DE10014265B4

DE10014265B4 - 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: DE10014265B4
Application number: DE10014265A
Authority: DE
Inventors: Werner Steuer; Michael Dipl.-Ing. Kohaupt
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: DE10014265C5; DE10014265A1; DE50005647D1

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 The invention relates to a switching device for a multi-speed hub according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 196 17 733 A1 ist ein unter Last schaltbarer Klinkenfreilauf für Mehrgangnaben bekannt, der eine Klinke, einen Antreiber, eine Schaltbuchse sowie einen Schaltring aufweist. Die mit dem Schaltring in Formschlussverbindung stehende Klinke wird entweder durch eine Rundung an der Schaltbuchse, welche mit einer Schräge an einer Schaltnase der Klinke zusammenwirkt ausgehoben oder, wenn wenig oder kein Drehmoment übertragen wird, durch in der Schaltbuchse vorhandene Aussparungen mit Stirnflächen und Steuerkanten ausgehoben, die mit einer Auflaufschräge der Klinke zusammenwirken, wobei die Aussparung mit einem radial nach innen gerichteten Teil der Schaltnase eine kurzfristige Formschlussverbindung eingeht, sofern höhere Drehmomente anliegen. Wird die Klinke nicht sofort durch das Zusammenwirken der Rundung und der Schräge der Schaltnase ausgehoben, erfolgt der Formschluss der Aussparung mit der Schaltnase, der den Klinkenverband zuverlassig löst, wenn die Auflaufschräge mit der Steuerkante zusammenwirkt.From the DE 196 17 733 A1 is known under load switchable pawl freewheel for multi-speed hubs, which has a pawl, a driver, a switching socket and a switching ring. The pawl in form-locking connection with the switching ring is dug either by a rounding at the switch socket, which cooperates with a bevel on a switching nose of the pawl or, if little or no torque is transmitted, excavated by existing in the switch socket recesses with faces and control edges, which cooperate with a ramp of the pawl, wherein the recess with a radially inwardly directed part of the switching nose enters into a short-term positive connection, if higher torques applied. If the pawl is not excavated immediately by the interaction of the rounding and the bevel of the switching nose, the positive locking of the recess with the switching nose, which reliably releases the catch association, when the run-on slope cooperates with the control edge.

In der EP 0 803 430 A2 ist eine Mehrgangnabe beschrieben, die eine Steuereinrichtung zum Aussteuern von Klinken aufweist. Vorgesehen ist ein um die Nabenachse drehbar angeordneter Schaltring, der vermittels eines Koppelrings drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Antreiber verbunden ist und ein axial wirkendes Profil aufweist, welches mit einem Schubklotz zusammenwirkt, welcher in einem schräg oder schraubenförmig zur Nabenachse verlaufenden Schlitz der Nabenachse hin und her schiebbar ist, um die einzelnen Gangstufen zu steuern. An dem Wechsel spiel zwischen dem Schubklotz und dem Schaltring wirken eine den Schubklotz in Richtung zum Schaltring vorspannende erste Feder, eine demgegenüber eine geringere Federspannung aufweisende, zwischen dem Schubklotz und dem Schaltring eingespannte zweite Feder und eine durch eine Bohrung der Nabenachse eingeschobene Betätigungsstange mit, durch die der Schubklotz auf Grundlage einer manuellen Betätigung unter stärkerer Spannung (Kompression) der ersten Feder in Richtung weg vom Schaltring im Nabenschlitz verschiebbar ist. Wird durch Nachlassen der Betätigungstange der Schubklotz durch die erste Feder axial in Richtung zum Schaltring verschoben, so nimmt der Schubklotz vermittels der zweiten Feder den Schaltring axial mit, sofern keine großen Gegenkräfte dieser Verstellung des Schaltrings entgegenwirken. Sind die Gegenkräfte gegen die Verstellung des Schaltrings zu groß, so nähert sich der Schubklotz so weit axial dem Schaltring an, dass er in einen die Schrägen aufweisenden Profilbereich des Schaltrings und damit in den axialen Wirkungsbereich der Schrägen eintreten kann, so dass dann der Schaltring über die Schrägen axial abgewiesen und unter die Klinke geschoben wird. Dies ist der Fall, so lange keine übermäßigen Gegenkräfte der Verstellung des Schaltrings entgegenwirken. Im Falle übermäßiger Gegenkräfte überwindet der Schubklotz die ihn haltenden Klemm- und Reibkräfte, und es wird der Schubklotz durch die Schrägen des Schaltrings axial abgewiesen, wodurch der Schaltvorgang vorläufig unterbrochen wird.In the EP 0 803 430 A2 a multi-speed hub is described, which has a control device for the control of pawls. Provided is a rotatable about the hub axle arranged switching ring which is rotatably connected by means of a coupling ring, but axially displaceable with the driver and having an axially acting profile, which cooperates with a thrust block, which in an oblique or helical to the hub axis extending slot of the hub axis and is pushed forth to control the individual gear steps. At the interchange play between the thrust block and the switching ring act a thrust block in the direction of the switching ring biasing first spring, a contrast, a lower spring tension having, between the thrust block and the switching ring clamped second spring and an inserted through a bore of the hub shaft actuating rod with, through the sliding block is displaceable on the basis of a manual operation under greater tension (compression) of the first spring in the direction away from the switching ring in the hub slot. If, by the release of the actuating rod, the thrust block is displaced axially in the direction of the switching ring by the first spring, then the thrust block receives the switching ring axially by means of the second spring, provided that no large opposing forces counteract this adjustment of the switching ring. If the opposing forces are too great against the adjustment of the switching ring, the thrust block approaches the switching ring so far axially that it can enter a profile region of the switching ring having the bevels and thus into the axial area of action of the bevels, so that then the switching ring over the slopes are axially rejected and pushed under the latch. This is the case as long as no excessive counter forces counteract the adjustment of the switching ring. In the case of excessive counter forces of the thrust block overcomes the clamping and frictional forces holding it, and it is the thrust block axially rejected by the slopes of the switching ring, whereby the switching process is temporarily interrupted.

