DE19860232A1

DE19860232A1 - Multispeed hub for bicycle has planetary gears arranged symmetrically in planet carrier and disposed at 120 degrees to each other

Info

Publication number: DE19860232A1
Application number: DE1998160232
Authority: DE
Inventors: Guenter Nuernberger
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: DE19860232B4

Abstract

The multispeed hub's planetary gears(2a-2c) are arranged symmetrically in a planet carrier and disposed at 120 degrees to each other. One of the gearwheels, for example the third gearwheel of a smaller gearwheel pair forming one section of the planetary gear assembly, interacts with a ring gear, whereby the ring gear and/or the gearwheel have a number of teeth not divisible by three. The planetary gears differ from one another by the different position of the third gearwheel(7) in relation to the fourth gearwheel(8) in the smaller gear pair.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrgangnabe für ein Fahrrad mit mehrstufigen Planetenrä dern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a multi-speed hub for a bicycle with multi-stage planetary gear dern according to the preamble of claim 1.

Aus der EP 0 623 505 B1 ist eine Mehrgang-Fahrradnabe zu entnehmen, die mehrstufi ge Planetenräder aufweist, die zusammen mit Sonnenrädern und einem Hohlrad ein Planetengetriebe bilden, wobei die Planetenräder aus zwei Planetenradteilen bestehen, die mehrere Planetenräder aufweisen können und miteinander durch Kupplungsverzah nungen verbunden sind, die die beiden Planetenradteile in der Weise verbindet, daß die Verzahnungen der Planetenräder zueinander in einer ganz bestimmten Stellung stehen. Die hier gezeigte Fügetechnik der Zusammensetzung der beiden Planetenradteile ge währleistet, daß die Verzahnungen der Planetenräder zueinander immer die gleiche Stellung aufweisen. Die Verwendung ein und desselben Planetenrades für die Zusam mensetzung des Planetengetriebes bedingt, daß die Zähnezahl des Sonnenrades zur Zähnezahl des Hohlrades in einem ganz bestimmten Verhältnis steht. Ideal ist eine Zäh nezahlkombination, die sowohl beim Sonnenrad wie auch beim Hohlrad einen Divisor von 3 besitzt. Ist dies nicht der Fall, so müssen die Planetenräder zu einander in einer ganz bestimmten Stellung verbaut werden, wobei auch eine asymmetrisch zueinander versetzte Anordnung vorkommen kann. Planetengetriebe mit solchen Konstruktions merkmalen müssen mit besonderen Vorrichtungen montiert werden, wobei die Plane tenräder untereinander zusätzlich mit Vorrichtungen in der nur einzig möglichen Einbau lage fixiert werden müssen.From EP 0 623 505 B1 a multi-speed bicycle hub can be found, the multi-stage ge planet gears, which together with sun gears and a ring gear Form planetary gears, the planet gears consisting of two planet gear parts, which can have multiple planet gears and with each other by coupling teeth Connections are connected, which connects the two planetary gear parts in such a way that the The teeth of the planet gears are in a very specific position. The joining technique shown here of the composition of the two planetary gear parts ge ensures that the teeth of the planet gears are always the same Have position. The use of one and the same planet gear for the together composition of the planetary gear requires that the number of teeth of the sun gear Number of teeth of the ring gear is in a very specific ratio. A toughness is ideal Number combination that is a divisor for both the sun gear and the ring gear out of 3. If this is not the case, the planet gears must be in one with each other very specific position are installed, including an asymmetrical to each other staggered arrangement can occur. Planetary gear with such a construction Features must be fitted with special devices, the tarpaulin ten wheels with each other additionally with devices in the only possible installation location must be fixed.

