DE1911548A1

DE1911548A1 - Mehrganguebersetzungsnabe mit einer Wahlschaltung fuer vom Fahrer ausgefuehrte Gangschaltung oder Schaltung durch Automatik

Info

Publication number: DE1911548A1
Application number: DE19691911548
Authority: DE
Inventors: Schwerdhoefer Hans Joachim
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1969-03-07
Filing date: 1969-03-07
Publication date: 1971-06-09
Also published as: DE1911548C3; DE1911548B2; US3592081A

Description

FICIITEL■& SACKS AG,, Schweinfurt/I Iain. Patent- und Gebraucasmuöterhilfsanmeldung

rait einer/v/ahlschaltunn füt¹. VQA .Fahrer

ausgeführte Gangschaltung oder Schaltung durch Automatik

Die Erfindung betrifft eine Mehrgangübersetzungsnabe mit automatischer Gangumschaltung, bestehend aus einer getriebenen Haben» hülse und einer treibenden Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung einen Antreiber, mindestens ein Getriebe und Kupplungseintfichtungen umfaßt und ferner mindestens ein mit Fliehgewichten ausgestatteter Fliehkraftschalter vorhanden ist, der mit mindestens einer dieser Kupplungseinrichtungen in Wirkverbindung steht.

Bei den bekannten Übersetzungsnaben der eingangs genannten Art erfolgt die Gangumschaltung völlig selbständig, und zwar in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit oder von der Tretkurbeldrehzahl. Zum Stand der Technik gehören außerdem Fahrradübersetzungsnaben, bei'denen die Gangumschaltung über ein kombiniertes Schaltsysten erfolgt, nämlich ein Schaltsystem, bei dem zwei Fahrbereiche manuell wählbar uind und innerhalb dieser beiden Fahrbereiche fliehkraftgeschaltete Getriebestufen vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine in ihrem Aufbau sehr einfache Hehrf;angüber3etzungsnabe zu schaffen, bei

—* 10982 4/0535

der die Gangumsehaltung wahlweise iAtwedtf* willkuplieh»'d«*"kVV'^!'^/ΓΟ<" mittels einer* hand« od*r fu£betätigten Schalteinrichtungj oder^ " '" Über eine. S ehalt automatik erfolgen kann· ■.*-.-./.- .=..-;,

Diese Aufgabe wird bei einir iiehrgangübersetzungsnäbe mit automatischem Ganyümschäitung nach dem Vorschlag det* Erfindung dädü?öh gelöst» daß sowohl eine Einrichtung zur willküjr*liehen Blöekieäf'üfig der automatischen (Sang ums ehalt Vorrichtung all &Uöh eine Einrichtung 2ur willkürlichen Gangumsehaltung vc-rgeeöhen i§t. Hierdurch erhält man erfindungsgemäß mit einfachsten liitteln eine Mehrgangüber* setzuncsnabe, di· u. a. in besonderem MaBi dem Wunsch der Jurjend nachkommt, insofern nlmlichi als dieöe gerne am Fahrrad einen Schaltmechanismus betätigen möchte * dir dem eines modernen Personenkraftwagens ähnelt* Die arfindungegemäße ilehrßangüberaetzungsnabe trägt somit in besonderem Maße dem Spielbedürfnis der Jugend Rechnung.

Die erfindungsgemäße MehrgangüberaetzUrtgsnabö weist einen sehr ein« fachen konstruktiven Aufbau au*, denn nach einem Merkmal d*r Erfindung dient di« Einrichtung zur willkürlichen Blockierung der automatischen Gangumechalteinrichtung gleichseitig al« Schalteinrichtung zur Betätigung des willkürlichen Gangumichaltvorganges. Da mithin die Blockiereinricshtung auch sum Seh*lt#rt der «in2tineft Gatig* stufen herangezogen wird« iat der für die »rfindungsge/rtä&e Mehr* gangübersctzungsnaba anzusttzenda Bauaufwand verhältniamäftig gering.

Nach einem weiteren ii*rkraal d*r Erfindung i&t di*

Schalteinrichtung über eine an sich bekannte, vorzugsweise einen Schaltdraht, eine.Zug- oder Druckstange und einen Schubklotz oder dgl. umfassende Verstelleinrichtung mit einem willkürlich betätigbaren Schalter verbunden. Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist auf oder an dem genannten Schalter neben den die Gangstufen, anzeigenden Schaltmarken für die willkürlich betätigbare, Gangumsehaltung noch die Schaltmarke "Automatik" oder dgl. vorgesehen.

Die Blockier- und, Schalteinrichtung der erfindungsgemäßen Mehrgangübersetzungsnabe umfaßt Sperr- und Schaltorgane, die mit dem oder den Fliehkraftschalter bzw. Fliehkraftschaltern der. Antriebseinrichtung in Wirkverbindung stehen. Nach einem Vorschlag der Erfindung; ist es aber auch möglich, die .genannten Sperr- und Schaltorgane: unmittelbar^ mit den fliehkraftgesteuerten Kupplungseinrichtungen des Nabenantriebes in Wirkverbindung treten zu lassen.

