DE1196980B

DE1196980B - Multi-gear transmission hub for bicycles and motorcycles with automatic gear shifting depending on the driving speed

Info

Publication number: DE1196980B
Application number: DEF35676A
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Schwerdhoefer
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1961-12-28
Filing date: 1961-12-28
Publication date: 1965-07-15
Also published as: CH399932A; GB952437A

Description

Mehrgangübersetzungsnabe für Fahrräder und Motorräder mit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betätigter Gangschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgangübersetzungsnabe für Fahrräder und Motorräder mit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betätigter Gangschaltung, wobei die Gangschaltung durch Fliehgewichte bewirkt wird, die von einem während der Fahrt dauernd umlaufenden Nabenteil in Drehung versetzt werden, wobei die Mehrgangübersetzungsnabe mit mehreren Abtriebsorganen ausgestattet ist, welche zum Zwecke der Gangumschaltung aus- und eingeschaltet werden.Multi-speed gear hub for bicycles and motorcycles with depending from the driving speed automatically operated gear shift The invention relates depending on a multi-speed gear ratio hub for bicycles and motorcycles from the driving speed automatically operated gear shift, the gear shift is caused by flyweights, which are constantly revolving while driving Hub part are set in rotation, the multi-speed transmission hub with several Output organs is equipped, which for the purpose of changing gears off and be switched on.

Eine in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch geschaltete Mehrgangübersetzungsnabe für Fahrräder und Motorräder weist gegenüber den üblichen durch Hand- bzw. Rücktrittschaltung betätigten Mehrgangübersetzungsnaben wesentliche Vorteile auf. An den Fahrer werden keine Anforderungen im Hinblick auf die Einschaltung der richtigen Gangstufe gestellt, und der optimale Gang wird automatisch eingeschaltet. Gegenüber den bekannten, durch die Größe des übertragenen Drehmomentes geschalteten übersetzungsnahen ist es ein wesentlicher Vorteil der in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit geschalteten Naben, daß die Regelgröße sich nicht sprunghaft sondern kontinuierlich ändert. Das übertragene Drehmoment ändert sich im Gegensatz zur Fahrgeschwindigkeit bei Fahrradantrieben sprunghaft je nach der Kraftanstrengung des Fahrers und ist daher als Regelgröße für die Gangschaltung ungeeignet.One that is switched automatically depending on the driving speed Multi-speed transmission hub for bicycles and motorcycles has opposite the usual multi-speed transmission hubs operated by manual or back-pedal shifting are essential Benefits on. There are no requirements for the driver with regard to activation the correct gear position and the optimal gear is switched on automatically. Compared to the known, switched by the size of the transmitted torque In terms of translation, it is a major advantage of depending on the driving speed switched hubs that the controlled variable does not change abruptly but continuously changes. The transmitted torque changes in contrast to the driving speed in the case of bicycle drives, by leaps and bounds, depending on the exertion of the rider and is therefore unsuitable as a control variable for gear shifting.

Will man eine der üblichen Mehrgangübersetzungsnaben mit einer in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit arbeitenden Gangschaltung versehen, so ergibt sich eine große Schwierigkeit, die darin besteht, daß die zur Gangumschaltung erforderlichen Kräfte außerordentlich hoch sind und in keiner Weise durch die zur Verfügung stehende Fliehkraft aufgebracht werden können.If you want one of the usual multi-speed hubs with an in Depending on the driving speed working gear shift provided, so there is a great difficulty that is that the gear change required forces are extraordinarily high and in no way by the for Available centrifugal force can be applied.