Die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Planetenräder weisen vier Zahnräder auf, wobei jedes Planetenrad aus zwei Teilen besteht, wobei der erste Teil aus einem großen Zahnradpaar und der zweite Teil aus einem kleinen Zahnradpaar zusammenge setzt ist. Um die Montage für eine mögliche Reparatur einfach zu gestalten, wurde eine symmetrische Anordnung der Planetenräder im Planetengetriebe gewählt, nämlich ein Versatz von jeweils 120° für die Achsen der Planetenräder zueinander. Da aus Gründen der erforderlichen Gangstufen es nicht möglich war, das Hohlrad mit einer Zähnezahl zu versehen, die durch 3 teilbar ist, wird vorgeschlagen, das kleine Zahnradpaar in der Wei se zu modifizieren, daß das größere Zahnrad des kleineren Zahnradpaares gegenüber dem kleineren Zahnrad verdreht angeordnet ist, wobei durch die Synthese mit dem gro ßen Zahnradpaar drei Planetenräder entstehen, die über Kennzeichnung an ihrem vor bestimmten Platz im Planetenradträger mittels einer geeigneten Vorrichtung derart montiert werden können, daß ein einwandfreier Lauf des Planetengetriebes gewährlei stet ist.The planet gears proposed in the present invention have four gears on, each planet gear consists of two parts, the first part of one large gear pair and the second part of a small gear pair sets is. In order to make the assembly easy for a possible repair, a symmetrical arrangement of the planet gears in the planetary gear selected, namely a Offset of each 120 ° for the axes of the planet gears. Because for reasons the required gear levels it was not possible to lock the ring gear with a number of teeth provided that is divisible by 3, it is proposed the small gear pair in the Wei se to modify that the larger gear of the smaller gear pair opposite the smaller gear is rotated, with the synthesis with the gro This pair of gears creates three planet gears, which are marked on their front determined space in the planet carrier by means of a suitable device can be mounted to ensure that the planetary gear runs properly is steady.

Es ist also die Aufgabe der Erfindung, Planetenräder mit mindestens drei Zahnrädern zu schaffen, die in einem Planetengetriebe mit symmetrischem Aufbau untergebracht wer den können, wobei ein Hohlrad und Sonnenräder mit eingeschränkt beliebigen Zähne zahlen eingesetzt werden können und wobei die Summe der Zähnezahlen von Sonnen- und Hohlrad durch drei teilbar ist. Der erforderliche Kostenaufwand soll das übliche Maß nicht überschreiten.It is therefore the object of the invention to planet gears with at least three gears create who housed in a planetary gear with a symmetrical structure the can, being a ring gear and sun gears with limited arbitrary teeth numbers can be used and the sum of the number of teeth of solar and ring gear is divisible by three. The cost required should be the usual Do not exceed dimension.

Die Lösung der Aufgabe ist in dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches be schrieben. Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The solution to the problem is in the characterizing part of the main claim wrote. Refinements can be found in the subclaims.

Anhand mehrerer Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel eines Planetengetriebes mit drei Vierfachplanetenrädern in symmetrischer Anordnung beschrieben. Es zeigen: Using several drawings, an embodiment of a planetary gear described with three quadruple planet gears in a symmetrical arrangement. Show it:

Fig. 1 einen senkrecht zur Achse geschnittenen Planetenradträger mit drei sym metrisch angeordneten Planetenrädern mit vier Zahnkränzen; Figure 1 is a perpendicular to the axis cut planet carrier with three sym metrically arranged planet gears with four sprockets.

Fig. 2 den Planetenradträger und ein Planetenrad im Längsschnitt; Figure 2 shows the planet carrier and a planet gear in longitudinal section.

Fig. 3 den Längsschnitt gemäß Fig. 2 mit dem geschnittenen Planetenrad, beste hend aus einem großen Zahnradpaar und einem kleinen Zahnradpaar, die miteinander über eine Längsverzahnung verbunden sind; FIG. 3 shows the longitudinal section according to FIG. 2 with the cut planet gear, best consisting of a large pair of gears and a small pair of gears, which are connected to one another via a longitudinal toothing;

Fig. 4 die Verbindung des großen Zahnradpaares mit dem kleinen Zahnradpaar über einen Hals im Längsschnitt; Figure 4 shows the connection of the large pair of gears with the small pair of gears via a neck in longitudinal section.

Fig. 5 die symmetrische Anordnung der drei Planetenräder, wobei sich die klei nen Zahnradpaare jeweils dadurch unterscheiden, daß ihre Zahnräder un terschiedlich gegeneinander verdreht angeordnet sind. Fig. 5 shows the symmetrical arrangement of the three planet gears, the small NEN pairs of gears each differ in that their gears are arranged un differently rotated against each other.

