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Mehrgangübersetzungsnabe ohne Rücktrittbremse mit Rücktrittschaltung,
insbesondere für Fahrräder Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehurgangübersetzungsnabe
ohne Rücktrittbremse mit einer Rücktrittschaltung.
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Bekannte Mehrgangübersetzungsnaben mit einer Rücktrittschaltung ohne
Rücktrittbremse weisen den Nachteil auf, daß beim Rückwärtsbewegen der Pedale fortlaufend
von Gang zu Gang weitergeschaltet werden kann. Ein Einrasten des Ganges bzw. ein
fester Anschlag nach dem Schalten ist vom Fahrer nicht feststellbar. Diese Schaltnaben
müssen so lange geschaltet und probiert werden, bis der gewünschte Gang gefunden
ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil der bekannten
Konstruktionen zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die durch das
Kettenrad in die Nabe eingeleitete Schaltbewegung durch eine Durchschaltsperre zwischen
einem durch die Drehung des Kettenrades in Schaltrichtung gedrehten Getriebeteil
und einem durch diese Drehung nicht gedrehten Nabenteil in Schaltrichtung nach vollzogener
Schaltung begrenzt und somit das RückwäTtstreten gesperrt wird, nachdem der Schaltvorgang
beendet ist. Durch diese Ausbildung der Mehrgangübersetungsnabe kann jeweils nur
ein Schaltsprung von dem gerade eingeschalteten Gang zum nächsten Gang durchgeführt
werden. Nach dem Schaltvorgang muß die Nabe erst wieder in die Antriebsstellung
gebracht werden, um erneut eine Gangschaltung vornehmen zu können.
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Bei Verwendung dieser Durchschaltsperre zur Begrenzung der Schaltbewegung
ist es gleichgültig, welches Rücktrittschaltsystem verwendet wird. Die Schaltsperrung
erfolgt zweckmäßig zwischen einem stehenden Teil, z. B. der Achse oder dem Stellkonus,
und einem rotierenden Getriebeteil, z. B. einem Planetenradträger oder einem Hohlrad
oder einem inneren Antreiber, der wahlweise mit dem Planetenradträger oder dem Hohlrad
gekuppelt werden kann. Das zur Sperrung notwendige Sperrteil kann beliebig und außerdem
ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Die Sperrung kann sowohl axial, z. B. durch
ein über Gewinde oder durch Steigzähne bewegliches Teil, als auch radial, z. B.
durch Klemmrollen bzw. -stücke oder durch Spreizfedern od. dgl. vorgenommen werden.
Es ist möglich, die Sperrung auch zwischen der Nabenhülse und einem dwrch die Drehung
des Kettenrades in Schaltrichtung gedrehten Getriebeteil vorzunehmen. Allerdings
ist die Anordnung der Durchschaltsperre zwischen einem stehenden Teil und einem
durch die Drehung des Kettenrades in Schaltrichtung gedrehten Getriebeteil einfacher.
In den nachstehend aufgeführten Ausführungsbeispielen wird deshalb nur diese Lösung
beschrieben.
