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Zweigangübersetzungsnabe für Fahrräder od. dgl. Die Erfindung bezieht
sich auf eine Zweigangübersetzungsnabe für Fahrräder od. dgl. mit einem Umlaufgetriebe,
einem Abtriebsorgan und ferner mit einer Rücktrittschaltung, durch welche beim Rückwärtsbewegen
der Pedale die Schaltung der Gänge mittels Schaltkurven erfolgt, wobei kein Teil
des Umlaufgetriebes zur Schaltung verschoben wird.
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Bei einer Ausführung einer zweigängigen Mehrgangübersetzungsnabe mit
zwei Abtriebsorganen wird die Schaltung der Gänge über ein Steuernocken- und Steuerexzentersystem,
das auf eine Sperrklinkengruppe einwirkt, ausgeführt. Als Nachteil dieser Konstruktion
muß genannt werden, daß sie kompliziert ist und schwer herzustellende Teile enthält.
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Andere Konstruktionen arbeiten mit zwei Antriebskonen, von denen einer
auf einem Flachgewinde des Hohlrades und einer auf einem Flachgewinde des Planetenradträgers
verschiebbar angeordnet ist, wobei der Konus auf dem Hohlrad durch einen Schaltmechanismus
je nach Schaltstellung entweder am Eingriff in die Nabenhülse gehindert oder zum
Eingriff gebracht wird. Ist der Konus des schnellen Ganges im Eingriff, schleift
der andere, da er sich wegen der Getriebeübersetzung langsamer dreht, an der Nabenhülse.
Dabei unterliegen die Konusflächen einem unnötigen Verschleiß, was ein erheblicher
Nachteil ist.
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Der Aufbau dieser Ausführung ist verhältnismäßig kompliziert. Es werden
zwei Konen mit Flachgewinde, zwei große Getriebeteile mit Flachgewinde und ein zusätzlicher
Sperrmechanismus sowie Friktions- und Klemmfedern benötigt. Soweit dabei das Flachgewinde
zur Schaltung benutzt wird, bestimmt die Gangzahl dieses Gewindes den Verdrehungswinkel
- also Schaltwinkel - am Zahnkranz, der wegen der beschränkten Gangzahl entsprechend
groß wird.
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Es ist ferner eine übersetzungsnabe mit Rücktrittschaltung bekannt,
bei der die Rückwärtsbewegung der Pedale vom Antreiber über ein Gesperre auf eine
Schaltbüchse übertragen wird. Diese Schaltbüchse ist mit einer Schaltkurve versehen,
an der ein axial verschiebbarer Schubklotz anliegt. Der Schubklotz wiederum ist
über einen Zugbolzen mit einem zweiarmigen Mitnehmer verbunden, der durch die axiale
Verschiebung entweder mit dem Planetenradträger oder mit dem Hohlrad in Eingriff
gebracht wird. Auch diese übersetzungsnabe stellt auf Grund ihres Schaltsystems
eine komplizierte Konstruktion dar und hat den Nachteil, daß sie aus einer Vielzahl
von Einzelteilen aufgebaut und daher sehr teuer ist.
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Nicht weniger kompliziert ist eine Dreigangrücktrittschaltimg, bei
der zur Schaltung drei Klinkenpaare parallel nebeneinander angeordnet sind, die
von einer mit Aussparungen versehenen Steuerbüchse umfaßt werden.
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Weiterhin ist es bei Getriebenaben bekannt, die Schaltung der einzelnen
Gänge in Abhängigkeit vom Drehmoment bzw. der Belastung automatisch auszulösen.
Da zur Verwirklichung einer solchen Schaltbetätigung sehr viele Einzelteile erforderlich
sind, ist eine solche Nabe sehr teuer in der Herstellung. Solche Naben haben außerdem
den Nachteil, daß sie für den Fahrradbetrieb nicht geeignet sind, da bei geringstem
Nachlassen der Tretbewegung sofort ein Umschalten erfolgt. Das hat zur Folge, daß
ein ständiges Schalten der Nabe stattfindet.
