DE102007060179B4

DE102007060179B4 - Tretlager-Nabenschaltgetriebe für Fahrräder

Info

Publication number: DE102007060179B4
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: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: DE102007060179A1

Abstract

Nabenschaltgetriebe auf der Basis eines Planetengetriebes, das zum Einbau in das Tretlager eines Fahrrads geeignet ist, wobei die Tretwelle (1) des Fahrrads als Hohlwelle ausgebildet ist, in der eine Schaltwelle (14) axial verschiebbar ist und wobei das Hohlrad des Planetengetriebes fest mit einer inneren Glocke (5) verbunden sowie auf der Tretwelle (1) gelagert ist und der Planetenträger (4) an einer Seite am äußeren Rand mit einer auf der inneren Glocke (5) gelagerten äußeren Glocke (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verschieben der Schaltwelle (14) ein Schaltnocken (15) aus einer Mittelstellung heraus zum einen nach rechts mit einer Kupplungsverzahnung am Hohlrad und zum anderen nach links mit einer Kupplungsverzahnung am Planetenträger (4) in Eingriff gebracht wird, wobei mittels eines dreifachen Schaltrings (7, 8, 9) wahlweise das jeweilige Drehmoment an der inneren bzw. äußeren Glocke (5, 6) durch Fingerverzahnungen abgegriffen und auf eine Abtriebswelle (10) weitergeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nabenschaltgetriebe auf der Basis eines Planetengetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Nabenschaltgetriebe sind bekannt.
Aus der US 2 795 970 A ist ein Nabenschaltgetrebe auf der Basis eines Planetengetriebes bekannt, das zum Einbau in das Tretlager eines Fahrrads geeignet ist.
Die DE 822 350 B zeigt ein Nabenschaltgetriebe für ein Fahrrad, wobei dessen Tretwelle als Hohlwelle ausgebildet ist. In der Hohlwelle ist eine Schaltwelle axial verschiebbar gelagert. Das Hohlrad des Planetengetriebes ist fest mit einer inneren Glocke verbunden sowie auf der Tretwelle gelagert. Der Planetenträger ist an einer Seite am äußeren Rand mit einer auf der inneren Glocke gelagerten äußeren Glocke verbunden.
Bisher sind große Schaltstufenzahlen beispielsweise mit Kettenschaltungen möglich, in der Form, dass an einer Tretlagerkurbel 3 Kettenräder und am Hinterradschaltgetriebe ein Satz von 7, 8 oder 9 Kettenrädern angebracht ist. Durch 2 Kettenumwerfer lässt 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 lässt 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 ein 14-Gang Nabenschaltgetriebe mit sehr guten Eigenschaften auf dem Markt. Durch das aufwändige Nabenschaltgetriebe 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 Tretwelle angeboten. Dadurch lassen sich 16 und 24 Gänge erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Nabenschaltgetriebe für ein Fahrrad anzugeben, das für eine Kombination mit einem Kettenschaltgetriebe geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Nabenschaltgetriebe nach Anspruch 1 gelöst.
Im Gegensatz zu Kettenschaltungen handelt es sich bei der Erfindung um ein Nabenschaltgetriebe, das in das Tretlager eines Fahrrads eingebaut wird. Dabei wird über ein Kettenrad und eine normale Fahrradkette ein mehrstufiges Nabenschaltgetriebe im Hinterrad angetrieben. Durch diese Kombination lassen sich große Schaltstufenzahlen mit reinen Nabenschaltgetrieben erzielen.
Bei der Erfindung handelt es sich um ein Tretlager-Nabenschaltgetriebe mit 3 Gängen, die mit einer herkömmlichen 7-Gang Hinterachsnabe (Kombination mit jeder anderen Schaltnabe ist möglich) kombinierbar ist. 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-Nabenschaltgetriebes besteht gegenüber einem Rad-Nabenschaltgetriebe darin, dass sich die Tretwelle dreht, während beim Rad-Nabenschaltgetriebe die Achse feststeht. Das Herzstück ist ein Planetengetriebe.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Tretlager-Nabenschaltgetriebes anhand der Figuren beschrieben:
Herbei zeigt 1 die Schaltstellung im 1. Gang, 2 die Schaltstellung im 2. Gang, 3 die Schaltstellung im 3. Gang sowie 4 eine graphische Darstellung der Schaltstufen.
Durch die Pedalarme wird die Tretwelle in Drehung versetzt. Da das Sonnenrad des Planetengetriebes still steht, dreht sich die Tretwelle 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 Tretwelle, die als Hohlwelle ausgebildet ist, befindet sich die Schaltwelle. Durch einen Bowdenzug und einen Winkelhebel erfolgt die Schaltung über den Schaltring 12 und den Nocken 13. Die Nocken werden in Schlitzen der Tretwelle geführt. Die 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 Tretwelle und ist auch in der Lage radiale Kräfte zu übertragen. 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
Über den Schaltring 12 und den Schaltnocken 13 wird die Schaltwelle 14 nach rechts verschoben. Schaltnocken 15 greift in die Verzahnung der Glocke 5 mit Hohlrad. Über Hohlrad und die Planetenräder 3 wird das Drehmoment auf den Planetenträger 4 übertragen und auf die Glocke 6 weitergeleitet. Über die Verzahnung wird das Drehmoment über den äußeren Schaltring 7, der durch den Nocken 16 nach rechts geschoben wurde, auf die Abtriebswelle 9 weitergeleitet und somit auf das Kettenrad 10 übertragen. Das Sonnenrad ist mit der Abschlussscheibe 2 und dem Gehäuse 11 verbunden und steht still.
Mittlerer Direktgang, 2
Über Schaltring 12 wird durch Schaltnocken 13 die Schaltwelle 14 in die Mittelstellung geschoben und Schaltnocken 15 in Leerlaufstellung gebracht. Gleichzeitig schiebt Schaltnocken 16 den inneren Schaltring 7 in die Mittelstellung und damit den Zahnring an seiner rechten Seite in die Innenverzahnung der Abtriebswelle 10. Dadurch wird die Abtriebswelle 10 direkt mit der Tretwelle 1 verbunden und das Drehmoment auf das Kettenrad 17 übertragen. Der radial lose gelagerte mittlere Schaltring 8 und ebenso der äußere Schaltring 9 befinden sich in Leerlaufstellung. Das Sonnenrad mit Abschlussscheibe 2 ist mit dem Gehäuse 11 verbunden und steht still.
Schnellgang, 3
Über Schaltring 12 und Schaltnocken 13 wird die Schaltwelle 14 nach links verschoben. Schaltnocken 15 greift in die Verzahnung am Planetenträger 4 und überträgt das Drehmoment auf die Planetenräder 3 und des weiteren auf das Hohlrad mit Glocke 5. Gleichzeitig schiebt Schaltnocken 16 den inneren Schaltring 7 nach links und dadurch den darauf drehbar gelagerten mittleren Schaltring 8 in die Verzahnung der inneren Glocke 5. Das Drehmoment wird weiter über die Fingerverzahnung des mittleren Schaltrings 8 auf die Abtriebswelle 10 übertragen und an das Kettenrad 17 weitergeleitet. Die Verzahnungen des inneren Schaltrings 7 und des äußeren Schaltrings 9 befinden sich in Leerlaufstellung. Das Sonnenrad mit Abschlussscheibe 2 ist mit Gehäuse 11 verbunden und steht still.
Grafische Darstellung der Schaltstufen. 4