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In den Fig. 1 bis 8 sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. 1. zeigt eine Zweigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt
in der Antriebsstellung des untersetzten Ganges; eine gewindebetätigte Durchschaltsperre
ist auf dem< Planetenradträger angeordnet; Fig.2 zeigt eine Zweigangnabe ohne
Bremse im halben Längsschnitt entsprechend der Fig. 1, jedoch in der Endstellung
nach der Schaltbewegung beim Rückwärtstreten; der direkte Gang ist eingeschaltet,
und die Gewindebüchse der Durchschaltsperre schlägt am Stellkonus an, wodurch ein
weiteres Zurücktreten verhindert wird; Fig.3 zeigt eine Zweigangnabe ohne Bremse
im halben Längsschnitt entsprechend der Fig. 1, jedoch in der Antriebsstellung des
direkten Ganges; die Durchschaltsperre ist wieder gelöst und die Gewindebüchse in
ihre Ausgangsstellung zurückgewandert; Fig. 4 zeigt eine Zweigangnabe ohne Bremse
im halben Längsschnitt, die in derKonstruktionvonderNabe entsprechend den Fig. 1
bis 3 abweicht, in der Antriebsstellung des übersetzten Ganges; eine gewindebetätigte
Durchschaltspexre ist auf einem inneren Antreiber angeordnet, der wahlweise mit
dem Planetenradträger oder dem Hohlrad gekuppelt werden kann; Fig. 5 zeigt eine
Zweigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt, die in ihrem Aufbau etwa der Nabe
entsprechend den Fig. 1 bis 3 gleicht, in der Stellung des untersetzten Ganges,
jedoch mit einer über Steigzähne betätigten Durchschaltsperre;
Fig.6
zeigt eine Zweigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt, die in ihrem Aufbau
etwa der Nabe entsprechend den Fig. 1 bis 3 gleicht, in der Stellung des untersetzten
Ganges, jedoch mit einem Klemmrollenfreilauf als Durchschaltsperre; Fig. 7 zeigt
einen Schnitt gemäß der Schnittlinie A-B der Fig. 2; Fig.8 zeigt einen Schnitt gemäß
der Schnittlinie C-D der Fig. 6.
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Zur Schaltung von Gang zu Gang ist je nach dem verwendeten Schaltsystem
ein bestimmter Verdrehungswinkel zwischen Antriebs- und Schaltstellung erforderlich.
Kurz nach der Gangschaltung soll erfindungsgemäß ein weiteres Durchtreten nach hinten
durch Verwendung einer Durchschaltsperre nicht mehr möglich sein. Der Verdrehungswinkel
der Durchschaltsperre zwischen Antriebs- und Sperrstellung ruß folglich etwas, größer
sein als der zum Schalten nötige Verdrehungswinkel.
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Die Durchschaltsperre kann, wie die Ausführungsbeispiele zeigen, verschiedenartig
ausgebildet sein.
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In den Fig.1 bis 4 besteht die Durchschaltsperre aus einem Gewinde
13, das auf einem Getriebeteil, im Beispiel der Fig. 1 bis 3 auf dem Planetenradträger
7, im Beispiel der Fig. 4 auf dem inneren Antreiber 28, angeordnet ist, einer Gewindebüchse
14, einer Friktionsfeder 15, die zwischen einem stehenden Teil, z. B. der Achse
16 oder dem Stallkonus 17 und der Gewindebüchse 14, die zur Einleitung der seitlichen
Bewegung erforderliche Reibung gewährleistet, und einer Anlagefläche 18 für
die Gewindebüchse 14.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig.5 wirkt in gleicher Weise. An Stelle
eines Gewindes zwischen Planetenradträger und Büchse wird hier jedoch die seitliche
Verschiebung über Steigzähne 32 erreicht.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird eine radiale Sperrung
durch einen Klemmrollenfreilauf gezeigt. Auch für diese Ausführung gilt ebenso wie
für jede andere Sperrung beliebiger Art grundsätzlich, daß der Verdrehungswinkel
zwischen Antrieb und Sperrstellung größer sein ruß als der Verdrehungswinkel zwischen
Antrieb und Schaltung des nächsten Ganges.
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In den Fig.1 bis 3 ist im einzelnen eine Zweigangnabe mit einem untersetzten
und einem direkten Gang dargestellt. Der Kraftfluß geht vom Zahnkranz 1 zum Antreibet
2 und von dort über eine beliebige Kupplung 3 auf ein Schaltorgan, z. B. eine Kupplungsbüchse
4 od. dgl. Von dieser Kupplungsbüchse 4 wird der Krafifluß je nach Gangstellung
entweder über das Hohlrad 5 und die Planetenräder 6 (Fig. 1) oder direkt über den
Planetenradträger 7 auf ein beliebig gestaltetes Abtriebsorgan, in diesem Fall ein
Klinkengesperre 8, und von diesem auf die Nabenhülse 9 übertragen. Die Planetenräder
6 rollen dabei auf dem fest mit der Nabenachse 16 verbundenen Sonnenrad 20. Die
Gangschaltung erfolgt im Ausführungsbeispiel über einen Rollenfreilauf 10, eine
Schaltbüchse 11 und einen längsverschiebbaren, nicht verdrehbaren Schubklotz 12.