Eine dritte Ausbildungevariante der Erfindung besteht in einer Mehrgangübersetzungsnabe, bei der für die willkürlich betätigbare Gangumschaltung gesonderte Kupplungseinrichtungen angeordnet sind

und,die vorgenannten Sperr- und Schaltorgane ,der Blockier- und Schalteinrichtung.mit diesen Kupplungseinrichtungen und dem Fliehkraftschalter bzw. den Fliehkraftschaltern der Antriebseinrichtung Wirk verbindung stehen. . .... , , ;,-■.-■-.·

Diese gesonderten, ausschließlich zur Durchführung des manuellen Schaltvorganges dienenden Kupplungseinrichtungen kennen erfin^· . dungsgemäß mit den Kupplungseinrichtungen der Schaltautomatik in

- ty ^{: ;}^ ^; ■ 109824/0536

einer Ebene angeordnet oder in verschiedenen Ebenen untergebracht

Die Blockier- und Schalteinrichtung zur willkürlichen Vornahme des Gangwechsels besteht erfindungsgemäß aus einer axial verschiebbar gelagerten, mit axialen VorSprüngen versehenen Sperrscheibe, Sperrhülse oder dgl. und aus einer, konusförmige Steigflächen und mindestens eine Steuerfläche aufweisenden, axial vei¹-schiebbaren Büchse oder dgl., wobei die Sperrscheibe und die Schaltbüchse koaxial nebeneinanderliegend angeordnet und über die willkürlich betätigbare Verstelleinrichtung unter Federbeaufschlagung gemeinsam verschiebbar sind.

Die Verstelleinrichtung umfaßt in an sich bekannter Weise eine der Verstellbewegung entgegenwirkende Rückstellfeder, die zwischen einem stehenden Nabenteil und der Sehaltbüchse oder Sperrscheibe angeordnet ist, wobei zwischen dieser Rückstellfeder und dem über einen Schubklotz oder dgl, mit der Verstelleinrichtung in Verbindung stehenden Bauteil das zweite Bauteil dieser kombinierten Blockier- und Schalteinrichtung vorgesehen ist.

Nach einem Merkmal der Erfindung können die axialen Vorsprünge der Sperrscheibe von achsparallelen Lappen, Bolzen oder dgl, gebildet sein. Die axialen Vorsprünge der Sperrscheibe sind in entsprechend ausgestaltete Aussparungen der Fliehgewichte des benachbarten Fliehkr'aftschalters einschiebbar, um so bei manueller Schalt« betätigung den Fliehkraftschalter und damit die Schaltautomatik außer Funktion zu setzen. Bei eingeschalteter Schaltautomatik befinden sich die axialen Vorsprünge der Sperrscheibe außer Eingriff

" ⁵ ~ 109824/0S36

mit den entsprechenden Aussparungen der Fliehgewichte des Fliehkraftschalters, so daß diese in radialer Richtung frei schwenkbar sind. ^:

Um ein stoßfreies Einrasten der Sperrorgane beim Umschalten vom Automatik-Betrieb auf manuellen Betrieb zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß die Sperrscheibe der Blockiereinrichtung ständig drehfest mit den Fliehgewichten oder dem Fliehgewichtsträger des Fliehkraftschalters verbunden, Nach einem Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sind zu diesem Zweck im Bereich der axialen Aussparungen der Fliehgewichte in Umfangsrichtung wirkende axiale Anschlagflächen vorgesehen,

Wie bereits ausgeführt! umfaßt die erfindungsgemäße Blockier- und Schalteinrichtung neben der genannten Sperrscheibe eine Schaltbüchse, Diese Schaltbüehse kann verschiedenartig ausgestaltet sein,.Sie hat in jedem Falle die Aufgabe» je nach Wahl der Schaltart und der einzuschaltenden Gangstufe die Fliehgewichte des Fliehkraftschalters in ihrer Ruhelage "gefangen" zu halten oder aber diese in ihrer ausgefahrenen Betriebsstellung zu blockieren. Die Schaltbüchse ist erfindungsgemäß zu diesem Zweck längs ihres Außenmantels mit radialen Steuerflächen versehen. Um einen störungsfreien Schaltvorgang zu gewährleisten, empfiehlt es sich gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, den radialen Steuerflächen der Schaltbüchse konusförmige Steigflächen vorzulagern.

Eine Ausführungsform der erfindungsgsmäßen Blockier- und Schalteinrichtung besteht aus ainer käfigfürmig ausgebildeten Schaltbüchse, die aus zwei über Bolzen"oder dgl, miteinander verbundenen Scheiben besteht, deren Endabschnitte gegeneinander konusförmig

" ⁶ " 109824/Q538

abgewinkalt sind und die Steuerflächen der Schaltbüchse darstellen, . wobei zwischen den beiden Scheiben der Steuerbüchse die zu schaltenden Teile, z. B. die Fliehgewichte eines Fliehkraftschalters oder die Gesperrekliriken einer Freilaufkupplung» angeordnet sind und der Abstand zwischen den konusförmigen "Steuerflächen .der beiden Scheiben so groß bemessen ist, daß in der mittleren Schalt— stellung dieses Schaltkäfigs die zu schaltenden Teile frei beweglich sind.

