching unit 22 from the shift sleeve 20 and a switching sleeve 21 a which are rotatably and axially displaceable additionally connected with each other. The axial position of the shift sleeve 20 on the shift sleeve 21 a is secured by a memory spring 40 is arranged between the shift sleeve 20 and ei nem retaining ring 41 and pushes the shift sleeve 20 against a stop on the control sleeve 21 a. In the case of a displacement of the switching point 20 se against the first pawl 10, the shift sleeve 20 on the Schalthül is se 21 a at the same time tensioning the preloaded spring 40 move as long until the switching barriers eliminated, and the switching projections 23, the first Klin ke can enclose 10th The profiles may ultimately to the respective end of the switching projections 23, 24 and / or of the void areas 30 bevels 42 may have the menfallen together in their direction with the bevels 26 at the pawls 11, and are cone-shaped eye forms because of their circular path.

Zur Erklärung der Funktion der Dreigangnabe werden die Wege des Kraftflusses beschrieben:The paths of the power flow are used to explain the function of the three-speed hub described:

In der gemäß Fig. 1 dargestellten Stellung der Schalteinheit 22 sind beide Klinken 10 und 11 mit ihren Verzahnungen 18 und 19 im Einsatz, wodurch der Kraftfluß des Schnellganges wie folgt verläuft: Antreiber 3, Kupplungsring 12, zweite Klin ke 11, Planetenradträger 9, Planetenrad 7, Hohlrad 6, Klinke 10, Verzahnung 18 in der Nabenhülse 5.In the position of the switching unit 22 shown in FIG. 1, both pawls 10 and 11 with their toothings 18 and 19 are in use, as a result of which the power flow of the overdrive runs as follows: driver 3 , clutch ring 12 , second clin ke 11 , planet carrier 9 , planet gear 7 , ring gear 6 , pawl 10 , teeth 18 in the hub shell 5 .

Im Normalgang wird der Schubklotz 13 mit der Schalteinheit 22 in die Mitte des Schlitzes in der Nabenachse 1 verschoben, wodurch sich die Vorsprünge 23 der Schaltbuchse 20 unter die erste Klinke 10 schieben und diese aus ihrer zugehöri gen Verzahnung 18 der Nabenhülse 5 ausheben. Die Schaltbuchse 20 legt sich mit einer äußeren Zylinderfläche 37 unter die erste Klinke 10, wodurch diese permanent ausgehoben bleibt. In diesem Fall wird der Kraftfluß vom Antreiber 3 über den Kupplungsring 12, die zweite Klinke 11, den Planetenradträger 9 über eine hier nicht dargestellte und immer im Eingriff befindliche dritte Klinke, die mit dem Planetenradträger 9 verbunden ist, in die Nabenhülse 5 verlaufen. Das Hohl rad 6 dreht aufgrund seiner Übersetzung schneller mit, wird aber wegen der aus gehobenen ersten Klinke 10 in Bezug auf die Drehung der Nabenhülse 5 unwirk sam.In the normal gear, the thrust block 13 is shifted with the switching unit 22 into the center of the slot in the hub axis 1 , whereby the projections 23 of the switching bush 20 slide under the first pawl 10 and lift them out of their toothing 18 of the hub sleeve 5 . The switching socket 20 lies with an outer cylindrical surface 37 under the first pawl 10 , which means that it remains permanently lifted. In this case, the power flow from the driver 3 via the coupling ring 12 , the second pawl 11 , the planet gear carrier 9 via a third pawl, not shown here and always in engagement, which is connected to the planet gear carrier 9 , will run into the hub sleeve 5 . The hollow wheel 6 rotates faster due to its translation, but is because of the raised first pawl 10 in relation to the rotation of the hub sleeve 5 ineffective.

