DE1755763C3 - Fahrradnabe mit Zweiganggetriebe - Google Patents

Description

IMI von Fig. 1,

F i g. 3 eine Stirnansicht der Verbindung der Flieh-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrradnabe kraftschaltgewichte,

mit eingebauter Zweigangschaltung, bestehend aus 35 Fig. 4 und 5 Längs- bzw. Querschnittansichten einem Planetengetriebe, einer mit einem Paar von der Einstellvorrichtung der Fahrradnabe von F i g. 1, gegen die Kraft einer Feder schwenkbar gelagerten F i g. 6 eine Längsschnittansicht einer zweiten Aus-

Fliehkraftschaltgewichten versehenen automatischen führungsform einer Fahrradnabe nach der Erfindung Umschalteinrichtung, einer zwischen der Fahrrad- mit eingebauter Zweigangschaltung,
nabe und dem Planetenradträger vorgesehenen, dem 40 F i g. 7 und 8 Querschnittansichten entlang den Antrieb der Fahrradnabe über das Planetengetriebe Linien VII-VII und VIII-VIII von F i g. 6 und
mit einem niedrigen Umsetzungsverhältnis dienenden F i g. 9 eine Draufsicht — teilweise im Schnitt —

ersten Kopplungseinrichtung und einer zwischen der der Einstellvorrichtung der Fahrradnabe von F i g. 6. Fahrradnabe und dem Planetenradträger vorgesehe- In den Fig. 1 bis 5 ist ein Zweigangschaltgetriebe

nen, bei Erreichung einer bestimmten Drehzahl der 45 gezeigt mit einer automatischen Umschaltung von Fliehkraftschaltgewichte einen Antrieb der Fahrrad- einer geringen Anfangsfahrgeschwindigkeit zur nornabe mit einem höheren Übersetzungsverhältnis be- malen Fahrgeschwindigkeit. Auf einer drehfest anwirkenden zweiten Kopplungseinrichtung, wobei die geordneten Achse 1 eines Fahrrades ist ein Fahrrad-Fliehkraftschaltgewichte an einem die gleiche Dreh- nabenmantel 2 durch das aus der Zeichnung links zahl wie das Hohlrad aufweisenden Teil befestigt 50 ersichtliche Kugellager drehbar angeordnet, das einen sind. konusförmigen Laufring 3 und Kugeln 4 aufweist.

Bei Fahrradnaben mit eingebautem Schaltgetriebe An der rechten Seite — in der Zeichnung gesehen — ist es bereits bekannt, Fliehkraftgewichte vorzusehen, ist eine Antriebstrommel 7 angeordnet, welche ein mit welchen automatisch eine Umschaltung vorge- Antriebskettenrad 10 aufweist, wobei diese Teile auf nommen werden kann (siehe beispielsweise CH-PS 55 der Achse 1 durch ein weiteres Kugellager drehbar 2 45 261 und 2 67 321 sowie US-PS 29 10 157). Um gelagert sind, welches gleichfalls einen konusförmigen mit relativ klein dimensionierten Fliehkraftschalt- Laufring 5 und Kugeln 6 aufweist. Das innere Ende gewichten den Schaltvorgang nicht nur in hohem eines hülsenförmigen Körpers 8 ist durch ein Ge-Gang, sondern auch im niederen Gang in zufrieden- winde mit dem Gehäuse der Fahrradnabe 2 verbunstellender Weise durchführen zu können, wird bei 60 den, während es an seiner — in der Zeichnungsderartigen Fahrradnaben in der Regel zwischen der ebene gesehen — rechten Seite auf der Antriebs-Nabe und den Fliehkraftschaltgewichten ein Über- trommel 7 durch ein Kugellager 9 drehbar gelageri Setzungsgetriebe vorgesehen, damit die Fliehkraft- ist. Die Innenwandung des vorerwähnten hülsenförschaltgewichte eine höhere Drehzahl erhalten. migen Körpers 8 ist mit einer Gesperreverzahnung

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es 65 11 versehen. In der Antriebstrommel 7 ist eine Sperr-Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrrad- klinke 12 drehbar bei 13 angeordnet, wobei die nabe der eingangs genannten Art derart weiterzu- Sperrklinke 12 derart ausgebildet und angeordnet ist hilden. daß trotz der durch die Fliehkraftschalt- daß sie mit der Gesperreverzahnung 11 zusammen

wirken kann. Die Sperrklinke 12 ist durch eine Feder 14 belastet. Dies ist die normale Fahrgeschwindigkeitsstellung.