Wird mit 1 ein Planetenradträger für ein Planetengetriebe in einer Mehrgangnabe be zeichnet, so ist auf diesem ein erstes Planetenrad 2a, ein zweites Planetenrad 2b und ein drittes Planetenrad 2c auf jeweils einer Achse 11 gelagert. Das erste Planetenrad 2a be steht aus einem großen Zahnradpaar 3 und einem ersten kleinen Zahnradpaar 4a. Das zweite Planetenrad 2b besteht aus dem großen Zahnradpaar 3, welches im ersten Plane tenrad 2a ebenfalls verwendet wurde, und einem zweiten kleinen Zahnradpaar 4b. Das dritte Planetenrad 2c besteht analog aus dem großen Zahnradpaar 3 und einem dritten kleinen Zahnradpaar 4c.Is 1 with a planet gear carrier for a planetary gear in a multi-speed hub be, so a first planet gear 2 a, a second planet gear 2 b and a third planet gear 2 c are each mounted on an axis 11 on this . The first planet gear 2 a be made up of a large pair of gears 3 and a first small pair of gears 4 a. The second planet gear 2 b consists of the large pair of gears 3 , which tenrad 2 a was also used in the first Plane, and a second small pair of gears 4 b. The third planetary gear 2 c consists analogously of the large gear pair 3 and a third small gear pair 4 c.

Das große Zahnradpaar 3 weist ein erstes größeres Zahnrad 5 und ein zweites kleineres Zahnrad 6 auf, wohingegen das erste kleine Zahnradpaar 4a ein drittes größeres Zahn rad 7 und ein kleineres viertes Zahnrad 8 aufweist. Ebenso wie das erste kleine Zahn radpaar 4a weisen auch das zweite kleine Zahnradpaar 4b und das dritte kleine Zahn radpaar 4c jeweils das dritte Zahnrad 7 und das vierte Zahnrad 8 auf, wobei die kleinen Zahnradpaare 4a, 4b, 4c sich dadurch unterscheiden, daß jeweils das dritte Zahnrad 7 gegenüber dem vierten Zahnrad 8 eine speziell verdrehte Position aufweist. Die verdreh te Position wird jeweils von der Zahnmitte eines Zahnes des jeweiligen Zahnrades defi niert, wobei die Zahnmitte eines Zahnes des ersten Zahnrades 5 mit Z5, die Zahnmitte eines Zahnes des. zweiten Zahnrades 6 mit Z6, die Zahnmitte eines Zahnes des dritten Zahnrades 7 mit Z7 und die Zahnmitte eines Zahnes des vierten Zahnrades 8 mit Z8 be zeichnet wird.The large gear pair 3 has a first larger gear 5 and a second smaller gear 6 , whereas the first small gear pair 4 a has a third larger gear 7 and a smaller fourth gear 8 . Just like the first small gear pair 4 a, the second small gear pair 4 b and the third small gear pair 4 c each have the third gear 7 and the fourth gear 8 , the small gear pairs 4 a, 4 b, 4 c distinguish in that in each case the third gear 7 has a specially rotated position relative to the fourth gear 8 . The twisted position is in each case defined by the center of a tooth of a tooth of the respective gear, the center of a tooth of a first gear 5 with Z5, the center of a tooth of the second gear 6 with Z6, the center of a tooth of the third gear 7 with Z7 and the center of a tooth of the fourth gear 8 with Z8 be distinguished.

Den Fig. 1 und 2 ist zu entnehmen, daß an der Stirnseite des ersten Zahnrades 5 vom großen Zahnradpaar 3 eine Montagemarkierung 10 angeordnet ist, während an der Stirnseite des vierten Zahnrades 8 des ersten kleinen Zahnradpaares 4a eine Produkti onsmarkierung 9a, an der Stirnseite des vierten Zahnrades 8 des zweiten kleinen Zahn radpaares 4b eine Produktionsmarkierung 9b und an der Stirnseite des vierten Zahnra des 8 des dritten kleinen Zahnradpaares 4c eine Produktionsmarkierung 9c angeordnet sind. FIGS. 1 and 2 it can be seen that a mounting mark is on the front side of the first gear 5 from the large gear pair 3 is arranged 10, while the first small gear pair 4 a a producti onsmarkierung on the front side of the fourth gear 8 9 a, at the End face of the fourth gear 8 of the second small gear pair 4 b a production mark 9 b and on the end face of the fourth gear 8 of the third small gear pair 4 c a production mark 9 c are arranged.

