DE102004034113A1

DE102004034113A1 - Getriebenabe mit Bremseinrichtung

Info

Publication number: DE102004034113A1
Application number: DE200410034113
Authority: DE
Inventors: Werner Steuer; Michael Dipl.-Ing. Kohaupt; Karl-Joachim Dipl.-Ing. Kühne
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steuermechanismus für Kupplungen in Getriebenaben für ein Fahrrad. Das Aus- und Einkuppeln von Getriebeelementen im Momentenpfad erfolgt über steuerbare, angefederte Klinken, die mit den entsprechenden Rastverzahnungen Freiläufe bilden und in Freilaufrichtung überlaufen werden. Die Bremseinrichtung wird durch Rückwärtsdrehen des Antriebsteiles aktiviert. Diese Drehrichtungsänderung aktiviert, zum Unterdrücken des gleichzeitigen Eingriffes einer von zwei Antriebsklinken am entsprechenden Rastzahn, eine zwischen zwei Endpositionen verdrehbare Steuerbuchse. Zur Steuerung des Klinkeneingriffes sind Steuermittel in Form einer Rückholfeder vorgesehen, die einen gleichzeitigen Eingriff der Antriebs- bzw. Bremsklinken über einen definierten Umfangsweg verhindert, indem sie die Steuerbuchse in Umfangsrichtung hin auf einen Anschlag verdreht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebenabe für Fahrräder. Die Getriebe in solchen Getriebenaben verfügen in der Regel über Planetengetriebe, weil diese die Anforderungen besonders gut erfüllen. Die Getriebe bieten mehrere Drehmomentenpfade zwischen dem Antriebsteil am Eingang des Getriebes und der Nabenhülse, die am Ausgang des Getriebes liegt. Zur Veränderung des wirksamen Übersetzungsverhältnisses wird zwischen den Drehmomentenpfaden umgeschaltet, wobei Kupplungseinrichtungen aus- und eingeschaltet werden. Im Zuge der Weiterentwicklung wurden die Getriebe mit der Möglichkeit der Lastschaltbarkeit ausgestattet, d. h. einen Gangwechsel auch dann auszuführen, wenn ein Drehmoment anliegt.
Lastschaltbare Getriebe verfügen über Einrichtungen, die es ermöglichen, die Kupplungseinrichtungen zwischen den Getriebeelementen, die gerade im Kraftfluß stehen, mit geringer Schaltkraft auszukoppeln und andere Getriebeelemente einzukoppeln. Dieses Aus- und Einkoppeln von Getriebeelementen im Momentenpfad, wie Antreiber, Hohlrad, Planetenradträger, und Nabenhülse erfolgt vorzugsweise über steuerbare, angefederte Klinken. Diese Klinken bilden mit den korrespondierenden Rastverzahnungen Freiläufe, sie können in der Freilaufrichtung überlaufen werden. Beim Umschalten müssen die Reibungskräfte an den Kontaktstellen zwischen den Klinken und den Rastverzahnungen, die als Widerstand gegen das Ausrücken in Erscheinung treten, überwunden werden.

Eine solche Klinkensteuerung wird bereits in der DE 2937126 C2 beschrieben, die über drei schaltbare Gangstufen verfügt. Hierbei werden mit einem, in Achsrichtung angeordneten und zwischen zwei Endlagen verschiebbaren Schaltelement zwei Klinkensteuerglieder mit relativ geringer Schaltkraft jeweils gegen eine angefederte Klinke verschoben. Das Klinkensteuerglied untergreift die Klinken und schwenkt sie, auch unter Last, aus der entsprechenden Rastverzahnung heraus und unterbricht damit den Kraftfluß.

Der Drehmomentenfluß verläuft im Berggang vom Antriebsteil zum Hohlrad, durch das Planetengetriebe hin zum Planetenradträger, der über einen Klinkenfreilauf die Antriebsbewegung auf die Nabenhülse überträgt. Im Schnellgang wird das Getriebe in der entgegengesetzten Richtung durchlaufen, d. h. am Planetenradträger wird das Antriebsmoment eingeleitet, vom Hohlrad aus wird die Nabenhülse angetrieben. Ein steuerbarer Klinkenfreilauf befindet sich zwischen Hohlrad und Nabenhülse. Im Direktgang mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1 verläuft der Drehmomentenpfad vom Antriebsteil zum Hohlrad und von dort zur Nabenhülse.

