DE10023856C2 - Naben-Gangschaltung für pedalbetriebene Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Naben-Gangschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Nabenschaltung ist aus der DE 297 22 656 U1 bekannt. Die dazu verwendbaren Schaltnaben sind beispiels­ weise als 3-, 5- oder 7-Gang-Schaltungen handelsüblich und beispielsweise für Fahrräder vorgesehen. Sie werden jedoch auch in Behindertenfahrzeugen (= "Reha-Fahrzeugen") einge­ setzt oder auch in Kinderfahrzeugen wie Tretautos oder soge­ nannten Go-Karts.

Bei der gattungsgemäßen Naben-Gangschaltung ist nachteilig, dass sie eine spezielle, vom Fachmann jeweils vorzunehmende Ausgestaltung des Freilaufs sowie eine Anpassung an den Fahrzeugrahmen erfordert, um die Bremsmomentenabstützung zu gewährleisten.

Aus der EP 161 296 B1 ist eine Nabe bekannt, mit welcher wie mit der gattungsgemäßen ebenfalls bis zum Stillstand mittels Rücktritt gebremst werden kann und eine weitere Rücktrittsbe­ wegung dann die Rückwärtsfahrt bewirkt. Aus der WO 98/51561 A1 ist eine Rückwärtsfahr-Einrichtung für eine Kettenschaltnabe bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Naben-Gangschaltung dahingehend zu verbessern, daß diese möglichst preisgünstig herstellbar und einfach montierbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Naben-Gangschaltung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Da die Freilaufeinrichtung als Freilaufritzel ausgestaltet ist, kön­ nen großserienmäßig hergestellte, handelsübliche und preis­ günstige Bauteile Verwendung finden. Die Abstützung gegen­ über dem Fahrzeugrahmen kann auf einfache und preisgünstige Weise dadurch ermöglicht werden, daß Vorsprünge am Fahr­ zeugrahmen vorgesehen sind, die sich in die Zahnzwischen­ räume des Freilaufritzels erstrecken. Zwar können Bolzen ver­ wendet werden, die an den Fahrzeugrahmen angeschweißt wer­ den, auf einfache und preisgünstige Weise kann dies jedoch mit Standardbauteilen, beispielsweise durch Schrauben ermöglicht werden, also durch weitere preisgünstige und standardisierte Bauteile, die lediglich an den Fahrzeugrahmen angeschraubt werden, so dass eine einfache und schnelle Montage der erfin­ dungsgemäßen Naben-Gangschaltung möglich ist.

Um die Notwendigkeit einer individuellen Anpassung des Frei­ laufritzels an die jeweils verwendete Nabe zu vermeiden, ist ein Adapter vorgesehen, so daß das Freilaufritzel technisch unver­ ändert bleiben kann und lediglich durch den entsprechenden Adapter an die Nabe angepaßt wird, um eine Kraftübertragung von der Nabe - insbesondere von der Bremsmechanik der Nabe - zum Freilaufritzel zu ermöglichen.

Das verwendbare, handelsübliche Freilaufritzel weist ein etwa ringförmiges Gehäuse auf, in dem die Freilaufeinrichtung ange­ ordnet ist, so daß in dem zentralen Hohlraum, der von dem ring­ förmigen Gehäuse umgeben ist, ausreichend Platz zur Aufnah­ me des Adapters vorhanden ist. Auf diese Weise können die baulichen Abmessungen klein gehalten werden. Dies wiederum ermöglicht es, das Freilaufritzel anstelle einer serienmäßigen Bremsmomentenstütze an der im übrigen unveränderten Nabe anzuordnen, so daß der konstruktive Aufwand für die Umrüstung minimiert ist und eine kompakte Einrichtung geschaffen wird, bei welcher das Achsende, welches üblicherweise aus der Nabe herausragt, eine ausreichende Länge zur problemlosen Mon­ tage der Nabe aufweist.

Das Lager, mit dem das Freilaufritzel auf dem Achsende gela­ gert ist, ist dabei in einem ebenfalls vorgesehenen zentralen Hohlraum des Adapters angeordnet, so daß die erwähnte vor­ teilhafte kompakte Ausgestaltung der Baugruppe, um welche die serienmäßige Nabe ersetzt werden kann, hierdurch unterstützt wird.