Den Fig. 3 und 4 ist zu entnehmen, daß es sich bei den Planetenrädern 2a, 2b, 2c um zusammengesetzte Teile handelt, bei denen das große Zahnradpaar 3 mit kleinen Zahn radpaaren 4a, 4b, 4c gefügt werden. Diese Fügestelle besteht gemäß Fig. 3 aus einem Zentrierbund 12 und einem Rändel 14 in Form einer Längsverzahnung, sowie aus einer Lagerstelle 15, die den Rändel 14 dem Zentrierbund 12 aufnehmen kann. Die Teile wer den maschinell in die für sie vorgeschriebene Position gebracht und dann miteinander gefügt. Gemäß Fig. 4 weist das kleine Zahnradpaar 4a, 4b, 4c einen Hals 13 auf, der in eine Durchgangsbohrung 17 des großen Zahnradpaares 3 eingefügt werden kann. Die se Fügeverbindung wird ebenfalls zur Einhaltung der Drehposition der beiden zu fügen den Teile mit einer Unregelmäßigkeit in der Längsverzahnung versehen, die nur eine einzige, nämlich die richtige Position der Teile zueinander gestattet. Ein weiterer Vorteil liegt in der Biegesteifigkeit der gefügten Teile zueinander im Zusammenspiel mit den Lagerbolzen 11, die dann erforderlich ist, wenn der Antrieb über das erste Zahnrad 5 läuft, da dieses am weitesten von dem mit dem Hohlrad in Eingriff befindlichen dritten Zahnrad 7 axial entfernt positioniert ist. FIGS. 3 and 4 it can be seen that when the planet wheels 2, a, 2 b, 2 c concerns composite parts where the large gear pair 3 with small toothed wheel pairs 4 a, 4 b are joined 4 c. According to FIG. 3, this joint consists of a centering collar 12 and a knurl 14 in the form of a longitudinal toothing, as well as a bearing point 15 which can accommodate the knurling 14 of the centering collar 12 . The parts are automatically brought into the prescribed position for them and then joined together. According to FIG. 4, the small gear pair 4 a, 4 b, 4 c a neck 13 which can be inserted in a through hole 17 of the large gear pair 3. This joining joint is also provided to maintain the rotational position of the two parts to be joined with an irregularity in the longitudinal toothing, which only allows a single, namely the correct position of the parts to each other. Another advantage lies in the flexural rigidity of the joined parts to one another in interaction with the bearing pin 11 , which is required when the drive runs over the first gear 5 , since this is the farthest axially away from the third gear 7 which is in engagement with the ring gear is positioned.

Aus der Fig. 5 geht die symmetrische Position der Planetenräder 2a, 2b, 2c zueinander hervor, da die Planetenräder 2a, 2b, 2c auf ihren Radialstrahlen A, B, C symmetrisch ange ordnet sind, wobei die Strahlen A, B, C zueinander einen Winkel α bilden, der 120° sein soll. Das Zugeständnis an diese Symmetrie der Positionierung der Planetenrä der 2a, 2b, 2c ist die Position des dritten Zahnrades 7 zu den übrigen Zahnrädern 5, 6 und 8. Während die Zahnmitten der Zähne Z5, Z6, Z8 auf ihren jeweiligen Radialstrah len A, B, C liegen, liegt die Zahnmitte Z7 des ersten Planetenrades 2a auf dem Radial strahl A, die Zahnmitte Z7 weicht jedoch gegenüber dem Radialstrahl B um einen Win kel β im Uhrzeigersinn ab. Beim dritten Planetenrad 2c weicht die Zahnmitte Z7 entge gen dem Uhrzeigersinn ebenfalls um den Winkel β vom Radialstrahl C ab.From Fig. 5, the symmetrical position is of the planet wheels 2 a, 2 b, 2 c each other out, since the planet wheels 2 a, 2 b, 2 c on their radial beams A, B, C arranged symmetrically, wherein the beams A , B, C form an angle α to one another, which should be 120 °. The concession to this symmetry of the positioning of the planetary gears 2 a, 2 b, 2 c is the position of the third gear 7 to the other gears 5 , 6 and 8th While the tooth centers of the teeth Z5, Z6, Z8 lie on their respective radial beams A, B, C, the tooth center Z7 of the first planet gear 2 a lies on the radial beam A, but the tooth center Z7 gives way to the radial beam B by a angle β clockwise. In the third planetary gear 2 c, the center of the tooth Z7 also deviates counterclockwise by the angle β from the radial beam C.

