DE19828829A1

DE19828829A1 - Fünfgangnabe

Info

Publication number: DE19828829A1
Application number: DE19828829A
Authority: DE
Inventors: Josef Keller
Original assignee: Kun Teng Industry Co Ltd
Current assignee: Kun Teng Industry Co Ltd
Priority date: 1998-06-27
Filing date: 1998-06-27
Publication date: 1999-12-30
Anticipated expiration: 2018-06-28
Also published as: TW399534U; DE19828829B4

Abstract

Es wird eine Mehrgang-Antriebsnabe für Fahrräder, insbesondere eine Fünf-Gang-Nabe, vorgeschlagen, mit: DOLLAR A einer Nabenachse (3), einem konzentrisch hierzu angeordneten, ein Hohlrad (7, 8), mehrere Doppel-Planetenräder (10) mit einem Planetenradkäfig (9) und zwei Sonnenräder (11a, 11b) aufweisenden Planetengetriebe, das über Verzahnungen mit einem antriebsseitigen, axial verschiebbaren Kupplungsrad (4) und einem abtriebsseitigen mit einer Nabenhülse (1) verbundenen Kupplungsrad (5) in Verbindung steht, einer koaxial zur Nabenachse (3) angeordneten, federbelasteten Schaltkulisse (12), die eine Mehrzahl hintereinander angeordneter radialer Nocken oder Profilringe (121, 122, 123) aufweist, wobei durch axiales Verschieben der Schaltkulisse (12) das antriebsseitige und das abtriebsseitige Kupplungsrad (4, 5) verschoben werden und die Nocken oder Profilringe (121, 122, 123) nacheinander ein Eingriff mit den Sonnenrädern (11a, 11b) bringbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrgang-Antriebsnabe für Fahrräder mit einer Nabenachse, einem konzentrisch hierzu angeordneten, ein Hohlrad, einem ein Doppel-Planetenrad mit einem Planetenrad träger und zwei Sonnenräder aufweisendes Planetengetriebe. Mehr gang-Antriebsnaben sind beispielsweise aus der EP 0 531 608 A2 oder der EP 0 693 419 A2 bekannt.

Bekannte Fünfgangnaben arbeiten generell mit einem zweistufigen Planetengetriebe. Diese Getriebeart ermöglicht bekanntlich die reziproke Umkehrung der Übersetzungsverhältnisse, wie Antrieb- Hohlrad/Abtrieb-Planetenradträger für die Übersetzung ins Lang same und Antrieb-Planetenradträger/Abtrieb-Hohlrad für die rezi proke Übersetzung ins Schnelle, jeweils bei feststehendem Son nenrad. Der direkte Durchgang über Hohlrad oder Planetenradträ ger ergibt eine Übersetzung im Verhältnis von 1 : 1 und vervoll ständigt die fünfstufige Getriebeübersetzung.

Zum Schalten solcher Antriebsnaben ist beispielsweise an jedem Ende der Nabenachse ein Zugseil vorgesehen, über das Klinken betätigt werden, die das antriebseitige bzw. das abtriebseitige Kupplungsrad verschieben. Die Schaltbetätigung mit zwei Seilen ist recht aufwendig, da die zwei Seilzüge in einer am Lenker des Fahrrades befestigten Schaltbetätigung zusammengeführt werden müssen.

Auch bekannt sind zwei in der Nabe integrierte Schaltbetätigun gen, die einseitig über eine Achsbohrung nach außen geführt und durch eine dort an der Nabe angeflanschte Vorrichtung zu einer einteiligen Seilzugbetätigung zusammengeführt werden. Eine sol che Vorrichtung wird unter der Bezeichnung "Clickbox" vertrie ben. Entsprechende Erläuterungen hierzu sind in: Winkler, Rauch "FAHRRADTECHNIK", 9. Auflage, Bielefelder Verlagsanstalt 1996 enthalten.