Es sind zwar Motorenantriebsaggregate bekannt, bei denen die Gangschaltung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch erfolgt, doch können bei diesen bekannten Konstruktionen mit Rücksicht auf die hohen Antriebsdrehzahlen sehr kleine Fliehgewichte verwendet werden. Aus diesem Grunde sind bei diesen Ausführungen die Fliehgewichte mit den Gesperreklinken zu einem Bauteil vereinigt. Bei Fahrrad- und Motorradnaben ist dies nicht möglich, denn infolge der niederen Drehzahlen müssen die Fliehgewichte größer ausgebildet werden, damit die notwendige Steuerkraft erreicht wird und eine einwandfreie Funktion gewährleistet ist. Eine Vergrößerung der Klinken aber hätte zur Folge, daß die Nabe in ihren Abmessungen sehr groß und damit teuer wird.Although there are motor drive units known in which the gear shift takes place automatically depending on the driving speed, but can with these known constructions with regard to the high drive speeds small flyweights are used. For this reason, in these versions the flyweights combined with the ratchet pawls to form one component. In the case of bicycle and motorcycle hubs this is not possible because of the low speeds the flyweights are made larger so that the necessary control force is achieved and a perfect function is guaranteed. An enlargement of the pawls but the consequence would be that the dimensions of the hub would be very large and therefore expensive will.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Schwierigkeiten zu überwinden und eine Mehrgangübersetzungsnahe für Fahrräder und Motorräder zu schaffen, die bei geringen Abmessungen nur kleine Kräfte zur Umschaltung der Gänge benötigt und bei der daher die Gangumschaltung mittels Fliehkraft erfolgen kann.The object of the invention is to address the difficulties mentioned overcome and create a multi-gear ratio for bicycles and motorcycles, which requires only small forces to switch gears with small dimensions and in which the gear change can therefore be carried out by means of centrifugal force.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Fliehgewichte so angeordnet sind, daß sie direkt auf eines oder auf mehrere der als Freilaufkupplungen ausgebildeten Abtriebsorgane der Mehrgangübersetzungsnabe einwirken und so durch ihre Bewegung das Aus- und Einschalten der Abtriebsorgane und damit das Schalten der Gänge bewirken. Da bei der Nabe nach der Erfindung die Fliehgewichte vom Gesperre getrennt sind, ist die Möglichkeit gegeben, die Fliehgewichte groß auszubilden und in der Form so auszugestalten, daß die Nabe in ihren äußeren Abmessungen klein gehalten werden kann. Durch die Anordnung nach der Erfindung werden zur Gangschaltung nur sehr geringe Kräfte benötigt, die ohne weiteres von den innerhalb der Nabenhülse angebrachten Fliehgewichten erzeugt werden können. Da keine weiteren übertragungsglieder vorhanden sind, ist die Reibung und dadurch der Kraftverbrauch für die Schaltung der Gänge-sehr gering.This object is achieved according to the invention in that the flyweights are arranged so that they are directly on one or more of the overrunning clutches trained output members of the multi-speed transmission hub and so through their movement the switching on and off of the output organs and thus switching of the aisles. Since the hub according to the invention, the flyweights from the locking mechanism are separated, there is the possibility to train the flyweights and large to be designed in such a way that the outer dimensions of the hub are kept small can be. The arrangement according to the invention is used to shift gears only very little forces are required, which are readily available from within the hub shell attached flyweights can be generated. There are no further links are present, is the friction and thus the power consumption for the circuit the gears-very low.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung, die sich durch große Einfachheit auszeichnet, ergibt sich dadurch, daß die Freilaufkupplung als Klinkengesperre ausgebildet ist und die beispielsweise als Teile eines Ringkörpers ausgebildeten Fliehgewichte die Klinken des zum Zwecke der Gangumschaltung aus- und einschaltbaren Klinkengesperres teilweise übergreifen und diese in Abhängigkeit von der Fliehkraft zum bzw. außer Eingriff mit der Gesperreverzahnung an der Nabenhülse oder einem hiermit verbundenen Teil bringen.A particularly useful embodiment of the invention, which characterized by great simplicity, results from the fact that the overrunning clutch is designed as a ratchet lock and, for example, as parts of an annular body trained flyweights the pawls of the gear shifting and switchable ratchet locks partially overlap and this as a function from the centrifugal force to or out of engagement with the ratchet teeth on the hub shell or a related part.

In den Figuren ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt F i g. 1 einen halben Längsschnitt durch eine Zweiganggetriebenabe gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Querschnitt II-II durch eine Nabe nach F i g.1 und F i g. 3 einen Querschnitt HI-III durch eine Nabe nach F i g.1.In the figures is an exemplary embodiment of the invention shown. F i g. 1 half a longitudinal section through a two-gear hub according to the invention, FIG. 2 shows a cross section II-II through a hub according to FIG. 1 and F i g. 3 shows a cross section HI-III through a hub according to FIG. 1.