Insgesamt wird so eine einbaufertige Nabe geschaffen, die preisgünstig mit großserienmäßigen Standardbauteilen erstellt ist und mit minimalem Aufwand in das Fahrzeug eingebaut wer­ den kann: lediglich die Bremsmomentenabstützung muß ge­ schaffen werden, wofür die Anbringung von entsprechend am Fahrzeugrahmen positionierten, zwischen die Zähne des Frei­ laufritzels greifenden Schrauben ausreicht.

Bei der Vorwärtsfahrt dreht sich die Nabe in einer Richtung, die der Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges entspricht. Falls es sich um eine Schaltnabe mit mehreren Gängen handelt, kann diese Drehgeschwindigkeit der Nabe in Abhängigkeit von der einge­ stellten Getriebeübersetzung der Schaltnabe unterschiedlich sein von der Drehgeschwindigkeit eines Antriebsritzels, welches über eine Kette oder andere Kraftübertragungsmittel mit den Pedalen verbunden ist.

Beim Bremsen bewegt sich das Antriebsritzel rückwärts, da die Bremse als sogenannte Rücktrittsbremse ausgestaltet ist und durch entsprechende Rückwärtsbewegung der Pedale betätigt wird. Das Fahrzeug befindet sich jedoch zunächst noch in Fahrt, so daß sich die Nabe nach wie vor in der Vorwärtsfahrtrichtung dreht. Durch Betätigung der Bremse werden üblicherweise Bremsbacken an eine Bremstrommel gedrückt. Diese Bremsba­ cken sind nicht mit einer Rückholfeder od. dgl. versehen, so daß sie im Anschluß an die Betätigung der Bremse nach wie vor in ihrer Bremsstellung verbleiben. Erst durch eine erneute Pedal­ bewegung in Vorwärtsfahrtrichtung wird die Bremse gelöst.

Während des Bremsvorganges, also während mittels der Pedale die Bremsbacken unter Kraftaufwand gegen die Bremstrommel gedrückt werden, stützt die Bremsmomentenstütze die Kräfte am Rahmen ab, so daß eine Überlastung von beispielsweise Spei­ chen, die in dem betreffenden Fahrzeugrad vorgesehen sind, vermieden werden kann. Die Bremsmomentenstütze ist übli­ cherweise mit einem Bremskonus verbunden, wobei dieser Bremskonus zum Spreizen der Bremsbacken dient.

Nachdem das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist, kann auf­ grund der Freilauffunktion des erfindungsgemäß vorgesehenen Bauteiles jedoch die Nabe entsprechend der Rückwärts-Fahrt­ richtung des Fahrzeuges gedreht werden. Dabei befindet sich die Bremse nach wie vor in ihrer Bremsstellung, d. h. die Brems­ backen liegen der Bremstrommel an. Der beispielsweise vor­ handene, oben erwähnte Konus, der die Bremsbacken spreizt, dreht sich gemeinsam mit der Bremstrommel mit und nutzt dabei die Freilauffunktion des erfindungsgemäß vorgesehenen Frei­ laufbauteiles.