Von dieser Problemstellung ausgehend soll eine Mehrgang-An triebsnabe, insbesondere eine Fünf-Gang-Nabe so fortgebildet werden, daß die Schalteinrichtung vereinfacht und ein Schalten mit nur einem einzigen Zugseil möglich ist.

Zur Problemlösung weist eine Mehrgang-Antriebsnabe, insbesondere Fünf-Gang-Nabe für Fahrräder folgende Merkmale auf:

- eine Nabenachse,
- ein konzentrisch hierzu angeordnetes, ein Hohlrad, ein Doppel-Planetenrad mit einem Planetenradträger und zwei Sonnenräder aufweisendes Planetengetriebe, das über Verzahnungen mit einem antriebsseitigen axial verschiebbaren Kupplungsrad und einem abtriebsseitigen mit einer Nabenhülse verbundenen Kupplungsrad in Ver bindung steht,
- eine koaxial zur Nabenachse angeordnet, federbelastete Schaltkulisse, die eine Mehrzahl hintereinander ange ordneter radialer Nocken oder Profilringe aufweist, wobei durch axiales Verschieben der Schaltkulisse das antriebsseitige und das abtriebsseitige Kupplungsrad verschoben werden und die Nocken oder Profilringe nacheinander in Eingriff mit den Sonnenrädern bringbar sind.

Durch diese Ausbildung können der erste bis fünfte Gang nachein ander durch Verschieben der Schaltkulisse eingeschaltet werden. Dabei kann aus jedem Gang in jeden Gang geschaltet werden. Die Schaltkulisse ist hülsenförmig ausgebildet und kann kostengün stig gefertigt werden. Durch den vereinfachten Aufbau benötigt die erfindungsgemäße Antriebsnabe gegenüber herkömmlichen Naben wesentlich weniger Einzelteile, so daß die Montage schneller und kostengünstiger erfolgen kann. Durch die Verwendung nur eines Seilzuges können herkömmliche kostengünstige Schaltbetätigungen für den Lenkergriff, wie beispielsweise ein Drehgriff, verwendet werden.

Vorzugsweise sind drei radiale Nocken oder Profilringe vorgese hen. Die Profilringe können über eine Feder-/Nutverbindung auf die Schaltkulisse aufgesetzt und mit dieser verbunden werden.

An ihrem einen Ende ist die Schaltkulisse mit dem antriebsseiti gen Kupplungsrad und an ihrem anderen Ende mit dem abtriebssei tigen Kupplungsrad verbunden, um den Kraftfluß sicherzustellen.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Kupplungsräder direkt auf der Schaltkulisse drehbar gelagert sind, wodurch eine weite re Bauteilvereinfachung erfolgt.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die Kupplungsräder nur mit dem Hohlrad oder dem Planetenradträger verbindbar. Die Schaltkulisse ist mit der Nabenachse drehfest und dazu axial relativ verschiebbar verbunden. Hierzu ist zwischen der Schalt kulisse und der Nabenachse eine Nutenprofilierung vorgesehen.

Um das Schalten der einzelnen Gänge zu erleichtern, sind die Sonnenräder vorzugsweise mit einem zu den Nocken oder Profilrin gen komplementären Innenprofil versehen.

Die Verbindung zwischen Schaltkulisse und Schaltzug kann über ein Schubklötzchen erfolgen.

Um den Gangwechsel in die andere Richtung zu erleichtern, stützt sich zwischen einem axialen äußeren Achsaufbau und der Schaltku lisse eine Druckfeder ab, die beim Schalten in einer Richtung (beispielsweise Steigerung der Übersetzung ins Schnelle) ge spannt wird.

Das Hohlrad umschließt das Doppel-Planetenrad und ist beidseitig zum Doppel-Planetenrad mit einer Innenverzahnung versehen, in die die Kupplungsräder eingreifen können.

