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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Mehrgang-Nabenschaltung.
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STAND DER TECHNIK
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Ein geschwindigkeitsvariables Fahrrad ermöglicht seinem Fahrer die Wahl zwischen einem niedrigen Gang und einem hohen Gang durch die Steuerung einer Kettenschaltung. Im Allgemeinen wird der niedrige Gang für das Fahren bergauf und der hohe Gang für das Fahren bergab gewählt. Auf diese Weise kann beim Fahrradfahren der Zweck erreicht werden, bei einer Bergauffahrt Kraft zu sparen und bei einer Bergabfahrt Zeit zu sparen.
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Im Stand der Technik umfasst eine Nabenstruktur für ein Fahrrad für eine variable Geschwindigkeit, die in einem taiwanesischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer
TW 1236445 offenbart ist, hauptsächlich eine Achse, einen Antrieb, ein Nabengehäuse, einen Planetengetriebezug, eine Kupplung und einen Schaltmechanismus zum Betätigen der Kupplung. Wenn der Antrieb absichtlich betätigt wird, um ein Schaltkabel zum Drehen einer Drehsteuerungsschnittstelle zu ziehen, dann wird gleichzeitig auch ein mit der Drehsteuerungsschnittstelle verbundener Schaltaktuator gedreht. Zu diesem Zeitpunkt führt eine Mitnehmerhülse eine lineare Bewegung entlang einer Gleitnut der Achse aus, ohne sich zu drehen. Auf diese Weise kann eine Gangschaltung durch Drücken und Verschieben der Kupplung erreicht werden. In demselben Patent wird jedoch beim Schalten des niedrigen Gangs in einen hohen Gang das Last-Gewicht-Verhältnis für die Gangschaltung erhöht. Somit führt das Schalten durch einfaches Verschieben der Kupplung (d.h. durch Verschieben der Mitnehmerhülse entlang des Gleitschlitzes der Achse) leicht zu einem behinderten Schalten, wodurch der Verschleiß an der Mitnehmerhülse und den zugehörigen Teilen beschleunigt wird.
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Daher ist eine verbesserte Mehrgang-Nabenschaltung, die die oben genannten Mängel überwinden kann, auf jeden Fall erwünscht und dringend erforderlich.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Ein Ziel dieser Erfindung ist es, eine Mehrgang-Nabenschaltung bereitzustellen, die die Laufruhe beim Schalten von Gängen durch eine verbesserte Abstimmung zwischen den Komponenten erhöhen kann.
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In einer Ausführungsform der Erfindung verwendet die Mehrgang-Nabenschaltung einen Schalthebel zum Schalten von Gängen zwischen einem hohen Gang und einem niedrigen Gang, wobei der Schalthebel mit einem Schaltzug verbunden ist. Die Mehrgang-Nabenschaltung umfasst eine Achse, ein Planetengetriebe, eine Kupplung, ein Übertragungselement, ein Führungsrad, eine zusammengedrückte Kupplungsfeder, einen Schaltmechanismus und eine Torsionsfeder. Das Planetengetriebe, die Kupplung, das Übertragungselement und das Führungsrad sind geordnet an der Achse montiert. Das Führungsrad dient zur Verbindung des Schaltzugs. Die Kupplung ist zwischen dem Planetengetriebe und dem Übertragungselement angeordnet. Die zusammengedrückte Kupplungsfeder ist mit der Kupplung verbunden. Der Schaltmechanismus dient der Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung. Die Torsionsfeder ist drehbar mit dem Schaltmechanismus verbunden. Während des Umschaltens des niedrigen Gangs in den hohen Gang zieht der Schalthebel den Schaltzug fest, um den Schaltmechanismus in eine erste Drehrichtung zu drehen, um den Schaltmechanismus anzutreiben, um die Drehbewegung in die lineare Bewegung umzuwandeln und somit die Torsionsfeder zu verdrehen, so dass die zusammengedrückte Kupplungsfeder die Kupplung drückt, um sich in einer ersten Verschiebungsrichtung von dem Übertragungselement in Richtung des Planetengetriebes zu bewegen. Während beim Schalten des hohen Gangs in den niedrigen Gang der Schalthebel den Schaltzug löst, um die Torsionsfeder zu veranlassen, den Schaltmechanismus in einer zweiten Drehrichtung zu drehen, um die Drehbewegung in die lineare Bewegung umzuwandeln und somit die Kupplung in einer zweiten Verschiebungsrichtung von dem Planetengetriebe in Richtung des Übertragungselements zu verschieben und die zusammengedrückte Kupplungsfeder weiter zusammenzudrücken , sind die erste Drehrichtung und die zweite Drehrichtung zueinander umgekehrt, und die erste Verschiebungsrichtung und die zweite Verschiebungsrichtung sind linear und zueinander umgekehrt.
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In einer Ausführungsform dieser Erfindung umfasst das mehrgängige Nabengetriebe ferner eine unidirektionale Kupplung, die zwischen der Kupplung und dem Planetengetriebe angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das mehrgängige Nabengetriebe ferner ein Kupplungssperrrad und eine Mehrzahl von Sperrklinken. Die Kupplung umfasst einen seitlichen Vorsprung und das Planetengetriebe umfasst einen Planetenträger und ein Planetenrad. Das Planetenrad ist drehbar mit dem Planetenträger verbunden und innerhalb des Planetenträgers angeordnet. Das Kupplungssperrrad ist an einer Seite des Planetenträgers angeordnet und jede der mehreren Sperrklinken ist schwenkbar mit dem Planetenträger verbunden, um eine entsprechende Klinkennut des Kupplungssperrrads zu knicken und der seitliche Vorsprung der Kupplung wird zum Eingriff in einen entsprechenden Hohlraum des Kupplungssperrrads verwendet.
