DE102007060179A1

DE102007060179A1 - Tretlager-Nabenschaltgetriebe für Fahrräder

Info

Publication number: DE102007060179A1
Application number: DE200710060179
Authority: DE
Inventors: Heinrich Honert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: DE102007060179B4

Abstract

Planetenschaltgetriebe zum Einbau in die Nabe des Tretlagers eines Fahrrads, wobei sich die Tretachse (Antriebsachse) dreht. Im Gegensatz dazu sind bei Radgetrieben die Achsen fest. Die Tretachse ist als Hohlwelle ausgebildet und besitzt im Innern eine Schaltwelle, die über Nocken oder Ziehkeile die Schaltung übernimmt. Das Sonnenrad steht still und wird von der seitlichen Abdeckung oder einem Flansch gehalten, während sich die Tretachse in dem Sonnenrad dreht. Die Schaltung ist in diesem Fall in drei Gängen möglich, wobei der mittlere Gang eine direkte Verbindung zur Abtriebswelle mit Kettenrad herstellt. Die Schaltung des Schnell- und Langsamganges erfolgt über Nocken und Kupplungsverzahnungen über Planetenräder und Hohlrad sowie zwei Übertragungsglocken, weiter über einen dreifachen Schaltring sowie Abtriebswelle zum Kettenrad. In Kombinationen mit einem Hinterradgetriebe lassen sich so viel Schaltstufen erzielen wie mit einer Kettenschaltung. Da das Nabenschaltgetriebe ein Rückwärtsdrehen zulässt, ist auch das Betätigen einer Rücktrittsbremse am Hinterrad möglich.

Description

Im Gegensatz zu Kettenschaltungen handelt es sich bei der Erfindung um ein Schaltgetriebe das in das Tretlager eines Fahrrades eingebaut wird.
Dabei wird über ein Kettenrad und eine normale Fahrradkette ein mehrstufiges Schaltgetriebe im Hinterrad angetrieben. Durch diese Kombination lassen sich große Schaltstufenzahlen mit reinen Nabengetrieben erzielen.
Bisher sind große Schaltstufenzahlen nur mit Kettenschaltungen möglich, in der Form, dass an einer Tretlagerkurbel 3 Kettenräder und am Hinterradgetriebe ein Satz von 7, 8 oder 9 Kettenrädern angebracht ist. Durch 2 Kettenumwerfer läst sich die Kette sowohl am Tretlager, wie auch am Hinterrad, auf verschiedene Kettenräder umlegen. Man erzielt durch diese Anordnung 21, 24 oder 27 Gangstufen. Dieses bedingt eine genaue Einstellung, ständige Wartung und einen gewissen Verschleiß. Es läst sich nicht vermeiden, dass Überschneidungen auftreten, so dass die effektive Schaltstufenzahl wesentlich niedriger ist. Man kann nur einen Gang nach dem anderen schalten, somit ist ein Überspringen von mehreren Gängen nicht möglich. Jedoch ist die Kettenschaltung in der Fahrradbranche stark vertreten.
Analog dazu gewinnen aber die Nabenschaltungen immer mehr an Bedeutung. So findet man immer häufiger 7, 8 oder 9-Gang-Nabenschaltungen in den Hinterrädern der Fahrräder. Die Nabenschaltung hat viele Vorteile, denn sie ist nahezu wartungsfrei, denn die Getriebe befinden sich in geschlossenen Gehäusen. Ebenfalls können beim Schalten mehrere Gänge übersprungen werden, auch das Schalten im Stillstand ist möglich. Neuerdings ist eine 14-Gang Schaltnabe mit sehr guten Eigenschaften auf dem Markt. Durch das aufwändige Getriebe ist der Preis jedoch sehr hoch. In letzter Zeit sind Kombinationen von Nabenschaltung und Kettenschaltung auf dem Markt. Es werden Fahrräder mit einer 8-Gang Hinterrad-Nabenschaltung in Verbindung mit 2 oder 3 Kettenrädern an der Tretachse angeboten. Dadurch lassen sich 16 und 24 Gänge erzielen.
Bei der Erfindung handelt es sich um ein Tretlager-Nabenschaltgetriebe mit 3 Gängen, (auch andere Schaltzahlen sind bei entsprechender Konstruktion möglich) die mit einer herkömmlichen 7-Gang Hinterachsnabe (Kombination mit jeder anderen Schaltnabe ist möglich) kombiniert wird. Voraussetzung ist hierbei, dass beide Getriebe aufeinander abgestimmt werden, um eine gleichmäßige Abstufung zu erhalten. Da diese Getriebeanordnung ein Rückwärtsdrehen zulässt, kann auch eine Rücktrittbremse im Hinterrad betätigt werden. Der Unterschied dieses Tretlager-Nabengetriebes besteht gegenüber einem Rad-Nabengetriebe darin, dass sich die Antriebsachse dreht, während beim Rad-Nabengetriebe die Achse feststeht. Das Herzstück ist ein Planetengetriebe.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Tretlager-Nabenschaltgetriebes beschrieben:
Durch die Pedalarme wird die Tretlagerachse in Drehung versetzt. Da das Sonnenrad des Planetengetriebes still stehen muss, dreht sich die Achse in dem feststehenden Sonnenrad, welches mit dem feststehenden Gehäuse über die seitliche Abdeckung, die auch das Lager aufnimmt, oder einen Flansch, verbunden ist. Das Gegendrehmoment wird somit auf das Gehäuse übertragen. In der Tretachse, die als Hohlwelle ausgebildet ist, befindet sich die Schaltwelle. Durch den Bowdenzug und einen Winkelhebel erfolgt die Schaltung über den Schaltring 12 und den Nocken 13. Die Nocken werden in Schlitzen der Tretachse geführt. Nocken 15 und 16 übertragen je nach Schaltstellung die Antriebskräfte. Über einen 3-fachen Schaltring werden die Antriebskräfte weitergeleitet. Der innere Schaltring 7 sitzt verschiebbar auf der Tretachse und ist auch in der Lage radiale Kräfte zu übertagen. Der mittlere Schaltring 8 und der äußere Schaltring 9 sitzen frei drehbar übereinander, sind aber durch den inneren Schaltring 7 axial verschiebbar. Alle 3 Schaltringe sind aus Montagegründen geteilt.
Langsamgang, 1. Gang. Zeichnung 1
Nocken 15 greift rechts in die Verzahnung von Glocke 5 mit Hohlrad. Der Kraftverlauf geht vom Hohlrad 5 über die Planetenräder 3 auf den Planetenträger 4 und weiter auf Glocke 6, sodann über die Fingerverzahnung an Schaltring 9. Dieser wurde durch Nocken 16 nach rechts geschoben und dadurch mit der Verzahnung an der Abtriebswelle 10 in Eingriff gebracht und weiter zum Kettenrad 17 übertragen.
Mittlerer Direktgang, 2. Gang. Zeichnung 2
Die Schaltwelle 14 schiebt Nocken 15 und 16 in die Mittelstellung. Der Zahnring an dem inneren Schaltring 7 kommt mit der Innenverzahnung der Abtriebswelle 10 in Eingriff. Der Kraftverlauf erreicht von der Tretachse über Nocken 16 und mittleren Schaltring die Abtriebswelle 10 und weiter das Kettenrad 17.
Schnellgang, 3. Gang. Zeichnung 3
Der Nocken 15 wird über Schaltwelle 14 nach links geschoben und greift in die Verzahnung des Planetenträgers 4. Die Tretkraft wird dann über die Planetenräder 3 auf die innere Glocke 5 übertragen. Gleichzeitig hat Nocken 16 die Schaltringe nach links geschoben. Dadurch wurde die linke Verzahnung am mittleren Schaltring an der Glocke 5 eingekuppelt, so dass die Tretkraft über die rechte Fingerverzahnung an die Abtriebswelle 10 weitergeleitet wird und im weiteren Verlauf auf das Kettenrad 17 übertragen wird.
Grafische Darstellung der Schaltstufen. 4

