DE19518052C1

DE19518052C1 - Multi-speed drive hub for bicycles

Info

Publication number: DE19518052C1
Application number: DE1995118052
Authority: DE
Inventors: Eduard Ing Bergles
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2015-05-18
Also published as: GB2300888A; GB9610374D0

Abstract

A ten speed multi-speed hub for cycles has first and second sets of planetary gearing as well as a clutch device for connecting at will a planet carrier 10 and an annulus 45 of the first set of gearing with respectively either a planet carrier 11 or an annulus 19 of the second set of gearing. A control device is arranged in a central bore in the spindle and includes a toothed rod 25 geared to a control tube 27 and a control sleeve 34 actuated by a control cam 30. The control sleeve 34 has an actuating collar 34 having two sets of claw teeth for engagement with respective sun wheels 16 and 17 of the second set of gearing. The toothed rod 27 is actuated by an electric motor and drive rollers of a first roller freewheel 36 connect an annulus 19 and a sleeve 57 or a housing via a roller cage 54.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrgang-Antriebsnabe mit mehr als drei Gängen für ein Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a multi-speed drive hub with more than three gears for one Bicycle according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-A-34 40 071 ist eine mit einer integrierten Rücktrittbremseinrichtung versehene Fünfgang-Antriebsnabe für ein Fahrrad bekannt. Die Antriebsnabe um faßt eine auf einer Nabenachse drehbar gelagerte Nabenhülse, die von einem rela tiv zur Nabenachse und der Nabenhülse drehbar auf der Nabenachse gelagerten Antreiber über ein mehrstufiges Planetengetriebe antreibbar ist. Das Planetenge triebe ist insgesamt in der Nabenhülse untergebracht und hat als Stufenräder aus gebildete Planetenräder, deren Stufen über eine manuell bedienbare Steuereinrich tung wechselweise mit zwei Sonnenrädern kuppelbar sind, die ihrerseits wechsel weise an der Nabenachse drehfest festgesetzt werden können. Bei der bekannten Antriebsnabe ist der Aufwand für die Herstellung, Montage und Justierung für das zweistufige Planetengetriebes vergleichsweise groß.DE-A-34 40 071 is one with an integrated coaster brake device provided five-speed drive hub for a bicycle. The drive hub around summarizes a hub sleeve rotatably mounted on a hub axle, which by a rela tiv to the hub axle and the hub sleeve rotatably mounted on the hub axle Driver can be driven via a multi-stage planetary gear. The planet ge Drives are housed in the hub shell and have step wheels formed planet gears, the stages of which are operated by a manually operated control unit can alternately be coupled with two sun gears, which in turn change can be locked in place on the hub axle. With the known Drive hub is the effort for the manufacture, assembly and adjustment for the two-stage planetary gearbox comparatively large.

Ferner ist mit der DE 28 19 471 eine Rücktritt-Bremsnabe mit drei Gängen bekannt, bei welcher das Antriebsmoment vom Antreiber über das Planetengetriebe und dessen Hohlrad über einen Rollenfreilauf an die Nabenhülse weitergegeben wird. Andererseits wird beim Rückwärtstreten ein Bremsrollenfreilauf betätigt, welcher den Bremsmantel mit der Nabenhülse in Reibverbindung bringt. Die Besonderheit der beiden Rollenfreiläufe besteht darin, daß neben Friktionsanbindung an einerseits die Nabenhülse und andererseits die feststehende Nabe die Rollen beider Freiläufe über einen einzigen Rollenkäfig gekuppelt sind.Furthermore, a coaster brake hub with three gears is known from DE 28 19 471, in which the drive torque from the driver via the planetary gear and the ring gear is passed on to the hub shell via a roller freewheel. On the other hand, a brake roller freewheel is actuated when pedaling backwards, which Brings brake jacket with the hub sleeve in frictional connection. The peculiarity of Both roller freewheels consist in that in addition to a friction connection on the one hand the hub shell and on the other hand the fixed hub the roles of both freewheels are coupled via a single roller cage.

Aus der älteren Anmeldung DE 44 26 239 A1 ist eine Mehrgang-Antriebsnabe mit mehr als drei Gängen bekannt, bei der zum Übertragen des Antriebsdrehmoments von einem Hohlrad auf eine Nabenhülse ein Klemmrollenfreilauf zum Einsatz kommt, bei welchem der Rollenkäfig durch eine gesonderte Kurvenanordnung gesteuert wird.From the earlier application DE 44 26 239 A1 a multi-speed drive hub is included more than three gears known, in which to transmit the drive torque a clamping roller freewheel is used from a ring gear to a hub sleeve, in which the roller cage is controlled by a separate curve arrangement becomes.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Mehrgang-Antriebsnabe mit mehr als drei Gängen zu schaffen, bei welcher die Steuerung des Rollenkäfigs mit noch weniger baulichem Aufwand bei gleichbleibend guter Funktion ermöglicht wird.It is the object of the invention to provide a multi-speed drive hub with more than three To create aisles in which the control of the roller cage with even less construction effort with consistently good function is made possible.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.

Bei der Mehrgang-Antriebsnabe sind zwei Planetengetriebe vorgesehen, deren er stes einstufig ausgeführt ist und als Vorgelege zu einem zweiten dient, das zweistu fig ausgeführt ist und mit welchem in Verbindung mit einem Direktgang fünf Gang stufen darstellbar sind.In the multi-speed drive hub, two planetary gears are provided, the he stes is carried out in one stage and serves as an additional gear to a second, the two-stage fig is executed and with which in connection with a direct gear five gear levels can be displayed.

Ferner birgt der Antrieb der Nabenhülse über Rollenfreiläufe den Vorteil, daß das Rad im Freilauf, also wenn der Fahrer beispielsweise bergab fährt ohne zu treten, keine Widerstände durch Kupplungen oder Friktionen aufweist und dabei völlig ge räuschlos fährt.Furthermore, the drive of the hub sleeve over roller freewheels has the advantage that Wheel in free-wheeling mode, for example when the driver is driving downhill without pedaling has no resistance due to clutches or friction and completely ge drives silently.