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Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Konstruktionen
vermieden. Die Erfindung besteht darin, daß die Schaltkurven oder Schaltzähne an
dem Hohlrad oder an einem mit dem Hohlrad drehfest verbundenen Getriebeteil und
an einem Schaltteil angeordnet sind und an mit einem inneren Antreiber verschiebbar
verbundenes Kupplungsteil vorgesehen ist, welches formschlüssig mit dem Schaltteil
verbunden ist und welches über eine Verzahnungskupplung wahlweise mit dem Hohlrad
oder dem Planetenradträger gekuppelt wird. Die erfindungsgemäße Zweigangnabe mit
Rücktrittschaltung zeichnet sich gegenüber den bekannten Rücktrittschaltnaben durch
eine wesentlich einfachere Konstruktion aus, da die Schaltkurven bzw. die Schaltzähne
direkt zwischen dem sowieso vorhandenen Hohlrad des Getriebes und dem Schaltteil
angeordnet sind, wobei das Schaltteil formschlüssig mit der eigentlichen Kupplungsbüchse
verbunden ist. Da die Schaltung der Gänge nicht durch Mitnehmerklauen, sondern durch
eine Verzahnungskupplung erfolgt, kann die erfindungsgemäße Nabe auch im Durchmesser
wesentlich kleiner gehalten werden, was eine Verbilligung der Nabe bedeutet.
Besonders
einfache und daher vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich, wenn
bei einer Nabe mit einem direkten und einem ins Schnelle übersetzten Gang der Antreiber
gleichzeitig als ein-oder mehrteiliger Planetenradträger eines in einer Ebene wirkenden
Umlaufgetriebes ausgebildet ist und wenn bei einer Nabe mit einem direkten und einem
ins Langsame untersetzten Gang der Antreiber gleichzeitig als ein- oder mehrteiliges
Hohlrad eines in einer Ebene wirkenden Umlaufgetriebes ausgebildet ist. Durch diese
Ausbildung ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Zweiganggetriebenabe eine besonders
geringe Anzahl von Übertragungsteilen.
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In. den Fig. 1 bis 8 sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen halben Längsschnitt einer erfmdungsgemäßen Zweigangnabe
mit einem direkten und einem ins Schnelle übersetzten Gang mit Rücktrittbremse in
der Schaltstellung des direkten Ganges; Fig. 2 zeigt einen halben Längsschnitt einer
Zweignabe mit einem direkten und einem ins Schnelle übersetzten Gang mit Rücktrittbremse
entsprechend der Fig. 1 in der Schaltstellung des übersetzten Ganges; Fig. 3 zeigt
einen halben Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Zweigangnabe mit einem direkten
und einem ins Schnelle übersetzten Gang ohne Bremse mit einer Durchschaltsperre;
der direkte Gang ist eingeschaltet; Fig. 4 zeigt einen halben Längsschnitt einer
erfindungsgemäßen Zweigangnabe mit einem direkten und einem ins Langsame untersetzten
Gang mit Rücktrittbremse in der Schaltstellung des untersetzten Ganges; Fig. 5 zeigt
eine Abwicklung der Schaltverzahnung des Hohlrades mit den im Eingriff stehenden
Gegenzähnen des Schaltteiles; die Schaltstellung entspricht der der Fig. 1; Fig.
6 zeigt eine Abwicklung der Schaltverzahnung des Hohlrades mit den seitlich verschobenen
Gegenzähnen des Schaltteiles; die Schaltstellung entspricht der der Fig. 2; Fig.
7 zeigt eine Abwicklung einer Schaltkurve des Hohlrades, die an Stelle der Schaltverzahnung
verwendet wird, mit den im Eingriff stehenden Nasen des Schaltteiles (Schaltstellung
entspricht der Fig. 5); Fig. 8 zeigt einen Querschnitt VIII-VIII durch eine Zweigangnabe
gemäß Fig. 2.