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In einer Ausführungsform dieser Offenbarung umfasst das mehrgängige Nabengetriebe ferner ein Zahnkranz. Die Kupplung ist innerhalb des Zahnkranzes angeordnet. Der Zahnkranz umfasst eine Zahnkranzsperrklinke (41), die mit der Kupplung in Kontakt kommt, um einen Leistungseingangs-/-ausgangsweg zu bilden, der dem niedrigen Gang entspricht, und der Leistungseingangs-/-ausgangsweg wird durch das Übertragungselement, den Zahnkranz, das Planetenrad und den Planetenträger gebildet. Wenn die Zahnkranzsperrklinke die Kupplung nicht berührt und der seitliche Vorsprung der Kupplung nicht in den Hohlraum des Kupplungssperrrads eingreift, wird ein weiterer Leistungseingangs-/Leistungsausgangsweg gebildet, der dem hohen Gang entspricht, indem das Übertragungselement, die Kupplung, der Planetenträger und der Zahnkranz einbezogen werden.
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In einer Ausführungsform dieser Erfindung umfasst der Schaltmechanismus einen Schleifring und einen Kupplungsnocken. Der Schleifring, der innerhalb der Kupplung angeordnet ist, umfasst einen Ringkörper und mindestens einen vorstehenden Keil. Der vorstehende Keil erstreckt sich von einer Innenfläche des Ringkörpers. Der Kupplungsnocken, der mit dem Planetengetriebe verbunden ist, umfasst mindestens eine erste Nockenfläche und mindestens eine zweite Nockenfläche. Die erste Nockenfläche grenzt an das Übertragungselement. Die zweite Nockenfläche ist benachbart zu dem Planetengetriebe. Der Schleifring ist drehbar an einer Außenfläche des Kupplungsnockens angeordnet. Der vorstehende Keil wird zum Gleiten entlang der ersten Nockenfläche oder der zweiten Nockenfläche verwendet. Während des Umschaltens des niedrigen Gangs in den hohen Gang treibt das Führungsrad den Schleifring an, um sich in der ersten Drehrichtung zu drehen, um die Drehbewegung auszuführen, damit der vorstehende Keil entlang der zweiten Nockenfläche von der ersten Nockenfläche gleitet. Und somit verschiebt sich der Schleifring in der ersten Verschiebungsrichtung von dem Übertragungselement zu dem Planetengetriebe, um die lineare Bewegung auszuführen. Während des Umschaltens des hohen Gangs in den niedrigen Gang treibt die Torsionsfeder den Schleifring an, um sich in der zweiten Drehrichtung zu drehen, um die Drehbewegung auszuführen und den vorstehenden Keil entlang der ersten Nockenfläche von der zweiten Nockenfläche gleiten zu lassen. Und so verschiebt sich der Schleifring in der zweiten Verschiebungsrichtung von dem Planetengetriebe in Richtung des Übertragungselements, um die lineare Bewegung auszuführen.
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In einer Ausführungsform dieser Erfindung umfasst der Schaltmechanismus ferner einen Führungsradadapter und einen Schleifringantrieb. Der Führungsradadapter wird zusammen mit dem Führungsrad bewegt. Der Schleifringantrieb, der beweglich innerhalb der Kupplung angeordnet ist und mit dem Führungsradadapter mitbewegt wird, umfasst wenigstens einen Gleitschlitz, in dem der vorstehende Keil des Schleifrings entlang gleiten kann. Das Führungsrad dreht den Führungsradadapter, um den Schleifringantrieb weiter zu drehen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Führungsradadapter einen Adapterkörper, eine erste Verbindungssäule und eine zweite Verbindungssäule, wobei der Adapterkörper zwischen der ersten Verbindungssäule und der zweiten Verbindungssäule verbunden ist, die erste Verbindungssäule mit dem Führungsrad verbunden ist und die zweite Verbindungssäule zum Eingriff in ein entsprechendes Positionierungsloch des Schleifringantriebs geeignet ist.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Mehrgang-Nabenschaltung ferner einen an der Achse befestigten Lagersitz. Der Lagersitz hat einen bogenförmigen Schlitz. Der erste Verbindungspfeiler dringt geordnet durch den bogenförmigen Schlitz und das Befestigungsloch des Führungsrads. Wenn sich das Führungsrad dreht, bewegt sich der Führungsradadapter zusammen mit dem Führungsrad, und der erste Verbindungspfeiler des Führungsradadapters ist entlang des bogenförmigen Schlitzes bewegbar.
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Wie oben erwähnt, kann die vorliegende Mehrgang-Nabenschaltung, da der Schaltmechanismus eine Drehbewegung verwendet, um die Kupplung zu veranlassen, eine entsprechende lineare Verschiebungsbewegung zu erzeugen, während des Schaltens des niedrigen Gangs in den hohen Gang eine zusammengedrückte Kupplungsfeder verwenden, um die Kupplung zu verschieben, um die Gangschaltung abzuschließen. Dadurch kann die Wirkung des Lastverhältnisses beim Schalten des niedrigen Gangs in den hohen Gang reduziert werden. Andererseits kann eine Torsionsfeder beim Schalten des hohen Gangs in den niedrigen Gang die entsprechenden Komponenten zu dem Schaltmechanismus entgegengesetzt drehen. Das heißt, mit der Torsionsfeder zum Drücken und Verschieben der Kupplung, kann die Schaltleichtigkeit vom hohen Gang in den niedrigen Gang wesentlich verbessert werden.
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Der weitere Anwendungsbereich der vorliegenden Anwendung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung angeben, nur zur Veranschaulichung gegeben werden, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Sinnes und des Umfangs der Offenbarung für den Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung ersichtlich werden.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung dienen und daher die vorliegende Offenbarung nicht einschränken, besser verstanden, wobei:
- 1 ist eine schematische Explosionsdarstellung einer bevorzugten Mehrgang-Nabenschaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 2A ist eine vergrößerte Ansicht des Schaltmechanismus 6 von 1;
- 2B zeigt schematisch den Kupplungsnocken von 2A;
- 3A ist eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Mehrgang-Nabenschaltung von 1 im ersten Gang;
- 3B ist eine schematische planare Querschnittsansicht von 3A;
- 4A ist eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Mehrgang-Nabenschaltung von 1 im zweiten Gang;
- 4B ist eine schematische planare Querschnittsansicht von 4A;
- 5A ist eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Mehrgang-Nabenschaltung von 1 im dritten Gang;
- 5B ist eine schematische planare Querschnittsansicht von 5A; und
- 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer bevorzugten unidirektionalen Kupplung gemäß dieser Offenbarung.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zu Erklärungszwecken zahlreiche spezifische Details aufgeführt, um ein umfassendes Verständnis der offengelegten Ausführungsformen zu ermöglichen. Es ist jedoch offensichtlich, dass eine oder mehrere Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details ausführbar sind. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen schematisch dargestellt, um die Zeichnung zu vereinfachen.