Aus der DE 44 02 344 C1 ist eine Steuereinrichtung für Klinkengesperre für Mehrgangnaben bekannt, wobei das Klinkengesperre einen Ringkörper in einer Drehrichtung mit der Nabenachse drehfest kuppelt. Hierbei ist eine radial nach innen angefederte Klinke mit einer zur Nabenachse parallelen Nut des Ringkörpers in Eingriff. Ein parallel zur Nabenachse verlaufender Steuerschieber mit einem Nocken, ist axial verschiebbar und kann unter die Klinke geschoben werden, um diese ausser Eingriff mit dem Ringelement zu bringen und zu halten.From the DE 44 02 344 C1 a control device for ratchet gear for multi-speed hubs is known, wherein the ratchet mechanism rotatably couples an annular body in a rotational direction with the hub axle. Here, a radially inwardly spring-loaded pawl with a groove parallel to the hub axis of the annular body is engaged. A parallel to the hub axle extending spool with a cam, is axially displaceable and can be pushed under the pawl to bring them out of engagement with the ring member and hold.

Mit dem deutschen Patent 42 29 023 ist eine Mehrgangnabe bekannt geworden, die eine Schalteinrichtung zwischen zwei Gesperre-Ebenen in einer Mehrgangnabe aufweist, die auch unter Last hin- und herschaltbar ist. Erreicht wird dies durch zwangsweise im Mitnahmeeingriff gehaltene, übereinander angeordnete Vortriebsklinken, deren Neigung des Zahneingriffes derart gewählt ist, dass sich die Vortriebsklinken unter Last außer Eingriff schieben würden. Eine Steuerscheibe läßt sich unter den Vortriebsklinken verschieben, wodurch diese abwechselnd in ihrer zugeordneten Sperrverzahnung festgehalten und verriegelt werden. Die Steuerscheibe wird mittels einer Mitnehmerscheibe im Klinkenträger mit Antriebsdrehzahl 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 Schaltmechanismus 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.With German Patent 42 29 023 discloses a multi-speed hub, the one switching device between two locking levels in a multi-speed hub has, which is switched back and forth under load. Reached this is held by compulsorily engaging, on top of each other arranged jacking pawls whose inclination of the meshing in such a way chosen is that the driving pawls disengage under load would push. A control disc can be move under the driving pawls, causing them alternately held in their associated locking teeth and locked become. The control disk is by means of a drive plate in pawl carrier taken with drive speed and has over the jacking pawls one backwards Backlash rotation required to brake the first one Angular degrees when stepping backwards for controlling the forcibly held jacking pawls to use. Has a switching mechanism in the form described the advantage by dividing the power transmission in a drive component and an inwardly directed control component even in the load case to master only the smaller control component.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schalteinrichtung für eine Mehrgangnabe zu schaffen, die einen Gangwechsel sowohl im Stillstand als auch unter Last ohne wesentliche Erhöhung der Steuerkräfte an einer Fernbedienung betriebssicher ermöglicht.task the invention is to provide a switching device for a multi-speed hub, the one gear change both at a standstill and under load without substantial increase the control forces enables safe operation on a remote control.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.To solve this problem proposes the inventions tion a switching device with the features of claim 1 before.

Die Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung stellt somit eine stark vereinfachte und kostengünstige Schalteinheit bereit, die Klinken einer klinkengesteuerten Mehrgangnabe unter Last aussteuern und in diesem ausgesteuerten Zustand halten kann. Die erfindungsgemäße Friktion-Überlastkupplung sorgt für eine hohe Betriebssicherheit, da das Auftreten zu hoher Steuerkräfte vermieden werden kann.The Switching device according to the present Invention thus provides a much simplified and cost-switching unit ready, the latches of a multi-speed pawl hub under Disconnect load and hold in this controlled state. The friction overload clutch according to the invention takes care of a high level of operational safety, since the occurrence of excessive control forces avoided can be.