Es kann jedoch jedes beliebig ausgebildete Rücktrittschaltsystem verwendet werden.
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Im folgenden werden die einzelnen Schaltstellungen beschrieben. Fig.
1 zeigt die Nabe im untersetzten Gang in der Antriebsstellung. Die Gewindebüchse
14 ist in der rechten Endstellung und liegt an einer Planfläche des Planetenradträgers
7 an. Wird durch Rückwärtsbewegen der Pedale über den Schaltmechanismus der nächste
Gang geschaltet, so bewegt sich die Gewindebüchse 14, die durch die Friktionsfeder
15 am Durchdrehen verhindert wird, nach links und kommt kurz nach dem Einschalten
des direkten Ganges mit ihrer linken Planseite gegen die Anlagefläche 19 des Stallkonus
17 zur Anlage. Die Nabe entsprechend der Fig. 1 ist in der Fig. 2 in dieser Schaltstellung
des direkten Ganges gezeigt. Ein weiteres Durchtreten nach hinten ist nicht möglich,
da die Gewindebüchse 14 an der Anlagefläche 18 anliegt. In der Antriebsstellung
ruß der Abstand zwischen der Gewindebüchse 14 und der Anlagefläche 18 des Stallkonus
17 und, die Steigerung des Gewindes 13 so bemessen sein, daß der Verdrehungswinkel
der Durchschaltsperre in jedem Fall etwas größer ist als der zum Schalten notwendige
Verdrehungswinkel. Außerdem ruß die Oberfläche zwischen Gewindebüchse 14 und Anschlagfläche
18 oder die Friktionsfeder 15 oder eine andere beliebige Ein-Tichtung so beschaffen
sein, daß ein Durchrutschen der Gewindebüchse 14 nach der Anlage an der Anlagefläche
18 nicht mehr möglich ist. Die Fig. 3 zeigt die Nabe nach erfolgter Gangschaltung
in den direkten Gang. Die Durchschaltsperre befindet sich wieder in der Antriebsstellung.
Die Gewindebüchse 14 ist daher in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt. Erst nach
Erreichen dieser Antriebsstellung ist ein erneuter Schaltvorgang möglich.
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In der Fig.4 ist eine Nabe mit einem anderen konstruktiven Aufbau
dargestellt. Es handelt sich hier um eine Zweigangnabe mit einem übersetzten Gang
und einem direkten Gang. Sie ist in der Schaltstellung des übersetzten Ganges dargestellt.
Dabei geht der Kraftfluß vom Kettenrad 1 über den Antreiber 2, in dem mittels der
Planetenradachsen 19 die Planetenräder 6 gelagert sind, über diese Planetenräder
6 zum Hohlrad 5 und von dort über eine Verzahnung 29 auf die Büchse 26 und von der
Büchse 26 über eine Verzahnung auf den inneren Antreiber 28. Vom inneren Antreiber
28 wird die Antriebsbewegung über das Klinkengesperre 8 auf die Nabenhülse 9 übertragen.
Die Plantenräder 6 rollen dabei auf dem fest mit der Nabenachse 16 verbundenen Sonnenrad
22 ab. Die Schaltung erfolgt durch ein Verschieben der Büchse 26 mittels des Schubklotzes
25 und der Zugstange 24, die durch den Schubklotz 12 betätigt wird. Durch Verschieben
der Büchse 26 wird entweder der als Planetenradträger dienende äußere Antrieber
2 mit dem inneren Antreiber oder das Hohlrad 5 mit dem inneren Antreiber 28 verbunden.