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Mit Bezug auf 1 bis 6; wobei 1 eine schematische Explosionsansicht einer bevorzugten Mehrgang-Nabenschaltung gemäß dieser Offenbarung ist, 2A eine vergrößerte Ansicht des Schaltmechanismus 6 von 1 ist. 2 B zeigt schematisch den Kupplungsnocken von 2A, 3A ist eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Mehrgang-Nabenschaltung von 1 im ersten Gang, 3B ist eine schematische planare Querschnittsansicht von 3A, 4 A ist eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Mehrgang-Nabenschaltung von 1 im zweiten Gang, 4B ist eine schematische ebene Querschnittsansicht von 4A, 5A ist eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Mehrgang-Nabenschaltung von 1 im dritten Gang, 5B ist eine schematische ebene Querschnittsansicht von 5A und 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer bevorzugten unidirektionalen Kupplung gemäß dieser Offenbarung. Wie in 1 bis 6 gezeigt, verwendet die Mehrgang-Nabenschaltung 100 einen Schalthebel (in der Figur nicht dargestellt), um einen Gangwechsel zwischen einem hohen Gang und einem niedrigen Gang durchzuführen. Der Schalthebel ist außerdem mit einem Schaltzug (in der Abbildung nicht dargestellt) verbunden. Die Mehrgang-Nabenschaltung 100 umfasst mindestens eine Achse 1, ein Planetengetriebe 2, eine Kupplung 3, ein Zahnkranz 4, ein Übertragungselement 5, einen Schaltmechanismus 6, ein Führungsrad 11, eine zusammengedrückte Kupplungsfeder 12, eine Torsionsfeder 13 und ein Nabengehäuse 15 (siehe 3B, 4B und 5B). Die gesamte Achse 1, das Planetengetriebe 2, die Kupplung 3, der Zahnkranz 4, das Übertragungselement 5, der Schaltmechanismus 6, das Führungsrad 11, die zusammengedrückte Kupplungsfeder 12 und die Torsionsfeder 13 sind innerhalb des Nabenkörpers 15 angeordnet.
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In dieser Ausführungsform sind das Planetengetriebe 2, die Kupplung 3, das Übertragungselement 5 und das Führungsrad 11 geordnet und fest entlang der Achse 1 montiert. Das Führungsrad 11 dient zum Anschluss des Schaltzugs. Die Kupplung 3 ist zwischen dem Planetengetriebe 2 und dem Übertragungselement 5 angeordnet. Die zusammengedrückte Kupplungsfeder 12 ist mit der Kupplung 3 verbunden. Die Torsionsfeder 13 ist drehbar mit dem Schaltmechanismus 6 verbunden, der zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine entsprechende lineare Bewegung dient, so dass die Kupplung 3 verschoben werden kann, um zwischen einer Vielzahl von Leistungseingangs-/- ausgangswegen zu schalten. Zum Beispiel umfasst diese Ausführungsform drei Leistungseingangs-/-ausgangswege, einschließlich eines ersten Gangs, der in 3A oder 3B dargestellt ist, eines zweiten Gangs, der in 4A oder 4B dargestellt ist und eines dritten Gangs, der in 5A oder 5B dargestellt ist. Während der Schaltmechanismus 6 die Kupplung 3 antreibt, um sie zu verschieben, wird in dieser Ausführungsform der Gang geordnete in den ersten Gang, den zweiten Gang und den dritten Gang geschaltet, wobei der erste Gang ein niedriger Gang ist (d.h. ein Gang zum Herunterschalten), der dritte Gang ein hoher Gang ist (d.h. ein Gang zum Hochschalten) und der zweite Gang ein Gang ist, um die Eingangsleistung gleich der Ausgangsleistung zu halten (d.h. 1: 1).
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In dieser Ausführungsform, wie in 3A oder 3B gezeigt, wird der Gang in den niedrigen Gang (d. h. den ersten Gang) geschaltet. Während der niedrige Gang in den hohen Gang geschaltet wird, wird der Schalthebel betätigt, um den Schaltzug straff zu ziehen, so dass der Schaltmechanismus 6 in eine erste Drehrichtung R1 gedreht wird, so dass der Schaltmechanismus 6 eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt, indem er die Torsionsfeder 13 verdreht. In dieser Ausführungsform ist die Torsionsfeder 13 eine Schraubenfeder, die Verdrehungsenergie in Form einer Verkürzung oder Dehnung der Länge der Schraubenfeder (je nach Richtung der Verdrehung) speichern kann. Wenn daraufhin die zusammengedrückte Kupplungsfeder 12 die Kupplung 3 in die erste Verschiebungsrichtung L1 vom Übertragungselement 5 zum Planetengetriebe drückt, wird die Kupplung 3 mit dem Planetengetriebe 2 verbunden, um einen Zustand zu erreichen, in dem sie im hohen Gang steht, wie in 5A oder 5B gezeigt. Bei der zusammengedrückten Kupplungsfeder 12 handelt es sich um eine Schraubenfeder, die gegen Fremdeinwirkung komprimiert oder gedehnt wird. Mit anderen Worten, die zusammengedrückte Kupplungsfeder 12 kann einen internen Gegendruck erzeugen, der gegen die fremde Kompression wirkt. Während der niedrige Gang in den hohen Gang geschaltet wird, bringt die zusammengedrückte Kupplungsfeder 12 die Kupplung 3 dazu, sich zu verschieben, um den niedrigen Gang in den hohen Gang zu schalten. Dadurch kann die Beeinflussung des Last-Gewichts-Verhältnisses beim Schalten vom niedrigen Gang in den hohen Gang wesentlich reduziert werden.