Gemäß einer im Ausführungsbeispiel dargestellten, bevorzugten Weiterbildung umfasst die Schalteinheit eine Schalthülse, die um eine Nabenachse angeordnet ist, und eine mit dieser drehbar verbundene Schaltbuchse, die Schaltvorsprünge an ihren jeweiligen 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 ins besondere langsamere Drehzahl als die Klinken aufweisen, wird sich, nachdem sich ein Vorsprung vor die Klinke geschoben hat, dieser durch den Vortrieb des Antriebsdrehmomentes 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.According to one in the embodiment illustrated preferred embodiment comprises the switching unit a shift sleeve, which is arranged around a hub axle, and a rotatably connected thereto Switching socket, the switching projections at their respective faces have, which are separated from each other by gaps, which are wide enough to get under the respective jack to be lifted to push, with the pawl enclosed on both sides by projections becomes. Because the shift sleeve or the switch socket in each case a different and in particular slower speed than the pawls will become, after has pushed a projection in front of the pawl, this by the propulsion of the driving torque by the driver under the pawl and dig these out. For the above-described switching operation is not a particularly high control force required but taking into account is that approach the profiles to the respective pawls does not always go as desired: Will namely a projection coincide with a pawl, so this can from the Lead with high applied torque can not be dug. Only when the pawl is between two projections, the projection can push under the pawl and this out of their torque bandage to solve.

Der Vorsprung kann die Klinke aber bereits ausheben, wenn kein nennenswertes Drehmoment von dieser Klinke übertragen wird. Dieser Schaltvorteil, der auch bei Stillstand des Getriebes zum Durchschalten der Gangstufen vorhanden ist, wird durch bevorzugte, zusätzliche Schrägen an der Klinke bewirkt.Of the However, the latch can already lift the projection if not worth mentioning Transfer torque from this latch becomes. This switching advantage, which is also at standstill of the transmission is present for switching through the gear stages, is preferred by, additional bevel effected on the pawl.

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 Ausrichtung mit den Schrägen an den Klinken in etwa zusammefällt.It It is also proposed to increase the switching capacity by: in addition to the slopes cone-shaped at the latches bevels on the front surfaces the projections and / or the gaps between the projections be arranged, the alignment with the slopes of the Latches about coincide.

Schließlich weisen die Vorsprünge des Profils an der Schaltbuchse und an der Schalthülse bevorzugterweise in Umfangsrichtung angeordnete Schrägen auf, die als Lastbegrenzung wirken können, dadurch, dass die Schaltbuchse oder die Schalthülse von den Klinken abgewiesen wird, wenn große Momente über die Klinken laufen.Finally, point the projections the profile on the switch socket and on the shift sleeve preferably arranged in the circumferential direction bevels, which as load limiting can act, in that the switching socket or the switching sleeve rejected by the pawls when big moments about that Run latches.

Weiterbildend wird vorgeschlagen, 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 heftige Schaltstöße vermieden werden. Die Schalthülse oder die Schaltbuchse werden also eine andere Stelle zum Eingriff unter die Klinke finden, die dann ausgehoben wird, wenn das Moment nachgelassen hat.A development is proposed, the switching socket and / or the switching sleeve with to connect a driver-operated remote control via memory springs, the one gear stage change until it reaches a certain Allow lifting torque and delay the switching process. By The interpretation of these memory springs is the determination of the desired Lifting torque possible, which avoids overly violent shocks become. The shift sleeve or the switch socket will be another place to engage under find the latch that will be lifted when the moment subsides Has.

Bei einer Dreigangnabe ist eine erste Klinke am Hohlrad gelagert und greift in eine Verzahnung der Nabenhülse ein. Da das Hohlrad bei angetriebenem Planetenradträger zwangsläufig schneller umläuft als dieser, ist es bevorzugt, die Schaltbuchse mit einem Kupplungsring zu koppeln, der mit der Drehzahl des Planetenradträgers umläuft. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die Schaltbuchse axial verschiebbar ist, was bevorzugt über ein Schaltteil, insbesondere über einen Schubklotz, der mit einer Fernbedienung in Verbindung steht, durchführbar ist. Die beiden vorbeschriebenen 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 Schaltbuchse in einem Schlitz des Kupplungsringes, der im Falle eines eingeschalteten Schnellganges langsamer umläuft als die mit der Nabenhülse in Wirkverbindung stehende Klinke.at a three-speed hub is a first pawl mounted on the ring gear and engages in a toothing of the hub shell. Since the ring gear at driven planet carrier inevitably revolves faster As this, it is preferable to have the switch socket with a coupling ring to couple, which rotates with the speed of the planet carrier. In In this context, it is proposed that the shift sleeve axially is displaceable, which is preferred over a switching part, in particular via a push block communicating with a remote control, feasible is. The two above-described movements can be communicated to the switch socket be once by the rotatable mounting of the switch socket on the Switching sleeve, which is rotatably connected to the thrust block and secondly by the bearing of the switch socket in a slot of the coupling ring, the in the case of an activated overdrive slower than the with the hub shell operatively connected pawl.

