DE1750897C - Selbsttätig schaltende Mehrganguber setzungsnabe mit einem Planetengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich :iuf eine selbsttätig schaltende Mehrgangübersetzungsnabe mit einem Planetensatz, dessen inneres Zentralrad achsenfest, dessen Träger über eine erste Freilaufkupplung und dessen äußeres Zentralrad über eine fliehkraftbetätigte zweite Freilaufkupplung mit der Nabenhülse verbindbar ist.

Aus der französischen Patentschrift 1 348 324 ist eine selbsttätig schaltende Mehrgangübersetzungsnabe bekannt. Bei dieser bekannten Ausführung handelt es sich um eine Dreigang-Nabe mit zwei Planetengetrieben und drei als Klinkengesperre ausgebildeten Kupplungseinrichtungen. Diese bekannte Nabe hat vor allen Dingen den Nachteil eines sehr komplizierten und aufwandreichen konstruktiven Aufbaues.

Aus der französischen Patentschrift 1 341 385 ist weiterhin eine selbstschaltende Übersetzungsnabe gemäß dem Gattungsbegriff bekannt, die allerdings nur zwei Gänge aufweist und bei der eine Erhöhung der Gangzahl mit den bekannten technischen Mitteln nicht erreichbar ist.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der Übersetzungsstufen bei einer solchen Fahrradgetriebenabe mit geringstem Aufwand zu erhöhen.

Diese Aufgabe v> ^rd dadurch gelöst, daß das äußere Zentralrad über eine dritte Freilaufkupplung und der Träger über eine fliehkrafiöetätigie vierte Freilaufkupplung mit dem Treiber veri'indbir ist, wobei der Fliehkraftschalter von der Eingangsseite her angetrieben wird. Durch diese Ausbildung wird eine selbsttätig schallende Mehrgangnabe mit mehr als zwei Gängen ermöglicht, die trotzdem einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist. Dabei kann z. B. eine selbsttätig schaltende Mehrgangübersetzungsnabe mit drei Gängen erreicht werden, die lediglich einen in einer Fbene liegenden Planetensat/ aufweist. Der Erfmdungsgegenstand ist vorzugsweise hei Übersetzungsnaben mit drei und mehr als drei Gangstufen vorteilhaft realisierbar, denn nur bei diesen ist die vorgeschlagene getriebeeingangsseitige Kraftflußverzweigung besonders sinnvoll.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene getriebeeingangsseitige Kraftflußverzweigung ist zwar bei manuell geschalteten Dreigangnaben bekannt, z. B. aus der deutschen Patentschrift 765 236. Bei der dort dargestellten Dreigangnabe wird über ein verschiebbares Kupplungselement der Treiber wahlsveise mit »lern Träger bzw dem Hohlrad verbunden. Die Anwendung des hier dargestellten KraftfluLiverzwcigungsprinzips /wischen Treiber und Planetenradsal/. auf fliehkraftbetätigte selbstschaltende Übersetzungsnaben iM nicht ohne weiteres möglich, da dies zusätzlicher Maßnahmen bedarf, die aus dem Stand der Technik nicht herleilbar sind. Fs müssen nicht nur die Verschicbeschallkiippliingen gemäß der bekannten Ausführung durch Freilaufkupplungen ersetzt werden, sondern es muß darüber hinaus eine spezielle Wahl der Anordnung der Freilaufkupplungen getroffen und die spezielle Lage der flichkniftbelätigten Kupplung festgelegt sowie der Antrieb dieser fliehkraflbctäligten Kupplung von der Fingangsseite her gewählt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind i;i den Untcranspriiehen gekennzeichnet.

In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispicle cinot erfindungsgemäßen Fahrrad-Dreigangnnbc in halben Längsschnitten dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 bis 4 vier verschiedene Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Nabenkonstruktion gemäß sc'ematischer Darstellung der F i g. 1,

Fig. 6 einen Querschnitt VI-VI durch c'ie Nabe gemäß Fi g. 5.

Für ein automatisch schaltendes Dreigang-Getriebe sind — wie die in den F i g. 1 bis 4 schematisch wiedergegebenen halben Längsschnitte zeigen — vier !.onstruktive Grundsysteme möglich, die ihrerseits darch wahlweise Festlegung, welcher der beiden vorhandenen Fliehkraftschalter den Normalgang schaltet, wiederum in jeweils zwei Untersysteme unterteilt werden können.