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In dieser Ausführungsform, wie in 5A oder 5B gezeigt, wird der Gang in den hohen Gang (d. h. den dritten Gang) geschaltet. Allgemein gesprochen, während der hohe Gang in den niedrigen Gang geschaltet wird, da zu diesem Zeitpunkt die Kupplung 3 mit dem Planetengetriebe 2 verbunden ist, und somit, wenn die Kupplung 3 vom Planetengetriebe 2 getrennt werden soll, die Übertragungsenergie in der Kupplung 3 freigesetzt werden muss, da sonst Reibung erzeugt würde. Oder der Druck auf die Kupplung 3 muss größer sein als die Reibung, da sonst beim Schalten vom hohen in den niedrigen Gang während der Fahrt ein erheblicher Verschleiß zwischen der Kupplung 3 und dem Planetengetriebe 2 oder den zugehörigen Bauteilen auftreten kann. Bei der Anordnung dieser Ausführungsform wird jedoch der Schalthebel betätigt, um den Schaltzug zu lockern, so dass die zuvor in der Torsionsfeder 13 gespeicherte potentielle Energie durch Aufdrehen der Torsionsfeder 13 freigesetzt werden kann. Die aufgedrehte Torsionsfeder 13 rotiert und dehnt sich, um das angeschlossene Bauteil wieder in die vorherige Position zu bringen. Die Torsionsfeder 13 treibt nämlich den Schaltmechanismus 6 zu einer Drehung in eine zweite Drehrichtung R2 an, so dass die Drehbewegung in eine lineare Bewegung umgewandelt werden kann. Diese lineare Bewegung würde die Kupplung 3 in einer zweiten Verschieberichtung L2 vom Planetengetriebe 2 in Richtung des Übertragungselements 5 verschieben, so dass die Kupplung 3 das Planetengetriebe 2 verlassen kann, um an der zusammengedrückten Kupplungsfeder 12 zu drücken, um den niedrigen Gang zu erreichen, wie in 3A oder 3B gezeigt. Es soll erläutert werden, dass die erste Drehrichtung R1 und die zweite Drehrichtung R2 entgegengesetzte Richtungen der Drehbewegung sind, und die erste Verschiebungsrichtung L1 und die zweite Verschiebungsrichtung L2 entgegengesetzte Richtungen der Linearbewegung sind.
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Außerdem werden beim Fahrradfahren obere und untere Totpunkte getroffen, an denen die Kette die menschliche Kraft nicht übertragen kann. An diesen Punkten ist die Reibung der Kette vergleichsweise gering. Im Stand der Technik würde ein erfahrener Fahrer die Fahrsituation einschätzen und die Kupplung 3 betätigen, um direkt am Totpunkt den hohen Gang in den niedrigen Gang zu schalten, so dass die Reibung gegen die Gangschaltung auf ein Minimum reduziert werden kann. Gemäß der Ausführungsform dieser Offenbarung besteht jedoch die Sorge um die Reibung für die Gangschaltung nicht mehr und somit kann die Gangschaltung gemäß dieser Offenbarung jederzeit während der Fahrt durchgeführt werden. Beim Schalten des Gangs gemäß dieser Offenbarung wird der Schalthebel gelockert, um die Torsionsfeder 13 freizugeben, so dass die Kupplung 3 verschoben werden kann, um das Planetengetriebe 2 zu verlassen und so die Leichtgängigkeit des Gangwechsels vom hohen Gang zum niedrigen Gang verbessert werden kann. Natürlich kann beim Fahren eines Fahrrads, das mit der Kettenschaltung dieser Offenbarung ausgestattet ist, die Leichtgängigkeit des Gangwechsels vom hohen Gang zum niedrigen Gang weiter verbessert werden, indem der Gangwechsel am oberen oder unteren Totpunkt durchgeführt wird.
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In dieser Ausführungsform, die sich auf 1 und 6 bezieht, umfasst die Mehrgang-Nabenschaltung 100 außerdem eine unidirektionale Kupplung 18, die zwischen der Kupplung 3 und dem Planetengetriebe 2 angeordnet ist. Die unidirektionale Kupplung 18 dient dazu, Drehungen nur in eine gleiche Richtung zuzulassen. Im Allgemeinen wird bei einer Vorwärtsfahrt der Kraftübertragungsweg am Übertragungselement 5 eingeleitet. Bei einer Rückwärtsfahrt hingegen wird der Kraftübertragungsweg am Nabenkörper 15 eingeleitet. Durch die unidirektionale Kupplung 18 kann das Planetengetriebe 2 durch die Anfangskraft von jeglicher Drehung befreit werden.
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In einer Ausführungsform umfasst die Mehrgang-Nabenschaltung 100 ferner eine Kupplungsklinke 23 und eine Mehrzahl von Sperrklinken 24 und das Planetengetriebe 2 umfasst einen Planetenträger 21, Planetenräder 22 und ein Sonnenrad 25. Das von der Achse 1 durchdrungene Sonnenrad 25 ist innerhalb des Planetenträgers 21 angeordnet. Die Planetenräder 22 sind einzeln mit dem Planetenträger 21 verbunden. An einer Seite des Planetenträgers 21 ist die Kupplungsklinke 23 angeordnet. Die Kupplung 3 umfasst mindestens einen seitlichen Vorsprung 34, der in den entsprechenden Hohlraum 231 der Kupplungsklinke 23 eingreift, so dass die Kupplung 3 den Planetenträger 21 antreiben kann. Die Sperrklinken 24 sind jeweils mit einem Ende schwenkbar mit dem Planetenträger 21 verbunden, während ihr anderes Ende zum Einknicken in die entsprechende Klinkennut 232 der Kupplungsklinke 23 dient. Durch die Anordnung der Sperrklinken 24 und der entsprechenden Klinkennuten 232 kann die Kupplung 3 oder der Planetenträger 21 unidirektional drehbar gemacht werden. Somit wird bei einem direkten Rückzugsmoment die Drehung des Planetenträgers 21 den durch den Nabenkörper 15 eingeleiteten Kraftübertragungsweg nicht beeinträchtigt, so dass Schäden an den zugehörigen Bauteilen vermieden werden können.