Wird die Verbindung des Antreibers mit dem Planetenradträger ebenfalls durch eine Klinke hergestellt, so gilt das Vorgesagte in sofern, als der langsamer drehende Planetenradträger mit seiner Klinke die mit der Nabenachse drehfest aber axial verschiebbare Schalthülse mit ihrem Profil überholt und die gleichen Aushebbedingungen für die Klinke entstehen läßt, wie die vorbeschriebenen bei der Schalthülse. Zur Sicherung der Funktion beim Rückwärtstreten wird vorgeschlagen, 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 Vorsprüngen liegen, ausgehoben werden und sich nicht verklemmen. Da beim Rückwärtstreten keine Last auf den Klinken liegt, wird lediglich auf eine ausreichend grosse Rundung Wert gelegt.Becomes the connection of the driver with the planet carrier also produced by a pawl, the above statement applies insofar, as the slower rotating planet carrier with its pawl with the hub axle rotatably but axially displaceable shift sleeve with outdated her profile and causes the same lifting conditions for the latch, as the above at the shift sleeve. To secure the function when stepping backwards It is proposed to contour at the pawls in the area of the foot which has the form of a rounding or phase and ensures that that the latches for the case that they are not yet excavated but still in the area between the projections lie, be lifted and not get stuck. As in the backward step no load on the jack, only one will suffice great rounding value.

Schließlich ist es bevorzugt, die Position der Schaltbuchse auf der Schalthülse axial nicht starr, sondern mittels einer Speicherfeder zu halten, da dort, wie beschrieben, kurzzeitige Schalthemmungen ausgeglichen werden müssen, wenn verlangt wird, dass die Fernbedienung ohne Widerstände betätigbar sein soll.Finally, it is preferable to the position of Switching sleeve on the shift sleeve axially not rigid, but to hold it by means of a memory spring, as there, as described, short-term Schalthemmungen must be compensated when it is required that the remote control without resistors should be actuated.

Weitere Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further Embodiments are to be taken from the subclaims.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Steuereinrichtung für eine lastschaltbare Mehrgangnabe beschrieben. Es zeigen:Based an embodiment the control device for a power shift multi-speed hub described. Show it:

1 einen Teilschnitt einer Mehrgangnabe mit einer Schalteinheit, bestehend aus einer Schaltbuchse und einer Schalthülse mit Profilen an ihrer Stirnseite zum Ausheben von Klinken; 1 a partial section of a multi-speed hub with a switching unit, consisting of a switching socket and a switching sleeve with profiles on its front side for lifting pawls;

2 die Schaltbuchse mit Schaltvorsprüngen und Lücken als Ausgestaltung für das Profil; 2 the switching socket with switching projections and gaps as a design for the profile;

3 die Schaltbuchse mit einem Durchbruch für einen Schubklotz und dem Profil zum Ausheben der Klinke; 3 the switching socket with a breakthrough for a thrust block and the profile for lifting the pawl;

4 die durch eine Feder vorspannbare Klinke auf einem Bolzen in einem Kupplungsring gelagert; 4 the spring-loaded by a spring pawl mounted on a bolt in a coupling ring;

5 die Klinke mit einem Fuß und einer Schräge daran; 5 the pawl with one foot and one bevel on it;

6 eine zweigeteilte Schalthülse mit einer Friktionskupplung zur Lastbegrenzung beim Einrücken des Profils unter die Klinke. 6 a two-part shift sleeve with a friction clutch for load limiting when engaging the profile under the latch.

7 eine Schalteinheit, bestehend aus der Schaltbuchse gemäß 2 und einer abgewandelten Schalthülse gemäß 3 mit einer Speicherfeder. 7 a switching unit consisting of the switching socket according to 2 and a modified shift sleeve according to 3 with a memory 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 verbindet eine Nabenhülse 5 drehbar mit dem Antreiber 3 und der Nabenachse 1. Innerhalb der Nabenhülse 5 ist ein Planetengetriebe, bestehend aus einem Hohlrad 6, Planetenrädern 7, die in einem Planetenradträger 9 gelagert sind und einem feststehenden Sonnenrad 8 auf der Nabenachse 1 angeordnet. Bei der Mehrgangnabe handelt es sich um eine klinkengesteuerte Dreigangnabe, die gemäß 1 mit ein geschaltetem 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 einem 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 verbunden, wodurch ein Profil mit Schaltvorsprüngen 23 und Lücken 30 gegen einen Fuß 34 der ersten Klinke 10 geschoben werden kann.Will with 1 describes a hub axle of a multi-speed hub, it is on this over a first camp 2 a driver 3 rotatably mounted. A second camp 4 connects a hub shell 5 rotatable with the impeller 3 and the hub axle 1 , Inside the hub shell 5 is a planetary gear consisting of a ring gear 6 , Planetary gears 7 in a planet carrier 9 are stored and a fixed sun gear 8th on the hub axle 1 arranged. The multi-speed hub is a pawl-controlled three-speed hub, which is designed according to 1 is shown with a switched overdrive. On a first bolt 16 is a first latch 10 between a drive ring 14 and the ring gear 6 resiliently mounted and engages with a driving edge 33 in a first gearing 18 the hub shell 5 one. A ring gear formed from the ring gear and the drive ring 15 is about a pawl freewheel with the impeller 3 connected. Also rotatably connected to the driver is a coupling ring 12 with a slot 27 and a second bolt 17 on which a second pawl 11 is spring-mounted and with its driving edge 33 in a second gearing 19 on the planet carrier 9 intervenes. With the coupling ring 12 is a switching socket 20 through a footbridge 28 in the slot 27 rotatably but axially slidably connected, creating a profile with switching projections 23 and gaps 30 against a foot 34 the first latch 10 can be pushed.