15 ist ein Hohlrad, wobei ein Sonnenrad 16 fest mit der Achse 1 verbunden ist. Planetenräder 17 sind zwischen dem Hohlrad 15 und dem Sonnenrad 16 vorgesehen, wobei die Planetenräder frei drehbar auf den Achsen 18 angeordnet sind, die von dem Planetenrrdträger 19 getragen werden. Links von dem Planetenradträger 19 — in der Zeichnungsebene gesehen — sind Sperrklinken 20 Tür untere Geschwindigkeitsbereiche angeordnet, wobei die Sperrklinken 20 bei 21 schwenkbar angelenkt sind. Jede der Sperrklinken ist durch eine' Feder 22 belastet. Jede Nase der Sperrklinken 20 ist so ausgebildet und angeordnet, daß sie mit einer Gesperreverzahnung 23 zusammenwirken kann, welche links in der Fahrradnabe — in der Zeichnungsebene gesehen — angeordnet ist. Für die Antriebstrommel 7 und den PIanetenradlräger 19 sind durch öl geschmierte Lager ao 24 und 25 vorgesehen.

Bei Fahrbeginn wird die Drehbewegung des Antriebskettenrades 10 durch die Antriebstrommel 7, das Hohlrad 15, die Planetenräder 17, den Planetenradträger 19, die Sperrklinken 20 für die untere Geschwindigkeitsstufe und die Gesperreverzahnung 23 übertragen, während die Sperrklinke 12 für die normale Geschwindigkeitsstufe von der Gtsperreverzahnung 11 entkuppelt ist. Wenn die Sperrklinke 12 für die normale Geschwindigkeitsstufe mit der Gesperreverzahnung 11 in Eingriff gebracht wird, werden die Antriebstrommel 7 und die Fahrradnabe 2 in direkter Verbindung für die normale Fahrgeschwindigkeitsstufe gehalten. In dieser normalen Fahrgeschwindigkeitsstufe rotiert die Sperrklinke 20 für die untere Geschwindigkeitsstufe mit einer kleineren Geschwindigkeit als der Fahrradnabenmantel 2, so daß sie nicht in die Gesperreverzahnung eingreift.

Mit den Bezugszeichen 27 a und 276 sind zwei Fliehkraftschaltgewichte einer automatischen Geschwindigkeits-Umschaltvorrichtung bezeichnet, welche in dem Zwischenraum angeordnet sind, der um den im Durchmesser verringerten Teil 26 der Antriebstrommel 7 verläuft. Die vorerwähnten Fliehkraft-Schaltgewichte 27 a, 27 6 sind in bezug auf die Achse der Fahrradnabe 2 symmetrisch zueinander angeordnet. Jedes der Fliehkraftschaltgewichte ist um einen Zapfen 29 schwingbar angeordnet. Der Arm 30 eines jeden Fliehkraftschaltgewichtei 27 a ist mit einem anderen Gewicht 27 6 durch ein Lenkerelement 31, einen Stift oder Bolzen 32 und einen Zapfen 33 verbunden, während der Arm 30 des anderen Fliehkraftschaltgewichtes 27 & mit dem unteren Bereich des ersten Gewichtes 27 a durch eine ähnliche Lenkerverbindung gekuppelt ist, wie dies aus F i g. 3 hervorgeht, so daß diese Fliehkraftschaltgewichte 27 a und 27 6 gleichzeitig nach außen oder innen in bezug auf die Achse der Fahrradnabe 2 schwingen können. Eines der Lenkerelemente 31 hat einen Fortsatz 34, der mittels einer Feder 36 mit dem Ende 35 an der Antriebstrommel 7 verbunden ist, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Dadurch werden die Gewichte 27a, 27 b beim Fahrbeginn oder im unteren Geschwindigkeitsbereich nach innen gezogen und in Berührungskontakt mit der Wand des Teiles 26 der Antriebstrommel 7 entgegen der Fliehkraft durch die Feder 36 gebracht, wodurch die Sperrklinke 12 für die ;iormale Geschwindigkeit daran gehindert wird, mit der Gesperreverzahnung 11 in Kupplungsslellung zu gelangen, so daß die betreffende Übersetzung für die reduzierte Geschwindigkeit beibehalten wird. Beim Ansteigen der Fahrgeschwindigkeit werden die Gewichte 27 c, 27 b geschwenkt, wobei die Spitzen oder außenliegenden Bereiche der Aniriebssperrklinken 12 in Kupplungskontakt mit Gesperreverzahnung 11 gebracht werden, wodurch eine selbsttätige Änderung des Übersetzungsverhältnisses herbeigeführt wird. Wie ersichtlich, bilden die lenkerartigen Verbindungselemente der Gewichte 27 a, 276 und die Drehpunkte 29, 32 und 33 ein Parallelogramm, wodurch die Schwingbewegung beider Fliehkraftschaltgewichte 27 a und 276 außerordentlich weich und stoßfrei erfolgt. Vorzugsweise werden die Gewichte 27 a und 276 symmetrisch angeordnet, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung läßt sich der Zeitpunkt der Umschaltung von einem Gang zum anderen einstellen. Zu diesem Zweck ist gemäß F i g. 4 und 5 an der Antriebstrommel 7 in der Nähe des Kugellagers 9 ein abgesetzter Teil 37 vorgesehen.