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In dieser Ausführungsform umfasst die Kupplung 3 einen Hauptkupplungskörper 30, einen oberen Abschnitt 32, einen schrägen Abschnitt 33 und mindestens einen seitlichen Vorsprung 34. Der Hauptkupplungskörper 30 ist ein hohlzylindrischer Körper mit einer Außenfläche, die mit einer Vielzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden Rippen 35 versehen ist. Ein Ende des Hauptkupplungskörpers 30 ist mit der komprimierten Kupplungsfeder 12 verbunden, während ein anderes Ende davon mit dem geneigten Abschnitt 33 verbunden ist. Der schräge Abschnitt 33 ist außerdem mit dem oberen Abschnitt 32 verbunden. Der kleinste Durchmesser des geneigten Abschnitts 33 ist größer als ein Außendurchmesser des Hauptkupplungskörpers 30. Wie in 1 dargestellt, sind der obere Abschnitt 32 und der geneigte Abschnitt 33 beide axiale Verlängerungen des Hauptkupplungskörpers 30 an der Seite, die der komprimierten Kupplungsfeder 12 gegenüberliegt. Ein Durchmesser des oberen Abschnitts 32 ist größer als der größte Durchmesser des schrägen Abschnitts 33. Der schräge Abschnitt 33, der sich zwischen dem oberen Abschnitt 32 und dem Hauptkupplungskörper 30 befindet, neigt sich nämlich vom oberen Abschnitt 32 zum Hauptkupplungskörper 30. Der seitliche Vorsprung 34 steht von einer Seite des oberen Abschnitts 32 vor, indem er dem geneigten Abschnitt 33 gegenüberliegt.
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In dieser Ausführungsform ist die Kupplung 3 innerhalb des Zahnkranzes 4 angeordnet und ein Lagerring 71 ist außerhalb des Zahnkranzes 4 angeordnet. Der Zahnkranz 4 umfasst mindestens eine Zahnkranzklinke 41, einen ersten Teil 42 und einen zweiten Teil 43. Sowohl der erste Teil 42 als auch der zweite Teil 43 sind jeweils mit ersten Einstellbohrungen P1 versehen. Jede der Zahnkranzklinken 41 hat eine zweite Einstellbohrung P2. Außerdem ist eine Vielzahl von Verbindungsblöcken 44 vorgesehen, um den ersten Teil 42 und den zweiten Teil 43 zu verbinden und ein Spalt 45 ist ausgebildet, um zwei benachbarte Verbindungsblöcke 44 zu trennen. Jede der Zahnkranzklinken 41 ist schwenkbar in dem entsprechenden Spalt 45 angeordnet, indem sie eine Schwenkwelle (in der Figur nicht dargestellt) hat, um das zweite Einstellloch P2 und die zwei entsprechenden ersten Einstelllöcher P1 am ersten Teil 42 und dem zweiten Teil 43 zu durchdringen.
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In dieser Offenbarung wird der Schaltmechanismus 6 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung verwendet. Insbesondere, wie in 1 und 2A und 2B gezeigt, umfasst der Schaltmechanismus 6 dieser Ausführungsform einen Führungsradadapter 62, einen Schleifringantrieb 63, einen Schleifring 64 und einen Kupplungsnocken 66. Das Führungsrad 11, das außerhalb des Übertragungselements 5 und zwischen dem Einsteller 8 und dem Lagersitz 72 angeordnet ist, kann über einen Schaltzug (in der Figur nicht dargestellt) mit einem Hebel verbunden werden. Zwischen dem Führungsrad 11 und der Festmutter 9 ist der von der Achse 1 durchdrungene Einsteller 8 angeordnet. Die befestigte Mutter, die fest auf der Achse 1 montiert ist, dient zum Zusammendrücken des Einstellers 8.
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Der Führungsradadapter 62 wird zusammen mit dem Führungsrad 11 bewegt. Wie in 2A dargestellt, umfasst der Führungsradadapter 62 einen Adapterkörper 621, mindestens eine erste Verbindungssäule 622 und mindestens eine zweite Verbindungssäule 623. Der Adapterkörper 621 ist als hohlzylindrischer Körper zwischen der ersten Verbindungssäule 622 und der zweiten Verbindungssäule 623 angeschlossen. Die erste Verbindungssäule 622 ist eine vorstehende Struktur, die sich axial von einem Ende des Adapterkörpers 621 erstreckt. Die zweite Verbindungssäule 623 ist ebenfalls eine vorstehende Struktur, die sich axial von einem anderen Ende des Adapterkörpers 621 erstreckt und die erste Verbindungssäule 622 ist länger als die zweite Verbindungssäule 623. Andererseits weist der Lagersitz 72, der mit der Achse 1 fest verbunden ist, mindestens einen bogenförmigen Schlitz 721 auf (siehe 1). Das Führungsrad 11 hat mindestens ein Befestigungsloch S1. Der erste Verbindungspfeiler 622 geht geordnet durch den entsprechenden bogenförmigen Schlitz 721 und das entsprechende Befestigungsloch S1 des Führungsrades 11 hindurch. Das heißt, der Führungsradadapter 62 und das Führungsrad 11 sind über die ersten Verbindungssäulen 622 zusammenbeweglich verbunden. Wenn sich dann das Führungsrad 11 dreht, dreht sich der Führungsradadapter 62 mit dem Führungsrad 11 und die erste Verbindungssäule 622 des Führungsradadapters 62 gleitet entlang des entsprechenden bogenförmigen Schlitzes 721 des Lagersitzes 72.