Bei der in den F i g. 1 bis 4 schematisch dargestellten Dreigang-Übersetzungsnabe für Fahrräder od. dgl. ist mit 1 die starre Nabenachse bezeichnet, auf der das innere Zentralrad 2 des aus dem Träger 3, den Planetenrädern 4 und dem äußeren Zentralrad 5 bestehenden Planetensatzes drehfest angeordnet ist. Der Antrieb der Nabenhülse 11 erfolgt vom Träger 3 über die z. B. als Klinkengesperre ausgebildete erste Freilaufkupplung 12 und von einer bestimmten Antriebsdrehzahl ab über eine zweite, durch einen Fliehkraftschalter gesteuerte Speirklinken-Freilaufkupplung 13, 14. Diese zweite Freilaufkupplung für die Nabenhülse 11 besteht aus der Sperrklinke 13, der Gesperreverzahnung 14 und dem die Bewegung der Sperrklinke 13 steuernden Fliehgewicht 15 des Fliehkraftschalters der zweiten Freilaufkupplung. Das Fliehgewicht 15 tritt über einen axialen Vorsprung 16 mit der Sperrklinke 13 in Wirkverbindung. Der Treiber 6 ist über die als Klinkengesperre 7 ausgebildete dritte Freilaufkupplung mit km äußeren Zentralrad 5 und mittels einer weiteren, jedoch durch einen Fliehkraftschalter 10 betätigbaren vierttn Freilaufkupplung 8,9 mit dem Träger 3 verbunden. Diese selbsttätig schaltbare I anlaufkupplung besteht aus der Sperrklinke 8 und der Gesperreverzahnung 9. Das Fliehgewicht des auf die Sperrklinke 8 einwirkenden Fliehkraftschaiters ist hierbei mit 10 bezeichnet. Das Fliehgewicht 10 ragt mittels eines axialen Vorsprunges 16 in den Schwenkbereich der Sperrklinke 8 hinein und hält diese wie beim Fliehkraftschalter der zweiten Freilaufkupplung unterhalb der Ansprechbzw. Ausrückdrehzahl des Fliehkraftsehalters gefangen, d. h. außer Eingriff mit der Gesperreverzahnung 9. Die Ausrückdrehzahl wird von der nicht dargestellten, das Fliehgewicht 10 beaufschlagenden Rückholfeder bestimmt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. I ist das Fliehgewicht 10 des Fliehkraftschalters der vierten Freilaufkupplung am Treiber 6 schwenkbar angelenkt, wobei der Treiber 6 gleichzeitig als Lagerteil für die Sperrklinke 8 dient. Die Gesperreverzahnung 9 ist folglich mit dem Träger 3 verbunden. Das Fliehgewicht 15 des Fliehkraftschalter der zweiten Freilaufkupplung und die von diesem gesteuerte Gesperreklinkc 13 sind am äußeren /cntralrad 5 angeordnet und die Gesperrcverzahnung 14 in der Nabenhiilse I Il vorgesehen.

Im Unterschied zu Fig. I dient bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 der Träger 3 sowohl als Sperrklinkenträger für die Sperrklinke 8 der vierten Freilaufkupplung als auch als Lagerteil für das Fliehgewicht 10 des Fliehkraftschalters dieser Freilaufkupplung. Die Gesperrevcrzahniing 9 ist in diesem Falle am Treiber 6 angeordnet.