Eine Vereinfachung des konstruktiven Aufbaues der erfindungsgemäßen Hehrgangübersetzungsnabe läßt sich nach eine?. Merkmal der Erfindung dann erzielen, wenn die' Sperrorgane der Blockxereinrichtung init den Schaltorganen der Schalteinrichtung zu. einem Bauteil vereinigt sind.

In der Zeichnung sind vier Ausführungsbexspiele der Erfindung dargestellt: .

Fig. 1 zeigt einen halben Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zwei gang-Überset z.ungsnabe bei ausgeschalteter automatischer Schalteinrichtung, und zwar in der Schaltsteilung des direkten Ganges (1. Ganges);

Fig* 2 zeigt in schematischer Darstellung die Nabe nach Fig. 1» ebenfalls in der Schaltstellung des direkten Ganges;

Fig. 3 zeigt in. schematischer Darstellung einen halben. Längs—

1Q9824/Ö53S

schnitt durch die Nabe nach Fig. 1 in der Schaltstellung für den 2. Gang (Übersetzung ins Schnelle);

Fig. H zeigt einen halben Längsschnitt durch die Habe nach Fig. 1 nach Einschaltung der automatischen Gangumschalteinrichtung 5

Fig. 5 zeigt in Draufsicht die Fliehgewiehte des Fliehkraft*- schalters in Richtung des Pfeiles A der Fig. 1,

Die Fig. 6-10 zeigen in schematischer Darstellung ein zweites Attsführungsbeispiel der Erfindung* wobei im

Fig. & die Schaltstellung der Blockier- und Schalteinrichtung bei manuell geschaltetem 1. Gang wiedergegeben ist»

Fig. 7 die Schaltstellung bei manuell geschaltetem 2. Gang (Längsschnitt 'nach,Linie A-B entsprechend Fig. 9),

Fig. 8 die Stellung der Schalt- und Blockiereinrichtung nach Einschaltung der automatischen Gangumschalteinrichtung wiedergegeben ist,

Fig. 9 in Ansicht die zwischen dem Schaltkäfig angeordneten, getrennt betätigbaren Sperrklinken-Freilaufkupplungen dargestellt sind und in

Fig.10 eine perspektivische Darstellung des Schaltkäfigs gegeben wird.

10832 4/0.5 3 6

Die Figuren 11 und 12 geben zwei weitere Ausbildungsvarianten der Erfindung im halben Längsschnitt wieder«

Bei den in den Figuren 1 bis S wiedergegebenen Ausführungsbeispielen für eine Zweigahgübersetzungsnabe, bei der sowohl eine manuell bzw. willkürlich betätigbare Gangumschalteinrichtung als auch eine automatisch arbeitende Gangumsehalteinriehtung installiert ist, ist mit 1 die Nabenachse und mit 2 die Nabenhülse bezeichnet. Ein Antreiber 3 tragt einen Zahnkranz H und ist über ein Kugellager auf der Nabenachse 1 gelagert und über eine Zahnkupplung 5 mit einem Planetenradträger 6 verbunden, welcher seinerseits auf der Nabenachse 1 gelagert ist. An diesem Planetenradträger 6 sind auf Achsen 7 Planetenräder 8 gelagert, welche einerseits mit einer auf der Nabenachse 1 fest angebrachten Sonnenradverzahnung 9 und andererseits mit einem Hohlrad 10 im Eingriff stehen. Der Planetenradträger 6 dient außerdem noch als Sperrklinkenträger für die Klinken 11 bei der Sperrklinken-Freilaufkupplüng. Die Klinken 11 kennen mit einer Gesperreverzahnung 12 zusammenarbeiten. Diese Gesperreverzahnung 12 ist in einer Lagerschale 13 vorgesehen, die mit der Nabenhülse 2 drehfest verbunden ist und sich Über ein Kugellager auf dem Antreiber 3 abstützt*

Das Hohlrad 10 ist trommeiförmig ausgebildet und über eine Zahnkupplung oder Klauenkupplung If mit einem auf der Nabenachse 1 drehbar gelagerten Sperrklinkenträger 15 drehfest verbunden. Auf diesem zweiten Sperrklinkenträger IS sind in entsprechend . ausgebildeten Lagertaschen die Gesperreklinken 16 einer zweiten

1 0 9 8 2 4 I 0 S 3 8

Kupplungseinrichtung in radialer Richtung schwenkbar gelagert. Den Klinken 16 ist auf der Nabenhülse 2 die Gesperreinnenverzahnung 17 zugeordnet. Bei der aus den Klinken 16 und der Gesperreinnenverzahnung 17 gebildeten Freilaufkupplung handelt es sich um eine schaltbare Kupplungseinrichtung. Die Steuerung dieser Sperrklinkenfreilaufkupplung erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer Steuerscheibe 18, die über einen Fliehkraftschalter betätigt wird. Die Klinken 16 stehen aus diesem Grund in Achsrichtung über den Sperrklinkenträger 15 hinaus und ragen mit ihrem überstehenden Ende in eine Steueröffnung 22 der über Bolzen 21 mit dem Fliehkraftschalter verbundenen Steuerscheibe hinein. Der genannte Fliehkraftschalter besteht aus beispielsweise zwei diametral gegenüberliegenden Fliehgewichten 19, die über Bolzen 20 am Sperrklinkenträger 15 in radialer Richtung schwenkbar gelagert sind.