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Die zweite Verbindungssäule 623 des Führungsradadapters 62 wird verwendet, um in ein entsprechendes Positionierungsloch 633 des Schleifringantriebs 63 einzugreifen, so dass sich der Schleifringantrieb 63 zusammen mit dem Führungsradadapter 62 bewegen kann. Wenn sich das Führungsrad 11 dreht, bewegt sich der Führungsradadapter 62 zusammen mit dem Führungsrad 11 und der Schleifringantrieb 63 kann ebenfalls innerhalb der Kupplung 3 gedreht werden. In dieser Ausführungsform umfasst der Schleifringantrieb 63 einen Scheibenkörper 631, einen Verlängerungsabschnitt 632 und einen Basisabschnitt 634, in dem der Scheibenkörper 631 zwischen dem Verlängerungsabschnitt 632 und dem Basisabschnitt 634 angeschlossen ist. Darüber hinaus sind der Scheibenkörper 631, der Verlängerungsabschnitt 632 und der Basisabschnitt 634 jeweils hohle Teile. Der Scheibenkörper 631 ist außerdem mit mindestens einer Positionierbohrung 633 versehen. Der Verlängerungsabschnitt 632 wird in den Führungsradadapter 62 gesteckt. Die Positionierbohrung 633 dient zur Aufnahme und Positionierung der entsprechenden zweiten Verbindungssäule 623 des Führungsradadapters 62, so dass der Führungsradadapter 62 und der Schleifringantrieb 63 gemeinsam ohne Schlupf rotieren können. Andererseits ist der Basisabschnitt 634 des Schleifringantriebs 63 weiterhin mit mindestens einem Gleitschlitz 635 versehen, der sich axial vom Scheibenkörper 631 zum freien Ende des Basisabschnitts 634 erstreckt. Der Gleitschlitz 635 dient dazu, dass der entsprechende vorstehende Keil 642 des Schleifrings 64 daran entlang gleiten kann.
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Der Schleifring 64, der im Inneren der Kupplung 3 mit direktem Kontakt angeordnet ist, umfasst einen Ringkörper 641 und mindestens einen vorstehenden Keil 642. Jeder der vorstehenden Keile 642 steht radial von einer Innenfläche A2 des Ringkörpers 641 vor. Form und Anzahl der vorstehenden Keile 642 entsprechen denen der Gleitschlitze 635 des Schleifringantriebs 63. Der vorstehende Keil 642 des Schleifrings 64 gleitet entlang des entsprechenden Gleitschlitzes 635 des Schleifringantriebs 63. Wenn sich also das Führungsrad 11 dreht, wird der Führungsradadapter 62 gedreht, um den Schleifringantrieb 63 ebenfalls in Drehung zu versetzen. Durch das Gleitpaar, das durch den vorstehenden Keil 642 des Schleifrings 64 und den entsprechenden Gleitschlitz 635 des Schleifringantriebs 63 gebildet wird, kann sich der Schleifring 64 mit dem Schleifringantrieb 63 drehen.
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Der Kupplungsnocken 66 ist mit der Achse 1 fixiert und damit indirekt mit dem Planetengetriebe 2 verbunden. Ein Ende der Torsionsfeder 13 ist mit dem Kupplungsnocken 66 verbunden, während ein anderes Ende mit dem Schleifringantrieb 63 verbunden ist. In dieser Ausführungsform ist die Torsionsfeder 13 eine Spiralfeder zum Speichern oder Freigeben von potentieller Energie. Beim Freigeben der potentiellen Energie der Torsionsfeder 13 wird ein Drehmoment oder eine Drehkraft erzeugt, um die Position der mit der Torsionsfeder 13 verbundenen Komponente wiederherzustellen. Wie in 2A und 2B gezeigt, umfasst der Kupplungsnocken 66 eine Vielzahl von Nockenflächen, d.h. eine erste Nockenfläche G1, eine zweite Nockenfläche G2 und eine dritte Nockenfläche G3. Die dritte Nockenfläche G3 ist zwischen der ersten Nockenfläche G1 angrenzend an das Übertragungselement 5 und der zweiten Nockenfläche G2 angrenzend an das Planetengetriebe 2 angeordnet.
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Im Detail umfasst der Kupplungsnocken 66 einen ersten Basisabschnitt 661, einen zweiten Basisabschnitt 662, zwei hervorstehende Abschnitte 663 und zwei Stufenabschnitte 664. Der erste Basisabschnitt 661 ist mit dem zweiten Basisabschnitt 662 aufgebaut und der zweite Basisabschnitt 662 hat einen größeren Durchmesser als der erste Basisabschnitt 661. Der Kupplungsnocken 66 ist durch den ersten Basisabschnitt 661 und den zweiten Basisabschnitt 662 an der Achse 1 befestigt. Jeder der beiden hervorstehenden Abschnitte 663 erstreckt sich vom zweiten Basisabschnitt 662 axial nach außen. Jeder der beiden Stufenabschnitte 664 erstreckt sich ebenfalls axial nach außen von dem zweiten Basisabschnitt 662 und ist neben dem vorstehenden Abschnitt 663 angeordnet. Der Stufenabschnitt 664 und der hervorstehende Abschnitt 663 sind beide hervorstehende Strukturen vom zweiten Basisabschnitt 662, haben aber unterschiedliche Höhen. Die erste Nockenfläche G1 und die dritte Nockenfläche G3 sind unterschiedliche Abschnitte einer oberen Fläche des Treppenabschnitts 664 in unterschiedlichen Höhen. Die zweite Nockenfläche G2 ist eine obere Fläche des zweiten Basisabschnitts 662. Um eine bessere kinematische Leistung bei der Umwandlung der Drehbewegung in die entsprechende lineare Bewegung zu erreichen, ist die geneigte Nockenfläche G4 ebenfalls ein Abschnitt der oberen Fläche des Stufenabschnitts 664, der die erste Nockenfläche G1 mit der dritten Nockenfläche G3 verbindet. Darüber hinaus ist eine weitere geneigte Nockenfläche G5 definiert, die die dritte Nockenfläche G3 mit der zweiten Nockenfläche G2 verbindet. Vorzugsweise liegt der Neigungswinkel für die Fläche G4 oder G5 im Bereich von 20° bis 45°. Wie in 2B gezeigt, beträgt beispielsweise der Winkel q1 der geneigten Fläche G4 30° und der Winkel q2 der geneigten Fläche G5 beträgt 34°.
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Der Schleifring 64 ist drehbar an einer Außenfläche des Kupplungsnockens 66 angeordnet. Mit anderen Worten, eine Innenfläche des Schleifrings 64 ist mit der Außenfläche des Kupplungsnockens 66 in Kontakt. Der Basisabschnitt 634 des Schleifringantriebs 63 ist drehbar innerhalb des Kupplungsnockens 66 angeordnet, wobei der vorstehende Keil 642 des Schleifrings 64 innerhalb des entsprechenden Gleitschlitzes 635 des Schleifringantriebs 63 liegt, so dass jede der vorstehenden Keile 642 des Schleifrings 64 zwischen den entsprechenden zwei Verlängerungsabschnitten 664 durch Gleiten entlang der ersten Nockenfläche G1, der zweiten Nockenfläche G2 und der dritten Nockenfläche G3 verschoben werden kann.