Mit Hilfe einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Er findung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 den oberen Halbschnitt einer Fünfgang-Antriebs nabe mit geschaltetem ersten Gang;

Fig. 1a den oberen Teil-Halbschnitt einer Fünfgang-An triebsnabe mit geschaltetem zweiten Gang;

Fig. 1b den oberen Teil-Halbschnitt einer Fünfgang-An triebsnabe mit geschaltetem dritten Gang;

Fig. 1c den oberen Teil-Halbschnitt einer Fünfgang-An triebsnabe mit geschaltetem vierten Gang;

Fig. 1d den oberen Teil-Halbschnitt einer Fünfgang-An triebsnabe mit geschaltetem fünften Gang;

Fig. 2 die Ansicht der Schaltkulisse;

Fig. 3 den Schnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 2;

Fig. 4 den Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3.

Wie Fig. 1 zeigt, sind koaxial zu einer Nabenachse 3 ein zwei teiliges Hohlrad 7, 8, mehrere Doppelplanetenräder 10 mit den daran ausgebildeten Planetenrädern P₁ und P₂, zwei Sonnenräder 11a, 11b, ein Antreiber 2, der mit einem Kettenritzel 18 verse hen ist, ein Klinkenträger 6 mit einem Klinkenfreilauf 6a sowie beidseitig axial außen vorgesehene Achs-Lagerhülsen 3a, 3b an geordnet. Verschlossen wird die Antriebsnabe durch die Nabenhül se 1 bzw. den mit dieser verschraubten Nabenhülsen-Deckel 1a. Die Nabenhülse 1 und Nabenhülsen-Deckel 1a stützen sich über Wälzlager 21, 22, 23 auf der Nabenachse 3 ab.

Der Antreiber 2a ist über ein Kupplungsrad 4 mit dem Hohlrad 7 oder dem Planetenradkäfig 9 verbindbar. Hierzu sind das Hohlrad 7 und der Planetenradkäfig 9 mit einem entsprechenden Kupplungs profil (Verzahnung) 7a, 9a versehen. Über ein abtriebsseitiges Kupplungsrad 5 ist der Planetenradkäfig 9 oder der Hohlrad-Dec kel 8 mit dem Klinkenträger 6 zur Drehmomentübertragung verbind bar. Auf der Nabenachse 3 ist eine hülsenförmige Schaltkulisse 12 aufgesetzt, die drehfest mit der Achse 3 verbunden zu dieser aber in axialer Richtung verschiebbar ist. Die Schaltkulisse 12 weist radiale Nocken bzw. Profilringe 121, 122, 123 auf, die denselben Außendurchmesser aber eine unterschiedliche axiale Länge aufweisen. Die Profilringe 121, 122, 123 sind dazu vorge sehen, bei einer Axialverschiebung der Schaltkulisse 12 in das Kupplungsprofil 11c der Sonnenräder 11a oder 11b einzugreifen und somit die Sonnenräder 11a oder 11b, die mit den Planetenrä dern P₁, P₂ kämmen, zuzuschalten.

In der Achse 3 ist eine axiale Bohrung 17 vorgesehen, in die ein Zugstängchen 14 eingesetzt werden kann, das über einen Schub klotz 13 mit der Schaltkulisse 12 verbindbar ist. An das Zug stängchen 14 schließt der Seilzug 24 zur Betätigung der Mehrgang nabe an. Auf der Schaltkulisse 12 sind die beiden drehbaren Kupplungsräder 4, 5 befestigt. Das antriebsseitige Kupplungsrad 4 stützt sich an dem Profilring 121 ab und wird über einen hier nicht näher bezeichneten Sprengring gegen axiale Verschiebung gesichert. Das abtriebsseitige Kupplungsrad 5 stützt sich an einem hier nicht näher bezeichneten axialen Absatz am Sitz 20 für das Kupplungsrad 5 ab und wird über einen ebenfalls nicht näher bezeichneten Sprengring axial gesichert. Der Schubklotz 13 wird durch eine Bohrung 20' durch die Schaltkulisse 12 hindurch geführt. Zwischen dem abtriebsseitigen Achsaufbau 3b und der Schaltkulisse 12 stützt sich eine Druckfeder 15 ab, die beim Verschieben der Schaltkulisse 12 (auf der Zeichnung nach links) gespannt wird. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Schaltkulisse 12 innen mit axial verlaufenden Führungsnuten 25 ausgebildet, die in ent sprechende, hier nicht näher dargestellte Vorsprünge in der Ach se 3 eingreifen, wodurch die Schaltkulisse 12 mit der Achse 3 drehfest aber axial beweglich gekoppelt ist. Die Führungsringe 121, 122, 123 sind mit axialen Nuten 26 ausgebildet, mit denen sie in eine entsprechende komplementäre Profilierung 11c in die Sonnenräder 11a, 11b eingreifen können.