Als besonders vorteilhaft erweist sich beim Gebrauch eines Fahrrades mit der vorge schlagenen Mehrgangnabe, daß sich die Pedale beim Rückwärtsschieben nicht mehr nach rückwärts drehen, da die Nabenhülse vom Antrieb entkoppelt wird, wenn kein Antrieb durch die Pedale erfolgt.It proves to be particularly advantageous when using a bicycle with the pre struck multi-speed hub that the pedals are not when pushing backwards turn more backwards because the hub sleeve is decoupled from the drive when the pedals do not drive.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Zeichnung einer Zehngang-Antriebsnabe mit integrierter Rücktrittbremseinrichtung für Fahrräder erläutert. Es zeigen:The invention is described below using an exemplary embodiment with a Drawing of a ten-speed drive hub with integrated coaster brake explained for bicycles. Show it:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Zehngang-Antriebsnabe mit Rücktritt bremse in der Fahrstellung des ersten Ganges im Längsschnitt; Figure 1 shows an embodiment of a ten-speed drive hub with coaster brake in the driving position of the first gear in longitudinal section.

Fig. 2 eine kleines und ein großes Sonnenrad, wobei das große Sonnenrad festgelegt ist Fig. 2 shows a small and a large sun gear, the large sun gear being fixed

Fig. 3 die Sonnenräder gem. Fig. 2 mit festgelegtem kleinen Sonnenrad; Fig. 3 shows the sun gears. Fig. 2 with a fixed small sun gear;

Fig. 4 eine Abwicklung von Steuerkurven und ihre Zuordnung zu den ein zelnen Gangstufen. Fig. 4 shows a processing of control curves and their assignment to the individual gear levels.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Zehngang-Antriebsnabe mit integrierter Rücktrittbremseinrichtung ist mit 1 eine Nabenhülse mit Speichenflan schen bezeichnet, die relativ zu einer Nabenachse 2 drehbar gelagert ist und von einem seinerseits relativ zur Nabenachse 2 und zur Nabenhülse 1 drehbaren Antrei ber 4 über eine aus zwei Planetengetrieben bestehendem Getriebeanordnung an treibbar ist. Der Antrieb des Antreibers 4 erfolgt über ein Antriebsritzel 3, welches mit diesem axial- und drehfest verbunden ist. Der Antreiber 4 stützt sich über ein erstes Lager 5 auf einem Festkonus 6 ab, der mit der Nabenachse 2 fest verbunden ist. Ein zweites Lager 7 stellt die Verbindung zur Nabenhülse 1 her, welche wie derum über ein drittes Lager 8 und einen Stellkonus 9 mit der Nabenachse 2 dre hend verbunden ist.In the example shown in Fig. 1 embodiment, a ten-speed drive with integrated coaster brake device 1 a hub sleeve designated rule with Speichenflan which is mounted relative to a hub axle 2 rotatably about one of its hand is rotatable relative to the hub axle 2 and to the hub shell 1 Antrei 4 is drivable via a gear arrangement consisting of two planetary gears. The drive of the driver 4 takes place via a drive pinion 3 , which is axially and non-rotatably connected to it. The driver 4 is supported by a first bearing 5 on a fixed cone 6 which is fixedly connected to the hub axle 2 . A second bearing 7 makes the connection to the hub sleeve 1 , which is in turn connected via a third bearing 8 and an adjusting cone 9 with the hub axle 2 rotating.

Das erste Planetengetriebe besteht aus dem Antreiber 4 mit einer Innenverzah nung 45 als Hohlrad, mindestens einem Planetenrad 12, einem ersten Planetenrad träger 10 sowie einer Sonnenradverzahnung 18, die mit der Nabenachse 2 fest verbunden ist.The first planetary gear consists of the driver 4 with an internal toothing 45 as a ring gear, at least one planet gear 12 , a first planet gear carrier 10 and a sun gear toothing 18 which is fixedly connected to the hub axis 2 .

Der erste Planetenradträger 10 ist mit einer ersten Hülse 55 über ein erstes Klinken gesperre 21 kuppelbar; ein zweites Klinkengesperre 22 verbindet den Antreiber 4 ebenfalls mit der ersten Hülse 55, wobei das zweite Klinkengesperre 22 auf einem ersten Ring 54 angeordnet ist, der mit einem Vorsprung 54a die erste Hülse 55 an mindestens einem Schlitz 55a nach radial innen durchgreift. Dieser Vorsprung 54a wird durch Federkraft gegen einen Bund 32a an einer ersten Steuerhülse 32 ge preßt, die durch ihren Eingriff in die Sonnenradverzahnung 18 drehfest aber axial verschiebbar angeordnet ist. Die Federkraft zwischen dem Vorsprung 54a und dem Bund 32a wird durch eine erste Feder 59 und eine zweite dieser in entgegengesetzt gerichteten Feder 60 bewirkt. Die erste Feder 59 ist im Vergleich zur zweiten Fe der 60 mit einer größeren Federkraft versehen, wodurch die erste Steuerhülse 32 immer mit einer ersten Steuerkurve 28 einer Steuerrohres 27 in Kontakt bleibt.The first planet gear carrier 10 can be coupled to a first sleeve 55 by means of a first pawl 21 ; a second ratchet gear 22 connects the impeller 4 is also connected to the first sleeve 55, the second ratchet mechanism 22 is arranged on a first ring 54, which passes through with a projection 54 a, the first sleeve 55 at least one slot 55 a radially inward. This projection 54 a is pressed by spring force against a collar 32 a on a first control sleeve 32 ge, which is rotatably but axially displaceably arranged by their engagement in the sun gear teeth 18 . The spring force between the projection 54 a and the collar 32 a is effected by a first spring 59 and a second spring 60 in the opposite direction. The first spring 59 is provided with a greater spring force compared to the second Fe 60 , whereby the first control sleeve 32 always remains in contact with a first control curve 28 of a control tube 27 .