Die Blockier- und Schalteinrichtung zur willkürlichen Vornahme des Gangwechsels umfaßt eine axial verschiebbar gelagerte, mit achsparallelen Lappen 28 versehene Sperrscheibe 27 und eine konusförmige Steigflächen 29 und eine Steuerfläche 32⁸ aufweisende, ebenfalls auf der Nabenachse 1 axial verschiebbar geführten Schaltbüchse 23. Die achsparallelen Lappen 28 der Sperrscheibe 27 sind in axiale Aussparungen 30 der Fliehgewichte 19 des Fliehkraftschalters einschiebbar. Die Fliehgewichte 19 sind im Bereich der axialen Aussparungen 30 mit in Achsrichtung vorstehenden tangentialen Anschlagflächen 32 für die Lappen 28 der Sperrscheibe 27 ausgebildet. Diese tangentialen Anschlagflächen 3 2 dienen zur drehfesten Verbindung der Sperrscheibe 27 mit den

- 10 -

109824/0536

Fliehgewichten 19, sobald sich die lappenförmigen Fortsätze 28 der Sperrscheibe bei gelöster Blockiereinrichtung außer Eingriff mit den Aussparungen 30 der Fliehgewichte 19 befinden (vgl. Fig. 5).

Die Sperrscheibe 27 und die Schaltbüchse 23 sind nebeneinanderliegend auf der Nabenhülse 1 axial verschiebbar angeordnet und über eine gemeinsame Verstelleinrichtung mit einem nicht dargestellten willkürlich betätigbaren Schalter verbunden. Der Schalter kann als Hand- oder Fußschalter ausgebildet sein. Die Verstelleinrichtung setzt sich im einzelnen aus einem in einem Längsschlitz .25 der Nabenachse 1 axial verschiebbar geführten Schubklotz 24, einem am Schubklotz 24 befestigten Zug- oder Druckstängehen 26 und einem Bindeglied zwischen diesem Stängchen 26 und dem vorgenannten Schalter zusammen. Der Schubklotz 24 ist formschlüssig mit der Schaltbüchse 23 verbunden. Zur Verstelleinrichtung gehört ferner eine Rückstellfeder 33, die der von außen eingeleiteten Verste11bewegung entgegengerichtet ist. Die Rückstellfeder 33 stützt sich an einem stehenden Nabenteil, in diesem Falle dem Nabendeckel 34, ab und drückt die zwischen ihr und der Schaltbüchse 23 angeordnete Sperrscheibe 27 gegen die Schaltbüchse 23. Bei direkter Koppelung des mit dem manuell, d. h. willkürlich, betätigbaren Schalters und des an ihm angreifenden Zugdrahtes mit dem Stängchen 26 handelt es sich um eine Zugschaltung_s Durch Anwendung eines Winkelhebels beispielsweise kann auch eine Druckschaltung realisiert werden. Es ist ferner möglich, die zur Schaltung der Nabe" erforderliche Verschiebebewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln₉ um dadurch die Umschaltung zu vollziehen.

- 11 - ■

109824/0538

Die Fliehgewidhte 19 des Fliehkraftschalters weisen auf ihrer der Sehaltbüchse 23 zugekehrten Seite Nasen 31 auf, die in Achsrichtung mit konischen Steigflächen versehen sind und mit entsprechenden Steigflächen 29 der Schaltbüchse 23 in Wirkverbindung treten können (vgl. Figuren 3 und 5). In Fig. 3 ist die Stellung der Schaltbüehse für die 2. Gangstufe dargestellt. Xn dieser Schaltstellung befindet sich die Schaltbüchse 23 mit ihrer Steuerfläche 32 unmittelbar unterhalb der Nasen 31 und erhält auf diese Weise die Fliehgewichte 19 -unabhängig von der Antriebsdrehzahl - in ihrer ausgeschwenkten Stellung» so daß die Klinken 16 der schaltbaren Kupplungseinrichtung mit der GesperreVerzahnung 17 in Eingriff bleiben und die zweite Gangstufe mit ihrer Übersetzung ins Schnelle auch unterhalb der Ansprechdrehzahl des Fliehkraftschalters erhalten bleibt.

