DE1164258B - Multi-speed transmission hub for bicycles and motorcycles - Google Patents
Multi-speed transmission hub for bicycles and motorcyclesInfo
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- B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
Description
Mehrgang-übersetzungsnabe für Fahrräder und Motorräder Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder und Motorräder mit einem Umlaufgetriebe, mit in einer Ebene liegenden, unverschiebbar ausgebildeten Zahnrädern und einem Antreiber, bei der im Antreiber eine Kupplungsbüchse od. dgl. längs verschiebbar angeordnet und mit dem Antreiber durch eine Kupplungsverzahnung verbunden ist, wobei die Kupplungsbüche mit dem Planetenradträger oder mit dem Hohlrad gekuppelt werden kann.Multi-speed transmission hub for bicycles and motorcycles The invention refers to a multi-speed transmission hub for bicycles and motorcycles with an epicyclic gear, with non-displaceable trained in one plane Gears and a driver in which a coupling sleeve or the like in the driver. Arranged longitudinally displaceable and with the driver through a coupling toothing is connected, the coupling bushes with the planetary gear carrier or with the ring gear can be coupled.
Es ist eine Mehrgang-übersetzungsnabe mit zwei Umlaufgetrieben und zwei Klinkensperren für den Abtrieb bekannt, bei der das Sonnenrad des einen Umlaufgetriebes axial verschiebbar ausgebildet ist. Mit diesem axial verschiebbaren Sonnenrad werden Teile des Umlaufgetriebes untereinander gekuppelt. Es ist außerdem auch möglich, das Sonnenrad durch Kupplung mit einem fest mit der Nabenachse verbundenen Teil festzuhalten. Die Nachteile dieser Konstruktion sind der große Platzbedarf durch die Verwendung von zwei Umlaufrädergetrieben und die Vielzahl von Getrieberädem für diese zwei Umlaufrädergetriebe. Eine so ausgebildete Nabe wird also sehr groß, sehr schwer und teuer und gestattet nicht den Einbau einer Bremse. Von Nachteil ist auch, daß durch das Verschieben der Sonnenräder eine genaue Abstimmung der Schaltorgane und der miteinander zu kuppelnden Räder erforderlich ist. Dieses Konstruktionsprinzip hat demnachderart schwerwiegende Nachteile, daß es für die Verwendung in einer Dreigang-übersetzungsnabe heutzutage praktisch ausscheidet.It is a multi-speed transmission hub with two epicyclic gears and two ratchet locks known for the output, in which the sun gear of an epicyclic gear is designed to be axially displaceable. With this axially displaceable sun gear Parts of the epicyclic gear coupled with one another. It is also possible the sun gear by coupling with a part firmly connected to the hub axle to hold on. The disadvantages of this design are the large amount of space required the use of two epicyclic gears and the multitude of gear wheels for these two planetary gears. A hub designed in this way becomes very large, very heavy and expensive and does not allow the installation of a brake. A disadvantage is also that by moving the sun gears a precise coordination of the switching elements and the wheels to be coupled to each other is required. This construction principle thus has serious disadvantages such that it is suitable for use in a three-speed transmission hub practically ruled out these days.
Bekannt ist auch eine Zweigangnabe, bei der ebenfalls ein verschiebbar angeordnetes Sonnenrad Verwendung findet. Das Sonnenrad wird wahlweise mit einem fest auf der Achse befindlichen Teil oder mit dem am Kettenrad befestigten Hohlrad des Planetengetriebes verbunden. Im ersten Fall dient die Verbindung zum Festhalten des Sonnenrades, im zweiten Fall wird das gesamte Planetengetriehe durch die Verbindung des Sonnenrades mit dem Hohlrad blokkiert. Das verschiebbare Sonnenrad dient folglich nur dazu, im Panetengetriebe verschiedene Antriebsverhältnisse zu schaffen.A two-speed hub is also known, in which one can also be displaced arranged sun gear is used. The sun gear is optionally available with a part fixed on the axle or with the ring gear attached to the sprocket of the planetary gear connected. In the first case, the connection is used to hold on of the sun gear, in the second case the entire planetary gear is through the connection of the sun gear blocked with the ring gear. The sliding sun gear is therefore used only to create different drive ratios in the gearbox.