Zur Erzielung des Bergganges wird vom Schubklotz 13 die Schalthülse 21, 21a mit ihren Vorsprüngen 24 unter die zweite Klinke 11 geschoben, wodurch diese auf eine äußere Zylinderfläche 38 der Schalthülse 20 aufläuft und ebenfalls aus ihrer zugeordneten Verzahnung 19 im Planetenradträger 9 ausgehoben bleibt. Beide Klinken 10 und 11 sind somit unwirksam und der Kraftfluß verläuft von dem Antreiber 3 über eine immer im Eingriff befindliche vierte Klinke zwischen dem Antreiber 3 und dem Antriebsring 14 über den ersten Bolzen 16 in das Hohl rad 6 und treibt über das Planetenrad 7 den Plantenradträger 9 ins Langsame an, auf dem die ebenfalls immer im Eingriff befindliche vorbeschriebenen dritte Klinke vom Planetenradträger 9 zu Nabenhülse 5 wirksam werden kann.To achieve the mountain aisle, the switching sleeve 21 , 21 a is pushed with its projections 24 under the second pawl 11 by the thrust block 13 , as a result of which it runs onto an outer cylindrical surface 38 of the switching sleeve 20 and likewise remains lifted out of its associated toothing 19 in the planet gear carrier 9 . Both pawls 10 and 11 are thus ineffective and the flow of force runs from the driver 3 via an always engaged fourth pawl between the driver 3 and the drive ring 14 via the first bolt 16 in the hollow wheel 6 and drives the planet gear 7 via the planet gear 7 9 in slow motion, on which the above-described third pawl, which is also always in engagement, can take effect from the planet gear carrier 9 to the hub sleeve 5 .

Die Lastschaltbarkeit der Dreigangnabe liegt in erster Linie in dem Profil auf den Stirnflächen der Schaltbuchse 20 und des Schalthülse 21, 21a begründet. Am Beispiel der ersten Klinke 10 wird die Technik zu deren Aushebung aus der Ver zahnung 18 unter Last wie folgt beschrieben:The power shift capability of the three-speed hub is primarily based on the profile on the end faces of the shift sleeve 20 and the shift sleeve 21 , 21 a. Using the example of the first pawl 10 , the technique for extracting it from the toothing 18 under load is described as follows:

Die Schaltvorsprünge 23 sind untereinander durch Lücken 30 mit einer Breite 29 verbunden, wobei diese Breite 29 von einer Größe ist, die ausreicht, beim Ver schieben der Schaltbuchse 20 jeweils einen Schaltvorsprung 23 vor und einen Schaltvorsprung 23 hinter die erste Klinke 10 zu plazieren. Da die erste Klinke 10 mit unterschiedlicher Drehzahl zu den Schaltvorsprüngen 23 läuft, müssen diese einen ausreichend großen Abstand voneinander haben, um die vorbeschriebene Schaltposition des Profils mit den Schaltvorsprüngen 23 zu erreichen. Da die er ste Klinke 10 eine höhere Drehzahl hat, als die Schaltvorsprünge 23, läuft im Ein rückungsfalle der Fuß 34 auf einen der Schaltvorsprünge 23 auf und löst den Eingriff der Treibkante 33 mit der ersten Verzahnung 18 auf. Eine Steuerkraft wird für das Ausheben der ersten Klinke 10 aus der ersten Verzahnung 18 nicht benötigt, da die Aushebekräfte ausschließlich aus den Vortriebskräften durch das Pedalieren entnommen werden.The switching projections 23 are connected to one another by gaps 30 with a width 29 , this width 29 being of a size which is sufficient when the switching bushing 20 is pushed in each case to place a switching projection 23 in front and a switching projection 23 behind the first pawl 10 . Since the first pawl 10 runs at different speeds to the switching projections 23 , they must have a sufficiently large distance from one another in order to achieve the above-described switching position of the profile with the switching projections 23 . Since he ste pawl 10 has a higher speed than the switching projections 23 , in the event of a backlash the foot 34 runs onto one of the switching projections 23 and releases the engagement of the driving edge 33 with the first toothing 18 . A control force is not required for lifting the first pawl 10 out of the first toothing 18 , since the lifting forces are extracted exclusively from the propulsive forces by pedaling.