Anhand der Fig. 1 bis 1d soll nachfolgend die Funktionsweise der Mehrgangnabe erläutert werden. Fig. 1 zeigt die Stellung mit eingelegtem ersten Gang, also einer Übersetzung ins Langsa me. Über das auf der Schaltkulisse 12 drehbar gelagerte an triebsseitige Kupplungsrad 4 wird der Antreiber 2 mit dem Hohl rad 7, dem Sonnenrad 11a und über den Planetenradträger 9, das drehbar auf der Schaltkulisse 12 gelagerte abtriebsseitige Kupp lungsrad 5 mit dem Klinkenträger 6 verbunden. Der Profilring 122 schaltet das Sonnenrad 11a zu.

Wird die Schaltkulisse 12 nun um einen Schritt weiterbewegt (auf der Zeichnung nach links), wird der zweite Gang mit einer Über setzung ins Langsame geschaltet. Wie Fig. 1a zeigt, ist nun der Antreiber 2 über das Kupplungsrad 4 mit dem Hohlrad 7 und ab triebsseitig über den Planetenradträger 9 sowie dem Kupplungsrad 5 mit dem Klinkenträger 6 verbunden. Der Profilring 122 ist au ßer Eingriff mit dem Sonnenrad 11a und der Profilring 123 greift in die Profilierung 11c des zweiten Sonnenrades 11b ein und schaltet dieses zu.

Fig. 1b zeigt den eingelegten dritten Gang, der eine direkte Übersetzung bietet. Der Antreiber 2 ist über das Kupplungsrad 4 weiterhin mit dem Hohlrad 7 verbunden. Abtriebsseitig greift das Kupplungsrad 5 nun in den Hohlrad-Deckel 8 ein und verbindet diesen mit dem Klinkenträger 6, der über den Klinkenfreilauf 6a mit der Nabenhülse 1 in Verbindung steht.

Die erste Übersetzung ins Schnelle (vierter Gang) zeigt Fig. 1c. Das Kupplungsrad 4 verbindet den Antreiber 2 mit dem Plane tenradträger 9 und das Kupplungsrad 5 den Hohlrad-Deckel 8 mit dem Klinkenträger 6. Über den Profilring 123 ist das Sonnenrad 11b zugeschaltet.

Die letzte Übersetzungsstufe zeigt Fig. 1d. Das antriebsseitige Kupplungsrad 4 verbindet den Antreiber 2 mit dem Planetenradträ ger 9 und das abtriebsseitige Kupplungsrad 5 den Hohlrad-Deckel 8 mit dem Klinkenträger 6. Über den Profilring 121 ist das Son nenrad 11a zugeschaltet, das mit dem Planetenrad P₁ kämmt, wo durch der Planetenradträger 9 ebenfalls in Umlauf versetzt wird, da die Planetenräder P₁, P₂ über den Lagerbolzen 9c mit dem Pla netenradkäfig 9 verbunden sind.