Das erste Planetengetriebe wird bei jedem Gangwechsel betätigt. Seine Überset zung ist so abgestimmt, daß sie jeweils die Übersetzungssprünge des zweiten Pla netengetriebes um etwa 25% verringert. Im Falle des vorliegenden Erfindungsvor schlags stellt das zweite Planetengetriebe mit seinen beiden Stufenrädern 14 und 15 ein an sich bekanntes Fünfganggetriebe dar, mit zwei Berggängen, einem Normalgang und zwei Schnellgängen. Durch die Verringerung der Gang- bzw. Über setzungssprünge ergeben sich zehn Gänge, wenn nach jedem Schaltvorgang im Fünfganggetriebe des zweiten Planetengetriebes das erste Planetengetriebe umge schaltet und beim Weiterschalten des zweiten Planetengetriebes wieder zurückge stellt wird.The first planetary gear is operated with every gear change. Its translation is tuned so that it reduces the translation jumps of the second planetary gear by about 25%. In the case of the present invention, the second planetary gear with its two stepped gears 14 and 15 is a known five-speed gear, with two mountain gears, one normal gear and two overdrive gears. By reducing the gear or translation jumps there are ten gears if after each shift in the five-speed transmission of the second planetary gear the first planetary gear is switched and is reset when the second planetary gear is shifted back.

Das Steuerrohr 27 ist auf der Nabenachse 2 drehbar angeordnet und kann von au ßerhalb über eine Zahnradstange 25 und mindestens ein Zahnrad 26, welches zwei koaxiale Achsstummel aufweist, mit welchen die Zahnräder 26 in Taschen 50 in der Nabenachse 2 gelagert sind, verdreht werden. Ist die erste Steuerkurve 28 zum er sten Planetengetriebe hin gerichtet, so ist eine zweite Steuerkurve 29 und eine dritte Steuerkurve 30 in Achsrichtung zum zweiten Planetengetriebe hin gerichtet. Mit der zweiten Steuerkurve 29 wirkt eine zweite Steuerhülse 33 zusammen, die durch die Federkraft einer fünften Feder 67 gegen die zweite Steuerkurve 29 gepreßt wird. Mit der dritten Steuerkurve 30 wirkt eine dritte Steuerhülse 34 zusammen, die über eine Längsverzahnung 2a auf der Nabenhülse 2 drehfest aber axial verschiebbar gela gert ist. Die dritte Steuerhülse 34 weist ihrerseits an ihrer äußeren Mantellinie ebenfalls eine Keilverzahnung 34a, auf auf welcher ein zweiter Kupplungsring 35 drehfest aber axial verschiebbar gelagert ist. Die Keilverzahnung 34a erstreckt sich über die gesamte Länge der dritten Steuerhülse 34, so daß es möglich ist, auch die zweite Steuerhülse 33 auf ihr drehfest zu lagern. Eine dritte Feder 63 stützt sich am zweiten Kupplungsring 35 ab und verschiebt eine zweite Hülse 56 mit einem Bund 57 gegen die zweite Steuerhülse 33, wodurch diese bei Drehung des Steuer rohres 27 axial verschiebbar ist. Die zweite Hülse 56 ist mit der ersten Hülse 55 über den Schlitz 55a axial verschieblich verbunden. An ihrem Außendurchmesser sind ein drittes Klinkengesperre 23 und ein viertes Klinkengesperre 24 angeordnet, von de nen das dritte mit einem Hohlrad 19 und das vierte mit einem zweiten Planetenrad träger 11 in einer Richtung drehwirksam kuppelbar ist. Ein erster Rollenkäfig 52 wird von der zweiten Feder 60 gegen eine Stirnfläche 19a des Hohlrades 19 gepreßt, wodurch ein Reibschluß der beiden Teile entsteht. Die zweite Hülse 56 weist an ih rer Lagerung des dritten Klinkengesperres 23 eine Schulter 51 auf, die sich bei der Verschiebung der zweiten Hülse 56 gegen den ersten Rollenkäfig 52 schiebt und diesen aus dem Reibverband mit der Stirnfläche 19a entläßt und selbst einen Reib schluß mit dem ersten Rollenkäfig 52 übernimmt.The control tube 27 is rotatably arranged on the hub axle 2 and can be rotated from the outside via a gear rod 25 and at least one gear 26 which has two coaxial stub axles with which the gear wheels 26 are mounted in pockets 50 in the hub axle 2 . If the first control curve 28 is directed towards the first planetary gear, a second control curve 29 and a third control curve 30 are directed in the axial direction towards the second planetary gear. A second control sleeve 33 interacts with the second control cam 29 and is pressed against the second control cam 29 by the spring force of a fifth spring 67 . With the third cam 30, a third control sleeve 34 cooperates rotationally via a spline 2a on the hub shell 2 but is axially displaceable Gert gela. The third control sleeve 34 in turn has on its outer surface line also a spline 34 a, on which a second coupling ring 35 is rotatably but axially displaceably mounted. The spline 34 a extends over the entire length of the third control sleeve 34 , so that it is also possible to mount the second control sleeve 33 on it in a rotationally fixed manner. A third spring 63 is supported on the second coupling ring 35 and moves a second sleeve 56 with a collar 57 against the second control sleeve 33 , whereby the latter is axially displaceable when the control tube 27 rotates. The second sleeve 56 is connected to the first sleeve 55 via the slot 55 a axially displaceable. On their outer diameter, a third ratchet mechanism 23 and a fourth ratchet mechanism 24 are arranged, of which the third with a ring gear 19 and the fourth with a second planet gear carrier 11 can be rotatably coupled in one direction. A first roller cage 52 is pressed by the second spring 60 against an end face 19 a of the ring gear 19 , which creates a frictional connection between the two parts. The second sleeve 56 has at its storage of the third ratchet 23 on a shoulder 51 which pushes against the first roller cage 52 when the second sleeve 56 is displaced and releases it from the frictional connection with the end face 19 a and even a frictional connection with the first roller cage 52 takes over.