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Bei der vorgenannten Anordnung, treibt das Führungsrad 11 den Führungsradadapter 62 zur Drehung an und der Führungsradadapter 62 dreht den Schleifringantrieb 63 weiter. Gleichzeitig mit der Nocken-Mitnehmer-Zusammensetzung, die durch den Schleifring 64 mit den vorstehenden Keilen 642, der Kupplungsnocke 66 mit den Nockenflächen und den Schleifringantrieb 63 mit den Gleitschlitzen gebildet wird, kann der Schleifring 64 dem Schleifringantrieb 63 folgen, um sich zu drehen, so dass die vorstehenden Keile 642 entlang der entsprechenden Nockenflächen (d.h. der ersten Nockenfläche G1, der zweiten Nockenfläche G2 und der dritten Nockenfläche G3) gleiten. Somit führt der Schleifring 64 eine lineare Bewegung aus, um die Kupplung 3 zum Schalten um die mehreren Stromeingangs-/-ausgangswege zu verschieben. In dieser Ausführungsform treibt der Schaltmechanismus 6 die Kupplung 3 an, um eine entsprechende Verschiebung zu erzeugen, um geordnet den ersten Gang (siehe 3A oder 3B), den zweiten Gang (siehe 4A oder 4B) und den dritten Gang (siehe 5A oder 5B) zu schalten. In dieser Ausführungsform ist der erste Gang ein niedriger Gang (d. h. ein Gang zum Herunterschalten), der dritte Gang ist ein hoher Gang (d. h. ein Gang zum Hochschalten) und der zweite Gang ist ein Gang, der die Eingangsleistung gleich der Ausgangsleistung hält (1: 1).
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In dieser Ausführungsform, während der ursprüngliche Gang auf den ersten Gang (niedriger Gang) eingestellt ist, wie in 3A oder 3B gezeigt ist und auch unter Bezugnahme auf 1 und 2A und 2 B gezeigt ist, berührt jeder der vorstehenden Keile 642 des Schleifrings 64 die entsprechende erste Nockenfläche G1 Der Ringkörper 641 des Schleifrings 64 berührt die Innenfläche A1 der Kupplung 3 und jede der Ringzahnradklinken 41 berührt den oberen Abschnitt 32 der Kupplung 3, so dass der Leistungseingangs-/-ausgangsweg E1, der dem ersten Gang entspricht, wie in 3B gezeigt, durch das Übertragungselement 5, das Ringzahnrad 4, die Planetenräder 22, den Planetenträger 21 und die Nabe 15 hergestellt wird.
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In dieser Ausführungsform, die sich auf 1 und 2A und 2B bezieht, wird, während der erste Gang (siehe 3A oder 3B) in den zweiten Gang (siehe 4A oder 4B) geschaltet wird, der Schalthebel betätigt, um den Schaltzug straff zu ziehen, so dass das Führungsrad 11 in die erste Drehrichtung R1 gedreht wird. Dann dreht das Führungsrad 11 den Führungsradadapter 62 und weiter den Schleifringantrieb 63. Gleichzeitig gleitet jeder der vorstehenden Keile 642 des Schleifrings 64 entlang des entsprechenden Gleitschlitzes 635 des Schleifringantriebs 63 und somit folgt der Schleifring 64 dem Schleifringantrieb 63, um sich zu drehen. Durch die Drehung des Schleifrings 64 gleitet jeder der vorstehenden Keile 642 von der ersten Nockenfläche G1 über die geneigte Nockenfläche G4 zur dritten Nockenfläche G3 gleiten (siehe 2A und 2B). Im Vergleich zur ersten Nockenfläche G1 liegt die dritte Nockenfläche G3 wesentlich näher am Planetenträger 21, so dass der Schleifring 64 eine lineare Bewegung in der ersten Verschieberichtung L1 vom Übertragungselement 5 zum Planetengetriebe 2 durchführt. Als solches wird die Torsionsfeder 13 gedreht und so verschiebt die komprimierte Kupplungsfeder 12 die Kupplung 3 in Richtung des Planetengetriebes 2, damit die Innenfläche A1 der Kupplung 3 den Ringkörper 641 des Schleifrings 64 berührt. Darüber hinaus wird der obere Abschnitt 32 der Kupplung 3 gedrückt, um die Zahnkranzklinken 41 zu verlassen, so dass der obere Abschnitt 32 der Kupplung 3 die Zahnkranzklinken 41 verlässt, der geneigte Abschnitt 33 der Kupplung 3 die Zahnkranzklinken 41 verlässt und die Kupplung 3 noch in den Planetenträger 21 eingreift. Daraufhin wird der dem zweiten Gang entsprechende Leistungseingangs-/- ausgangsweg E2, wie in 4B gezeigt, durch das Übertragungselement 5, den Zahnkranz 4 und die Nabe 15 hergestellt.