Gemäß 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 3 einen Durchbruch 23 auf, in welchen ein Schubklotz 13 eingreift, welcher mit einer Fernbedienung in Verbindung steht und durch eine hier nicht dargestellte Schalteinrichtung 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 befinden. Die Klinken 10 und 11 werden am jeweiligen Vorsprung abgewiesen und ausgehoben; ein Drehmoment liegt ja nicht an.According to 2 it can be seen that the profile with the protrusions 23 and the gaps 30 also chamfers 36 has, at least on one side of the switching projections 23 with the gaps 30 connect. The switch socket 20 is on a shift sleeve 21 rotatably but axially fixed connected and forms with this a switching unit 22 , The shift sleeve 21 according to 3 a breakthrough 23 in which a thrust block 13 engages, which communicates with a remote control and by a switching device, not shown here axially in a slot of the hub axle 1 can be moved. The shift sleeve 21 points to her to the second pawl 11 directed end face also a profile with protrusions 24 and gaps 30 on, against a foot 34 with the slope 26 the second latch 11 can be pushed. The foot 34 the pawls 10 and 11 has a contour 43 large enough to jam the latches 10 and 11 when going backwards to prevent when the latches 10 and 11 just between the projections 23 and 24 are located. The latches 10 and 11 are rejected at the respective edge and excavated; a torque is not on.

Gemäß den 4 und 5 wird die Position der zweiten Klinke 11 auf dem Bolzen 17 im Kupplungsring 12 dargestellt. Eine Feder 25 ist um den Bolzen 17 herum 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.According to the 4 and 5 becomes the position of the second pawl 11 on the bolt 17 in the coupling ring 12 shown. A feather 25 is around the bolt 17 arranged around and moves the second pawl 11 with its driving edge 33 against the gearing 19 in the planetary carrier 9 , The latches 10 and 11 have a hole 31 on, with which they put on their bolts 16 and 17 are pivotally mounted.

Gemäß 6 wird eine zweiteilige Schaltbuchse mit zwischengeschalteter Überlastkupplung gezeigt, wobei die zweiteilige Schaltbuchse aus einem Ring 20b und einer Buchse 20a besteht, die durch eine Friktionskupplung 39 miteinander verbunden sind. Die Friktionskupplung 39 kann den Schaltvorgang unter Spitzenlast verhindern bzw. verzögern und in Bereiche von einem Drehmomentanfall geringeren Ausmaßes verlegen. Geringere Drehmomente werden immer dann auftreten, wenn beim Pedalieren des Fahrrades der Bereich des kleinsten Drehmomentes mit senkrecht stehenden Kurbelarmen für die Pedale erreicht wird.According to 6 a two-part switching socket is shown with intermediate overload clutch, wherein the two-part switching sleeve of a ring 20b and a socket 20a that passes through a friction clutch 39 connected to each other. The friction clutch 39 can prevent or retard the switching operation under peak load and move it into areas of a smaller amount of torque. Lower torques will always occur when the pedaling of the bicycle, the range of the smallest torque with vertical crank arms for the Pedals is reached.

