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Viergang-Übersetzungs-Nabe mit Rücktrittbremse für Fahrräder Die Erfindung
bezieht sich auf eine Viergang-Übersetzungs-Nabe mit Rücktrittbremse für Fahrräder,
die zwei Planetengetriebe mit voneinander abweichendem Übersetzungsverhältnis und
gemeinsamem Hohlrad aufweist, wobei Planetenradträger und Hohlrad der Planetengetriebe
axial unverschiebbar und die Sonnenräder durch Schaltmittel axial bewegbar sind.
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Es sind Viergangnaben bekannt, bei denen zwei Planetengetriebe hintereinander
geschaltet sind und die zwei Antriebsgesperre aufweisen. Bei diesen Übersetzungsnaben
sind ein Schnellgang, ein direkter Gang und zwei Berggänge vorhanden. Diese bekannten
Konstruktionen haben jedoch verschiedene Nachteile. Durch die Hintereinanderschaltung
von zwei Planetengetrieben und die Verwendung zweier Antriebsgesperre ergibt sich
ein hoher Bauaufwand und eine große Baubreite. Infolge dieser Baubreite ist die
Unterbringung einer Rücktrittbremse nicht möglich. Außerdem ist die Anordnung von
zwei Berggängen, wie sie hier verwendet wird, ungünstig, da der zweite Berggang
meist eine so hohe Untersetzung erhält, daß in diesem Gang das Rad nur sehr schlecht
gefahren werden kann.
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Es ist weiterhin eine Übersetzungsnabe bekanntgeworden, die mit zwei
Antriebsorganen versehen ist und bei der die zwei gekoppelten Planetenradgetriebe
zum Zwecke der Schaltung auf der feststehenden Achse verschoben werden. Bei dieser
Konstruktion ist jedoch eine Hintereinanderschaltung beider Planetengetriebe nicht
möglich, denn der Planetenradträger des ersten Getriebes ist nicht dauernd drehfest
mit dem Antreiber verbunden. Zur Erzielung von vier Gängen sind dann auf jeden Fall
mehrere Abtriebsorgane oder zusätzliche Schaltmittel erforderlich. Die Verwendung
mehrerer Abtriebsorgane und die Verschiebung des gesamten Planetenradgetriebes bedingen
einen großen Bauaufwand und einen großen Bauraum. Außerdem wird eine derartige übersetzungsnabe
sehr teuer, und die Unterbringung einer Rücktrittbremse ist unmöglich.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktion
zu vermeiden und eine Viergangnabe zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist
und bei der innerhalb der Nabenhülse eine Rücktrittbremse untergebracht werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen
dem Planetenradträger des in Antriebsrichtung zweiten Planetengetriebes und der
Nabenhülse in an sich bekannter Weise ein Abtriebsorgan angeordnet ist und daß der
Planetenradträger des ersten Planetengetriebes in ebenfalls an sich bekannter Weise
in jeder Schaltstellung drehfest mit dem Antreiber verbunden ist. Durch diese Merkmalskombination
wird bei einer Viergang-Übersetzungs-Nabe gemäß dem Gattungsbegriff erreicht, daß
über nur ein Abtriebsorgan vier Schaltstellungen erzielbar sind. Auf Grund der Verwendung
nur eines Abtriebsorgans wird der Bauaufwand gegenüber den bekannten Konstruktionen
wesentlich gesenkt und eine erhebliche Platzersparnis erzielt. Daraus ergibt sich
eine Vereinfachung und Verkleinerung der gesamten Nabenkonstruktion, und es ist
genügend Platz vorhanden, um innerhalb der Nabenhülse eine Rücktrittbremse anzuordnen.
Aus der Konstruktion ergibt sich eine Gangabstufung, bei der nur ein Berggang vorhanden
ist, der daher ein normales Untersetzungsverhältnis aufweisen kann, so daß das Fahren
in diesem Gang keine Schwierigkeiten bietet. Außer diesem Berggang sind noch ein
Normalgang und zwei Schnellgänge vorhanden.
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Der erste Schnellgang wird dadurch erreicht, daß die hohe Übersetzung
des zweiten Schnellganges über den Berggang reduziert wird. Dies ist gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung konstruktiv dadurch erzielbar, daß in einem Gang
beide Planetengetriebe über das gemeinsame Hohlrad zusammenarbeiten, wobei die Sonnenräder
beider Planetengetriebe mit der feststehenden Nabenachse verbunden sind und der
Abtrieb über den Planetenradträger des zweiten Planetenradgetriebes erfolgt.
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In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die obere Hälfte der Übersetzungsnabe
mit eingeschaltetem zweiten Schnellgang;
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt
durch die obere Hälfte der Übersetzungsnabe mit eingeschaltetem ersten Schnellgang;
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die obere Hälfte der Übersetzungsnabe mit
eingeschaltetem Normalgang; Fig.4 zeigt einen Längsschnitt durch die obere Hälfte
der Übersetzungsnabe mit eingeschaltetem Berggang; Fig. 5 zeigt einen Querschnitt
durch die Übersetzungsnabe mit Ansicht des linken Planetengetriebes; Fig. 6 zeigt
einen Querschnitt durch die Übersetzungsnabe mit Ansicht des rechten Planetengetriebes.
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Das Getriebe ist als Dreigangübersetzung ausgebildet mit einem hoch
übersetzten Schnellgang (zweiter Schnellgang 44,5% beim dargestellten Beispiel),
einem direkten Gang und einem normal übersetzten Berggang (76,5 % beim dargestellten
Beispiel). Durch die Koppelung der zwei Planetengetriebe über ein gemeinsames Hohlrad
kann der Schnellgang über den Berggang reduziert werden, so daß ein weiterer Schnellgang
mit geringerer Übersetzung entsteht (erster Schnellgang 111% beim dargestellten
Beispiel).