Die dritte Steuerhülse 34 weist an ihrem dem Steuerrohr 27 gegenüberliegendem Ende einen Schaltbund 48 auf, auf dessen dem kleinen Sonnenrad 16 zugewandten Seite eine Klauenverzahnung 48a und auf dessen dem großen Sonnenrad 17 zuge wandten Seite eine Klauenverzahnung 48b auf. Die fünfte Feder 67 federt die dritte Steuerhülse 34 gegen die dritte Steuerkurve 30 über einen Sprengring 49 an, wobei dieser Sprengring 49 in eine Nut am äußeren Durchmesser der dritte Steuerhülse 34 eingelassen ist.The third control sleeve 34 has at its end opposite the head tube 27 a switching collar 48 , on the side facing the small sun gear 16 a claw toothing 48 a and on the side facing the large sun gear 17 a claw toothing 48 b. The fifth spring 67 springs the third control sleeve 34 against the third control cam 30 via a snap ring 49 , this snap ring 49 being embedded in a groove on the outer diameter of the third control sleeve 34 .

Der Schaltbund 48 stellt einen ringförmigen und im Durchmesser vergrößerten Ab schluß der dritten Steuerhülse 34 dar, auf dessen dem kleinen Sonnenrad 16 zuge wandten Stirnseite einer erste Klauenverzahnung 48a und auf dessen dem großen Sonnenrad 17 zugewandten Stirnseite eine zweite Klauenverzahnung 48b angeord net ist. Die erste Klauenverzahnung 48a ist mit Klauen 16a kuppelbar, indem die dritte Steuerhülse 34 in Richtung zum kleinen Sonnenrad 16 verschoben wird. Die zweite Klauenverzahnung 48b ist mit Klauen 17a kuppelbar, indem die dritte Steuer hülse 34 in Richtung zum großen Sonnenrad 17 verschoben wird. Das kleine Son nenrad 16 weist auf seiner den Klauen 16a gegenüberliegenden Stirnseite Klauen 16b auf, die mit einer Kupplungsverzahnung 31a an einem drehfest und axial verschiebbar angefederten ersten Kupplungsring 31 zusammenwirkt und eine Über holkupplung bildet. Das große Sonnerad 17 weist auf seiner den Klauen 17a gegen überliegenden Stirnseite Klauen 17b auf, die mit einer Kupplungsverzahnung 35a an einem drehfest und axial verschiebbar angefederten zweiten Kupplungsring 35 zu sammenwirkt und eine Überholkupplung bildet.The switching collar 48 is an annular and enlarged in diameter from the third control sleeve 34 , on the small sun gear 16 facing end face of a first claw toothing 48 a and on the large sun gear 17 facing end face a second claw toothing 48 b is net angeord. The first claw teeth 48 a can be coupled to claws 16 a by moving the third control sleeve 34 in the direction of the small sun gear 16 . The second claw teeth 48 b can be coupled to claws 17 a by the third control sleeve 34 being moved in the direction of the large sun gear 17 . The small Son nenrad 16 has on its claws 16 a opposite end claws 16 b, which cooperates with a coupling toothing 31 a on a rotationally and axially slidably sprung first coupling ring 31 and forms an overrunning clutch. The large sun wheel 17 has on its claws 17 a opposite end face claws 17 b, which cooperates with a coupling toothing 35 a on a torsionally and axially displaceably sprung second coupling ring 35 and forms an overrunning clutch.

Der erste Kupplungsring 31 wird von einer vierten Feder 66 gegen das kleine Son nenrad 16, das sich auf der Nabenachse 2 frei drehen kann, axial vorgespannt, wo durch sichergestellt ist, daß das Drehmoment im Falle der Drehfestlegung des klei nen Sonnenrades zuverlässig auf die Nabenachse 2 abgeleitet wird. Außerdem ist im Falle einer Drehfestlegung des großen Sonnenrades 17 gewährleistet, daß sich das kleine Sonnenrad 16 nur in der von der Kupplungsverzahnung 16b/31a vorbe stimmten Richtung leer drehen läßt. Analog dazu ist der zweite Kupplungsring 35 mit einer Kupplungsverzahnung 35a mit den Klauen 17b des großen Zahnrades 17 ver bunden, wobei der Kupplungsring 35 drehfest, aber axial angefedert auf der Keilver zahnung 34a der dritten Steuerhülse 34 gelagert und von der dritten Feder 63 und der fünften Feder 67 gegen das große Sonnenrad 17 angefedert wird.The first clutch ring 31 is axially biased by a fourth spring 66 against the small son wheel 16 , which can rotate freely on the hub axle 2 , where it is ensured that the torque in the case of the rotation of the small sun wheel is reliably on the hub axle 2 is derived. In addition, in the case of a rotational fixing of the large sun gear 17, it is ensured that the small sun gear 16 can be rotated empty only in the direction predetermined by the coupling teeth 16 b / 31 a. Analogously, the second coupling ring 35 with a coupling toothing 35 a with the claws 17 b of the large gear wheel 17 a related party, the coupling ring 35 rotatably but axially spring-loaded on the spline 34 a of the third control sleeve 34 and by the third spring 63rd and the fifth spring 67 is sprung against the large sun gear 17 .