Gemäß 7 wird eine Schalteinheit 22a erläutert, die gegenüber der vorbeschriebenen 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 einem Haltering 41 angeordnet ist und die Schaltbuchse 20 gegen einen Anschlag auf der Schalthülse 21a schiebt. Im Falle einer Verschiebung der Schaltbuchse 20 gegen die erste Klinke 10 wird die Schaltbuchse 20 auf der Schalthülse 21a bei gleichzeitigem Spannen der Speicherfeder 40 so lange verschoben, bis die Schalthemmnisse beseitigt sind und die Schaltvorsprünge 23 die erste Klinke 10 umschließen können. Die Profile können schließlich an den jeweiligen Stirnflächen der Schaltvorsprünge 23, 24 und/oder der Lücke 30 Abschrägungen 42 aufweisen, die in ihrer Richtung mit den Schrägen 26 an den Klinken 11 zusammenfallen und wegen ihrem kreisförmigen Verlauf kegelförmig augebildet sind.According to 7 becomes a switching unit 22a explained, compared to the above-described switching unit 22 from the switch socket 20 and a shift sleeve 21a consists. which are rotatable with each other and additionally axially slidably connected. The axial position of the switch socket 20 on the shift sleeve 21a is through a memory spring 40 ensured between the switching socket 20 and a retaining ring 41 is arranged and the switch socket 20 against a stop on the shift sleeve 21a pushes. In case of a shift of the switching socket 20 against the first latch 10 becomes the switching socket 20 on the shift sleeve 21a with simultaneous tensioning of the storage spring 40 until the switching impediments have been removed and the switching projections are displaced 23 the first latch 10 can enclose. The profiles can finally on the respective end faces of the switching projections 23 . 24 and / or the gap 30 bevels 42 that face in their direction with the bevels 26 at the pawls 11 coincide and are cone-shaped due to their circular course.

Zur Erklärung der Funktion der Dreigangnabe werden die Wege des Kraftflusses beschrieben:
In der gemäß 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 Klinke 11, Planetenradträger 9, Planetenrad 7, Hohlrad 6, Klinke 10, Verzahnung 18 in der Nabenhülse 5.To explain the function of the three-speed hub, the ways of power flow are described:
In accordance with 1 shown position of the switching unit 22 are both latches 10 and 11 with their teeth 18 and 19 in use, whereby the power flow of the overdrive proceeds as follows: impeller 3 , Coupling ring 12 , second latch 11 , Planet carrier 9 , Planetary gear 7 , Ring gear 6 , Latch 10 , Toothing 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 zugehörigen 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 Hohlrad 6 dreht aufgrund seiner Übersetzung schneller mit, wird aber wegen der ausgehobenen ersten Klinke 10 in Bezug auf die Drehung der Nabenhülse 5 unwirksam.In normal gear, the thrust block 13 with the switching unit 22 in the middle of the slot in the hub axle 1 shifted, causing the projections 23 the switch socket 20 under the first latch 10 push and these out of their associated gearing 18 the hub shell 5 dig. The switch socket 20 lays down with an outer cylindrical surface 37 under the first latch 10 , whereby this remains permanently excavated. In this case, the power flow from the impeller 3 over the coupling ring 12 , the second latch 11 , the planet carrier 9 via a third pawl, not shown here and always in engagement with the planet carrier 9 is connected in the hub shell 5 run. The ring gear 6 rotates faster due to its translation, but is due to the excavated first latch 10 in relation to the rotation of the hub shell 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 Hohlrad 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 reach the mountain slope is from the push block 13 the shift sleeve 21 . 21a with their projections 24 under the second jack 11 pushed, causing them on an outer cylindrical surface 38 the shift sleeve 20 runs up and also from their associated gearing 19 in the planet carrier 9 dug remains. Both latches 10 and 11 are thus ineffective and the power flow runs from the impeller 3 via an always engaged fourth pawl between the driver 3 and the drive ring 14 over the first bolt 16 in the ring gear 6 and drives over the planet 7 the planet carrier 9 slow to, on which also always engaged in the above-described third pawl of the planet 9 to hub sleeve 5 can be effective.

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 Verzahnung 18 unter Last wie folgt beschrieben:
Die Schaltvorsprünge 23 sind untereinander durch Lücken 30 mit einer Breite 29 verbunden, wobei diese Breite 29 von einer Größe ist, die ausreicht, beim Verschieben 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 erste Klinke 10 eine höhere Drehzahl hat, als die Schaltvorsprünge 23, läuft im Einrückungsfalle 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 power shiftability of the three-speed hub lies primarily in the profile on the end faces of the switch socket 20 and the shift sleeve 21 . 21a founded. The example of the first latch 10 the technique becomes its removal from the gearing 18 under load as follows:
The switching projections 23 are with each other through gaps 30 with a width 29 connected, this width 29 is of a size sufficient to displace the switch socket 20 each a switching projection 23 before and a switching projection 23 behind the first latch 10 to place. Because the first latch 10 with different speed to the switching projections 23 runs, they must have a sufficiently large distance from each other to the above-described switching position of the profile with the switching projections 23 to reach. Because the first latch 10 has a higher speed than the switching projections 23 , runs in Einrückungsfalle the foot 34 on one of the switching projections 23 and releases the engagement of the driving edge 33 with the first gearing 18 on. A control force is used to lift the first pawl 10 from the first gearing 18 not needed, since the Aushebekräfte be removed only 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 diesen 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 Speicherung der Bewegung in einer Speichenfeder der Steuereinrichtung bis zur passenden Eingriffsstellung des jeweiligen Profils der Schalthülse 21 bzw. der Schaltbuchse 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.Should it be possible to switch under the influence of lower torques, especially when the gearbox is at a standstill, the pawls should be engaged in this case 10 and 11 one slope each 26 arranged with the above-described switching projections 23 . 24 and the gaps 30 can interact. In this case, a certain amount of control force is required, so for this case either the lifting of the pawls 10 or 11 takes place or storing the movement in a spoke spring of the control device to the appropriate engagement position of the respective profile of the shift sleeve 21 or the switch socket 20 under the pawls 10 or 11 he follows. The slopes 36 between the switching projections 23 . 24 and the gaps 30 limit, as already stated, the peak torque for lifting the latch 10 . 11 ,