39 ist ein Winkelhebel, welcher an den Teil 37 bei

40 angelenkt ist, mit dessen einem Ende 35 eine Feder 36 verbunden ist, während das andere Ende 38 sich gegen das innere Ende einer Einstellschraube

41 abstützt. Die Einstellschraube 41 durchdringt das Kettenrad 10, wodurch die Spannung der Feder 36 durch entsprechendes Einstellen der Schraube 41 einreguliert ist.

In den F i g. 6 bis 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung veranschaulicht. Das Bezugszeichen 101 bezeichnet die festliegende Achse eines Fahrrades, 102 eine Fahrradnabe, 103 einen trommeiförmigen Teil, 104 einen konischen Lagerring an der linken Seite — in der Zeichnungsebene gesehen — der Achse 101, 105 ein Kugellager, 106 einen konischen Lagerring eines Kugellagers an der rechten Seite der Achse, 107 Kugellager, 108 ist eine Antriebstrommel mit einem Antriebsketttnrad 111, 109 ist ein Nabengehäuse, welches durch Gewinde am rechten Teil der Nabe 102 befestigt ist, 110 Kugellager, 112 eine Gesperreverzahnung, 113 ist eine Sperrklinke für normale Geschwindigkeit, 114 ist ein Bolzen, 115 eine Feder, 116 ist ein Hohlrad, welches einstückig mit dem sich nach links erstrekkenden Ende der Antriebstrommel 108 ausgebildet ist. 117 ist ein Sonnenrad, welches mit der Achse 101 verbunden ist, 118 sind Planetenräder, die auf Achsen 119 angeordnet sind, welche durch einen Planetenradträger 120 getragen werden. Auf der linken Seite des vorerwähnten Planttenradträgers 120 ist eine Anzahl von Sperrklinken 121 für den unteren Geschwindigkeitsbereich angeordnet, welche auf Bolzen 122 drehbar gelagert sind, wobei jede Sperrklinke durch Federn 123 beaufschlagt ist, die die Tendenz haben, die Spitzen der vorerwähnten Sperrklinken 121 in Kupplungskontakt mit einer Gesperreverzahnung 124 zu bringen.