Die axiale Position der Sonnenräder 16 und 17 ändert sich bei den Schaltvorgängen der dritten Steuerhülse 34 und der wechselseitigen Drehfestlegung durch den Schaltbund 48 praktisch nicht, da das große Sonnenrad 17 gegen die Stirnfläche des großen Stufenrades 14 durch die dritte und fünfte Feder angepreßt ist, und da das kleine Sonnenrad 16 durch die vierte Feder 66 gegen das große Sonnenrad 17 angefedert ist. Die vierte Feder 66 erreicht nicht die Schubkraft der beiden vorge nannten Federn 63 und 67, weshalb die eben beschriebene Position der beiden Sonnenräder 16 und 17 unverändert erhalten bleibt.The axial position of the sun gears 16 and 17 practically does not change during the switching operations of the third control sleeve 34 and the mutual rotation by the switching collar 48 , since the large sun gear 17 is pressed against the end face of the large step gear 14 by the third and fifth springs, and since the small sun gear 16 is sprung against the large sun gear 17 by the fourth spring 66 . The fourth spring 66 does not reach the thrust of the two springs 63 and 67 , which is why the position of the two sun gears 16 and 17 just described remains unchanged.

Der Schaltvorgang selbst kann auch dann erfolgen - hauptsächlich bei stillstehen dem Getriebe -, wenn die Zahnköpfe aufeinander stehen. Im Falle der nicht paßge nau gelungenen Kupplung zwischen der ersten Klauenverzahnung 48a und den Klauen 16a wird das kleine Sonnenrad 16 gegen die Kraft der vierten Feder 66 ver schoben und federt in die Ursprungslage dann zurück, sobald sich durch Drehung des zweiten Planetengetriebes der korrekte Zahneingriff gebildet hat. Im Falle der nicht paßgenauen gelungenen Kupplung zwischen der zweiten Klauenverzah nung 48b und und den Klauen 17a des großen Sonnenrades 17 verharrt der Schalt bund 48 und somit die dritte Steuerhülse 34 durch die fünfte Feder 67 solange ange federt in der unzulänglichen Position, bis eine Drehung des zweiten Planetengetrie bes den korrekten Zahneingriff wieder herstellt.The switching process itself can also take place - mainly when the transmission is at a standstill - when the tooth heads are on top of each other. In the case of the not paßge nau successful coupling between the first claw teeth 48 a and the claws 16 a, the small sun gear 16 is pushed ver against the force of the fourth spring 66 and then springs back to the original position as soon as the correct rotation is achieved by rotating the second planetary gear Meshing has formed. In the case of not a perfectly fitting coupling between the second claw toothing 48 b and the claws 17 a of the large sun gear 17 , the switching collar 48 and thus the third control sleeve 34 by the fifth spring 67 remain in the inadequate position until one springs Rotation of the second planetary gear restores the correct tooth mesh.

Das zweite Planetengetriebe besteht aus einem Doppelplanetenrad 13 mit minde stens zwei Stufen, also einem großen Stufenrad 14 und einem kleinen Stufenrad 15 sowie aus den bereits bekannten Sonnenrädern 16 und 17, dem Hohlrad 19 sowie dem zweiten Planetenradträger 11. Dieser ist antriebsseitig im Hohlrad 19 gelagert und weist dort eine Verzahnung 64 auf, in die das vierte Klinkengesperre 24 eingrei fen kann. Die Verzahnung 64 weist planetenradseitig eine Aushebeschräge 65 auf, die bei der Verschiebung der zweiten Hülse 56 und somit des vierten Klinkengesper res 24 wirksam wird. Die Antriebskräfte werden vom zweiten Planetenradträger 11 auf die Nabenhülse 1 über einen zweiten Rollenfreilauf 37 mit seinem zweiten Rol lenkäfig 53 übertragen. Der zweite Planetenradträger 11 läßt sich mit der Naben hülse also ebenso kuppeln wie das Hohlrad 19 über den ersten Rollenfreilauf 36.The second planetary gear consists of a double planetary gear 13 with at least two stages, that is, a large step gear 14 and a small step gear 15, as well as the already known sun gears 16 and 17 , the ring gear 19 and the second planet gear carrier 11 . This is mounted on the drive side in the ring gear 19 and there has a toothing 64 in which the fourth pawl 24 can be inserted. The toothing 64 has a lifting bevel 65 on the planet wheel side, which becomes effective when the second sleeve 56 and thus the fourth Klinkengesper 24 are displaced. The driving forces are transmitted from the second planet carrier 11 to the hub sleeve 1 via a second roller freewheel 37 with its second roller cage 53 . The second planet carrier 11 can be coupled with the hub sleeve as well as the ring gear 19 via the first roller freewheel 36 .

Die Rücktrittbremseinrichtung der Mehrgang-Antriebsnabe umfaßt einen Bremsrol lenfreilauf 38, der über ein erstes Profil 47 mit dem Antreiber 4 verbunden ist und einen dritten Rollenkäfig 44 aufweist, der mit einem Bremshebel 41 in Friktionsver bindung steht. Der Bremsrollenfreilauf 38 wirkt beim Rückwärtstreten über das erste Profil 47 auf einen Bremsmantel 39, welcher mindestens einmal in Mantellinienrich tung geschlitzt ist und von einer Feder zugsammengehalten wird. Der Bremsman tel 39 ist mit dem Bremshebel 41 über mindestens eine Mitnahmefläche 40 verbun den, wodurch im Falle von auftretenden Umfangskräften diese über den Bremshe bel 41 an den Rahmenbau des Fahrrades weitergeleitet werden, wenn der Brems hebel 41 mit dem Rahmenbau verbunden ist.The coaster brake device of the multi-speed drive hub comprises a Bremsrol lenfreilauf 38 , which is connected via a first profile 47 to the driver 4 and has a third roller cage 44 , which is connected to a brake lever 41 in Friktionsver connection. The brake roller freewheel 38 acts when stepping backwards via the first profile 47 onto a brake jacket 39 , which is slotted at least once in the direction of the jacket line and is held together by a spring. The Bremsman tel 39 is connected to the brake lever 41 via at least one drive surface 40-jointed, thereby in the case of occurring circumferential forces they are 41 passed through the Bremshe bel to the frame construction of the bicycle, when the brake is lever-connected 41 to the frame building.