Die Wirkungsweise der in den Figuren 1-5 dargestellten Zweigangübersetzungsnabe ist folgende:

In den Figuren 1 und 2 ist durch willkürliche Betätigung des Schalters und der mit ihm verbundenen Verstelleinrichtung die 1. Gangstufe, d. h., der direkte Gang eingeschaltet. Durch die Rückstellfeder 33 der Verstelleinrichtung wird die Sperrscheibe 27 und die Schaltbüchse 23 in die rechte Endstellung gebracht. Der Schubklotz 2H liegt im Längsschlitz der Nabenachse 1 an. Die Lappen 28 der Sperrscheibe 27 hindern ein Ausschwenken der Fliehgewichte 19, so daß Über die Steuerscheibe 18 die Sperrklinken 16 am Eingriff in die Gesperreverzahnung 17 der Nabenhülse 2 gehindert werden, Der Sperrklirifcsmträger 15 mit den Klinken 16 und das Hohlrad 10 drehen also ohne Kraftübertragung,

" ¹² * 109824/0536

Aus diesem Grund erfolgt der Kraftfluß in diesem Gang vom Zahnkranz H über den Antreiber 3, den Planetenradträger 6 und von hier über die Sperrklinken 11 auf die Gesperreinnenverzahnung 12 der Lagerschale 13 und damit auf die Nabenhülse 2. In Fig. 3 ist die Nabe bei eingeschalteter 2. Gangstufe dem übersetzten Gang dargestellt. Dieser Gang wird durch Verschieben des Stängchens 26 und damit des Schubklotzes 2k der Schaltbüchse 23 und der Sperrscheibe 27 nach links eingeschaltet. Dabei werden zuerst die abgewinkelten Lappen 28 so weit nach links bewegt, bis die FliehgewiQhte. 19 ausgeschwenkt werden können und damit die Schaltbüchse 23 sich unter die Nasen 31 der Fliehgewichte 19 setzen kann. Durch das Ausschwenken der Fliehgewichte 19 wird über die Steuerscheibe 18 die aus den Klinken 16 bestehende Sperrklinkenfreilaufkupplung mit der Gesperrexnnenverzahnung 17 in Eingriff,gebracht. Die andere Freilaufkupplung, d. h., das Klinkengesperre H₁ 12 wird hierbei überholt. Der Kraftfluß in dieser Gangstufe geht folglich vom Antreiber 3 in das Planetenradgetriebe und von hier über das Hohlrad 10 auf den Sperrklinkenträger 15, dessen Klinken 16, wie bereits dargelegt, sich mit der Gesperrexnnenverzahnung 17 der Nabenhülse 2 in Eingriff befinden.

Wird nunmehr der z. B. als Knüppelschalter ausgebildete Schalter der Verstelleinrichtung in die Schaltposition "Automatik" gebracht, so wird hierbei die Schalteinrichtung in die aus Fig. H ersichtliche Stellung gebracht. Sowohl der Schubklotz 24 als auch die Schaltbüchse 23 und die Sperrscheibe 27 werden Über das Zugstängchen 26 in die linke Endstellung gebracht. Die Fliehgewichte 19 des Fliehkraftschalters können jetzt frei nach

- 13 -

109824/0536

außen oder innen - je nach Drehzahl - schwenken, wodurch die Ein- oder Ausschaltung des 2. Ganges erfolgt. Die Lappen 28 der Sperrscheibe 27 bleiben mit den Fliehgewichten 19 durch die Anschläge 3 2 an den Fliehgewichten in Drehverbindung. Die Anschläge können mit zur Schwenkachse 20 konzentrischen Radien versehen sein.

Bei der Umschaltung vom "Automatik"-Betrieb auf manuellen Schaltbetrieb ist die Schaltrasterung am Knüppelschalthebel beispielsweise zu lösen und dieser in die gewünschte Gangstellung zu bringen. Durch die Rückstellfeder 3 3 der Verstelleinrichtung wird dann die Schaltbüchse 23 und die Sperrscheibe 27 nach rechts verschoben und in die entsprechende Position gebracht (vgl. Fig. 2 oder Fig. 3) und dabei u. a. für die Dauer des manuellen Schaltbetriebes der Fliehkraftschalter des Automatik-Schaltsystems außer Funktion gesetzt.

Das in den Figuren 6-10 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der AusführungsVariante nach den Figuren 1-5 vor allen Dingen dadurch, daß für die manuelle Schalteinrichtung und für die automatisch wirkende Schalteinrichtung jeweils eine eigene, vorzugsweise als Klinkengesperre ausgebildete Kupplungseinrichtung vorgesehen ist. Die Klinken dieses zusätzlichen manuell gesteuerten Klinkengesperres sind mit 35 und die Klinken der fliehkraftgesteuerten Äutomatik-Schalteinrichtung mit 36 bezeichnet« Beide Klinken»Gruppen sind bei diesem Ausführungsbeispiel in einer Ebene auf einem Sperrklinkenträger 37 einander diametral gegenüberliegend angeordnet. Die Blockier- und Schalteinrichtung besteht hier aus einer käfigförmig ausgebildeten Schaltbüchse, die aus zwei über Bolzen