In der dargestellten Ausführungsform ist mit 1 die Achse und mit 2 die Nabenhülse der Mehrganggetriebenabe bezeichnet. Das Planetengetriebe besteht aus dem Planetenradträger 3, der gleichzeitig Antreiber ist und in dem mittels der Achsen 4 die Planetenräder 5 gelagert sind. Die Planetenräder 5 stehen im Eingriff mit dem fest auf der Nabenachse 1 angeordneten Sonnenrad 7 und dem Hohlrad 6, das . fest mit dem Sperrklinkenträger 9 verbunden ist, in dem die Sperrklinken 20 gelagert sind. Den Sperrklinken 20 liegt eine Gesperreverzahnung 13 gegenüber. Der Ring 11, der diese Gesperreverzahnung 13 aufweist, ist mittels einer beliebigen Profilierung 12 drehfest in der Nabenhülse 2 angeordnet. Die Sperrklinken 20 sind seitlich nach links verlängert und stehen unter dem Einfluß der Fliehgewichte 14. Auf der Nabenachse ist weiterhin eine Hülse 8 angeordnet, die auf einer Seite drehfest mit dem Planetenradträger 3 verbunden ist und auf ihrer anderen Seite Sperrklinken 16 trägt, die in die an der Nabenhiilse 2 befindliche Gesperreverzahnung 18 eingreifen. Weiterhin greift in die Gesperreverzahnung 18 ein Zahnring 17 ein, der über die Vorsprünge 21 die Fliehgewichte 14 mit der Drehzahl der Nabenhülse 2 antreibt. Die Fliehgewichte 14 werden durch die Federringe 15 in ihrer Ruhelage gehalten. Das Kettenrad 19 dient zur übertragung der Antriebskraft auf den Planetenradträger 3.In the embodiment shown, 1 denotes the axle and 2 denotes the hub sleeve of the multi-speed gear hub. The planetary gear consists of the planetary gear carrier 3, which is also the driver and in which the planetary gears 5 are mounted by means of the axles 4. The planet gears 5 are in engagement with the sun gear 7, which is fixedly arranged on the hub axle 1 , and the ring gear 6, the. is firmly connected to the pawl carrier 9 in which the pawls 20 are mounted. The locking pawls 20 are opposed to a locking toothing 13. The ring 11, which has this locking toothing 13, is arranged in the hub sleeve 2 in a rotationally fixed manner by means of any profiling 12. The pawls 20 are laterally extended to the left and are under the influence of the flyweights 14. On the hub axle, a sleeve 8 is also arranged, which is rotatably connected on one side to the planetary gear carrier 3 and on its other side carries pawls 16 which are in the The locking teeth 18 located on the hub shell 2 engage. Furthermore, a toothed ring 17 engages in the ratchet teeth 18 and drives the flyweights 14 via the projections 21 at the speed of the hub shell 2. The flyweights 14 are held in their rest position by the spring rings 15. The sprocket 19 is used to transmit the drive force to the planetary gear carrier 3.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Die in den Figuren dargestellte Stellung entspricht der Ruhelage im Stand und bei geringer Fahrgeschwindigkeit. Dabei erfolgt die Kraftübertragung von dem Kettenrad 19 über den als Antreiber ausgebildeten Planetenradträger 3 auf die Hülse 8 und von dort über die Sperrklinken und die Gesperreverzahnung 18 auf die Nabenhülse 2. Der Antrieb erfolgt im direkten Gang. Die Sperrklinken 20 werden dabei durch die Fliehgewichte 14, die unter dem Einfluß der Federringe 15 stehen, außer Eingriff mit der Gesperreverzahnung 13 gehalten.The mode of operation of the circuit is as follows: The position shown in the figures corresponds to the rest position when stationary and at low driving speed. The power is transmitted from the sprocket 19 via the planet gear carrier 3 , which is designed as a driver, to the sleeve 8 and from there via the pawls and the ratchet teeth 18 to the hub sleeve 2. The drive takes place in direct gear. The pawls 20 are held out of engagement with the locking teeth 13 by the flyweights 14, which are under the influence of the spring rings 15.

Wird die Fahrgeschwindigkeit und damit die Drehzahl der Nabenhülse 2 erhöht, so wandern die Fliehgewichte 14 .unter dem Einfluß der Fliehkraft nach außen, geben die Sperrklinken 20 frei und die Sperrklinken 20 gelangen zum Eingriff in die Gesperreverzahnung 13. Ist dies geschehen, so erfolgt die Kraftübertragung vom Kettenrad 19 über den Planetenradträger 3 und die Planetenräder 5 auf das Hohlrad 6, von dort über den Sperrklinkenträger 9 und die Sperrklinken 20 auf die fest mit der Nabenhülse 2 verbundene Gesperreverzahnung 13. Dadurch ist der Schnellgang eingeschaltet. Die Klinken des linken Gesperres werden dabei durch die Nabenhülse 2 überholt.If the driving speed and thus the rotational speed of the hub shell 2 is increased, the centrifugal weights 14 migrate outwards under the influence of the centrifugal force, release the pawls 20 and the pawls 20 engage the ratchet teeth 13 Power transmission from the sprocket 19 via the planetary gear carrier 3 and the planetary gears 5 to the ring gear 6, from there via the pawl carrier 9 and the pawls 20 to the ratchet teeth 13 firmly connected to the hub sleeve 2. This engages the overdrive. The pawls of the left locking mechanism are overtaken by the hub shell 2.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform und kann im Rahmen des Erfindungsgedankens konstruktiv beliebig abgewandelt werden.The invention is not limited to the embodiment shown and can be modified structurally as required within the scope of the inventive concept.

Claims

Claims: 1. Multi-speed transmission hub for bicycles and motorcycles with automatically activated gear shift depending on the driving speed, the gear shifting is effected by flyweights held by a while the drive continuously rotating hub part are set in rotation, the multi-speed transmission hub is equipped with several output organs, which for the purpose of gear changing off and on, d a -characterized in that the flyweights are arranged so that they are directly on one or more of the overrunning clutches trained output members (20) of the multi-speed transmission hub act and so through their movement, the switching on and off of the output organs and thus the gear shift cause.

2. Multi-speed transmission hub according to claim 1, characterized in that the overrunning clutch (20) is designed as a ratchet lock and the flyweights (14), designed for example as parts of an annular body, partially overlap the pawls (20) of the ratchet lock that can be switched off and on for the purpose of changing the ratio Bring this to or out of engagement with the ratchet teeth on the hub sleeve (13) or a part connected to it, depending on the centrifugal force. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1085 059; British Patent No. 465 018; USA: Patent No. 2,209,385.