Zum Stand der Technik gehört ferner eine Dreigangnabe mit einem Umlauffrädergetriebe und zwei Klinkenabtrieben, bei der der Antrieb vom Antreiber zum Umlaufrädergetriebe über eine Kupplungsbüchse erfolgt. Der Antrieb von der Kupplungsbüchse zum Planetenradgetriebe erfolgt über Mitnehmerarme der Kupplungsbüchse, die im einen Fall an den Achsen der Planetenräder anliegen und auf diese Weise den Planetenradträger mitnehmen. Im anderen Fall greifen die Mitnehmerarine in entsprechende Aussparungen des Hohlrades und treiben dieses dadurch an. Diese Ausbildung der Verbindung zwischen Kupplungsbüchse und Planetenradgetriebe hat wesentliche Nachteile. Die Zahl und die Anordnung der Planetenräder werden durch die Anzahl der Mitnehmerarme an der Kupplungsbüchse bestimmt. Es ist also bei vier Mitnehmerarmen nicht möglich, drei Planetenräder zu verwenden. Ebenso ist es nicht möglich, die Planetenräder mit einem unterschiedlichen Teilungswinkel gegeneinander anzuordnen. Die Anlageflächen für die Kraftübertragung von der Kupplungsbüchse auf den Planetenradträger bzw. auf das Hohlrad sind sehr klein, da nur wenig Arme vorhanden sind. Daher müssen diese Teile, um einen übermäßigen Verschleiß zu vermeiden, eine große überdeckung aufweisen. Die große überdeckung bedingt jedoch größere Schaltwege und damit eine größere Baubreite der Naben sowie der Schalteinrichtung. Der Nachteil der großen Baubreite wird dadurch noch verstärkt, daß die Kupplungsklauen zum Verbinden der Kupplungsbüchse mit dem Planetenradträger seitlich am Planetenradträger angeordnet sind und somit die Schalteinrichtung um die Breite der Kupplungsklauen vergrößern. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Mitnehmerarme der Kupplungsbüchse im Zwischenraum zwischen den Planetenradachsen und innerhalb der Aussparung des Hohlrades ein großes Spiel in Umfangsrichtung aufweisen. Dieses Spiel wirkt sich besonders nach dem Bremsen bzw. nach dem Leerlauf beim wiedereinsetzenden Antrieb als ein lästiges Leerdurchtreten der Pedale aus.The prior art also includes a three-speed hub with an epicyclic gear and two ratchet drives, in which the drive is from the driver to the planetary gear takes place via a coupling sleeve. The drive from the coupling sleeve to the planetary gear takes place via driver arms of the coupling sleeve, in one case on the axles the planet gears are in contact and in this way take the planet carrier with them. In the other case, the entrainment carriages engage in corresponding recesses in the ring gear and drive it through. This formation of the connection between the coupling sleeve and planetary gears have significant disadvantages. The number and arrangement of the Planet gears are determined by the number of driver arms on the coupling sleeve. It is therefore not possible to use three planet gears with four driver arms. It is also not possible to use the planet gears with a different pitch angle to be arranged against each other. The contact surfaces for the power transmission from the coupling sleeve on the planetary gear carrier or on the ring gear are very small, as only a few arms available. Therefore, in order to avoid excessive wear, these parts must have a large overlap. The large overlap, however, requires greater switching travel and thus a larger overall width of the hubs and the switching device. The disadvantage the large overall width is reinforced by the fact that the coupling claws for connecting the coupling sleeve with the planetary gear carrier arranged laterally on the planetary gear carrier are and thus increase the switching device by the width of the clutch claws. Another disadvantage is that the driver arms of the coupling sleeve in the space between the planetary gear axles and within the recess of the ring gear a large one Have play in the circumferential direction. This game is particularly affecting after braking or after idling when the drive is reinstalled as an annoying empty passage the pedals off.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und eine Mehrgang-übersetzungsnabe zu schaffen, die bei kleineren äußeren Abmessunoen und damit bei geringeren Herstellungskosten als bisher üblich eine große Betriebssicherbeit aufweist.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the known constructions to avoid and to create a multi-speed transmission hub that works with smaller outer dimensions and thus with lower manufacturing costs than previously usual has a great operational safety.