Sollte unter Einwirkung von geringeren Drehmomenten, speziell bei Stillstand des Getriebes, geschaltet werden können, so ist für diesen Fall an den Klinken 10 und 11 jeweils eine Schräge 26 angeordnet, die mit den vorbeschriebenen Schaltvorsprüngen 23, 24 und den Lücken 30 zusammenwirken können. Für die sen Fall ist ein gewisses Maß von Steuerkraft erforderlich, so dass für diesen Fall entweder die Aushebung der Klinken 10 oder 11 erfolgt oder aber eine Speiche rung der Bewegung in einer Speichenfeder der Steuereinrichtung bis zur passen den Eingriffsstellung des jeweiligen Profils der Schalthülse 21 bzw. der Schalt buchse 20 unter die Klinken 10 oder 11 erfolgt. Die Schrägen 36 zwischen den Schaltvorsprüngen 23, 24 und den Lücken 30 begrenzen, wie bereits ausgeführt, das Spitzenmoment zum Ausheben der Klinke 10, 11. 1 Nabenachse
2 erstes Lager
3 Antreiber
4 zweites Lager
5 Nabenhülse
6 Hohlrad
7 Planetenrad
8 Sonnenrad
9 Planetenradträger
10 erste Klinke
11 zweite Klinke
12 Kupplungsring
13 Schubklotz
14 Antriebsring
15 Hohlradeinheit
16 erster Bolzen
17 zweiter Bolzen
18 erste Verzahnung
19 zweite Verzahnung
20 Schaltbuchse
20a Buchse
20b Ring
21 Schalthülse
21a Schalthülse
21b Schalteinheit
22a Schalteinheit
23 Schaltvorsprung
24 Schaltvorsprung
25 Feder
26 Schräge
27 Schlitz
28 Steg
29 Breite
30 Lücke
31 Bohrung
32 Durchbruch
33 Treibkante
34 Fuß
35 Lagerstelle
36 Anschrägung
37 Zylinderfläche
38 Zylinderfläche
39 Friktionskupplung
40 Speicherfeder
41 Haltering
42 Abschrägung
43 Kontur
Should it be possible to shift under the influence of lower torques, especially when the transmission is at a standstill, then in this case a bevel 26 is arranged on the pawls 10 and 11 , which can interact with the above-described switching projections 23 , 24 and the gaps 30 . For this case, a certain amount of control force is required, so that in this case either the pawls 10 or 11 are lifted out or the movement is stored in a spoke spring of the control device until the engagement position of the respective profile of the switching sleeve 21 or . The switching socket 20 takes place under the pawls 10 or 11 . As already stated, the bevels 36 between the switching projections 23 , 24 and the gaps 30 limit the peak torque for lifting the pawl 10 , 11 . 1 hub axle
2 first camp
3 drivers
4 second camp
5 hub shell
6 ring gear
7 planet gear
8 sun gear
9 planet carrier
10 first jack
11 second jack
12 clutch ring
13 thrust block
14 drive ring
15 ring gear unit
16 first bolt
17 second bolt
18 first toothing
19 second toothing
20 switching socket
20 a socket
20 b ring
21 switching sleeve
21 a switching sleeve
21 b switching unit
22 a switching unit
23 shift projection
24 shift projection
25 spring
26 slant
27 slot
28 footbridge
29 width
30 gap
31 hole
32 breakthrough
33 driving edge
34 feet
35 depository
36 bevel
37 cylinder surface
38 cylinder surface
39 friction clutch
40 spring
41 retaining ring
42 bevel
43 contour

Claims

1. Switching device for a multi-speed hub for a bicycle, comprising

- a hub axle ( 1 );
- a driver ( 3 );
- a hub sleeve ( 5 );
- A gear, in particular at least one planetary gear, each comprising the classic elements, namely at least one ring gear ( 6 ), at least one planet carrier ( 9 ), planet gears ( 7 ) and at least one sun gear ( 8 );
a control device for changing the gear stages in the transmission with at least one controllable one-way clutch for changing the power flow to another clutch,
- The control device can be operated by a remote control

characterized in that the control device has a shift unit ( 22 , 22 a) consisting of a shift sleeve ( 21 , 21 a) and a shift bushing ( 20 ), each of which has profiles on the sides facing the one-way clutches, which when shifting the gear stages the overrunning clutches can get out of hand even under load.

2. Switching device according to claim 1, characterized in that the one-way clutches are pawls ( 10 , 11 ).

3. Switching device according to claim 1 or 2, characterized in that the profiles switching projections ( 23 , 24 ) and gaps ( 30 ) on the Stirnflä surfaces of the switching sleeve ( 20 ) and / or the switching sleeve ( 21 , 21 a).

4. Switching device according to claim 1, characterized in that the switching sleeve ( 21 ) and the switching bush ( 20 ) are axially fixed to one another and rotatably connected.

5. Switching device according to claim 1, characterized in that the switching sleeve ( 21 a) and the switching socket ( 20 ) are axially mutually ver slidably and rotatably connected.

6. Switching device according to claim 5, characterized in that the switching bush ( 20 ) is held by a storage spring ( 40 ) at a preferred position on the switching sleeve ( 21 a).