Für die Gangauswahl werden die steuerbaren Klinkenfreiläufe sowohl im Momentenpfad zwischen Antreiber und Planetenradträger sowie zwischen Hohlrad und Nabenhülse ein- und ausgesteuert. Das geschieht unter Ausnutzung der Relativdrehzahl, die zwischen dem Teil besteht, das die auszusteuernde Klinke trägt, und dem Teil mit dem sich ein Klinkensteuerteil dreht.

Mit einem Schaltgestänge werden die gegenüber den Klinken eine Relativdrehlzahl aufweisenden Steuerhülsen mit ihren mit Aussteuervorsprüngen versehenen Enden in bekannter Weise unter die Füße der Klinken geschoben, wodurch die betreffenden Klinken auch bei anliegenden Drehmomenten ausgerückt werden können.

Die in DE 2937126 C2 gezeigte Getriebenabe verfügt nicht über eine Rücktrittbremse, die durch eine Rückwärtsdrehung betätigt wird. Eine Übertragung einer Drehbewegung zur Bremsbetätigung vom Antriebsteil zur Bremse ist hier nicht möglich, da die in den Momentenpfaden angeordneten Klinkenfreiläufe für die Weiterleitung einer solchen Drehbewegung nicht vorgesehen sind. Die Rückwärtsdrehrichtung entspricht ihrer Freilaufrichtung. Entsprechend sind Lösungen bekannt geworden, bei denen für die Hindurchleitung einer Rückwärtsdrehung für die Betätigung der Rücktrittbremse gesonderte Bremsklinken eingesetzt werden.

Damit kann neben der Realisierung der Bremsfunktion an sich auch noch sichergestellt werden, dass die Bremsbetätigung mit der Rücktrittbetätigung immer im selben Gang z. B. im Berggang erfolgt, unabhängig vom gewählten Gang für die Antriebsdrehbewegung. Das Prinzip, die Betätigung der Rücktrittbremse immer im gleichen Gang vorzunehmen, ist z. B. aus DE 1 425 839 bekannt.

Wird eine Rücktrittbremsbetätigung in einer Getriebenabe mit ganggemäß ein- und ausschaltbaren Klinkenfreilaufen vorgesehen, ergeben sich mehrere Probleme, die gelöst werden müssen. Sind die Kupplungseinrichtungen mit Klinken für die Übertragung der Vorwärts-Drehbewegung gleichzeitig mit den Kupplungseinrichtungen für die Bremsbetätigung im Eingriff, kann es zu einem Verspannen und Blockieren des Getriebes kommen.

Es sind mehrere Lösungen mit der Anordnung einer separaten Bremsklinke bekannt geworden, die das genannte Problem des Blockieren des Getriebes lösen. Dazu wird die Bremsklinke zwischen Antreiber und Hohlrad ausgesteuert und aus dem Wirkungsbereich der Rastverzahnung gebracht, bevor die Antriebsklinke wirksam wird. Für die Erreichung dieser Zielstellung ist vorgeschlagen worden, im Drehmomentenfluß liegende Teile mit Drehspiel zueinander auszustatten und während des Durchlaufens dieses Drehspieles die Klinken entsprechend umzusteuern. Auch eine entsprechende Wahl der Länge der Zahnflankenabstände zwischen den Flanken, an denen einerseits in Vorwärtsdrehrichtung die Antriebsklinke und andererseits in Rückwärtsdrehrichtung die Bremsklinke angreift, kann diesem Ziel dienen. Diese Lösungen unterscheiden sich hinsichtlich erforderlichem Bauraum, der Teilezahl und des Kompliziertheitsgrades der Teile.

Die Rücktrittbremse der erfindungsgemäßen Mehrgangnabe nutzt ein anderes Prinzip. Bei diesem Prinzip wird sichergestellt, dass es während eines definierten Totganges nicht zu einem Eingriff zwischen der einzuschaltenden Klinke mit der zugehörigen Verzahnung kommt, und dass beim Durchlaufen dieses Totganges die nicht mehr benötigte Klinke ausgeschaltet bzw. ausgesteuert wird. In der Getriebenabe der bevorzugten Ausführungsform wird die Bremse stets in der Berggangübersetzung betätigt. Ist der Berggang eingelegt, erfolgt beim Vorwärtsdrehen des Antriebsteiles 1 nach einem Rückwärtsdrehen des Antriebsteiles 1 gleichzeitig ein Aktivieren der inneren Antriebsklinken 12 und ein Deaktivieren der Bremsklinken 13. In Bezug auf die Antriebsklinken 12 kann man vom Durchlaufen eines Totweges zwischen dem Antriebsteil 1 und der Kupplungshülse 2 sprechen. Bei einer Rückwärtsdrehung greifen die Bremsklinken ein, die Rückwärtsdrehung wird durch die Bremsklinken 13 auf das Hohlrad 91 übertragen und über die Planetenräder 9 an den Planetenradträger 8 weitergeleitet, um die Rücktrittbremse zu betätigen.