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Die ii! F ig. 3 dargestellte Dreigang-Nabe unter- Bei einer weiteren Erhöhung der Tretkurbeldrehlcheidet sich von den Ausführungen nach den F i g. 1 zahl wird schließlich der Schaltpunkt für den und 2 durch ein geändertes Getriebeausgangsteil. Bei »Schnell«-Gang erreicht, bei dem auch der andere diesem Ausführungsbeispie! nämlich ist die Gesperre- Fliehkraftschalter in Funktion tritt, so daß die beiden !linke 13 der im Getriebeausgangsteil liegenden zwei- 5 schalibaren Freilaufkupplungen (Gesperreklinke 8 ten, durch einen Fliehkraftschalter gesteuerten Frei- und Gesperreklinke 13) eingeschaltet sind. Im laul'kupplung an einem mit der Nabenhülse Il dreh- »Schnell«-Gang geht der Kraftfluß vom Treiber 6 fest verbundenen Nabenteil gelagert. Auch das zur über die Gesperreklinke 8 und die Gesperreverzah-Steuerung der Gesperreklinke 13 vorgesehene Flieh- nung 9 auf den Träger 3. Das äußere Zentralrad 5 gewicht 15 des Fliehkraftschalters der zweiten Frei- 10 erhält dabei eine ins Schnelle übersetzte Drehzahl, laufkupplung ist an diesem mit derNabenhülse 11 dreh- wodurch das zwischen dem Treiber 6 und dem fest verbundenen Nabenteil schwenkbar befestigt. äußeren Zcntralrad 5 angeordnete Klinkengesperre 7 Dieses Nabenteil wird beispielsweise von einer mit überholt wird. Der Antrieb der Nabenhülse Π erder Nabenhülse 11 verbundenen Ringscheibe od. dgl. folgt in dieser Schaltstellung durrh die Gesperregebildet. Die mit der Gesperreklinke 13 in Wirkver- 15 klinke 13, wobei die zwischen dem Träger 3 und der bindung tretende Gesperreverzahnung 14 ist am äuße- Nabercliülse 11 vorgesehene Freilaufkupplung 12 ren Zentralrad 5 des Planetensatzes vorgesehen. durch die sich schneller dreht.>.ie Nabenhülse eben-

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführingsvariante falls überholt wird.

unterscheidet sich von der gemäß F i g. 1 durch ein Die in den F i g. 2 bis 3 dargestellten Dreigang-

gcündertes Getriebeeingangsteil insofern, als in Über- 20 naben unterscheiden sich in der Wirkungsweise der

einstimmung mit der in F i g. 2 gezeigten Lösung die Schaltung nicht von der vorstehend beschriebenen

Gesperreklinke 8 der vierten Freilaufkupplung und Nabe nach Fig. 1.