7. Switching device according to claim 5 or 6, characterized in that the switching socket ( 20 ) relative to the switched switching sleeve ( 21 a) can remain temporarily behind the path of at least one gear stage.

8. Switching device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the switching unit ( 22 , 22 a) for changing the gear stages can be moved axially from a remote control.

9. Switching device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the switching sleeve ( 21 , 21 a) is connected directly or indirectly to the hub axle ( 1 ) in a longitudinally displaceable but non-rotatable manner.

10. Switching device according to claim 9, characterized in that the switching sleeve ( 21 , 21 a) is in operative connection with the control device via a switching part, in particular a push block ( 13 ).

11. Switching device according to claim 1 or 9, characterized in that the switching sleeve ( 21 , 21 a) is in operative connection with the control device via a sliding element.

12. Switching device according to claim 1 or 11, characterized in that the sliding element is guided in / on the hub axis ( 1 ).

13. Switching device according to claim 1, characterized in that the pawls ( 10 ) and ( 11 ) about a bearing point ( 16 ) and ( 17 ) are pivotally mounted bar and each have a control area ( 34 ) which for the purpose of lifting the Pawls ( 10 , 11 ) cooperates with the profiles of the switching unit ( 22 ).

14. Switching device according to claim 1, 2 or 13, characterized in that the control region ( 34 ) on the side facing the switching unit ( 22 , 22 a) has a slope ( 26 ) which is aligned with the profiles of the switching unit ( 22 , 22 a) cooperates.

15. Switching device according to claim 1 or 3, characterized in that the end faces of the projections ( 23 , 24 ) and / or the end faces of the gaps ( 30 ) each have a conical bevel ( 42 ) with the bevel ( 26 ) of the pawls ( 10 , 11 ), especially when the planetary gear is at a standstill, interact.

16. Switching device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the gaps ( 30 ) between the switching projections ( 23 ) and / or ( 24 ) each have a width ( 29 ) which is large enough to se the switching book ( 20 ) and / or the switching sleeve ( 21 , 21 a) in driving operation so far against clinch ( 10 ) and / or ( 11 ) that the end face located in the gap ( 30 ) with the pawl ( 10 ) and / or ( 11 ) can cooperate.

17. Switching device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the switching projections ( 23 , 24 ) on the with the bevels ( 26 ) of the clin ken ( 10 , 11 ) interacting edges in the event that a limitation of the lifting torque under Load is required, also have chamfers ( 36 ).

18. Switching device according to claim 6, characterized in that the switching socket ( 20 ) and / or the switching sleeve ( 21 ) when exceeding a limit for a certain still tolerable lifting torque against storage springs designed for this purpose with certain limit values by the clin ken ( 10 , 11 ) are rejected and shifted against the switching direction under pre-tensioning of the storage springs.

19. Switching device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the switching unit ( 22 , 22 a) has on its outer diameters each a cylinder surface ( 37 , 38 ), which during the switching process after lifting the pawl ( 11 ) under pushes the control area ( 34 ) of the pawl ( 10 , 11 ) and keeps it out of engagement.

20. Switching device according to one of claims 1 to 19, characterized in that the switching unit ( 22 , 22 a), for example, a switching socket ( 20 a, 20 b) for limiting the lifting torque under load can have a friction clutch ( 39 ).

21. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the pawls ( 10 ) and ( 11 ) are identical to one another.

22. Switching device according to one of claims 1 to 21, characterized in that the pawls ( 10 , 11 ) each have a driving edge ( 33 ) which cooperate with gearing ( 18 , 19 ), the driving edge ( 33 ) with the front clamping force of a spring ( 25 ) against the teeth ( 18 , 19 ) is pressed.

23. Switching device according to one of claims 1 to 22, characterized in that the switching socket ( 20 ) in a coupling ring ( 12 ) which is rotatably connected to the driver ( 3 ), is rotatably but axially displaceably mounted.

24. Switching device according to claim 23, characterized in that the switching bush ( 20 ) rotates at the rotational speed of the driver ( 3 ), the entrainment taking place via webs ( 28 ) which are guided in a slot ( 27 ) of the coupling ring ( 12 ) , wherein the switching book se ( 20 ) extends through the coupling ring ( 12 ).

25. Switching device according to one of claims 1 to 23, characterized in that the first pawl ( 10 ) rotates faster than the switching sleeve ( 20 ) in driving operation before changing the gear stages in the transmission, and that the second pawl ( 11 ) also faster rotates as the switching sleeve ( 21 , 21 a).