Bezugszeichenliste

1

Nabenhülse

1

aNabenhülsen-Deckel

2

Antreiber

2

aAntreiber-Kupplungsprofil

3

Achse/Nabenachse

3

aAchs-Lagerhülse

3

bAchs-Lagerhülse

4

antriebsseitiges Kupp lungsrad

5

abtriebsseitiges Kupp lungsrad

6

Klinkenträger

6

aKlinke

6

bKupplungsprofil Klinken träger

7

Hohlrad

7

aHohlrad-Kupplungsprofil

8

Hohlrad-Deckel

8

aHohlraddeckel-Kupplungs profil

9

Planetenradkäfig

9

aPlanetenradkäfig- Kupplungsprofil

9

bPlanetenradkäfig- Kupplungsprofil (ab triebsseitig)

9

cLagerbolzen

10

Doppelplanetenrad

11

aSonnenrad

11

bSonnenrad

11

cSonnenrad-Kupplungsprofil

12

Schaltkulisse

121

Profilring

122

Profilring

123

Profilring

13

Schubklotz

14

Zugstängchen

15

Druckfeder

16

Führungsnut

17

Achsbohrung

18

Kettenritzel

19

Sitz- und Lauffläche für Kupplungsrad

20

Sitz- und Lauffläche für Kupplungsrad

20

'Bohrung

21

Wälzlager

22

Wälzlager

23

Wälzlager

24

Seilzug

25

Nut

26

Nut
P₁

Verzahnung erstes Plane tenrad
P₂

Verzahnung zweites Plane tenrad

Claims

1. Mehrgang-Antriebsnabe für Fahrräder, insbesondere Fünf- Gang-Nabe, mit:
einer Nabenachse (3), einem konzentrisch hierzu angeordne ten, ein Hohlrad (7, 8), mehrere Doppel-Planetenräder (10) mit einem Planetenradkäfig (9) und zwei Sonnenräder (11a, 11b) aufweisenden Planetengetriebe, das über Verzahnungen mit einem antriebsseitigen, axial verschiebbaren Kupplungs rad (4) und einem abtriebsseitigen mit einer Nabenhülse (1) verbundenen Kupplungsrad (5) in Verbindung steht, einer koaxial zur Nabenachse (3) angeordneten, federbelasteten Schaltkulisse (12), die eine Mehrzahl hintereinander ange ordneter radialer Nocken oder Profilringe (121, 122, 123) aufweist, wobei durch axiales Verschieben der Schaltkulisse (12) das antriebsseitige und das abtriebsseitige Kupplungs rad (4, 5) verschoben werden und die Nocken oder Profilrin ge (121, 122, 123) nacheinander in Eingriff mit den Sonnen rädern (11a, 11b) bringbar sind.

2. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß drei radiale Nocken oder Profilringe (121, 122, 123) vorgesehen sind.

3. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltkulisse (12) an ihrem einen Ende mit dem antriebsseitigen Kupplungsrad (4) und an ihrem anderen Ende mit dem abtriebsseitigen Kupplungsrad (5) verbunden ist.

4. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Kupplungsräder (4, 5) auf der Schaltkulisse (12) drehbar gelagert sind.

5. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Kupplungsräder (4, 5) nur mit dem Hohlrad (7) oder dem Planetenradträger (9) verbindbar sind.

6. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltkulisse (12) mit der Nabenachse (3) drehfest aber relativ dazu axial verschiebbar verbunden ist.

7. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltkulisse (12) mit der Nabenachse (3) über eine Nutenprofilierung (25) verbunden ist.

8. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Sonnenräder (11a, 11b) ein zu dem Profil (26) der Nocken oder den Profilringen (121, 122, 123) komplemen täres Innenprofil aufweisen.

9. Mehrgang-Antriebsnabe nach einem oder mehreren der vorste henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin dung zwischen Schaltkulisse (12) und Schaltzug (24) über ein Schubklötzchen (13) erfolgt.

10. Mehrgang-Antriebsnabe nach einem oder mehreren der vorste henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen einem axial äußeren Achsaufbau (3b) und der Schaltkulisse (12) eine Druckfeder (15) abstützt.

11. Mehrgang-Antriebsnabe nach einem oder mehreren der vorste henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (7, 8) das Doppel-Planetenrad (10) in Axialrichtung um schließt und beidseitig zum Doppel-Planetenrad (10) mit einer Innenverzahnung (7a, 8a) versehen ist.

12. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltkulisse (12) rohrförmig ausgebildet ist.