Die bevorzugte Ausführungsform ist in den folgenden Figuren gezeigt:
1: Schnittdarstellung einer Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebenabe
2: Explosionsdarstellung der Komponenten des Steuermechanismus für die Kupplungseinrichtung in der Getriebenabe nach 1
Die Nabe nach 1 verfügt über drei schaltbare Gangstufen. Die Erfindung ist aber auch auf Ausführungsformen mit mehr als drei Gangstufen anwendbar. Die Nabe enthält eine Nabenachse 17, die mit dem Rahmen des Fahrrades fest verbunden ist. An beiden Enden der Nabenachse 17 sind die Lagerkonen 14 und 15 angebracht. Das Antriebsteil 1 ist mit einem Kugellager drehbar gegenüber dem rechten Lagerkonus 14 auf der Nabenachse abgestützt. Eine die Nabenflansche 61 aufweisende Nabenhülse 6 ist durch ein Kugellager auf der linken Achsseite gegenüber dem Konus 15, und auf der rechten Seite gegenüber dem Antriebsteil 1 drehbar gelagert.
Im Direktgang mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1 verläuft der Drehmomentenpfad vom Antriebsteil 1 über die Kupplungshülse 2 zum Planetenradträger 8 bis hin zur Nabenhülse 6. Zwischen dem Planetenradträger 8 und der Nabenhülse 6 ist ein nicht schaltbarer Freilauf 52 angeordnet.
Im Berggang verläuft der Drehmomentenpfad vom Antriebsteil 1 über das Hohlrad 91, das Planetengetriebe mit den Planetenrädern 9, dem Sonnenrad 92 und dem Planetenradträger 8, der den Ausgang des Planetenradgetriebes darstellt, hin zur Nabenhülse 6. Auch in dieser Gangstufe wird wieder der Freilauf 52 wirksam.
Im Schnellgang verläuft der Momentenpfad vom Antriebsteil 1 zur Kupplungshülse 2, durch das Planetengetriebe mit den Planetenrädern 9, dem Sonnenrad 92 und dem Hohlrad 91, das als Ausgang des Planetengetriebes dient, hin zur Nabenhülse 6. Zwischen dem Hohlrad 91 und der Nabenhülse 6 ist in dieser Gangstufe ein schaltbarer Klinkenfreilauf mit den Hohlradklinken 42 wirksam. Dazu greifen die Hohlradklinken 42 in die korrespondierende Verzahnung 53 an der Nabenhülse 6 ein. Durch den Eingriff der mit Hohlraddrehzahl rotierenden Hohlradklinken 42 wird der Freilauf 52 überholt, da dieser mit der niedrigeren Drehzahl des Planetenradträgers 8 rotiert. Mit Ausnahme der Schaltung der Hohlradklinken 42 entspricht die Schaltung der Getriebekomponenten im Schnellgang der Schaltung im Direktgang.
Sämtliche im Drehmomentenfluß liegende Getriebekomponenten sind axial unverschieblich angeordnet. Die Schaltung zwischen den Gangstufen erfolgt durch Ein- und Ausschalten von Klinken, nämlich der Hohlradklinken 42 und der inneren Antriebsklinken 12 zwischen dem Antriebsteil 1 und dem Hohlrad 91.
Zum Ausrücken der Hohlradklinken 42 wird die axial verschiebliche, aber gegenüber der Kupplungshülse 2 nicht verdrehbare Einsteuerhülse 41 unter die Klinken 42 gebracht, wodurch die Klinken in bekannter Weise aus der Verzahnung 53 an der Nabenhülse 6 ausgekoppelt werden. Durch die Ausübung einer Verschiebekraft des Schubklotzes 32 auf Einsteuerhülse 41 werden die Klinken 42 ausgekoppelt, durch die Wirkung der Kraft der Einsteuerfeder 4 werden die Klinken 42 eingesteuert. Die Aussteueroperation erfolgt dabei in bekannter Weise entweder durch die direkte Wirkung der axialen Verschiebekraft, oder unter Nutzung der Relativdrehung zwischen den Klinken 42 und der Einsteuerhülse 41.