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kupplungsbüchse an dem vom Antreiber abgewendeten Ende mit einer oder mehreren Kupplungsverzahnungen versehen ist. über diese Verzahnung wird das Planetenrädergetriebe mit der Kupplungsbüchse und damit mit dem Antreiber verbunden. Die Verbindung zwischen Kupplungsbüchse und Planetenrädergetriebe durch eine Verzahnung ermöglicht eine beliebige Anordnung der Planetenräder und ergibt infolge der größeren Anlagefläche geringere Mächenpressung und damit geringeren Verschleiß. Trotzdem kann die Verzahnung gegenüber den bekannten Mitnehmerarmen sehr schmal gehalten werden. Zwischen Kupplungsbüchse und den mit ihr gekuppelten Teilen des Planetenrädergetriebes ist kein toter Gang im Umfangsrichtung vorhanden. Es wird also das störende Leerdurchtreten der Pedale beim Wechsel von Brems- bzw. Leerlaufstellung in die Antriebsstellung vermieden. Das Hohlrad und der Planetenradträger sind mit entsprechenden Kupplungsverzahnungen, wie die Kupplungsbüchse, versehen. Vorteilhaft ist es, wenn die Kupplungsverzahnung am Planetenradträger innerhalb des Kreises liegt, auf dem die Planetenradachsen angeordnet sind und die Kupplungsverzahnung in Axialrichtung nicht über den Planetenradträger hinausragt. Die Baubreite der Schalteinrichtung wird dadurch weiter erheblich verringert, und zwar um die Breite der bei den bekannten Konstruktionen vorhandenen Kupplungsklauen. Ebenso ist es günstig, den Schubklotz, durch den die Kupplungsbüchse verschoben wird, innerhalb der Verzahnung der Kupplungsbüchse anzuordnen, durch welche die Verbindung zum Antreiber hergestellt wird. Dadurch ist es einerseits möglich, den vom Antreiber abgewendeten Teil der Kupplungsbüchse mit einem sehr geringen Außendurchmesser auszubilden und dadurch den Durchmesser der ganzen Nabe wesentlich zu verkleinern. Innerhalb des antreiberseitigen Endes der Kupplungsbüchse ist andererseits so viel Bauraum vorhanden, daß die Unterbringung des Schubklotzes hier keine Schwierigkeiten bereitet. Bildet man die Kupplungsverzahnung am Planetenradträger und am Hohlrad gleich aus, so ergibt sich eine besonders zweckmäßige Konstruktion, da dann an der Kupplungsbüchse nur eine Verzahnung erforderlich ist.According to the invention this object is achieved in that the coupling sleeve at the end facing away from the driver with one or more coupling teeth is provided. The planetary gear is connected to the coupling sleeve via this toothing and thus connected to the driver. The connection between the coupling sleeve and Planetary gear transmission through a toothing allows any arrangement the planetary gears and results in lower surface pressure due to the larger contact surface and thus less wear. Nevertheless, the toothing compared to the known Driver arms are kept very narrow. Between the coupling sleeve and the with their coupled parts of the planetary gear is not a dead gear in the circumferential direction available. So it becomes the annoying emptying of the pedals when changing from Avoided braking or idling position in the drive position. The ring gear and the planetary gear carrier are equipped with corresponding coupling teeth, such as the coupling sleeve, Mistake. It is advantageous if the coupling teeth on the planet carrier lies within the circle on which the planetary gear axles are arranged and the The coupling teeth do not protrude beyond the planetary gear carrier in the axial direction. The overall width of the switching device is further reduced considerably, and to be sure, by the width of the coupling claws present in the known constructions. It is also beneficial to move the thrust block through which the coupling sleeve is to be arranged within the teeth of the coupling sleeve, through which the Connection to the driver is established. This makes it possible on the one hand to use the Part of the coupling sleeve facing away from the driver with a very small outer diameter train and thereby significantly reduce the diameter of the entire hub. On the other hand, there is so much inside the driver-side end of the coupling sleeve Space available so that the accommodation of the thrust block here no difficulties prepares. The coupling teeth are formed on the planetary gear carrier and on the ring gear equal to, the result is a particularly useful construction, since then on the Coupling sleeve only one toothing is required.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in Form einer Dreigangnabe ohne Bremse dargestellt.In the drawings is an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown in the form of a three-speed hub without a brake.