11: Nabenachsehub axle
22: erstes Lagerfirst camp
33: Antreiberimpeller
44: zweites Lagersecond camp
55: Nabenhülsehub sleeve
66: Hohlradring gear
77: Planetenradplanet
88th: Sonnenradsun
99: Planetenradträgerplanet
1010: erste Klinkefirst pawl
1111: zweite Klinkesecond pawl
1212: Kupplungsringcoupling ring
1313: Schubklotzthrust block
1414: Antriebsringdrive ring
1515: HohlradeinheitHohlradeinheit
1616: erster Bolzenfirst bolt
1717: zweiter Bolzensecond bolt
1818: erste Verzahnungfirst gearing
1919: zweite Verzahnungsecond gearing
2020: Schaltbuchseshift sleeve
20a20a: BuchseRifle
20b20b: Ringring
2121: Schalthülseswitching sleeve
21a21a: Schalthülseswitching sleeve
2222: Schalteinheitswitching unit
22a22a: Schalteinheitswitching unit
2323: Schaltvorsprungswitching projection
2424: Schaltvorsprungswitching projection
2525: Federfeather
2626: Schrägeslope
2727: Schlitzslot
2828: Stegweb
2929: Breitewidth
3030: Lückegap
3131: Bohrungdrilling
3232: Durchbruchbreakthrough
3333: Treibkanteblowing edge
3434: Fußfoot
3535: Lagerstelledepository
3636: Anschrägungbevel
3737: Zylinderflächecylindrical surface
3838: Zylinderflächecylindrical surface
3939: Friktionskupplungfriction clutch
4040: Speicherfederstorage spring
4141: Halteringretaining ring
4242: Abschrägungbevel
4343: Konturcontour

Claims

Shifting device for a multi-speed hub for a bicycle, comprising: - a hub axle ( 1 ); - a driver ( 3 ); - a hub shell ( 5 ); A transmission with at least one planetary gear ( 6 . 9 . 7 . 8th ); - A control device for changing the gear ratios in the transmission with a plurality of planetary gear associated, controllable one-way clutches with these associated pawls ( 10 . 11 ), wherein the control device is actuatable to change the power flow between the one-way clutches, characterized in that the control device is a switching unit ( 22 . 22a ), formed on the freewheel clutches facing sides of projections and gaps profiles ( 23 . 30 ; 24 . 30 ) and is designed, by means of these profiles on the pawls ( 10 . 11 ) of the one-way clutches exert a driving force of the drive torque removable control forces to bring the overrunning clutches even under load disengaged, and that the switching unit with a friction overload clutch ( 39 ), which is effective to respond to a torque transmitted by her to the latches (under load from the propulsion torque), carried out on the pawls ( 10 ) limit the one-way clutches acting control forces.

Switching device according to claim 1, characterized in that the switching unit ( 22 . 22a ) a shift sleeve ( 21 . 21a ).

Switching device according to claim 2, characterized in that the switching sleeve ( 21 . 21a ) at its one of the associated one-way clutches side facing profiles ( 24 . 30 ) which profiles ( 24 . 30 ) of the switching unit ( 22 . 22a ) form.

Switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switching unit ( 22 . 22a ) a switch socket ( 20 ).

Switching device according to claim 4, characterized in that the switching socket ( 20 . 20a ) at its one of the associated one-way clutches side facing profiles ( 23 . 30 ) which profiles ( 23 . 30 ) of the switching unit ( 22 . 22a ) form.

Switching device according to claim 3 and according to claim 5, characterized in that the profiles ( 24 . 30 ) of the shift sleeve ( 21 . 21a ) and profiles ( 23 . 30 ) of the switch socket ( 20 . 20a ) the profiles ( 23 . 30 ; 24 . 30 ) of the switching unit ( 22 . 22a ) form.

Switching device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the projections ( 23 . 24 ) and the gaps ( 30 ) on end faces of the switch socket ( 20 ) and / or the shift sleeve ( 21 . 21a ) are provided.

Switching device according to claim 7, characterized in that the end faces of the projections ( 23 . 24 ) and / or the faces of the gaps ( 30 ) each have a conical bevel ( 42 ) having a slope ( 26 ) of the pawls ( 10 . 11 ), in particular especially at standstill of the planetary gear, cooperate.