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Der Aufbau der Übersetzungsnabe ergibt sich aus den Figuren wie folgt:
Das Antriebskettenritzel 1 ist auf dem äußeren Antreiber 2 befestigt, der auf der
anderen Seite auf einem Zapfen lose drehbar die Planetenräder 3 trägt. In der Bohrung
des äußeren Antreibers 2 ist eine Kupplungsverzahnung 16 angeordnet, die zur Verriegelung
der Planetenräder 3 und des äußeren Antreibers 2 durch das innere Schaltzahnrad
8 dient. Die Planetenräder 3 greifen in die kleine Stufe des abgestuften Hohlrades
4. In die große Stufe greifen die Planetenräder 6, die auf dem inneren Antreiber
5 drehbar befestigt sind. Auch der innere Antreiber 5 hat in einer Bohrung eine
Verzahnung 12, die zur Verriegelung der Planetenräder 6 mit dem inneren Antreiber
5 dient. Der Antrieb der Nabenhülse 23 erfolgt über ein Antriebsgesperre 7. .Äußerer
Antreiber 2 und innerer Antreiber 5 sind auf der Nabenachse 11 drehbar gelagert.
Die Schaltung der Gänge erfolgt durch Verschiebung des Schaltzahnrades 9 (mit der
Verzahnung 20, 24 und 25) und des Schaltzahnrades 8 durch die Schubklötze 14 und
22, die durch die Zugstange 13 entgegen der Wirkung der Federn 15, 17 und
18 verschoben wird. Beim gezeichneten Beispiel ist auch eine Rücktrittbremse
21 vorhanden.
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Die Wirkungsweise ergibt sich aus den Figuren folgendermaßen: In Fig.
1 ist der zweite Schnellgang eingeschaltet. Dabei ist das Schaltzahnrad 8 mit den
Kupplungszähnen 10 der Achse 11 gekuppelt. über die Verzahnung
12 und 25 sind die Planetenräder 6 mit dem inneren Antreiber
5 starr verbunden, das linke Getriebe ist also verriegelt. Beim rechten Getriebe
rollen die Planetenräder 3 auf dem festgehaltenen Schaltzahnrad 8 ab. Beim Antrieb
wird durch das rechte Getriebe eine Geschwindigkeitserhöhung entsprechend
erreicht. zi ist dabei die Zähnezahl des Schaltzahnrades 8 und z" die Zähnezahl
der kleinen Stufe des Hohlrades 4. In Fig. Z ist der erste Schnellgang eingeschaltet.
Dabei wird durch die Zugstange 13 über den Schubklotz 14 das Schaltzahnrad
9 gegenüber dem zweiten Schnellgang nach rechts verschoben. Die Verbindung
zwischen dem Antreiber 5 und den Planetenrädern 6 wird gelöst und das Schaltzahnrad
9 über die Verzahnung 24 mit den Kupplungszähnen 19 der Achse 11 gekuppelt. Das
rechte Getriebe behält die Stellung bei, die es im zweiten Schnellgang hat. Wird
die Nabe jetzt über den Zahnkranz 1 angetrieben, rollen die Planetenräder 6 auf
dem festgehaltenen Schaltzahnrad 9 ab und vermindern die Übersetzung des rechten
Getriebes im Verhältnis der Übersetzung des linken Getriebes (ils = '2s @
is)-Durch nochmaliges Weiterschalten wird der direkte Gang erreicht. Diese Stellung
ist in Fig. 3 dargestellt. Um sie zu erreichen, wird die Verzahnung 24 des Schaltzahnrades
9 aus den Kupplungszähnen 19 der Achse 11 gezogen und über die Verzahnung 20, der
Antreiber 5 mit den Planetenrädern 6 starr verbunden. Außerdem wird die Feder 15
in der Achse 11 gespannt und schiebt das Schaltzahnrad 8 aus den Kupplungszähnen
10 der Achse 11 und kuppelt durch das Schaltzahnrad 8 über die Verzahnung 16 den
äußeren Antreiber 2 mit den Planetenrädern 3. Es sind also beide Planetengetriebe
verriegelt, und es findet keine Geschwindigkeitsumwandlung statt.
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Der eingeschaltete Berggang wird in der Fig. 4 gezeigt. Um diese Stellung
zu erreichen, wird das Schaltzahnrad 9 noch weiter nach rechts verschoben und mit
den Kupplungszähnen 10 der Achse 11 gekuppelt. Das rechte Getriebe
bleibt in der verriegelten Stellung. Wird nun der Zahnkranz 1 angetrieben, so erfolgt
der Antrieb über das verriegelte rechte Getriebe und das Hohlrad 4 auf das linke
Getriebe. Die Planetenräder 6 rollen auf den Verzahnungen 20 und 25
des festgehaltenen Schaltzahnrades 9 ab und vermindern so die Drehzahl des Antreibers
5 im Verhältnis
Hierbei ist zi die Zähnezahl des Schaltzahnrades 9 und z" die Zähnezahl der großen
Stufe des Hohlrades 4.
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Die Schaltung in der Reihenfolge der Figuren erfolgt durch eine Bewegung
der Zugstange 13 nach rechts, die durch eine Zugkette 26 von außen eingeleitet wird.
Die Schaltung in der umgekehrten Reihenfolge erfolgt durch die Rückstellkraft der
Federn 18, 15 und 17.