Die Rückwärtsfahrt kann entweder durch Vorwärtsbetätigung der Pedale abgebremst werden oder durch eine ohnehin an den Fahrzeugen vorgesehene zweite Bremse, die üblicherweise handbetätigt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand der Un­ teransprüche ersichtlich:
Um die Bremsfunktion sicherzustellen, muß die Beweglichkeit der Bremsbacken leichter sein als die Beweglichkeit der Frei­ laufeinrichtung, da anderenfalls die Bremsbacken entgegen der Fahrtrichtung in der immer noch in Vorwärtsfahrt befindlichen Bremstrommel rotiert werden könnten, ohne gespreizt zu wer­ den, demzufolge ohne Bremswirkung. Diese Kräfteverhältnisse sind üblicherweise bei den handelsüblichen Mehrgang-Schaltnaben gegeben, so daß es keiner zusätzlichen Einrichtungen bedarf. Aus Sicherheitsgründen kann aber zusätzlich eine Frik­ tionsbremse vorgesehen sein, die an dem Freilaufritzel anliegt. Das Freilaufritzel kann unter den handelsüblichen Bauelemen­ ten nach seiner Schwer- bzw. Leichtgängigkeit ausgesucht wer­ den, so daß derartige Friktionsbremsen überflüssig sind. Es kann durch ein entsprechend zähes Schmiermittel innerhalb des Freilaufritzels ebenfalls sichergestellt sein, daß das Freilaufritzel schwergängiger ist im Verhältnis zur Bremsbetätigung. Eine von außen an dem Freilaufritzel anliegende Friktionsbremse stellt jedoch die vorteilhafte und preisgünstige Möglichkeit dar, ein Freilaufritzel schwergängiger zu machen: Einerseits ermöglicht die von außen anliegende Friktionsbremse eine optische Funk­ tionskontrolle und zudem kann im Gegensatz zum Austausch, beispielsweise der Schmiermittelfüllung des Freilaufritzels, diese Friktionsbremse schnell und preisgünstig nachgerüstet werden, ohne die Mechanik des Freilaufritzels öffnen zu müssen.

Auf besonders einfache und kostengünstige Weise kann eine derartige Friktionsbremse durch einen dementsprechend gebo­ genen Drahtbügel ausgestaltet sein.

Vorteilhaft kann die erfindungsgemäß als Schaltnabe bezeich­ nete Nabe, die ohnehin einen Vorwärtsgang und einen Rück­ wärtsgang aufweist, mehrere Vorwärtsgänge aufweisen. Die Grundübersetzung zwischen Pedalen und Nabe kann so ge­ wählt sein, daß für übliche Vorwärtsfahrt höhere Gänge gewählt werden, für die Rückwärtsfahrt kann dann das Übersetzungs­ verhältnis zu einem niedrigen Gang gewechselt werden, so daß eine besonders langsame und dementsprechend sichere Rück­ wärtsfahrt möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich­ nung im folgenden näher erläutert.

Darin ist mit 1 allgemein eine handelsübliche Mehrgang- Schaltnabe bezeichnet, die eine integrierte Bremse aufweist, die als sogenannte "Rücktrittbremse" bezeichnet wird. Ein Antriebs­ ritzel ist mit dem Gehäuse der Nabe 1 verbunden, jedoch in der Zeichnung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.

Aus dem Gehäuse der Nabe 1 ragt eine Mehrfach-Außen­ verzahnung 2 hervor, die mit der Bremseinrichtung verbunden ist. Die Mehrfach-Außenverzahnung 2 wird im Serien-Aus­ lieferungszustand der Nabe 1 von einer hebelförmigen Brems­ momentenstütze umgriffen, die eine entsprechende Innenver­ zahnung aufweist. Diese hebelförmige Bremsmomentenstütze ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entfernt worden. Stattdessen kann auf die Mehrfach-Außenverzahnung 2 ein Adapter 3 aufgesteckt werden, der eine zur Außenverzahnung 2 korrespondierende Innenverzahnung 4 aufweist.

Der Adapter 3 ist mit einem Außengewinde 5 versehen, so daß ein handelsübliches Freilaufritzel 6 mit seinem Innengewinde auf den Adapter 3 aufgeschraubt werden kann. Ein Druck- oder Axiallager 7 kann in einen zentralen Hohlraum des Adapters 3 aufgenommen werden, so daß eine insgesamt sehr schmal bau­ ende Baugruppe aus Adapter 3, Axiallager 7 und Freilaufritzel 6 geschaffen wird, die auf die Nabe 1 aufgesteckt werden kann. Dabei baut diese Baugruppe so schmal, daß ein Achsende 8, welches aus der Nabe 1 ragt, noch genügend Überstand auf­ weist, um eine Montage der um die Baugruppe erweiterten Nabe 1 innerhalb eines lediglich angedeutet dargestellten Rahmens 9 zu ermöglichen.