Die Verschiebung des Schubklotzes 12 erfolgt durch die Schaltkurve 36 der Schaltbüchse
11. Die Schaltbüchse 11 wird zu diesem Zweck vom Klinkengesperre 23, das im Antreiber
2 gelagert ist, beim RückwäTtstreten gedreht. Die Verschiebung des Schubklotzes
12 erfolgt gegen den Druck der Feder 35, die den Schubklotz 12 auch in die Ausgangsstellung
zurückführt. Die Durchschaltsperre befindet sich hier zwischen dem inneren Antreiber
28 und dem Stallkonus 17. Der Aufbau der Durchschaltsperre in den Fig.1 bis 3.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise der in Fig.5 dargestellten Nabe entspricht
bis auf die Ausbildung der Durchschaltsperre der Nabe entsprechend den Fig. 1 bis
3. Die Durchschaltsperre besteht hier aus einer mit Steigzähnen 32 versehenen Büchse
31, die verschiebbar auf der Nabenachse 16 gelagert ist. Die
Steigzähne
32 der Büchse 31 greifen in entsprechend ausgebildete Steigzähne am Planetenradträger
7. An einer Drehung wird die Büchse 31 durch eine Friktionsfeder 15 gehindert, die
mit ihrem abgebogenen Ende 21 in einen Längsschlitz des Stellkonus 17 eingreift.
Die Sperrung erfolgt durch Axialverschiebung der Büchse 31, die dann an der Anlagefläche
18 des Stehkonus 17 zur Anlage kommt.
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In der Fig. 6 ist eine weitere Variationsmöglichkeit für die Ausbildung
der Durchschaltsperre gezeigt. Der konstruktive Aufbau der Nabe entspricht auch
hier der Nabe entsprechend den Fig.1 bis 3. Als Durchschaltsperre ist ein Klemmrollenfreilauf,
bestehend aus einer oder mehreren Rollen 33 und einem Rollenführungskäfig 34, zwischen
dem PlanetenradtTäger 7 und dem Stellkonus 17 angeordnet. Bei einer Vorwärtsdrehung
des Planetenradträgers 7 befindet sich der Freilauf in überholstellung. Wird der
Planetenradträger 7 rückwärts bewegt, so bewirkt eine Steigfläche ein Aufsteigen
der Rolle 33, die dann nach einer Verdrehung um einen bestimmten Winkel in Sperrstellung
gelangt. Der Rollenführungsring 34 ist mit Schleiffedern 35 versehen, die am Stehkonus
17 anliegen und bewirken sollen, daß beim Rüekwärtsdrehen des Planetenradträgers
7 die Rolle 33 nicht von diesem Planetenradträger 7 mitgenommen wird, sondern in
Sperrstellung gelangt.
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Um ein ungehindertes Zurückschieben des Rades zu ermöglichen, kann
bei den Ausführungsbeispielen entsprechend Fig. 1 bis 5 und 7 das. Klinkengesperre
8 statt auf Getriebeteilen auf der Gewindebüchse 14 bzw. der mit Steigzähnen versehenen
Büchse 31 der Durchschaltsperre angeordnet werden. Zum gleichen Zweck ist es auch
möglich, bei dem Ausführungsbeispiel entsprechend den Fig.6 und 8 statt des Klinkengesperres
8 ein in Fahrradnaben an sich bekanntes Walzengesperre zu verwenden.
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Die Anwendungs- und Variationsmöglichkeit der Durchschaltsperre beschränkt
sich nicht auf die dargestellten Beispiele. Die Durchschaltsperre läßt sich in jede
beliebige Mehrgangnabe ohne Rücktrittbremse mit einer Rücktrittschaltung einbauen,
d. h., sie ist auch für Drei- oder Viergangnaben und auch für Mehrgangnaben mit
einer zug- oder gestängebetätigten Backenbremse oder für anderweitige Mehrgangnaben
geeignet.