F i g. 1 zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt in der Stellung des übersetzten Ganges (Schnellgang).F i g. 1 shows a three-speed hub without brake in half longitudinal section in the position of the gear ratio (overdrive).
F i g. 2 zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt in der Stellung des direkten Ganges (Normalgang).F i g. 2 shows a three-speed hub without a brake in half longitudinal section in the position of the direct gear (normal gear).
F i g. 3 zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt in der Stellung der untersetzten Ganges (Berggang).F i g. 3 shows a three-speed hub without a brake in half longitudinal section in the position of the reduced gear (mountain gear).
F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Dreigangnabe nach F i g. 1 gemäß Schnittlinie A -B. F i g. 4 shows a cross section through a three-speed hub according to FIG. 1 according to section line A -B.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Drei-Crangnabe nach F i g. 3 gemäß Schnittlinie C-D.FIG. 5 shows a cross section through a three-Crang hub according to FIG . 3 according to section line CD.
F i g. 1 zeigt die Nabe im Schnellgang.F i g. 1 shows the hub in overdrive.
Ober den Zahnkranz 1 wird der Antreiber 2 und damit die in diesem längs verschiebbare Kupplungsbüchse 3 angetrieben. Die Kupplungsbüchse 3 ist mit Kupplungsnocken bzw. einer beliebigen Verzahnung 4 in der Kupplungsverzahnung 5 des Antreibers 2 geführt und führt jeweils die Drehbewegung des Antreibers2 aus. AmanderenEndeweistdieKupplungsbüchse3 ebenfalls Kupplungsnocken bzw, eine Verzahnung6 auf, die in eine entsprechende Gegenverzahnung7 einer Mitnehmerscheibe8 greift. Die Mitnehmerscheibe8 bildet mit dem Planetenradträger 9 eine Einheit. Beim Antrieb hat, da alle Teile gekuppelt sind, der Planetenradträger 9 die gleiche Drehzahl wie der Zahnkranz 1. In dem Planetenradträger 9, der mehr- oder einteilig, fest verbunden oder zusammengesteckt sein kann, sind auf Bolzen 10 die Planetenräder 11 gelagert. Diese rollen auf dem feststehenden Sonnenrad 12 der Achse 13 und erteilen dem Hohlrad 14 einen Antrieb ins Schnelle. Mit dem Hohlrad 14 ist ein Sperrklinkenträger 15 längs verschiebbar gekuppelt, dessen Sperrklinken 16 (s. F i g. 4) in die Verzahnung 17 der Lagerschale 18 eingreifen. über die Lagerschale 18 wird die Nabenhülse 19, die mit ihr fest verbunden ist, angetrieben.The driver 2 and thus the coupling sleeve 3, which is longitudinally displaceable in it, is driven via the toothed ring 1. The coupling sleeve 3 is guided with coupling cams or any toothing 4 in the coupling toothing 5 of the driver 2 and executes the rotary movement of the driver 2 in each case. At the other end, the coupling sleeve 3 also has coupling cams or a toothing 6 which engages in a corresponding counter-toothing 7 of a drive plate 8. The drive plate 8 forms a unit with the planetary gear carrier 9. When driving, since all parts are coupled, the planetary gear carrier 9 has the same speed as the ring gear 1. In the planetary gear carrier 9, which can be multiple or one-piece, firmly connected or plugged together, the planetary gears 11 are mounted on bolts 10. These roll on the fixed sun gear 12 of the axle 13 and give the ring gear 14 a high-speed drive. A pawl carrier 15 is coupled to the ring gear 14 in a longitudinally displaceable manner, the pawls 16 of which (see FIG. 4) engage in the toothing 17 of the bearing shell 18. The hub sleeve 19, which is firmly connected to it, is driven via the bearing shell 18.
F i g. 2 zeigt die Nabe im drekten Gang (Normalgang).F i g. 2 shows the hub in third gear (normal gear).