Die Steuerung des Steuerrohres erfolgt von außerhalb dadurch, daß mit einem Be tätigungsorgan, welches vom Fahrradfahrer bedient werden kann, die Zahnrad stange 25 in einer Zentralbohrung der Nabenachse 2 verdreht wird, wodurch die Zahnräder 26 eine Drehung des Steuerrohres 27 im Untersetzungsverhältnis von etwa 1 : 3 bewirken. Die Zahnradstange 25 besteht vorzugsweise aus einer Profil stange mit dem gewünschten Zahnradprofil, das die in der Nabenachse 2 eingelas senen Zahnräder 26 ebenfalls aufweisen. Sie können daher aus demselben Aus gangsmaterial hergestellt werden, wie die Zahnradstange 25. Eine Innenverzahnung mit dem passenden Profil im Steuerrohr 27 sorgt für den ständigen Eingriff zwischen Zahnradstange 25, Zahnrad 26 und Steuerrohr 27.The control of the head tube takes place from the outside in that with a loading actuator, which can be operated by the cyclist, the gear rod 25 is rotated in a central bore of the hub axle 2 , whereby the gears 26 a rotation of the head tube 27 in the reduction ratio of about 1: 3 effect. The gear rod 25 is preferably composed of a profile rod with the desired gear profile, which also has the gears 26 inserted into the hub axis 2 . They can therefore be made from the same starting material as the gear rod 25 . An internal toothing with the matching profile in the head tube 27 ensures constant engagement between the gear rod 25 , gear 26 and head tube 27 .

Zur Funktionsbeschreibung des vorbeschriebenen Zehnganggetriebes genügt es, die fünf Gangschritte des zweiten Planetengetriebes zu erläutern, die - wie bereits gesagt - vom ersten Planetengtriebe um jeweils einen zusätzlichen Gangschritt ver mehrt werden. Der zusätzliche Gangschritt wird durch Verdrehen des Steuerroh res 27 und durch Verschieben der ersten Steuerhülse 32 bewirkt, die mit ihrem Bund 32a den ersten Ring 54 derart verschiebt, daß das zweite Klinkengesperre 22 in die Klinkenverzahnung 20 des Antreibers 4 eingreift, wodurch die Übersetzung des ersten Planetengetriebes ausgeschaltet ist. Das erste Klinkengesperre 21 wird dann gegenüber dem langsamer laufenden ersten Planetenradträger 10 überholt. Die in Rede stehenden fünf Gangschritte des ersten Planetengetriebes werden mit "großer Schnellgang, kleiner Schnellgang, Normalgang, kleiner Berggang und gro ßer Berggang" bezeichnet.To describe the function of the ten-speed transmission described above, it is sufficient to explain the five gear steps of the second planetary gear, which - as already mentioned - are multiplied by an additional gear step by the first planetary gear. The additional gear step is caused by rotating the Steuerroh res 27 and by moving the first control sleeve 32 , which with its collar 32 a moves the first ring 54 such that the second pawl lock 22 engages in the pawl teeth 20 of the driver 4 , whereby the translation of the first planetary gear is switched off. The first ratchet mechanism 21 is then overhauled compared to the slower running first planet carrier 10 . The five gear steps in question of the first planetary gear are referred to as "large overdrive, small overdrive, normal gear, small mountain gear and large mountain gear".

Der große Schnellgang des zweiten Planetengetriebes mit fünf Gängen ist dann eingeschaltet, wenn der Planetenradträger 19 über das zweite Klinkengesperre 24 angetrieben wird und das Stufenplanetenrad 13 sich auf dem großen Sonnenrad 17 abstützt, welches zu diesem Zweck mit dem Schaltbund 48 der dritten Steuerhülse 34 mit der Nabenachse 2 drehfest gekuppelt ist. Das schneller drehende Hohlrad 19 überträgt die Bewegung über den ersten Rollenfreilauf 36 auf die Nabenhülse 1.The large overdrive of the second planetary transmission with five gears is then turned on when the planet carrier 19 is driven via the second ratchet gear 24 and the Stufenplanetenrad 13 is supported on the large sun gear 17, which for this purpose, with the shift collar 48 of the third control sleeve 34 with Hub axle 2 is non-rotatably coupled. The faster rotating ring gear 19 transmits the movement to the hub sleeve 1 via the first roller freewheel 36 .

Der kleine Schnellgang wird durch Verdrehen des Steuerrohres 27 bewirkt, wodurch die dritte Steuerhülse 34 nach links gemäß Fig. 1 verschoben wird, wodurch sich die zweite Klauenverzahnung 48b des Schaltbundes 48 aus den Klauen 17b des großen Sonnenrades 17 löst und die zweite Klauenverzahnung 48b mit den Klauen 16a des kleinen Sonnenrades 16 in Eingriff kommen. Der Antrieb des Hohlrades 19 geht ins Schnelle, jedoch mit geringerer Übersetzung.The small overdrive is effected by rotation of the control tube 27, whereby the third control sleeve 34 to the left in Fig. 1 is shifted, whereby the second claw toothing 48 b of the shift collar 48 from the claws 17 b of the large sun gear 17 dissolves and the second dog teeth 48 b come into engagement with the claws 16 a of the small sun gear 16 . The drive of the ring gear 19 is rapid, but with a lower gear ratio.