- 14 -

109824/0538

39 miteinander verbundenen Scheiben 38 besteht, deren Endabschnitte 40 gegeneinander konusförmig abgewinkelt sind. Die konusförmig abgewinkelten Endabschnitte 40 des Schaltkäfigs stellen dessen Steuerflächen dar. Die Gesperreklinken 35 der zusätzlichen Kupplungseinrichtung sind zwischen den beiden Scheiben 38 angeordnet. Der Abstand zwischen den konusförmigen Steuerflächen 40 der beiden Scheiben 38 ist so groß bemessen, daß in der mittleren Schaltstellung des Schaltkäfigs die zu schaltenden Teile - hier die Klinken 35 - frei beweglich sind (vgl. Fig. 7). Die den Fliehgewichten 19 des Fliehkraftschalters zugewandte Scheibe 38 des Schaltkäfigs ist mit Indexbolzen 41 versehen, die in entsprechenden axialen Aussparungen der Fliehgewichte 19 einschiebbar sind und somit die Sperrorgane der Blockiereinrichtung darstellen. Der Sperrklinkenträger V ist über eine Büchse 4 2 mit dem Hohlrad 10 des Planetengetriebes verbunden. Das Hohlrad 10 dient gleichzeitig als Träger der Fliehgewichte 19, Der aus den Scheiben 38 gebildete Schaltkäfig ist im übrigen drehbar mit dem Sperrklinkenträger 37, jedoch in diesem längs verschiebbar angeordnet» Die drehfeste Verbindung des Schaltkäfigs erfolgt über die den Sperrklinkenträger 37 durchdringenden Bolzen 39, Aus diesem Grunde sind die aus dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 5 vorgesehenen tangentialen Anschläge 32 zur drehfesten Verbindung zwischen den Fliehgewichten 19 und der Schaltbüchse bzw, dem Schaltkäfig entbehrlich.

Die Wirkungsweise der in den Figuren 5 - 10 schematisch wiedergegebenen Ausführungsform der Erfindung ist folgendes

- 15 -

109824/053$

Im 1. Gang (Fig. 6) und im 2, Gang (Fig. 7) werden über die Indexbolzen 11 des Schaltkäfigs 38, 39, 10 die Fliehgewichte 19 am Ausschwenken gehindert. Erst bei Schaltung auf Automatik geben die Indexbolzen 11 die Fliehgewichte 19 frei. Je nach Stellung des Schaltkäfigs werden die einzelnen Gänge geschaltet .

Gemäß Fig. 6 befindet sich der Schaltkäfig 38, 39, 10 bei manuell geschaltetem 1, Gang ganz rechts. Die linke Scheibe 38 hält die Klinken 35 außer Eingriff von der Gesperreinnenverzahnung 17 der Nabenhülse 2 und die Indexbolzen 11 verhindern, daß bei höherer Drehzahl die Fliehgewichte 19 ausschwenken können, um so ein Umschalten auf den 2. Gang zu erzielen. In Fig. 7 ist die Schaltstellung der Blockier- und Schalteinrichtung für die 2. Gangstufe dargestellt. Der Schaltkäfig 38, 39, 10 befindet sich in der mittleren Stellung und gibt somit die Klinken 35 frei. Der Antrieb der Nabenhülse 2 erfolgt über diese Klinken 35, wobei die Sperrklinkenfreilaufkupplung 11, 12- überholt wird.

Wird der Schaltkäfig 38, 39, 10 - wie in Fig. 8 dargestellt in seine linke Endstellung gebracht, so erfolgt der Gangwechsel automatisch. In der Schaltstellung "Automatik" sind die Klinken 35 wieder ausgeschaltet und zudem die Blockierung des Fliehkraftschalters aufgehoben. In Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl werden somit die Klinken 36 durch die Fliehgewichte 19 ein- oder ausgeschaltet. Wie aus den Figuren 8 und 9 ersichtlich ist, stehen die Fliehgewichte 19 über Arme 13 mit den Klinken 36 in Wirkverbindung» Unterhalb der Ansprechdrehzahl des Fliehkraftschalters oder - im Falle manueller Schalt-

- 16 -

109824/0536

betätigung - bei blockiertem Fliehkraftschalter v/erden diese Klinken 36 über die genannten Arme 43 oder dgl. "gefangen", d. h., außer Eingriff mit der Gesperreinnenverzahnung der Nabenhülse gehalten.

Die Fig. 9 läßt in Ansicht die Anordnung der beiden Klinkengruppen 35 und 36 erkennen und Fig. 10 gibt eine perspektivische Ansicht des Schaltkäfigs 38, 39 und 40 in Verbindung mit dem durch ihn gesteuerten Klinkensystem.

Fig. 11 betrifft eine dritte AusführungsVariante der Erfindung. Zum Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 bis 10 ist hier das zur manuellen Schaltbetätigung erforderliche zusätzliche Freilaufgesperre parallel zu der fliehkraftgesteuerten Kupplungseinrichtung angeordnet . Die beiden Kupplungseinrichtungen befinden sich somit in zwei verschiedenen Ebenen. Die zusätzliche Kupplungseinrichtung besteht aus den Klinken 44, die über Bolzen 45 am Sperrklinkenträger 37 schwenkbar angelenkt sind. Die Schaltbüchse 46 weist in ihrem mittleren Bereich eine nutenförmige Vertiefung 49 auf. In der mittleren Schaltstellung der Schaltbüchse 46 befindet sich diese Ringnut 49 unterhalb der Klinken 44, Die Ringnut 49 ist dabei so bemessen, daß die Klinken 44 frei beweglich sind und damit durch eine nicht dargestellte Feder in Eingriff mit der Gesperreverzahnung 17 geschwenkt werden können. Zu beiden Seiten der ringnutförmigen Aussparung 49 sind am Außenmantel der Schaltbüchse 46 die radialen Steuerflächen 48 angeordnet. Dies bedeutet, daß-sowohl in der rechten als .auch in der* linken. Endstellung der Schaltbüchse 46 die Klinken 44 außer Eingriff mit der Gesperreverzahnung 17 gehalten werden. Die zur Blockierung des