Zum Ausrücken der inneren Antriebsklinken 12 dient die Aussteuerhülse 51, die unter der Wirkung der Kraft der Aussteuerfeder 5 unter die Klinken 12 geschoben wird. Zum Bewegen der Aussteuerhülse 5 in die entgegengesetzte Richtung wird eine Kraft vom Schubklotz über die Druckhülse 54 auf die Aussteuerhülse 51 übertragen und die Aussteuerfeder 5 komprimiert.
Die an einem Schalter durch den Fahrradfahrer vorgenommene Schaltbetätigung wird üblicherweise mit einem Seilzug bis zur Getriebenabe übertragen und danach ins Innere der Getriebenabe weitergeleitet. In einer Bohrung im Zentrum der Nabenachse 6 sind eine Druckstange 33 sowie eine Schaltfeder 31 angeordnet, mit deren Hilfe der Schubklotz 32 entsprechend der Schaltbetätigung in Achsrichtung verschoben wird.
Ausgehend von der in 1 dargestellten rechten Position des Schubklotzes 32 kann der Schubklotz 32 in die mittlere und eine linke Position gebracht werden.
In der dargestellten rechten Position ist die Aussteuerfeder 5 komprimiert, und die Aussteuerhülse 51 ist nicht im Bereich der inneren Antriebsklinke 12, folglich ist die innere Antriebsklinke 12 aktiv. Da die Einsteuerhülse 41 in dieser Position des Schubklotzes 32 die Hohlradklinke 42 in Eingriff beläßt, ist der Schnellgang eingelegt, mit einem Drehmomentenpfad vom Antriebsteil 1 zum Planetenradträger 8, durch das Getriebe und einem Abtrieb vom Hohlrad 91 zur Nabenhülse 6. Ein weiterer Klinkenfreilauf mit den äußeren Antriebsklinken 11 zwischen Antriebsteil 1 und Hohlrad 91 ist in dieser Schaltposition nicht aktiv, da die äußeren Antriebsklinken 11 infolge der größeren Drehzahl des Hohlrades 91 gegenüber dem mit der Drehzahl des Planetenradträgers 8 rotierenden Antriebsteiles 1 überlaufen werden.
In der mittleren Position des Schubklotzes 32 steuert die Aussteuerhülse 5 die inneren Antriebsklinken 12 aus, und die äußeren Antriebsklinken 11 werden wirksam, mit einer direkten Übertragung der Drehbewegung auf das Hohlrad 91, und von dort auf die Nabenhülse 6. Damit ist der Direktgang eingelegt.
In der linken Position des Schubklotzes 32 wird die Steuerhülse 41 nach links unter die Enden der Hohlradklinken 42 gebracht, wo es zum Aussteuern der Hohlradklinke 42 kommt. Eine Drehkopplung zur Nabenhülse ist dann am Freilauf 52 gegeben, und es liegt der Berggang vor, denn die gegenüber dem Hohlrad 91 langsamere Drehzahl des Planetenradträgers 8 wird auf die Nabenhülse 6 übertragen.
Für die Betätigung einer durch Rücktritt zu aktivierenden Bremse wird die Rückwärts-Drehung des Antriebsteiles 1 ausgenutzt. Es ist eine Bremsklinke 13 am Außenumfang des Antriebteiles vorgesehen, damit unabhängig von der eingelegten Gangstufe die Bremsbetätigungskraft vom Antriebsteil immer im selben Übersetzungsverhältnis bis an das andere Ende des Getriebes gelangt, um für die Bremsbetätigung zu dienen. Im gezeigten Fall ist eine Bremse zu erkennen, in der auf Steigflächen 72 auflaufende Bremsrollen 71 den Bremsmantel 7 aufweiten und zur Anlage an der Bremstrommel bringen. An Stelle dieser Rollenbremse könnte auch eine Konusbremse genutzt werden, in der ein Konus in den Bremsmantel gedrückt wird und für dessen Aufspreizung sorgt.