Da das große Zahnradpaar 3 und die kleinen Zahnradpaare 4a, 4b, 4c aus Sintermaterial bestehen, ist es wegen der Ähnlichkeit der Teile kein Problem unterschiedliche Teile an zufertigen und diese miteinander zu verpressen. Bei der Erstausrüstung ist es ebenfalls problemlos, unterschiedliche Planetenräder 2a, 2b, 2c auf den Planetenradträger zu montieren. Es ist lediglich erforderlich, bei der Montage - Erstausrüstung oder Wieder montage - die Verzahnung des dritten Zahnrades 7 in der gemäß Fig. 5 dargestellten Weise über eine Montagevorrichtung zu fixieren. Diese Montagevorrichtung orientiert sich an den Montagemarkierungen 10 auf der Stirnfläche des jeweiligen ersten Zahnra des 5.Since the large gear pair 3 and the small gear pairs 4 a, 4 b, 4 c are made of sintered material, it is not a problem because of the similarity of the parts to make different parts and to press them together. With the original equipment it is also easy to mount different planet gears 2 a, 2 b, 2 c on the planet gear carrier. It is only necessary to fix the toothing of the third gear 7 in the manner shown in FIG. 5 via an assembly device during assembly - initial equipment or reassembly. This assembly device is based on the assembly markings 10 on the end face of the respective first toothed gear of FIG. 5 .

Die Markierungen 9a, 9b, 9c dienen dazu, das gefügte vierstufige Planetenrad 2a, 2b, 2c der richtigen Position im Planetenradträger 1 relativ zu den jeweils anderen Planetenrä dern zuzuordnen. Die Montagemarkierung 10 an der Stirnseite des ersten Zahnrades 5 gewährleistet die richtige Montage des Hohlrades über die Zahnräder 7.The marks 9 a, 9 b, 9 c are used to assign the four-stage planet gear 2 a, 2 b, 2 c to the correct position in the planet carrier 1 relative to the other planet wheels. The assembly mark 10 on the end face of the first gear 5 ensures the correct assembly of the ring gear via the gears 7 .

Der Vorteil der oben beschriebenen Anordnung von Planetenrädern 2a, 2b, 2c liegt bei freier Wahl der Zähnezahlen und der Gangstufen des Planetengetriebes in der Zweitei ligkeit der Planetenräder, mit Hilfe derer es möglich ist, auf einfache Weise unterschied liche Planetenräder herzustellen, die den Anforderungen an die Auswahl der Gangstu fen im Planetengetriebe genügen.The advantage of the arrangement of planet gears 2 a, 2 b, 2 c described above lies in the free choice of the number of teeth and the gears of the planetary gear in the Zweii union of the planet gears, with the help of which it is possible to easily produce different planet gears meet the requirements for the selection of gear stages in the planetary gear.