^: " ¹⁷ " 109824/0538

Fliehkraftschalters bei manueller Schaltbetätigung dienenden Indexbolzen 47 sind direkt an der Schaltbüchse 46 angebracht. Die Steuerung der ebenfalls auf dem Sperrklinkenträger,37 angeordneten und zum Automatik-Schaltsystem gehörenden Klinken 3$ erfolgt analog zu dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1-5 durch eine mit den Fliehgewichten 19 des Fliehkraftschalters verbundene Steuerscheibe 18. In Fig. 11 ist im übrigen die Stellung der Schaltbüchse für die 1, Gangstufe bei manueller Schaltbetätigung dargestellt. Wird die Schaltbüchse 46 nach links verschoben und in die Mittelstellung gebracht, so ist der 2. Gang manuell geschaltet. Wird die Schaltbüchse 46 noch weiter nach links bewegt, so werden die Klinken 44 durch die rechte Steuerfläche 48 wieder außer Eingriff mit _ der Gesperreverzahnung gebracht und zusätzlich die Blockierung des Fliehkraftschalters 19 gelöst. In der linken Endstellung der Schaltbüchse 4 6 ist somit die "Automatik"-Schaltbetätigung eingeschaltet.

Das in Fig. 12 im halben Längsschnitt wiedergegebene Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Beispiel nach Fig. lediglich durch ein anderes Klinkensystem zur manuellen Schaltung der Nabe. Das mit 50 bezeichnete Klinkensystem ist in der deutschen Patentanmeldung P 17 75 206.6 beschrieben. Die Funktion dieser Schalteinrichtung entspricht der vorgenannten Konstruktion. Da dieses Klinkensystem 50 erst unter der Wirkung eines Steuerelementes in Eingriff mit der Gesperreverzahnung gelangt, ist bei der Schaltbüchse 46 die Steuerfläche 48 im mittleren Bereich der Schaltbüchse vorgesehen, so daß in

- 18 -

109824/05 36

der mittleren Schaltstellung der Schaltbüchse 4 6 das Klinkensystem 50 eingeschaltet, in den beiden Endstellungen dagegen ausgeschaltet ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens konstruktiv abgewandelt werden. Sie kann beispielsweise auch bei anderen Nabenkonstruktionen, etwa bei Naben mit einem Normalgang und mit einem Berggang oder bei Automatik-Naben, bei denen die Fliehgewichte nicht wie hier von einem treibenden Nabenteil, sondern von einem getriebenen Nabenteil, nämlich der Nabenhülse her angetrieben sind, mit Erfolg angewandt werden. Anstelle der bei den gewählten Ausführungsbeispielen als Schaltkupplungen verwendeten Sperrklinkenfreilaufkupplungen können natürlich auch andere Kupplungseinrichtungen, wie z. B, Konuskupplungen, Klemmrollenkupplungen oder Axialgesperre, zur Anwendung gelangen.

10. 2. 1969

1098.24/0536.

Claims

Patentansprüche:.

1«; Mehrgangübersetzungsnabe mit automatischer Gangumschaltung, bestehend aus einer getriebenen Nabenhülse und einer treibenden Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung einen Antreiber, mindestens ein Getriebe und Kupplungseinrichtungen umfaßt und ferner mindestens ein mit Fliehgewichten ausgestatteter Fliehkraftschalter vorhanden ist, der mit mindestens einer dieser Kupplungseinrichtungen in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl eine Einrichtung (27, 28, 3Oj 41; 47) zurwillkürlichen Blockierung der automatischen Gangumschaltvorrichtung (19) als auch eine Einrichtung zur willkürlichen Gangumschaltung (23, 24, 25, 26, 29, 32} 38, 39, 40} 44, 46, 48, 49} 50) vorgesehen ist.
2. Mehrgangübersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur willkürlichen Blockierung der automatischen Gangumschalteinrichtung gleichzeitig als Schalteinrichtung 'zur Betätigung des willkürlichen Gangumschaltvorganges dient,
3. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockier- und Schalteinrichtung über eine an sich bekannte, vorzugsweise einen Schaltdraht, eine Zug- oder Druckstange (26) und einen Schubklotz (24) oder .dgl· umfassende Verstelleinrichtung mit einem willkürlich betätigbaren Schalter verbunden ist.
4. Mehrgangübersetzungsnabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet» daß auf oder an dem genannten Schalter der Verstelleinrichtung neben den die Gangstufen anzeigenden Schaltmarken für die willkürlich betätigbare Gangumschaltung noch die Schaltmarke "Automatik" oder dgl. vorgesehen ist.
5. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 - M-, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockier- und Schalteinrichtung Sperrorgane (27, 28; 41; 47) und Schaltorgane (23, 29, 32¹, 31) umfaßt, die mit dem oder den Fliehkraftschalter (19) bzw, Fliehkraftschaltern der Antriebseinrichtung in Wirkverbindung stehen.
6. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockier- und Schalteinrichtung Sperr- und Schaltorgane umfaßt, die unmittelbar mit den fliehkraftgesteuerten Kupplungseinrichtungen des Nabenantriebes in'Wirkverbindung stehen.
7. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die willkürlich betätigbare Gangumschaltung gesonderte Kupplungseinrichtungen (Klinken 35; 44; 50) angeordnet sind und die Sperr- und Schaltörgane (38, 39, 40, 41; 46, 47) der Blockier- und Schalteinrichtung mit diesen Kupplungseinrichtungen und dem Fliehkraftschalter (Fliehgewichte 19) bzw. den Fliehkraftschal-