Komplikationen können entstehen mit der Anordnung von Antriebs- und Bremsklinken, wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden. Wird das Getriebe vorwärts gedreht und sind dabei gleichzeitig die inneren Antriebsklinken 12 und die Bremsklinken 13 aktiv, kommt es zu einem Blockieren des Getriebes. Die inneren Antriebsklinken 12 allein bewirken einerseits eine Drehung von Planetenradträger 8 und Hohlrad 91 bei einer Vorwärtsdrehung des Antriebsteiles 1, wobei das Hohlrad 91 schneller rotiert als der Planetenradträger 8. Die aktiven Bremsklinken 13 allein verhindern andererseits, dass das Hohlrad 91 schneller drehen kann als das Antriebsteil 1. Beide Funktionen schließen einander aus. Durch die Anordnung zusätzlicher Steuermittel für die Klinken wird das Blockieren des Getriebes verhindert.
Ist die Getriebenabe in den Schnellgang geschaltet, dann sind die inneren Antriebsklinken 12 aktiv. Für den Bremsvorgang werden auch in dieser Gangstufe mit der Rückwärtsdrehung die Bremsklinken 13 aktiv und drehen das Hohlrad 91 rückwärts. Bei einem anschließenden Vorwärtsdrehen nach dem Bremsen wird durch besondere Vorkehrungen vermieden, daß die inneren Antriebsklinken 12 und die Bremsklinken 13 gleichzeitig zum Eingriff kommen können. Dazu muß die innere Antriebsklinke 12 unter allen Umständen einen Totweg bis zum Eingriff an der Verzahnung 27 an der Kupplungshülse 2 haben, und die Bremsklinke 13 muß mit dem Aufbrauchen des Totweges sicher außer Eingriff an der Verzahnung am Hohlrad 91 gebracht werden.
Diese Unterdrückung der Eingriffsbereitschaft der inneren Antriebsklinken 12 nach einer Rückwärtsdrehung wird mit der Steuerbuchse 22 erzielt. Diese Buchse weist gegenüber der Kupplungshülse 2 ein Verdrehspiel auf und sie wird mit Hilfe der Rückholfeder 23 in Rückwärtsdrehrichtung auf einen Anschlag 16 vorgespannt. In 2 haben die Kupplungshülse 2 und die Steuerbuchse 22 eine Position, in der der Anschlag 16 am Drehstop 34 anliegt. In dieser Position der Steuerbuchse 22 ist die Steuerkante 29 in Rückwärtsdrehrichtung gegenüber dem Rastzahn 27 verdreht. Damit kommt eine an der Steuerkante 29 an der Steuerhülse 22 angreifende innere Antriebsklinke 12 erst nach einer Vorwärts-Verdrehung der Steuerbuchse 22 gegenüber der Kupplungshülse 2 und der damit verbundenen Absolvierung des Totweges an dem Zahn 27 zum Eingriff. Es kann bei einer Rückwärtsdrehung der inneren Antriebsklinke 12 gegenüber der Kupplungshülse 2 nicht passieren, dass die innere Antriebsklinke 12 gerade noch über den Zahn 27 gleitet und bei einer danach einsetzenden Vorwärtsdrehung des Antriebsteiles 1 sofort wieder an diesem Zahn 27 zum Eingriff kommt.
Das führt dazu, dass die Antriebsklinken 12 in jedem Fall erst eine Drehung nach vorn ausführen müssen, wobei der Totweg aufgebraucht wird und die Bremsklinken sicher außer Eingriff gebracht werden, bevor eine Drehkopplung zustande kommt. Dieser Totweg ist so groß gewählt, dass mit dieser Drehbewegung auch die Bremsklinken 13 unter die Steuerhülse 3 geschoben worden sind und nicht mehr in die Verzahnung eingreifen können. Kommt es bei einem Bremsvorgang dazu, dass sich die Antriebsklinke 12 in Umfangsrichtung rückwärts vom Rastzahn entfernt, wird die Steuerbuchse 22 wieder rückwärts gegenüber der Kupplungshülse 2 verdreht, bis der Anschlag 26 am Drehstop 34 anliegt.