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Bei der Nabe nach der Fig. 1 erfolgt der Antrieb im direkten Gang
vom Zahnkranz 1 auf den Antreiber, der als Planetenradträger 2 ausgebildet ist.
über eine beispielsweise als Verzahnung ausgebildete Kupplung 3 ist der Planetenradträger
2 mit einem Kupplungsteil 4 verbunden, das über eine Kupplung 5 längs verschiebbar
mit einem inneren Antreiber 6 verbunden ist. Auf oder neben diesem inneren Antreiber
6 ist ein Bremskonus 8 angeordnet, der durch ein Gewinde 7 oder entsprechende Steigzähne
mit dem inneren Antreiber 6 verbunden und als Träger oder Verbindungsteil eines
beliebigen Abtriebsorganes ausgebildet ist. über das Abtriebsorgan, das im Ausführungsbeispiel
als Klinkensperre gestaltet ist (s. auch Fig. 8) und aus den Klinken 9, dem Federring
10 und der Gesperreverzahnung 11 besteht, wird die Nabenhülse 12 angetrieben. Das
schneller drehende, durch die Planetenräder 17 angetriebene Hohlrad 13 läuft dabei
leer mit um. Beim Bremsen wird der Bremskonus 8 durch das Gewinde 7 auf den Bremsmantel
14 zu verschoben, wobei dieser sich aufspreizt und dabei die Nabenhülse 12 abbremst.
Damit der Bremskonus 8 beim Drehen in Bremsrichtung sich nicht verdrehen kann, ist
eine Friktionsfeder 26 vorgesehen. Im Freilauf bleibt die gesamte Inneneinrichtung
der Nabe im Stillstand. Die Nabenhülse 12 rollt dabei auf den beiden Kugellagern
15 und 16 ab. Das Abtriebsorgan, bestehend aus den Teilen 9,10 und 11, wird dabei
überholt. Beim Rückwärtsschieben des Rades bewirkt das Abtriebsorgan 9,10,11 ein
sicheres Lösen der Bremse und verhindert auch ein Anziehen derselben.
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In der Fig. 2 ist die Zweigangnabe der Fig. 1 nach dem Umschalten
auf den übersetzten Gang gezeigt. Dies erfolgt durch Rückwärtsbewegen der Pedale.
Durch die Rückwärtsdrehung des Zahnkranzes 1 und des Planetenradträgers 2 wird über
die Planetenräder 17, die auf dem Sonnenrad 18 der Achse 19 abrollen, das Hohlrad
13 ebenfalls nach rückwärts, jedoch ins Schnelle übersetzt, verdreht. Dabei wird
das Schaltteil 20 mit seinen Schaltzähnen 21 durch die Steigungsflächen
22 der Zähne 23 des Hohlrades 13 seitlich verschoben. Bei dieser Verschiebung wird
auch das Kupplungsteil 4 axial bewegt, wobei die Kupplung 3 (s. Fig. 1) zwischen
dem Planetenradträger 2 und dem Kupplungsteil 4 gelöst und dafür die Kupplung 24
zwischen dem Hohlrad 13 und dem Kupplungsteil 4 zum Eingriff gebracht wird. Die
Zähne nehmen dabei die Stellung gemäß Fig. 6 ein. Damit während des Schaltvorganges
das Schaltteil 20 sich nicht nach rückwärts verdrehen kann, wird dieses durch ein
Gesperre beliebiger Art, z. B. durch ein Klemmfedergesperre 25, am Rückwärtsdrehen
gehindert. Dieses Klemmfedergesperre 25 ist z. B. in Nuten in dem beim Rückwärtsdrehen
durch die Friktionsfeder 26 gegen Verdrehen gesicherten Bremskonus 8 gehalten.