109824/0536

tern der Antriebseinrichtung in Wirkverbindung stehen«,
8. Mehrgangübersetzungsnabe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung des manuellen Schaltvorganges dienenden Kupplungseinrichtungen (Klinken 35) mit den Kupplungseinrichtungen (Klinken 36) der Schaltautomatik in einer Ebene angeordnet sind.
9. Mehrgangübersetzungsnabe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung des manuellen Schaltvorganges dienenden Kupplungseinrichtungen (Klinken 44; 50) und die Kupplungseinrichtungen der Schaltautomatik (Klinken 36) in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.
10. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1-4 und einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockier- und Schalteinrichtung zur willkürlichen Vornahme des Gangwechsels aus einer axial verschiebbar gelagerten, mit axialen Vorsprüngen versehenen Sperrscheibe (27), Sperrhülse oder dgl. und aus einer konusförmige Steigflächen (29; 40) und mindestens eine Steuerfläche C32¹·, 40; 48) aufweisenden axial verschiebbaren Büchse (23; 38; 46) oder dgl, besteht, wobei die Sperrscheibe und die Schaltbüchse koaxial nebeneinanderliegend angeordnet und über eine willkürlich batätigbara Verstelleinrichtung (24, 25, 26) unter Federbeaufschlagung (Rückstallfeder 33) gemeinsam verschiebbar sind,

- If «,

109824/0536
11. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1-4 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung in an sich bekannter Weise eine der Verstellbewegung, entgegenwirkende Rückstellfeder (33) umfaßt, die zwischen einem stehenden Nabenteil (Nabendeckel 34) und der Schaltbüchse (23}. 38.·, 46) oder der Sperrscheibe (27) angeordnet ist, wobei zwischen dieser Rückstellfeder und dem über einen Schubklotz (24) oder dgl. mit der Verstelleinrichtung (26) in Verbindung stehenden Bauteil das zweite Bauteil dieser kombinierten Blockier- und Schalteinrichtungvorgesehen ist.
12. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1-4 und 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Vorsprünge der Sperrscheibe (27; 38| 46) von achsparallelen Lappen (28), Bolzen (41; 47) oder dgl. gebildet sind und diese axialen Vorsprünge der Sperrscheibe in entsprechend ausgestaltete Aussparungen (30) der Fliehgewichte (19) des benachbarten Fliehkraftschalters einschiebbar sind.
13. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1-4 und

10 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrscheibe (27j 38, 39} 46) der Blockiereinrichtung ständig drehf@st mit den Fliehgewichten (19) oder dem Fliehgewichtsträger des Fliehkraftschalters verbunden ist,
14. Mehrgangübersetzungsnabe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet ₅ daß im Baröich der axialen Aussparungen (30) der

10 9 8 2 4/0536

Fliehgewichte (19) in Umfangsrichtung wirkende axiale Anschiagflächen (32) vorgesehen sind«
15. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 - M und 10 - 14, dadurch gekennzeichnet» daß die Schaltbüchse (23 j 46) längs ihres Außenmantels mit radialen Steuerflächen (32¹; 48) versehen ist.
16. Mehrgangübersetzungsnabe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß den radialen Steuerflächen (32*; 48) der Schaltbüchse (23; 46) konusförmige Steigflächen (29) vorgelagert sind.
17„ Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1-4 und 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockier- und Sehalteinrichtung aus einer käfigförmig ausgebildeten r.chaltbüchse besteht und die Schaltbüchse sich aus zwei über Bolzen (39) oder dgl. miteinander verbundenen Scheiben (38) zusammensetzt, deren Endabschnitte (40) gegeneinander konusförmig abgewinkelt sind und die Steuerflächen der Schaltbüchse darstellen, wobei zwischen den beiden Scheiben (38) der Steuerbüchse die zu schaltenden Teile (Klinken 35) angeordnet sind und der Abstand zwischen den konusförmigen Steuerflächen (40) der beiden Scheiben so groß bemessen ist» daß in der mittleren Schaltstellung dieses Schaltkäfigs die zu schaltenden Teile (Klinken 35) frei beweglich sind,

τ 109824/053 8
18. Mehrgangübersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 « 17 _s da durch gekennzeichnet₃ daß die Sperror gante (27_P 2f; ^{f 1 ? . tj-7) der Blockiereinrichtung -mit den Schalterganan (2 3 \ 38, 39 j 46) der Schalteinrichtung zu einem Bauteil vereinigt sind.

10. 2. 1969

109824/053 BAD OSfQfNAL