Die Klinkenpaare 11 und 13 am Antriebsteil 1 werden je nach Drehrichtung mit dem Hohlrad gekoppelt. Sie greifen wechselweise durch das Fenster 36 am äußeren Umfang der Steuerhülse 3, infolge der Relativdrehung zwischen Antriebsteil 1 und Steuerhülse 3. Dadurch kommt bei einer Vorwärtsdrehung des Antriebsteiles 1 gegenüber dem Hohlrad 91 nur das Klinkenpaar 11 oder bei einer relativen Rückwärtsdrehung nur das Klinkenpaar 13 zum Eingriff an der korrespondierenden Verzahnung am Hohlrad 91. Die Relativdrehung des Antriebsteiles 1 mit den Klinken 13 und 11 gegenüber der Steuerhülse 3 ergibt sich, weil bei Drehrichtungsumkehr die Klinken zunächst noch nicht in die Verzahnung eingreifen können und dann die nachfolgend im Drehmomentenpfad liegenden Getriebebestandteile stehen bleiben. Die Steuerhülse ist mit der Friktionsfeder 21 an der Kupplungshülse 2 festgelegt, wobei das nach radial außen abgebogene Ende der Friktionsfeder 21 in die Federeinhängung 43 eingreift. Die Steuerhülse 3 bewegt sich dann gemeinsam mit der Kupplungshülse 2, weil die Klinken 13 und 11 eine kleinere Reibungskraft auf die Steuerhülse 3 ausüben als die Friktionsfeder 21. Dabei schiebt sich die Steuerkante 35 des Fensters 36 an der Steuerhülse 3 über den Rücken der Klinken 11 oder 13 und drückt die Klinke nach unten. Die Möglichkeit der Verdrehung der Steuerhülse 3 gegenüber dem Antriebsteil ist mit Anschlägen begrenzt. Liegt die Steuerhülse an einem dieser Anschläge, wird die Reibungskraft der Friktionsfeder 21 überwunden und die Steuerhülse 3 verändert nicht mehr ihre Lage relativ zu den Klinken 11 und 13, dreht sich aber relativ zur Kupplungshülse 2.
Um das Blockieren des Getriebes zu vermeiden, ist die Aussteuerung der Bremsklinke 13 durch die Steuerhülse ausreichend. Die äußere Antriebsklinke 11 ist dann unbeeinflußt von der Steuerhülse 3.
An Stelle der Rückholfeder 23 könnte auch eine zwischen dem Antriebsteil 1 und der Steuerbuchse 22 angeordnete Friktionseinrichtung zur Anwendung kommen, um die Steuerbuchse 22 gegenüber der Kupplungshülse 22 relativ in Rückwärtsdrehrichtung zu verdrehen. Bei entsprechender Auslegung könnten auch die Reibungskräfte zwischen den bei Rückwärtsdrehung über den Bund 24 gleitenden inneren Antriebsklinken 22 für denselben Zweck ausgenutzt werden.
Es gehört auch zum Bereich der Erfindung, dass Bremsklinken sowohl im Drehmomentenpfad zwischen Antriebsteil 1 und Hohlrad 91, wie gezeigt, als auch im Drehmomentenpfad zwischen Antriebsteil 1 und Planetenradträger 8 angeordnet sein können. Dann muß ein Verspannen des Getriebes verhindert werden, das bei der Rückwärtsdrehung zur Bremsbetätigung mit dem Eingriff der Bremsklinken möglich wäre, bevor die äußeren Antriebsklinken 11 außer Eingriff gebracht wurden.
Auch ist die Nutzung der Erfindung nicht auf Getriebenaben beschränkt, bei denen der Momentenpfad im Direktgang über das Hohlrad 91 zur Nabenhülse 6 verläuft. Die Erfindung ist auch bei Getriebenaben nutzbar, in denen der Momentenpfad im Direktgang vom Planetenradträger 8 zur Nabenhülse 6 verläuft.
Eine Steuerhülse für das definierte Verzögern des Eingriffes von Klinken an einer Rastverzahnung, die mit einer Rückstellfeder gegenüber dem Teil mit der Rastverzahnung angefedert ist, kann auch an anderen Stellen in Getriebenaben eingesetzt werden. Eine solche Steuerhülse kann überall dort angewandt werden, wo nach einer Drehrichtungsumkehr der Klinkeneingriff über einen definierten Totweg verhindert werden soll. Das ist z. B. an den Klinken zwischen Hohlrad und Nabenhülse notwendig, um das Problem des Festbremsens zu umgehen. „Festbremsens" heißt, dass nach einem Abbremsen mit der Rücktrittbremse bis zum Stillstand des Fahrrades eine Vorwärtsdrehung des Getriebes zum Lösen der Rücktrittbremse nicht möglich ist, weil das Getriebe nicht vorwärts gedreht werden kann, obwohl es für das Lösen der Rücktrittbremse notwendig wäre.