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In dieser Ausführungsform, die sich auf 1 und 2A und 2B bezieht, während der zweite Gang (siehe 4A oder 4B) in den dritten Gang (siehe 5A oder 5B) geschaltet wird, wird das Führungsrad 11 um einen bestimmten Winkel in Richtung der ersten Drehrichtung R1 gedreht. Dann dreht das Führungsrad 11 den Führungsradadapter 62 und weiter den Schleifringläufer 63. Der Schleifringantrieb 63 treibt dann den Schleifring 64 zu einer weiteren Drehung um einen anderen Winkel an, so dass jede der vorstehenden Keile 642 von der dritten Nockenfläche G3 über die geneigte Nockenfläche G5 zur zweiten Nockenfläche G2 gleitet (siehe 2A und 2B). Im Vergleich zur dritten Nockenfläche G3 liegt die zweite Nockenfläche G2 wesentlich näher am Planetenträger 21, so dass sich der Schleifring 64 in der ersten Verschieberichtung L1 eine weitere Entfernung vom Übertragungselement 5 in Richtung des Planetengetriebes 2 verschieben kann. Dadurch wird die Torsionsfeder 13 wieder gedreht und der Kontakt zwischen dem oberen Teil 32 der Kupplung 3 und den Zahnkranzklinken 41 wird aufgehoben. Ebenso wird der Kontakt zwischen dem schrägen Abschnitt 33 der Kupplung 3 und den Zahnkranzklinken 41 entfernt. Wenn andererseits die Kupplung 3 durch die komprimierte Kupplungsfeder 12 in weiterer Entfernung in Richtung des Planetengetriebes 2 verschoben wird, dann wird der seitliche Vorsprung 34 der Kupplung 3 in den entsprechenden Hohlraum 231 der Kupplungsklinke 23 eingesteckt, so dass die Kupplung 3 in den Planetengetriebe 2 eingreift. Daraufhin wird der dem dritten Gang (hoher Gang) entsprechende Leistungseingangs-/-ausgangsweg E3, wie in 5B gezeigt, durch das Übertragungselement 5, die Kupplung 3, den Planetenträger 21 und der Zahnkranz 4 hergestellt.
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In dieser Ausführungsform ist der erste Gang ein niedriger Gang, der zweite Gang ist ein Gang, um die Eingangsleistung gleich der Ausgangsleistung zu halten (d. h. mit einem Verhältnis von 1: 1) und der dritte Gang ist ein hoher Gang. Mit anderen Worten, die oben erwähnte Schaltung um den ersten Gang, den zweiten Gang und den dritten Gang ist ein Schaltvorgang von einem niedrigen Gang zu einem hohen Gang. Da der Schaltmechanismus 6 eine Drehbewegung ausführt, damit die Kupplung 3 eine lineare Verschiebungsbewegung erzeugt, dreht das Führungsrad 11 den Schleifring 64 in der ersten Drehrichtung R1, um die Drehbewegung zu vollenden, so dass der vorstehende Keil 642 die erste Nockenfläche G1 verlässt, um die zweite Nockenfläche G2 zu berühren (siehe 2A und 2B). Im Vergleich zur ersten Nockenfläche G1 liegt die zweite Nockenfläche G2 wesentlich näher am Planetenträger 21. Der Schleifring 64 vollzieht eine lineare Bewegung in der ersten Verschieberichtung L1 vom Übertragungselement 5 in Richtung des Planetengetriebes 2. Außerdem wird beim Schalten des niedrigen Gangs in den hohen Gang, die komprimierte Kupplungsfeder 12 verwendet, um die Kupplung 3 zu veranlassen, eine Verschiebung zum Schalten in den hohen Gang von dem niedrigen Gang zu erzeugen, so dass die Auswirkung des Lastverhältnisses auf den Hochschaltvorgang wesentlich reduziert werden kann.
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In dieser Ausführungsform wird, während der dritte Gang (hoher Gang) von 5A oder 5B in den ersten Gang (niedriger Gang) von 3A oder 3B geschaltet wird, wird der Schalthebel betätigt, um den Schaltzug zu lösen, um die in der Torsionsfeder 13 gespeicherte potenzielle Energie in ein entsprechendes Drehmoment oder eine Drehkraft zur Wiederaufnahme der mit der Torsionsfeder 13 verbundenen Komponenten freizusetzen. Daraufhin wird der Schaltmechanismus 6 angetrieben, um die Drehbewegung in die entsprechende lineare Bewegung umzuwandeln, die Torsionsfeder 13 treibt den Schleifring 64 an, sich in der zweiten Drehrichtung R2 zu drehen, um die Drehbewegung auszuführen, und so gleitet der vorstehende Keil 642 von der zweiten Nockenfläche G2 über die geneigten Nockenflächen G5, G4 zur ersten Nockenfläche G1 (siehe 2A und 2B). Im Vergleich zur zweiten Nockenfläche G2 ist die erste Nockenfläche G1 näher am Übertragungselement 5, aber weiter vom Planetenträger 21 entfernt. Daher treibt der Schleifring 64 das am Planetengetriebe 2 an, sich in Richtung des Übertragungselements 5 in der zweiten Verschiebungsrichtung L2 zu bewegen, um die lineare Bewegung auszuführen und die komprimierte Kupplungsfeder 12 zusammenzudrücken, so dass der seitliche Vorsprung 34 der Kupplung 3 von dem entsprechenden Hohlraum 231 der Kupplungsklinke 23 entfernt ist, so dass die Kupplung 3 von dem Planetengetriebe 2 ausgekuppelt wird, um den niedrigen Gang zu erreichen, wie in 3A oder 3B gezeigt.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in der Mehrgang-Nabenschaltung dieser Offenbarung, da der Schaltmechanismus eine Drehbewegung verwendet, um die Kupplung zu veranlassen, eine entsprechende lineare Verschiebungsbewegung zu erzeugen, während beim Schalten des niedrigen Gangs in den hohen Gang eine komprimierte Kupplungsfeder verwendet wird, um die Kupplung zu verschieben, um den Gangwechsel abzuschließen. Dadurch kann die Wirkung des Lastverhältnisses beim Schalten des niedrigen Gangs in den hohen Gang reduziert werden. Andererseits kann eine Torsionsfeder beim Schalten des hohen Gangs in den niedrigen Gang die entsprechenden Komponenten des Schaltmechanismus in die entgegengesetzte Richtung drehen. Das heißt, mit der Torsionsfeder zum Schieben und Verschieben der Kupplung kann die Schaltleichtigkeit vom hohen Gang zum niedrigen Gang wesentlich verbessert werden.
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In Bezug auf die obige Beschreibung ist zu erkennen, dass die optimale Abmessungsverhältnisse für die Teile der Offenbarung, um Variationen in der Größe, Materialien, Gestaltung, Form, Funktion und Art und Weise der Bedienung, Anordnung und Verwendung einzuschließen, für einen einschlägigen Fachmann leicht ersichtlich und offensichtlich sind und alle äquivalenten Beziehungen zu den Darstellungen und Beschreibungen in den Zeichnungen und in der Spezifikation, sollen durch die vorliegende Offenbarung umfasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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