Durch das Herausziehen des Zugstängchens 20 wird die Kupplungsbüchse 3 aus der Verzahnung 7 gelöst und mit der Kupplungsverzahnung 21 des Hohlrades 14 in Eingriff gebracht. Der Antrieb erfolgt nun wieder über den Zahnkranz 1, den Antreiber 2 über die Kupplungsverzahnungen 4 und 5 auf die Kupplungsbüchse 3. Von dieser wird er weitergeleitet über die Kupplungsverzahnungen 6 und 21 auf das Hohlrad 14 und damit auf den Sperrklinkenträger 15, mit seinen Sperrklinken 16, zu der Lagerschale 18 und der Nabenhülse 19. By pulling out the pull rod 20, the coupling sleeve 3 is released from the toothing 7 and brought into engagement with the coupling toothing 21 of the ring gear 14. The drive is now again via the ring gear 1, the driver 2 via the coupling teeth 4 and 5 to the coupling sleeve 3. From this it is forwarded via the coupling teeth 6 and 21 to the ring gear 14 and thus to the pawl carrier 15 with its pawls 16 , to the bearing shell 18 and the hub shell 19.
Fig. 3 zeigt die Nabe im Berggang.Fig. 3 shows the hub in the mountain pass.
Durch weiteres Herausziehen des Zugstängchens 20 in die Endstellung wird über die Planseite der Kupplungsverzahnung 6 mit Hilfe einer beliebig ausgeführten Schaltscheibe 22 der Sperrklinkenträger 15 verschoben. Dabei werden die Sperrklinken 16 außer Eingriff mit der Lagerschalenverzahnung 17 gebracht und durch die Lagerschalenbohrung 24 geführt und am Eingreifen gehindert (s. F i g. 5.) Der Antrieb erfolgt wie bei den anderen Gängen: Vom Zahnkranz 1 über den Antreiber 2 auf die, Kupplungsbüchse 3, über die Kupplungsverzahnung 6 und 21 auf das Hohlrad 14.By further pulling out the pull rod 20 into the end position, the pawl carrier 15 is shifted over the flat side of the coupling toothing 6 with the aid of any switching disk 22. The pawls (F i s g 5...) 16 are brought out of engagement with the bearing shell toothing 17 and passed through the bearing shell bore 24 and is prevented from engaging the drive is effected as in the other courses: From the ring gear 1 via the impeller 2 to the , Coupling sleeve 3, via the coupling teeth 6 and 21 onto the ring gear 14.
Das Hohlrad 14 treibt über die Planetenräder 11, die sich auf dem Sonnenrad 12 abwälzen, den Planetenradträger 9 an. Auf diesem sind Sperrklinken angeordnet, die in eine Verzahnung 25 der Nabenhülse 19 eingreifen und diese antreiben.The ring gear 14 drives via the planet wheels 11 which roll on the sun gear 12, the planet-carrier. 9 On this pawls are arranged, which engage in a toothing 25 of the hub sleeve 19 and drive it.
Beim Zurückschalten der Schalteinrichtung werden alle seitlich verschobenen Teile durch die beiden Druckfedern 26 und 27 in die Ausgangsstellung, d. h. in die Schnellgangstellung bzw. Normalgangstellung gebracht.When the switching device is switched back, all laterally displaced parts are returned to the starting position by the two compression springs 26 and 27 , i. H. brought into the overdrive position or normal gear position.
Der Erfindungsgegenstand ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden. Beispielsweise kann durch weglassen des Antriebsgesperres auf der Antriebsseite, im Ausführungbeispiel der Sperrklinkenträger 15 eine Zweigangnahe mit einer direkten übersetzung und einem untersetzten Gang geschaffen werden.The subject matter of the invention is not tied to the exemplary embodiment described. For example, by omitting the drive locking mechanism on the drive side, in the exemplary embodiment of the pawl carrier 15, a two-speed gear with a direct transmission and a reduced gear can be created.
Aus den Zeichnungen und der Beschreibung ist ersichtlich, daß die Konstruktion sehr einfach ist, die Nabe billig hergestellt werden kann und einen wesent- ]ich kleineren Durchmesser aufweist, als alle einschlägig bekannten Konstruktionen.From the drawings and the description it can be seen that the Construction is very simple, the hub can be manufactured cheaply and one essential ] I have a smaller diameter than any relevant known constructions.
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