1: Antriebsteil
11: äußere Antriebsklinken
12: innere Antriebsklinke
13: Bremsklinken
14: rechter Lagerkonus
15: linker Lagerkonus
16: Anschlag
17: Nabenachse
18: Antriebsritzel.
19: Abstützstelle
2: Kupplungshülse
21: Friktionfeder
22: Steuerbuchse
23: Rückholfeder
24: Bund
25: Zahnzwischenraum
27: Rastzahn
28: Zahnkopf
29: Steuerkante
3: Steuerhülse
31: Schaltfeder
32: Schubklotz
33: Druckstange
34: Drehstop
35: Steuerkante
36: Fenster
4: Einsteuerfeder
41: Einsteuerhülse
42: Hohlradklinke
43: Federeinhängung
5: Aussteuerfeder
51: Aussteuerhülse
52: Freilauf am Planetenradträger
53: Verzahnung an der Nabenhülse
54: Druckhülse
55: Verzahnung am Hohlrad
6: Nabenhülse
61: Nabenflansch
7: Bremsmantel
71: Bremsrolle
72: Steigfläche
8: Planetenradträger
9: Planetenrad
91: Hohlrad
92: Sonnenrad

Claims

Steuermechanismus für Kupplungen in Getriebenaben für ein Fahrrad, umfassend eine Nabenachse 17, ein Antriebsteil 1 zum Einleiten der Antriebsdrehbewegung in die Nabe, eine drehbar auf der Nabenachse 17 abgestützte Nabenhülse 6; mindestens ein von der Nabenhülse 17 eingeschlossenes Planetengetriebe mit Planetenradträger 8, Planetenrädern 9, Sonnenrad 92 und Hohlrad 91 mit mehreren Klinkenfreiläufen in den Getriebepfaden zum Hindurchleiten eines Drehmomentes in Antriebsdrehrichtung, wobei Freiläufe mit Antriebsklinken 11 und 12 im Momentenpfad zwischen dem Antriebsteil 1 und dem Planetengetriebe angeordnet sind, wobei die Antriebsklinken 12 in Rastzähne 27 einer korrespondierenden Verzahnung eingreifen können; und eine durch Rückwärtsdrehen des Antriebsteiles 1 betätigte Bremseinrichtung, mit mindestens einem Freilauf mit Bremsbetätigungsklinken 13 und zugehöriger Rastverzahnung im Momentenpfad zwischen Antreiber und Getriebe; dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Drehrichtungsänderung aktivierten Mittel zum Unterdrücken des gleichzeitigen Eingriffes einer der beiden Antriebsklinken 11 und 12 an dem jeweils zugehörigen Rastzahn und der Bremsklinke 13 am zugehörigen Rastzahn eine gegenüber einem Rastzahn zwischen zwei Endpositionen verdrehbare Steuerbuchse 22 enthalten.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Unterdrücken des Eingriffes mit der Erzeugung eines Totweges der Antriebsklinke 12 an dem zugehörigen Rastzahn 27 eine Rückholfeder 23 enthalten, wobei die Rückholfeder 23 die Steuerbuchse 22 relativ zum Rastzahn 27 in Rückwärtsdrehrichtung verdreht.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verhindern des Eingriffes der Antriebsklinke 12 an dem zugehörigen Rastzahn 27 eine Friktionseinrichtung zwischen der Steuerbuchse 22 und dem Antriebsteil 1 enthält, die bei einer Rückwärtsdrehung des Antriebsteiles 1 gegenüber der Kupplungshülse 2 sowie gegenüber der Steuerbuchse 22 die Steuerbuchse 22 bis zu einem Drehstop 34 mitnimmt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbuchse 22 einen Bund 24 mit einer Steuerkante 29 aufweist und durch die Rückholfeder 23 in eine Ausgangsstellung relativ zur Verzahnung gedreht wird, in der die Steuerkante 29 in Umfangsrichtung außerhalb des Winkelbereiches der Zahnköpfe positioniert ist, und einen Eingriff der inneren Klinke an der Verzahnung über einen definierten Winkelbereich verhindert.
Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklinke 13 des Klinkenfreilaufes für die Betätigung der Bremse im Drehmomentenpfad zwischen Antriebsteil 1 und Hohlrad 91 angeordnet ist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklinke 13 des Klinkenfreilaufes für die Betätigung der Bremse im Drehmomentenpfad zwischen Antriebsteil 1 und Planetenradträger 8 angeordnet ist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehrichtungsumkehr von der Rückwärtsdrehung zur Vorwärtsdrehung während der Verdrehung der Steuerkante 29 der Steuerbuchse 22 in Richtung auf den Rastzahn 27 durch die Antriebsklinke 12 die Bremsklinke 13 außer Eingriff gebracht wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehrichtungsumkehr von der