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Das Zurückschalten in die Ausgangsstellung entsprechend der Fig. 1
erfolgt ebenfalls durch Rückwärtsdrehen des Planetenradträgers 2. Dabei gleitet
die Steigungsfläche 27 am Zahn 21 des Schaltteiles 20 entlang, bis die Ausgangsstellung
(Fig. 5) wieder erreicht ist. Durch die Druckfeder 28 wird das Kupplungsteil. und
das Schaltteil 20 in die ursprüngliche Lage (Fig. 1) zurückgeholt.
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Fig.3 zeigt eine Zweigangnabe ohne Rücktrittbremse. Zur Schaltbegrenzung
ist eine Durchschaltsperre 29 angeordnet. Die Funktion der Nabe und der Schaltung
ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2. Um beim Schalten
nicht ständig durchschalten zu können, wurde eine Durchschaltsperre 29, die über
ein Gewinde 7 od. dgl. auf dem inneren Antreiber 6 gelagert ist, angeordnet. Beim
Zurückdrehen des Planetenradträgers 2 wird je nach Gangstellung der innere Antreiber
6 entsprechend mit verdreht. Durch die Friktionsfeder 26 wird die Durchschaltsperre
29 jedoch am Verdrehen gehindert, so daß sie sich durch das Gewinde 7 bis zu einem
Anschlag am Konus 35 bewegen kann. Bis zu dieser Stellung ist nur ein Gang schaltbar.
Der nächste Gang kann erst wieder geschaltet werden, nachdem die Nabe in Antriebsstellung
gebracht wurde. Auf der Durchschaltsperre 29 ist das Abtriebsorgan, bestehend aus
den Klinken 9, dem Federring 10 und der Gesperreverzahnung 7.1 angeordnet, das direkt
in der Nabenhülse 12 angeordnet sein kann. Selbstverständlich kann jedes geeignete
Abtriebsorgan Anwendung finden.
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Die Fig. 4 zeigt eine Zweigangnabe mit einem direkten und einem ins
Langsame untersetzten Gang. Sie unterscheidet sich gegenüber der in Fig. 1 und 2
dargestellten
Ausführung durch den langsamen Gang, der dadurch erreicht wird, daß der Antreiber
nicht als Planetenradträger, sondern als Hohlrad 30 ausgebildet ist und daß dieses
Hohlrad 30 mit einem Teil 33, auf dem die Schaltzähne 23 od. dgl. angeordnet sind,
verbunden ist. Der Planetenradträger 31 ist auf der Nabenachse 19 drehbar gelagert.
Durch das Kupplungsteil 4 wird - wie in der Fig. 4 dargestellt - der innere Antreiber
6 mit dem Planetenradträger 31 über die Kupplung 32 verbunden, wodurch der untersetzte
Gang eingeschaltet ist. Im direkten Gang verbindet das Kupplungsteil 4 das am Hohlrad
30 befestigte Teil 33 mit dem inneren Antreiber 6, z. B. über eine Verzahnungskupplung
34. Im übrigen entspricht die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispieles der Wirkungsweise
der Naben nach den Fig. 1 und 2.
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Bei den Naben mit Bremse (Fig. 1 und 2) übernimmt der Bremskonus 8
die Funktion einer Durchschaltsperre.
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Die Erfindung ist nicht an die vorliegenden Beispiele gebunden. An
Stelle einer Mantelbremse kann jede beliebige Bremsenanordnung, z. B. eine Lamellenbremse.
ausgeführt werden. Genauso kann die Bremse an Stelle über ein Flachgewinde, über
Steigungen. die radial oder axial wirken können, betätigt werden. An Stelle eines
Sperrklinkenabtriebes kann auch ein anderes Abtriebsorgan, z. B. ein Klemmrollenfreilauf,
verwendet werden. Das Kupplungsteil kann durch einen Mitnehmer ersetzt werden, der
mit seinen Armen in Schlitzen des inneren Antreibers längs verschiebbar ist und
wahlweise mit dem Hohlrad oder dem Planetenradträger gekuppelt werden kann.