Zwischen der Achse 101 und der Trommel 1Oi und dem Planetenträger 120 sind durch öl ge schmierte Lager 126 angeordnet. Wenn eine Sperrklinke 113 für den Normalgang von der Gesperre verzahnung 112 entfernt gehalten ist, wird die Kraf von dem Kettenrad 111 zur Nabe durch die An triebstrommel 108, das Hohlrad 116, den Planeten träger 120, die Sperrklinke 121 für die niedrige Ge

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schwindigkeit und die Gesperreverzahnung 124 über- schaltung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt, durch

tragen. Wenn die Sperrklinken 113 fm den Normal- eine entsprechende Variierung der Federspannung

gang in Kupplungskontakt mit der Gespeneverzah- der Feder 137 vorgenommen werden, indem das eine

nung 112 gebracht werden, rotieren die Antriebs- Ende 136 des Hebels 153 verstellbar ausgebildet ist

trommel 108 und die Nabe 102 gleichförmig, so daß 5 wobei der Hebel sich von der Außenseite der Fahr-

der Normalgang durch eine direkte Kraftübertragung radnabe betätigen läßt In der Nähe des Kettenradei

vom Kettenrad 111 erreicht wird. 111 sind zu diesem Zweck zwei plattenförmige Füh-

Die Mittel für eine automatische Veränderung des rungselemente 139 und 140 angeordnet, die sich Übersetzungsverhältnisses sind folgendermaßen auf- hinsichtlich ihres axialen Abstandes durch einen Vergebaut: In dem Zwischenraum, der den abgesetzten io stellbolzen 138 einregulieren lassen. An dem innerer Teil 127 der Antriebstrommel 108 umgibt, sind zwei Element 139 ist eine: kurvenförmige innere Ausneh-Fliehkraftregelgewichte 128 a und 1286 angeordnet, mung 141 angeordnet, wobei ein äußeier Flansch wobei die Stirnseite 129 des einen Gewichtes 128 a 142 die rechte Seite des Nabengehäuses 109 übersich gegen die Sperrklinke 113 für das normale Ge- deckt. In diesem Flansch 142 sind mehrere Bohrunschwindigkeitsübersetzungsverhältnis anlegt, während 15 gen 143 angeordnet. 2Iwischen den Führungselemender Fußteil auf einem Schwenkbolzen 130 sitzt. Die ten 139 und 140 ist ein Einstellring 146 angeordnet Gewichte 128 a, 128 b sind symmetrisch zueinander welcher um ein begrenztes Maß drehbar ist und einer angeordnet, so daß sie gleichmäßig und gleichförmig kurvenförmig gestalteten Schlitz 144 und eine Ausnach außen und innen zu schwingen vermögen, und nehmung 145 aufweist, die mit einer Ausnehmung zwar in bezug auf die Achse 101. Mit 131 ist ein 20 141 in dem Führungselement 139 zusammenwirkt Lenkerelement bezeichnet, das am Schwenkbolzen In der Nähe des Fliinsches 142 ist eine Kugel 14T 130 angelenkt ist und mit dem anderen Gewicht 128 angeordnet, die durch eine Feder 148 nach inner durch einen Stift 133, einen Lenker 132 und einen gegen eine der Bohrungen 143 gepreßt wird, die ir Bolzen 134 verbunden ist. Der vorerwähnte Lenker dem Flansch des Füihrungselements 139 angeordne; 132 hat einen Ansatz 135, wobei zwischen diesem 25 ist, wobei sich die Kugel 147 in einem Gehäuse 14S Ansatz 135 und einem Ende 136 eines Hebels 153 befindet. In der An5ri;ebstrommel 108 ist eine Aus eine Zugfeder 137 angreift, die die Tendenz besitzt, nehmung 150, die zu der kurvenförmigen Ausneh die Gewichte 128 a, 128/» nacli innen gegen die mung 141 paßt. Der abgesetzte Teil 127 in der Nähe Achse 101 zu bewegen. Bei Fahrbeginn oder im der Ausnehmung 150 weist blockförmige Teile 151 unteren Geschwindigkeitsbereich verhindert die kur- 30 auf, durch welche Bolzen 154 geschraubt sind, die venförmige Stirnseite 129 des einen Gewichts 128 a, den Hebel 153 tragen, der an einem Ende 136 einer daß die Sperrklinke 113 für die normale Geschwin- Haken aufweist. Das andere Ende 152 des Hebel; digkeitsübertragung mit der Gesperreverzahnung 112 153 erstreckt sich durch die Ausnehmung 150 unc in Kupplungskontakt gelangt, weil beide Gewichte die Ausnehmung 141 der Führungsscheibe in die 128 a, 128 b nach innen gegen die Fliehkraft gehalten 35 Ausnehmung 145 des Einstellringes 146. Bei Dreh werden, so daß die gewünschte geringe Geschwindig- bewegung des Einstellringes 146 wird der Hebel 152 keitsübersetzung beibehalten wird. Beim Ansteigen entsprechend um einen bestimmten Winkel gedreht der Fahrgeschwindigkeit werden sich die Gewichte wobei die Kugel 14(7 in eine der Bohrungen 142 128 a, 1286 gegen die Rückstellkraft der Feder 137 einrastet. Die Spannung der Feder 148, die die Kuge nach außen bewegen, wobei die Kupplungsflächen in 4° 147 beaufschlagt, ist einstellbar, und zwar durch Kontakt mit der Gesperreverzahnung 112 gebracht entsprechende Betätigung der Einstellschraube 155 werden, wodurch eine automatische Umschaltung des Um ein rasches und störungsfreies Einsteilen zu er Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnisses erfolgt. möglichen, ist der Aiiißenumfang des Einstellringe;