Der Normalgang ist eine direkte Kupplung der Nabenhülse 1 mit der zweiten Hülse 56 über das dritte Klinkengesperre 23 und den ersten Rollenfreilauf 36 unter Umgehung des zweiten Planetengetriebes durch die Verschiebung der zweiten Steuerhülse 33 gemäß Fig. 1 nach rechts, wodurch das vierte Klinkengesperre 24 mit der Verzahnung 64 in Eingriff kommt und die Nabenhülse 1 unter Umgehung des zweiten Planetengetriebes direkt über den zweiten Rollenfreilauf 37 antreibt. Noch immer ist der erste Rollenfreilauf 36 ausgeschaltet, da die Stirnfläche 19a des Hohl rades 19 Reibkontakt mit dem ersten Rollenkäfig 52 hat, wodurch sich gegenüber den Rollen des ersten Rollenfreilaufs keine Relativdrehung ergeben kann, die zum Auflaufen der Rollen auf ein zweites Profil 62 auf dem Hohlrad 19 führt. The normal gear is a direct coupling of the hub sleeve 1 with the second sleeve 56 via the third ratchet mechanism 23 and the first roller freewheel 36 bypassing the second planetary gear by displacing the second control sleeve 33 according to FIG. 1 to the right, as a result of which the fourth ratchet mechanism 24 with the Gearing 64 comes into engagement and drives the hub sleeve 1 bypassing the second planetary gear directly via the second roller freewheel 37 . The first roller freewheel 36 is still switched off, since the end face 19 a of the hollow wheel 19 has frictional contact with the first roller cage 52 , as a result of which there can be no relative rotation relative to the rollers of the first roller freewheel, which leads to the second roller 62 running onto the rollers the ring gear 19 leads.

Diese Situation ändert sich erst mit der Einschaltung des kleinen Bergganges, wenn die zweite Hülse 56 um einen weiteren kleineren Axialweg e nach rechtsgemäß den Fig. 1 und 6 verschoben wird. Dann nämlich schiebt die Schulter 51 den ersten Rol lenkäfig 52 geringfügig nach rechts, wodurch sein Reibschluß mit der Stirnfläche 19a aufgehoben wird und jetzt von der Schulter 51 übernommen wird. Hierdurch dreht der erste Rollenfreilauf 36 sowie sein Profil 62 gegenüber dem ersten Rollen käfig 52 schneller, wodurch die Rollen des ersten Rollenfreilaufs in Drehrichtung gesehen nach rückwärts gegen die Steigflächen des Profils 62 gedrückt werden, wodurch die Rollen nach außen geleitet werden und den Reibschluß zwischen dem Hohlrad 19 und der Nabenhülse 1 herstellen. Die höhere Drehzahl des Hohlra des 19 wird über das angetriebene vierte Klinkengesperre 24 erzeugt, das über den Planetenradträger 11 und das Doppelplanetenrad 13 das Hohlrad 19 ins Schnelle antreibt.This situation changes only when the small mountain passage is switched on when the second sleeve 56 is shifted by a further smaller axial path e to the right in accordance with FIGS . 1 and 6. Then namely the shoulder 51 pushes the first Rol steering cage 52 slightly to the right, whereby its frictional engagement with the end face 19 a is canceled and is now taken over by the shoulder 51 . As a result, the first roller freewheel 36 and its profile 62 relative to the first roller cage 52 rotate faster, as a result of which the rollers of the first roller freewheel, when viewed in the direction of rotation, are pressed backwards against the rising surfaces of the profile 62 , as a result of which the rollers are guided outwards and the frictional engagement between them Produce ring gear 19 and hub sleeve 1 . The higher speed of the Hohlra of 19 is generated by the driven fourth ratchet 24 , which drives the ring gear 19 in a rapid manner via the planet gear carrier 11 and the double planet gear 13 .

Der große Berggang schließlich wird eingelegt durch die Rückführung des Schalt bundes 18 aus seiner Kupplungsposition mit dem kleinen Sonnenrad 16 zurück in die Kupplungsposition mit dem großen Sonnenrad 17, wobei die Umkehrung der vorhergehenden Beschreibung anzuwenden ist.The large mountain gear is finally inserted by returning the shift collar 18 from its coupling position with the small sun gear 16 back into the coupling position with the large sun gear 17 , the inversion of the previous description being used.

Beim Bremsvorgang durch Rückwärtsdrehen des Antreibers 4 wird der Kraftfluß über den Bremsrollenfreilauf 38 auf den Bremsmantel 39 geleitet, der mit der Nabenhülse je nach Größe des eingeleiteten Drehmoments eine größere oder kleiner Reibver bindung eingeht. Die Bremsung geschieht unter Umgehung des ersten und zweiten Planetengetriebes, die stillstehen, wobei die Nabenhülse 1 leer um läuft. Der dritte Rollenkäfig 44 ist mit dem Bremshebel über eine gering wirkende Friktion verbun den, die die Rollen des Bremsrollenfreilaufes beim Rückwärtstreten gegen die Steigflächen des ersten Profils 47 schiebt, wodurch sie in Klemmkontakt zwischen den Antreiber 4 und den Bremsmantel 39 geraten, der den Bremsmantel 39 bei weiterer nach rückwärts wirkender Bremsbetätigung nach außen mit der Naben hülse 1 in Kontakt bringt. Von Vorteil ist der Einbau einer Lagerschale 43 zur Lage rung der Bremseinrichtung sowie zur Übertragung der Friktion und ein Staubdec kel 42, der vom Bremshebel 41 durchragt wird. When braking by turning the driver 4 backward, the power flow is passed via the brake roller freewheel 38 to the brake jacket 39 , the connection with the hub sleeve depending on the size of the torque introduced a larger or smaller Reibver. Braking is done bypassing the first and second planetary gears, which stand still, the hub sleeve 1 running empty. The third roller cage 44 is connected to the brake lever via a low-friction, which pushes the rollers of the brake roller freewheel when pedaling backwards against the rising surfaces of the first profile 47 , causing them to come into clamping contact between the driver 4 and the brake jacket 39 , the brake jacket 39 with further backward brake actuation brings the hub sleeve 1 into contact. It is advantageous to install a bearing shell 43 for the position of the braking device and for transmitting the friction and a dust cover 42 which is penetrated by the brake lever 41 .