Vorwärtsdrehung zur Rückwärtsdrehung während der Verdrehung der Steuerkante 29 einer Steuerbuchse 22 in Richtung auf einen Rastzahn 27 durch die Bremsklinke die Antriebsklinke 12 außer Eingriff gebracht wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklinke 13 am Antriebsteil 1 angeordnet ist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerhülse 3 die Bremsklinke 13 aussteuert, wobei eine Unterdrückung des Eingriffs mit dem Durchlaufen des Totweges erfolgt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungshülse 2 mit dem Planetenradträger 8 in Drehkopplung steht und mit einer Friktionsfeder 21 zumindest zeitweise eine Drehbewegung auf die Steuerhülse 3 überträgt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Direktgang mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1 der Drehmomentenpfad vom Antriebsteil 1 über das Hohlrad 91 zur Nabenhülse 6 verläuft.
Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Direktgang mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1 der Drehmomentenpfad vom Antriebsteil 1, über den Planetenradträger 8 zur Nabenhülse 6 verläuft.
Getriebenabe für ein Fahrrad mit einem Steuermechanismus für Kupplungen, umfassend eine Nabenachse 17, ein Antriebsteil 1 zum Einleiten der Antriebsdrehbewegung in die Nabe, eine drehbar auf der Nabenachse 17 abgestützte Nabenhülse 6, mindestens ein von der Nabenhülse 17 eingeschlossenes Planetengetriebe mit Planetenradträger 8, Planetenrädern 9, Sonnenrad 92 und Hohlrad 91 mit mehreren Antriebsklinken 11 und 12 in den Getriebepfaden zum Hindurchleiten eines Drehmomentes in Antriebsdrehrichtung zwischen Antriebsteil 1 und Nabenhülse 6, wobei die Antriebsklinken 12 im Momentenpfad zwischen dem Antriebsteil 1 und dem Planetengetriebe liegen, und eine durch Rückwärtsdrehen des Antriebsteiles 1 betätigte Bremseinrichtung, mit mindestens einem Freilauf mit Bremsbetätigungsklinken 13 im Momentenpfad zwischen Antreiber und Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Eingriffes von Klinken an der jeweilig zugehörigen Klinkenverzahnung Steuermittel vorgesehen sind, die einen gleichzeitigen Eingriff der Antriebsklinken 12 sowie der Bremsklinken 13 über einem definierten Umfangsweg verhindern, wobei diese Steuermittel eine Rückholfeder 23 enthalten, die eine Steuerbuchse 22 in Umfangsrichtung hin auf einen Anschlag verdreht.
Steuereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbuchse 22 einen Bund 24 mit einer Steuerkante 29 aufweist, die sich der an der axialen Position der zu steuernden Klinke befinden und dass der Bund 24 axial benachbart zu derjenigen Rastverzahnung angeordnet ist, die mit der zu steuernden Klinke zusammenwirkt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund 24 der Steuerbuchse 22 eine definierte Verzögerung des Angriffs der zu steuernden Klinke am zugehörigen Rastzahn bewirkt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklinke 13 im Momentenpfad zwischen Antriebsteil 1 und Hohlrad 91 angeordnet ist und die Antriebsklinke 12 sich im Momentenpfad zwischen Antriebsteil 1 und Planetenradträger 8 befindet und dass in Antriebsdrehrichtung die Antriebsklinke 12 und der Rastzahn 27 an der Drehmomentübertragung beteiligt sind, wobei die Rückholfeder 23 eine Verdrehung der Steuerbuchse 22 bewirkt, wodurch sich eine Steuerkante 29 am Bund 24 der Steuerbuchse 22 in Umfangsrichtung weg vom Rastzahn 27 bewegt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremsklinke im Momentenpfad zwischen Antriebsteil 1 und Planetenradträger 8 angeordnet ist und die Antriebsklinke 11 sich im Momentenpfad zwischen Antriebsteil 1 und Hohlrad 91 befindet und dass in Rückwärtsdrehrichtung die Bremsklinke und der Rastzahn 27 an der Bremsbetätigung beteiligt sind, wobei eine Rückholfeder eine Verdrehung einer Steuerbuchse bewirkt, wodurch sich eine Steuerkante am Bund dieser Steuerbuchse in Umfangsrichtung weg vom Rastzahn 27 bewegt und eine Verzögerung des Eingriffes der Bremsklinke am Rastzahn 27 bewirkt.