Insgesamt stellen die in der Zeichnung dargestellten Bauteile eine Naben-Gangschaltung dar, die über mehrere Vorwärts- und dementsprechend viele Rückwärtsgänge verfügt. Das Freilauf­ ritzel 6 erfüllt seine Funktion als Bremsmomentenstütze da­ durch, daß es mittels Schrauben 10 am Rahmen 9 drehfest an­ geordnet ist. Demgegenüber können sich die radial inneren Bauteile 11 frei drehen. Die Schwergängigkeit des Freilaufritzels 6 kann durch einen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht darge­ stellten Bremskörper verändert werden. Hierzu kann beispiels­ weise ein gebogen geformter Draht vorgesehen sein, der bei­ spielsweise an den Zähnen des Ritzels 6 oder an den Schrau­ ben 10 festgelegt wird und der mit einem gebogenen Abschnitt den radial inneren Bauteilen 11 anliegt und so als Friktions­ bremse die Schwergängigkeit des Freilaufritzels 6 erhöht.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Eingriff in das Innere der Nabe 1 nicht nötig. Die Nabe 1 muß lediglich dadurch verändert werden, daß die Bremsmomentenstütze entfernt wird, bevor die um das Freilaufritzel 6 vorgesehenen Bauteile an der Nabe 1 als Ersatz für die serienmäßige Bremsmomentenstütze angeordnet werden.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann je nach Konstruktion der Nabe ein Eingriff in das Innere der Nabe vorgesehen sein, um zu ermöglichen, daß sich die Bremsbacken bzw. der zu deren Betätigung vorgesehene Bremskonus gegen­ über der Bremstrommel bzw. dem Nabengehäuse so verdrehen lassen kann, daß eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges möglich ist. Nach einer derartigen Veränderung kann die Bremsmomen­ tenabstützung mit eingebauter Freilaufeinrichtung an eine derart vorbereitete Nabe angeschlossen werden, so daß sich dann die Rückfahrfunktion für diese Nabe ergibt.

Claims (4)

1. Naben-Gangschaltung für pedalbetriebene Fahrzeuge, mit wenigstens einem Gang für die Vorwärtsfahrt,
und mit einer Bremse, die durch die Drehrichtungsumkehr der Pedale betätigbar ist,
wobei sich von der Nabe eine Bremsmomentenstütze zum Fahrzeugrahmen erstreckt,
und mit einem Freilauf, der die Vorwärts-Drehrichtung der Nabe bei stillstehenden Pedalen ermöglicht,
wobei die Bremsmomentenstütze über eine Freilaufeinrich­ tung an den Rahmen anschließt, welche in der Drehrich­ tung sperrt, die der Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges ent­ spricht,
und wobei zur Bewegung der Freilaufeinrichtung bei Rück­ wärtsfahrt des Fahrzeuges mehr Energie erforderlich ist als zur Bewegung der Bremsen-Bauteile,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Freilaufeinrichtung als Freilaufritzel (6) ausgestal­ tet ist,
und dass die Bremsmomentenstütze einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, die sich vom Fahrzeugrahmen (9) zwischen die Zähne des Freilaufritzels (6) erstrecken,
und dass ein als Axiallager (7) auf einem Achsende (8) ei­ ner aus der Nabe (1) ragenden Achse montierbares Lager in dem Freilaufritzel (6) angeordnet ist,
und dass ein Adapter (3) vorgesehen ist,
der in einem zentralen Hohlraum des Freilaufritzels (6) angeordnet ist,
und der seinerseits einen zentralen Hohlraum aufweist, in welchem das Lager angeordnet ist,
und der einerseits eine Anschlussfläche aufweist, welche mit einer korrespondierenden An­ schlussfläche zusam­ menwirkt, welche an der Nabe (1) vorgesehen ist,
und der andererseits mit dem Freilaufritzel (6) in zumin­ dest einer Drehrichtung drehfest verbunden ist.

2. Naben-Gangschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Friktionsbremse, welche die Beweglichkeit des Freilaufritzels (6) erschwert.

3. Naben-Gangschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Friktionsbremse als Drahtbügel ausges­ taltet ist, welcher von außen an dem Freilaufritzel (6) an­ liegt.

4. Naben-Gangschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltnabe (1) mehr als einen Vorwärtsgang aufweist.