Tretlager-Schaltstufe 1 = Langsamgang.
Tretlager-Schaltstufe 2 = Mittlerer Direktgang.
Tretlager-Schaltstufe 3 = Schnellgang.

In Kombination mit den 7 (8, 9) Stufen des Radgetriebes 4 – und bei entsprechender Abstimmung der Getriebe – lassen sich dann 21 (24, 27) gleichmäßige Schaltstufen erzielen. Diese Schaltkombination eignet sich besonders für Trecking- und Tourenräder, ebenso können auch Sporträder damit ausgerüstet werden.

1: Tretachse
2: Abschlussscheibe mit Sonnenrad
3: Planetenrad
4: Planetenträger
5: Innere Glocke mit Hohlrad und Schaltverzahnung
6: Äußere Glocke mit Schaltverzahnung
7: Innerer geteilter Schaltring mit Schaltverzahnung
8: Mittlerer geteilter Schaltring mit Schaltverzahnung
9: Äußerer geteilter Schaltring mit Schaltverzahnung
10: Abtriebswelle mit Schaltverzahnung und Aufnahme für das Kettenrad
11: Nabengehäuse
12: Schaltring
13: Schaltnocken
14: Schaltwelle
15: Schaltnocken
16: Schaltnocken
17: Kettenrad
18: Pedalarm

Claims

Nabenschaltgetriebe auf der Basis eines Planetengetriebes, dadurch gekennzeichnet, dass es sich zum Einbau in das Tretlager eines Fahrrades eignet.
Nabengetriebe für Tretlager, dadurch gekennzeichnet, dass sich hierbei die Achse dreht, im Gegensatz zum Rad-Nabengetriebe, bei dem die Achse feststeht.
Tretlagerachse, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Hohlwelle ausgebildet ist, in der eine Schaltwelle axial verschiebbar ist.
Nabenschaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tretachse im feststehenden Sonnenrad dreht.
Nabenschaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad über die seitliche Abdeckung oder einen Flansch mit dem feststehenden Gehäuse verbunden ist.
Nabenschaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad des Planetengetriebes fest mit einer seitlichen Glocke, die ebenso gut durch mehrere Streben ausgebildet werden kann, verbunden, sowie im weiteren Verlauf auf der Tretachse gelagert ist. Das Drehmoment wird über Kupplungsverzahnungen und über einen dreifachen Schaltring an die Abtriebswelle, auf der das Kettenrad sitzt, weitergeleitet. Über diese Anordnung wird der Schnellgang geschaltet.
Nabenschaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenkäfig an einer Seite, am äußeren Rand mit einer Glocke verbunden ist, die ebenso gut durch mehrere Streben ausgebildet werden kann. Die Lagerung erfolgt auf der inneren Glocke. Das Drehmoment wird über Kupplungsverzahnungen und einen dreifachen Schaltring an die Abtriebswelle mit Kettenrad übertragen. Über diese Anordnung wird der Langsamgang geschaltet.
Nabenschaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des mittleren Ganges mit einem Übersetzungsverhältnis 1:1 direkt von der Tretlagerachse über Schaltnocken und Schaltring mit Kupplungsverzahnung, an die Abtriebswelle mit Kettenrad übertragen wird.
Nabenschaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Rückwärtsdrehen zulässt und eine Rücktrittbremse im Hinterrad betätigt werden kann.