Switching device according to claim 7 or 8, characterized in that the gaps ( 30 ) between the projections ( 23 ) and or ( 24 ) each have a width ( 29 ), which is large enough to the switching socket ( 20 ) and / or the switching sleeve ( 21 . 21a ) while driving so far against the pawl ( 10 ) and / or the pawl ( 11 ) to push one of those in one of the gaps ( 30 ) located end faces with the pawl ( 10 ) and or ( 11 ) can work together.

Switching device according to claim 8, characterized in that the projections ( 23 . 24 ) at the with the slopes ( 26 ) of the pawls ( 10 . 11 ) cooperating edges with respect to a limitation of the lifting torque under load deflection chamfers ( 36 ) exhibit.

Switching device according to one of claims 2 to 10, characterized in that the switching sleeve ( 21 ) and the switch socket ( 20 ) are axially fixed to each other and rotatably connected to each other.

Switching device according to one of claims 2 to 10, characterized in that the switching sleeve ( 21a ) and the switch socket ( 20 ) are axially displaceable relative to each other and rotatably connected to each other.

Switching device according to claim 12, characterized in that the switching socket ( 20 ) by a memory spring ( 40 ) at a preferred position on the shift sleeve ( 21a ) is held.

Switching device according to claim 12 or 13, characterized in that the switching socket ( 20 ) with respect to the switched shift sleeve ( 21a ) may temporarily remain behind the path of at least one gear step.

Switching device according to one of claims 2 to 10 and 12 to 14, in any case with reference to claim 13, characterized in that the switching socket ( 20 ) and / or the switching sleeve ( 21 ) when exceeding a limit for a certain still tolerable Aushebedrehmoment against this designed with certain limits memory springs of the pawls ( 10 . 11 ) are rejected and moved against the switching direction under bias of the storage springs.

Switching device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the switching unit ( 22 . 22a ) is operable to change the gear ratios of a remote control.

Switching device according to claim 16, characterized in that the switching unit ( 22 . 22a ) is axially displaceable by means of the remote control.

Switching device according to one of the preceding claims, in any case based on claim 2, characterized in that the switching sleeve ( 21 . 21a ) directly or indirectly with the hub axle ( 1 ) is longitudinally displaceable but rotatably connected.

Switching device according to claim 18, characterized in that the switching sleeve ( 21 . 21a ) with the control device via a switching part, in particular a thrust block ( 13 ) is in operative connection.

Switching device according to one of the preceding claims, in any case based on claim 2, characterized in that the switching sleeve ( 21 . 21a ) is in operative connection with the control device via a sliding element.

Switching device according to claim 20, characterized in that the sliding element in / on the hub axle ( 1 ) is guided.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the pawls ( 10 ) and ( 11 ) by one storage location each ( 16 ) and ( 17 ) are pivotally mounted and each have a control area ( 34 ) for the purpose of lifting the pawls ( 10 . 11 ) with the profiles ( 23 . 30 ; 24 . 30 ) of the switching unit ( 22 . 22a ) cooperates.

Switchgear according to claim 22 and claim 8, characterized in that the control area ( 34 ) on the to the switching unit ( 22 . 22a ) side facing the slope ( 26 ) with the profiles ( 23 . 30 ; 24 . 30 ) of the switching unit ( 22 . 22a ) cooperates.

Switching device according to claim 23, characterized in that the switching unit ( 22 . 22a ) at their outer diameters each have a cylindrical surface ( 37 . 38 ), which in the switching operation after the lifting of the pawl ( 10 . 11 ) under the taxation area ( 34 ) the pawl ( 10 . 11 ) pushes and disables them.

Switching device according to one of the preceding claims, in any case referring back to claim 4, characterized in that the friction overload clutch ( 39 ) at the switch socket ( 20a . 20b ) is arranged.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the pawls ( 10 ) and ( 11 ) are equal to each other.

Switching device according to one of vorge claims, characterized in that the pawls ( 10 . 11 ) each one driving edge ( 33 ), which are provided with toothings ( 18 . 19 ), whereby the driving edge ( 33 ) with the biasing force of a spring ( 25 ) against the teeth ( 18 . 19 ) is pressed.

Switching device according to one of the preceding claims, in any case referring back to claim 4, characterized in that the switching socket ( 20 ) in a coupling ring ( 12 ), which rotatably with the impeller ( 3 ) is connected, rotatably but axially displaceably mounted.

Switching device according to claim 28, characterized in that the switching socket ( 20 ) with the rotational speed of the driver ( 3 ), whereby the entrainment via webs ( 28 ) carried out in a slot ( 27 ) of the coupling ring ( 12 ) are guided, wherein the switching socket ( 20 ) the coupling ring ( 12 ).

Switching device according to one of the preceding claims, in any case referring back to claim 4, characterized in that the first pawl ( 10 ) while driving before a notching the same by means of the switching socket ( 20 . 20a ) to change a speed step rotates faster than the switching socket ( 20 . 20a ).

Switching device according to one of the preceding claims, in any case with reference to claim 2, characterized in that the second pawl ( 11 ) rotates faster during driving than the shift sleeve ( 21 . 21a ).