Im Schaltschema gem. der Fig. 4 werden die 10 Gangstufen mit römischen Ziffern gekennzeichnet. Die Schaltbewegungen der ersten Steuerhülse 32, der zweiten Steuerhülse 33 sowie der dritten Steuerhülse 34 werden somit von der ersten bis zur zehnten Gangstufe von oben nach unten fortlaufend beschrieben. Die erste Steuer hülse 32 folgt der ersten Steuerkurve 28, die vom ersten bis zum zehnten Gang ständig die Übersetzung des ersten Planetengetriebes wechselt und so die fünf Gänge des zweiten Planetengetriebes unterteilt. Die erste Schalthülse 32 wandert also beim Durchschalten vom ersten bis zum zehnten Gang immer hin und her. Die zweite Steuerkurve 29, die die zweite Steuerhülse 33 steuert, zeigt in den beiden ersten Gängen I und II eine unveränderte Position; für den Normalgang III wird das vierte Klinkengesperre 24 aktiviert, ohne aber den ersten Rollenfreilauf 36 freizuge ben. Erst mit der vierten Gangstufe IV wird die zweite Steuerhülse 33 um einen wei teren Schaltweg e weiterbewegt, wodurch der erste Rollenfreilauf 36 den Antrieb zwischen Hohlrad 19 und Nabenhülse 1 übernimmt. In dieser Position verharrt die zweite Steuerhülse 33 und der erste Rollenfreilauf 36 für die Gangstufen VII bis X. Dies bedeutet, daß der Kraftfluß jetzt über den ersten Rollenfreilauf 36 auf die Na benhülse 1 geleitet wird, wohingegen in den vorangegangenen Gangstufen der Kraftfluß über den zweiten Rollenfreilauf 37 auf die Nabenhülse 1 übertragen wurde. Die Bewegung der dritten Steuerhülse 34 auf der dritten Steuerkurve 30 wurde be reits zuvor beschrieben: Die Steuerhülse 34 legt in den Gangstufen I und II das große Sonnenrad 17, in den Gangstufen III bis IIX das kleine Sonnenrad 16 und schließlich in den Gangstufen IX und X abermals das große Sonnenrad 17 vermittels seines Schaltbundes 48 auf der Nabenachse gegen Drehung in Abstütz-Drehrich tung fest.In the circuit diagram acc. of Fig. 4 are in the 10 gear steps with Roman numerals. The switching movements of the first control sleeve 32 , the second control sleeve 33 and the third control sleeve 34 are thus described continuously from top to bottom from the first to the tenth gear stage. The first control sleeve 32 follows the first control curve 28 , which constantly changes the translation of the first planetary gear from the first to the tenth gear and thus divides the five gears of the second planetary gear. The first shift sleeve 32 therefore always moves back and forth when shifting from first to tenth gear. The second control cam 29 , which controls the second control sleeve 33 , shows an unchanged position in the first two gears I and II; for normal gear III, the fourth ratchet 24 is activated, but without the first roller freewheel 36 ben ben. Only with the fourth speed stage IV, the second control sleeve 33 is rotated by a direct switching path wei e further moved, whereby the first roller freewheel 36 between the drive gear 19 and hub shell 1 takes over. In this position, the second control sleeve 33 and the first roller freewheel 36 remain for the gear stages VII to X. This means that the power flow is now passed over the first roller freewheel 36 to the Na benhülse 1 , whereas in the previous gear stages the power flow over the second Roller freewheel 37 was transferred to the hub sleeve 1 . The movement of the third control sleeve 34 on the third control cam 30 has already been described previously: the control sleeve 34 sets the large sun gear 17 in gear stages I and II, the small sun gear 16 in gear stages III to IIX and finally in gear stages IX and X. again the large sun gear 17 by means of its switching collar 48 on the hub axle against rotation in the support direction of rotation fixed.

Zu dem Schaltschema ist zu sagen, daß der erste Gang der größte Berggang und der zehnte Gang der große Schnellgang ist.Regarding the circuit diagram it can be said that the first gear is the largest mountain gear and the tenth gear is the major overdrive.

Claims

1. Multi-speed drive hub with more than three gears for a bicycle, comprehensive

a hub axle ( 2 ), a driver ( 4 ) which can be rotated coaxially with respect to the hub axle ( 2 ), relative to the latter and relative to a hub sleeve ( 1 ),
- A planetary gear arrangement ( 45 , 18 , 12 ; 46 , 13 , 16 , 17 ) with more than three gear stages selectively switchable in a drive path between the driver ( 4 ) and the hub sleeve ( 1 ),
- optionally switchable coupling devices ( 21 , 22 , 23 , 24 , 36 , 37 ) in the drive path of the gear stages,
- An externally controllable, around the hub axis ( 2 ) rotatably arranged control tube ( 27 ) with frontally arranged, axially acting cure ven ( 28 , 29 , 30 ),

characterized in that

- The pinch rollers of a first roller freewheel ( 36 ) via a first roller cage fig ( 52 ) in and out of clamp engagement between a ring gear ( 19 ) and the Na sleeve ( 1 ) can be brought
- By the mutual frictional connection of the first roller cage ( 52 ) once with the end face ( 19 a) on the ring gear ( 19 ) and once with a shoulder ( 51 ) of a second sleeve ( 56 ), which has a second control sleeve ( 33 ) with the head tube ( 27 ) interacts.

2. Multi-speed drive hub according to claim 1, characterized in that the shoulder ( 51 ) of the second sleeve ( 56 ) when switching a fourth Klinkengesper res ( 24 ) by moving the second sleeve ( 56 ) in the direction of the first roller cage ( 52 ) is pressed against this and thereby dissolves the friction bandage of the most roller cage ( 52 ) with the end face ( 19 a) of the ring gear ( 19 ) and thereby takes over the friction bandage with the first roller cage ( 52 )