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungs- 146 aufgerauht, gewellt oder gerändelt. Mit 157 "is beispiel kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung 45 ein Dichtring bezeichnet, welcher zwischen der Nabt

eine Verstellung des Zeitpunktes, bei dem eine Um- 109 und der Führungsscheibe L39 angeordnet ist.

Hierzu 4 Platt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

gewichte bedingten automatischen Umschaltung des Patentanspruch: Schaltgetriebes die Tretgewohnheiten des Benutzers

stärker berücksichtigt werden können.

Fahrradnabe mit eingebauter Zweigangschal- Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

tung, bestehend aus einem Planetengetriebe, einer 5 die Feder an einem Ende eines Hebels angreift, gegen mit einem Paar von gegen die Kraft einer Feder dessen anderes Ende eine Einstellschraube oder eine schwenkbar gelagerten Fliehkraftschaltgewichten Wandung einer Ausnehmung eines in begrenztem versehenen automatischen Umschalteinrichtung, Maße drehbaren Einstellringes zum Einstellen des einer zwischen der Fahrradnabe und dem Plane- Schaltpunktes der Gangumschaltung druckt,
tenradträger vorgesehenen, dem Antrieb der io In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß es Fahrradnabe über das Planetengetriebe mit einem gemäß der FR-PS 4 94 813 bereits bekannt ist, bei niedrigen Umsetzungsverhältnis dienenden ersten einer automatisch arbeitenden Motorkupplung eine Kopplungseinrichtung und einer zwischen der Einstelleinrichtung vorzusehen, mit welcher der Fahrradnabe und dem Planetenradträger vorge- Kupplungsschaltpunkt eingestellt werden kann. Im sehenen, bei Erreichung einer bestimmten Dreh- 15 Rahmen der vorliegenden Erfindung wird jedoch zahl der Fliehkraftschaltgewichte einen Antrieb erstmalig eine Fahrradnabe mit einem automatisch der Fahrradnabe mit einem höheren Über- arbeitenden Schaltgetriebe geschaffen, bei welchem Setzungsverhältnis bewirkenden zweiten Kopp- trotz starker räumlicher Beschränkung der Umschaltlungseinrichtung, wobei die Fliehkraftschalt- punkt des Schaltgetriebes eingestellt werden kann, gewichte an einem die gleiche Drehzahl wie das ao so daß das vorhandene Kräftepotential und die Tret-Hohlrad aufweisenden Teil befestigt sind, da- gewohnheiten des Benutzers eines mit einer derartidurch gekennzeichnet, daß die Feder gen Fahrradnabe versehenen Fahrrades berücksich-(36; 137) an einem Ende (35; 136) eines Hebels tigt werden können.

(39; 153) angreift, gegen dessen anderes Ende In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele

(38; 152) eine Einstellschraube (41) oder eine H der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Wandung einer Ausnehmung (145) eines in be- Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer ersten Aus-

grenztem Maße drehbaren Einstellringes (146) führungsform einer Fahrradnabe der Erfindung mit zum Einstellen des Schaltpunktes der Gangum- eingebauter Zweigangschaltung, wobei die verschieschaltung drückt. denen Teile in einer Stellung gezeigt sind, die sie bei

30 geringer Fahrgeschwindigkeit einnehmen,

F i g. 2 eine Querschnittansicht entlang der Line