Tretlager-Nabenschaltgetriebe. Schaltstufe 21 = Langsamgang.
Tretlager-Nabenschaltgetriebe. Schaltstufe 22 = Mittlerer Direktgang.
Tretlager-Nabenschaltgetriebe. Schaltstufe 23 = Schnellgang.

In Kombination mit den 7 (8, 9) Stufen des Radnabenschaltgetriebes 24 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: Tretwelle
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, das zum Einbau in das Tretlager eines Fahrrads geeignet ist, wobei die Tretwelle (1) des Fahrrads als Hohlwelle ausgebildet ist, in der eine Schaltwelle (14) axial verschiebbar ist und wobei das Hohlrad des Planetengetriebes fest mit einer inneren Glocke (5) verbunden sowie auf der Tretwelle (1) gelagert ist und der Planetenträger (4) an einer Seite am äußeren Rand mit einer auf der inneren Glocke (5) gelagerten äußeren Glocke (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verschieben der Schaltwelle (14) ein Schaltnocken (15) aus einer Mittelstellung heraus zum einen nach rechts mit einer Kupplungsverzahnung am Hohlrad und zum anderen nach links mit einer Kupplungsverzahnung am Planetenträger (4) in Eingriff gebracht wird, wobei mittels eines dreifachen Schaltrings (7, 8, 9) wahlweise das jeweilige Drehmoment an der inneren bzw. äußeren Glocke (5, 6) durch Fingerverzahnungen abgegriffen und auf eine Abtriebswelle (10) weitergeleitet wird.
Nabenschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad des Planetengetriebes feststeht und sich die Tretwelle (1) darin dreht.
Nabenschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad des Planetengetriebes über eine seitliche Abdeckung (2) oder einen Flansch mit dem feststehenden Gehäuse (11) verbunden ist.
Nabenschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment im Langsamgang (1. Gang) von der Tretwelle (1) mittels Kupplungseingriff des Schaltnockens (15) über das Hohlrad eingeleitet und über den Planetenträger (4), die äußere Glocke (6) und den dreifachen Schaltring (7, 8, 9) an die Abtriebswelle (10) weitergeleitet wird.
Nabenschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das sich im mittleren Gang (2. Gang) der Schaltnocken (15) in Leerlaufstellung befindet und dass das Drehmoment mit einem Übersetzungsverhältnis 1:1 direkt von der Tretwelle (1) über den dreifachen Schaltring (7, 8, 9) an die Abtriebswelle (10) übertragen wird.
Nabenschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment im Schnellgang (3. Gang) von der Tretwelle (1) mittels Kupplungseingriff des Schaltnockens (15) über den Planetenträger (4) eingeleitet und über das Hohlrad, die innere Glocke (5) und den dreifachen Schaltring (7, 8, 9) an die Abtriebswelle (10) weitergeleitet wird.
Nabenschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Abtriebswelle (10) ein Kettenrad (17) sitzt.
Nabenschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Rückwärtsdrehen zulässt und eine Rücktrittbremse im Hinterrad betätigt werden kann.
Nabenschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (14) einen Nocken (13) aufweist, an dem ein Schaltring (12) angreift, so dass die Schaltwelle (14) über einen am Schaltring angreifenden Winkelhebel mit zugeordnetem Bowdenzug in Axialrichtung verschiebbar ist.
Nabenschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer mehrgängigen Hinterachs-Nabenschaltung kombiniert wird.