das Fliehgewicht 10 des entsprechenden Fliehkraft- Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel für schalters am Träger 3 angeordnet sind, wobei die eine erfindungsgemäße Dreigang-Ubersetzungsnabe Gesperreverzahnung 9 wiederum am Treiber 6 vor- 25 für Fahrräder od. dgl. entsprich» in seinem Aufbau gesehen ist. der schematischen Darstellung nach Fig. 1. Bei die-Die Wirkungsweise der durch Fliehkraft geschal- sem Ausführungsbeispiel ist mit 17 die Achse und teten Getriebeautomatik ist nachfolgend an Hand der mit 18 die Nabenhülse der Dreigang-Obersetzungsin F1 g. 1 wiedergegebenen Fahrrad-Dreigang-Nabe nabe bezeichnet. Der Zahnkranz 19 sitzt drehfest auf näher erläutert: 30 dem Treiber 20. Im bzw. am Treiber 20 ist über einen In F i g. 1 ist — wie auch in den F i g. 2 bis 4 — Bolzen 21 die Gesperreklinke 22 schwenkbar gedie »Berggang«-Schaltstellung der Obersetzunginabe lagert, die mittels einer Feder 23 mit der am äußeren ■dargestellt. In der »Berggang«-Schaltstellung sind die Zentral rad 28 vorgesehenen Gesperreverzahnung 25 beiden Fliehkraftschalter ausgeschaltet, d. h., die im Eingriff gehalten wird. Der Treioerl** dient fer-I lichgcwirhte 10 und 15 befinden sich in ihrer Ruhe- 35 ner als Sperrklinkenträger für die Gesperreklinke 24, lage und halten dabei mittels ihrer axialen Vor- welche (vgl. Fig.6) in einer taschenförmigen Versprünge 16 die Sperrklinken 8 und 13 der beiden tiefung 35 des Treibers schwenkbar gelagert ist. Die schultbaren Freilaufkupplungen außer Eingriff mit Sperrklinke 24 bildet zusammen mit der am Träger den Gesperreverzahnungen 9 bzw. 14. Der Kraftfluß 27 vorgesehenen Gesperreverzahnung 26 die durch erfolgt somit vom Treiber 6 über die Gesperreklin- 4° einen Flichkraftschalt?- gesteuerte vierte Freilaufken 7 auf das äußere Zentralrad 5 und von hier über kupplung. Der Fliehkraftschalter besteht aus dem die Planeienräder 4 auf den Träger 3, wobei dieser Fliehgewicht 29, welches (s. Fig. 6) über den Bolzen mit einer ins Langsame übersetzten Drehzahl an- 30 ebenfalls am Treiber 20 in radialer Richtung getrieben wird. Vom Träger 3 erfolgt nunmehr der schwenkbar angelenkt ist. Das Fliehgewicht 29 greift Antrieb der Nabenhülse 11 über die als Klinken- 45 mittels eines Vorsprunges 37 in eine im Bereich der gesperre ausgebildete erste Freilaufkupplung 12. Klinkenspitze vorgesehene Aussparung 36 und hält Wird iiie Fahrgeschwindigkeit durch Erhöhung der die Gesperreklinke 24 unterhalb der Ansprethdreh-Trctkurbeldrehzahl gesteigert und eine gewisse Dreh- Z-¹IiI des Fliehgewichtsscbalters außer Eingriff mit der zahl überschritten (Schaltpunkt), so spricht einer der Gesperreverzahnung 26. Sobald die am Fliehgewicht Fliehkraftschalter an und schallet die ihm zugeord- 50 2? angreifende Fliehkraft größer als die auf das nete Freilaufkupplung ein, wobei die andere eiien- Fl'fhgewicht 29 einwirkende Kraft der Rückholfeder ■ falls durch Fliehkraft gesteuerte Freilaufkupplung 31 ist, gibt das Fliehgewicht 29 die Gesperreklinke 24 ausgeschaltet bleibt. Welcher der beiden Fliehkraft- frei, so daß diese von der Ringfeder 38 in Eingriff schalter (Fliehgewicht 10 oder Fliehgewieht 15) zur mit der Gesperreverzahnung 26 gebracht werden Schallung des »Normal«·· bzw. »Direkt«-Ganges her- 55 kann. Als Rückholfeder für das Fliehgewieht 29 des angezogen wird, ist, wie wir bereits vorstehend dar- Fliehkraftschalters gelangt beispielsweise eine gewunlegten, nur eine Frage der Nabenauslegung. Gesetzt dene Biegefeder zur Anwendung. Der eine Schenkel den Fall, die beiden Fliehkraftschalter sind so aus- der Biegefeder ist am FliehgewidU 29 und der andere gelegt, daß das Fliehgewieht 15 zuerst aus seiner Schenkel am lolzen 30 befestigt (vgl. F i g. 6). An Ruhelage herausgeschwenkt wird und damit den 60 dem auf der Achse 17 drehbar gelagerten Träger 27 Schwenkbereich der riespcrreklinke 13 freigibt, so er- sind über Bolzen 39 die Planetenräder 40 gelagert, folgt in der direkten Gangstufe der Antrieb vom Trei Das innere Zentralrad 41 des Planetensalzes ist auf her 6 über das Klinkengesperre 7 auf das äußere der Achse 17 drehfest angeordnet, im vorliegenden Zentralrad 5 und von diesem über die Gesperreklinke Falle direkt in die Achse 17 eingearbeitet. Eine an 13 auf die Nabenhülse 11. Da sich die Nabenhülse U 65 den Bolzen 39 befestigte Kupplungsscheibe 33 stellt schneller dreht als der Träger 3, wird das zwischen die drehfeste Verbindung des Trägers 27 mit dem der Nabenhülse 11 und dem Träger 3 angeordnete ebenfalls auf der Achse 17 drehbar gelagerten Sperr KlinkeneesDcrre 12 überholt. klinkenträger 42 her Der Sperrklinkenträger 42 trägt

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Selbsttätig schaltende Mehrgangübersetzungsnabe mit einem Planetensatz, dessen inneres Zentralrad achsenfest, dessen Träger über eine erste Freilaufkupplung und dessen äußeres Zentralrad über eine fliehkraftbetätigte zweite Freilaufkupplung mit der Nabenhülse verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zentralrad (5, 28) über eine dritte Freilaufkupplung (7,22) und der Träger (3,27) über eine fliehkraftbetätigte vierte Freilaufkupplung (8.24) mit dem Treiber verbindbar ist, wobei der Fliehkraftschalter (10,29) von der Eingangsseite her angetrieben wird.