Claims

1. multi-speed hub for a bicycle with multi-stage planet gears ( 2 a, 2 b, 2 c) to form a planetary gear,

- The planet gears ( 2 a, 2 b, 2 c) are mounted on bearing bolts ( 11 ) in the planet wheel carrier ( 1 ),
- further wherein the planetary gears (2 a, 2 b, 2 c) are quantitative sets of at least two parts together, which each have a certain position,
- The first part of a large pair of gears ( 3 ) and the second part of a small pair of gears ( 4 a, 4 b, 4 c),
- The large gear pair ( 3 ) has a first gear ( 5 ) and a second gear wheel ( 6 ),
- While the small pair of gears ( 4 a, 4 b, 4 c) has a third gear ( 7 ) and a fourth gear ( 8 ), characterized in that
- That the planet gears ( 2 a, 2 b, 2 c) are arranged at an angle (α) of 120 ° to one another, that is to say symmetrically in the planet carrier ( 1 ),
- one of the gearwheels, for example the gearwheel ( 7 ), cooperating with a ring gear,
- The ring gear and / or the gear ( 7 ) have a number that cannot be divided by three teeth,
- Wherein further the planet gears ( 2 a, 2 b, 2 c) differ from each other by the under different position of the gear ( 7 ) to the gear ( 8 ) in the small gear pair ( 4 a, 4 b, 4 c).

2. Multi-speed hub according to claim 1, characterized in that the center of the tooth (Z7) of a tooth of the third gear ( 7 ) in the first planet wheel ( 2 a) on a radial beam (A) starting from the center of the planet carrier ( 1 ) together with the tooth centers (Z5, Z6, Z8) of the first gear ( 5 ), the second gear ( 6 ) and the fourth gear ( 8 ).

3. Multi-speed hub according to claim 1 or 2, characterized in that the tooth centers (Z5, Z6, Z8) each have a tooth of the first, second and fourth gear ( 5 , 6 , 8 ) in the second planet gear ( 2 b) on one of the Center of the tarpaulin carrier ( 1 ) starting radial beam (B) lie, while the center of the tooth (Z7) of a tooth of the third gear ( 7 ) is positioned rotated clockwise by an angle (β) by the radial beam (B).

4. Multi-speed hub according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tooth centers (Z5, Z6, Z8) each have a tooth of the first, second and fourth gear ( 5 , 6 , 8 ) in the third planet gear ( 2 c) on one radial beam (C) emanating from the center of the planet wheel carrier ( 12 ), while the center of the tooth (Z7) of a tooth of the third gear ( 7 ) is positioned rotated counterclockwise by an angle (β) by the radial beam (C).

5. multi-speed hub according to claim 3 or 4, characterized, that the angle (β) has an amount of 7.5 °.

6. Multi-speed hub according to claim 1 or 2, characterized in that the small pair of gears ( 4 a, 4 b, 4 c) a centering collar ( 12 ) and a knurled del ( 14 ) in the form of a longitudinal toothing to form an anti-rotation device in a centering hole ( 16 ) of the large gear pair ( 3 ).

7. Multi-speed hub according to claim 1 or 2, characterized in that the small pair of gears ( 4 a, 4 b, 4 c) has a neck ( 13 ) which to form an anti-rotation device with the large pair of gears ( 3 ) via a longitudinal toothing in a through hole ( 17 ) is joined.

8. Multi-speed hub according to claim 6 or 7, characterized in that the large pair of gears ( 3 ) and the small pair of gears ( 4 a, 4 b, 4 c) consist of sintered material.

9. Multi-speed hub according to claim 2, characterized in that the small pair of gears ( 4 a) with the large pair of gears ( 3 ) to form a first planet gear ( 2 a) is mechanically assembled, with a first production marker ( 9 a) on the end face the fourth gear ( 8 ) is used to determine the correct position of the first planet gear ( 2 a) in the planet carrier ( 1 ).

10. Multi-speed hub according to claim 3, characterized in that the small pair of gears ( 4 b) with the large pair of gears ( 3 ) to form a second planet gear ( 2 b) is mechanically joined, with a second production mark ( 9 b) on the front side of the fourth gear ( 8 ) for determining the correct position of the second planet gear ( 2 b) in the planet carrier ( 1 ).

11. Multi-speed hub according to claim 4, characterized in that the small pair of gears ( 4 c) with the large pair of gears ( 3 ) to form a third planet gear ( 2 c) is mechanically assembled, with a third production mark ( 9 c) on the end face the fourth gear ( 8 ) is used to determine the correct position of the third planet gear ( 2 c) in the planet carrier ( 1 )