2. Mehrgangübersetzungsnabe nach Anspruch 1, bei der die durch Fliehkraftschalter schaltbaren Kupplungen als Sperrklinken-Kupplungen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (10,15, 29,44) der diesen Sperrklinkenkupplungen (8. 9; 13,14; 24, 26; 35) zugeordneten Fliehkraftschalter an den die Sperrklinken tragenden Nabenteilen (5,6; 3,11; 28,20) angeordnet sind.

3. Mehrgangübersttzungsnabe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die Fliehkraftschalter von schwenkbar gelagerter. Fliehgewichten (10, 29, 15, 44) gebildet sind, welche durch Rückholfedern (31) in eine Endlage vorgespannt sind.

4. Mehrgangübersetzungsnabe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftschalter mit untereinander gleichen Fliehgewichlen (10,15, 29,44) ausgerüstet sind und daß zur Erzielung unterschiedlicher Ansprechdrehzahlen für die einzelnen Fliehkraftschallcr diese von Rückholfedern (31) unterschiedlicher Fedcrkcnnung beaufschlagt sind.

5. Mehrgangübersetzungsnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Treiberseite des Sonnenrades (41) der Träger (27) drehbar gelagert ist und einen bis in den Bereich des Treibers (20) sich erstreckenden Lagerhals aufweist, dessen treiberseitiges Ende mit dem Treiber (20) konzentrisch ist, und in dem radialen Ringraum zwischen dem Lagerhals des Trägers (27) und dem Treiber (20) die vierte Sperrklinkenkupplung (24) angeordnet ist, deren Fliehgewicht (29) radial zwischen dem Lagerhals des Trägers (27) und dem treiberseitigen Fortsatz des Zentralrades (28) und axial zwischen dem Träger (27) und der dritten Sperrklinkenkupplung (22) untergebracht ist, daß die dritte Sperrklinkenkupplung (22) einerseits an einem treiberseitigen Fortsatz des Zentralrades (28) und andererseits an dem inneren Stirnende des Treibers (20) angeordnet ist, daß auf der treiberfernen Seite des Planetensatzes ein mit dem Träger (27) drehfestcr Abtriebsrohr (42) gelagert ist, welches an seinem anderen Ende mit einem Radialflansch versehen ist, daß auf dem Abtriebsrohr (42) an grenzend an den Träger (27) ein Abtriebsring (34) drehbar gelagert ist, welcher mit einem Fortsat/ des Zentralrades (28) drehmomentschlüssig vei bunden ist, daß die erste Sperrklinkenkupplung (43) zwischen dem Radialflansch und der Naben hülse (18) angeordnet ist, daß zwischen dem Al triebsring (34) und der Nabenhülse (18) die zweiK Sperrklinkenkupplung (35) angeordnet ist um' daß in dem Ringraum zwischen dem Abtriebsrohr (42) und der Nabenhülse (18) sowie in axia ler Richtung zwischen der Abtriebsscheibe und dem Abtriebsring (34) ein Fliehgewicht (44) für die Beaufschlagung der zweiten Sperrklinkenkupplung (35) angeordnet ist.

6. Mehrgangübersetzungsnabe nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrklinke (22) der dritten Sperrklinkenkupplung an der dem Nabenhülseninneren zugekehrten Stirnseite des Treibers (20) gelagert ist und mit einer Sperrklinkenverzahnung (25) am Ende des antreib .rseitigen Fortsatzes des Zentralrades (28) im Eingriff steht und daß ein auf eine Sperrklinke (24) der vierten Sperrklinkenkupplung einwirkendes Fliehgewicht (29) ebenfalls an dem Treiber (20^ beweglich gelagert ist.

7. Mehrgangübersetzungsnabe nach den An Sprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß eine Sperrklinke (35) der zweiten Sperrklin kenkupplung auf dem Abtriebsring (34) schwenk bar gelagert ist und daß das auf diese Sperrklinki einwirkende Fliehgewicht (44) ebenfalls an den Abtriebsring (34) gelagert ist.

8. Mehrgangübersetzungsnabe nach einem de vorhergehenden Ansprüche mit zwei Planeten salzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus gangsglied des ersten Satzes mit dem Eingangs glied des zweiten Satzes verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen