DE202009005904U1 - Fahrradnabenschaltung - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/16Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the ground-wheel hub

Abstract

Fahrradnabenschaltung, durch Bedienung einer manuellen Schaltvorrichtung betätigt, die an einem Fahrrad anbringbar ist, wobei die Fahrradnabenschaltung umfasst:
eine an dem Fahrrad (12) montierbare Nabenachse;
ein um die Nabenachse (12) drehbares Nabengehäuse (14);
eine zylindrische Antriebseinheit (16), die derart zwischen der Nabenachse (12) und dem Nabengehäuse (14) montiert ist, dass sie bezüglich der Nabenachse (12) als auch bezüglich des Nabengehäuses (14) drehbar ist;
einen Rotationsübertragungsmechanismus (18) mit einem Planetengetriebe (32) mit einem Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit, der die Drehung der Antriebseinheit (16) mit der gleichen Drehgeschwindigkeit zum Nabengehäuse (14) übertragen kann, sowie mit zwei Übertragungspfaden zur Untersetzung, welche die Drehung der Antriebseinheit (16) in zwei unterschiedlichen, langsameren Drehgeschwindigkeiten zum Nabengehäuse (14) übertragen können; und
einen Umschaltmechanismus (20), der den Rotationsübertragungsmechanismus (18) entweder zu dem Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit oder zu einem der beiden Übertragungspfade zur Untersetzung umschaltet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltnabe und insbesondere eine Nabenschaltung für Fahrräder in Form einer Hinterradnabe, die an einem hinteren Teil eines Fahrradrahmens angeordnet ist.
  • Eine Nabenschaltung zum Schalten einer Vielzahl von Gangstufen ist allgemein als Hinterradnabe bekannt, die am hinteren Teil eines Fahrradrahmens anzuordnen ist. Eine derartige Nabenschaltung ist versehen mit: einer an einem hinteren Teil des Fahrradrahmens montierbaren Nabenachse; einem um die Nabenachse drehbaren Nabengehäuse; einer Antriebseinheit; einem Rotationsübertragungsmechanismus mit Planetengetriebe; und einem Umschaltmechanismus (siehe zum Beispiel die Japanische Offenlegungsschrift Nr. H04-231763 ). Die Antriebseinheit ist derart zwischen der Nabenachse und dem Nabengehäuse montiert, dass sie bezüglich der Nabenachse als auch bezüglich des Nabengehäuses drehbar ist. Das Planetengetriebe des Rotationsübertragungsmechanismus kann die Rotation der Antriebseinheit in eine der vielen hohen bzw. niedrigen Schaltstufen umschalten und die Rotation zum Nabengehäuse übertragen. Der Umschaltmechanismus schaltet den Rotationsübertragungsmechanismus zu einer der vielen Schaltstufen um.
  • Eine herkömmliche Nabenschaltung ist so gestaltet, dass sie die Rotation der Antriebseinheit in einer mittleren Schaltstufe aus der Vielzahl der Schaltstufen unverändert zum Nabengehäuse weiterleitet, wobei die Geschwindigkeit auf der Hochgeschwindigkeitsseite der mittleren Schaltstufe erhöht und auf der Niedergeschwindigkeitsseite der mittleren Schaltstufe verringert wird.
  • In den letzten Jahren haben Fahrräder mit Hilfsmotor zur Unterstützung beim Treten weite Verbreitung erlangt. Der Einsatz einer Nabenschaltung bei einem solchen Fahrrad mit Hilfsmotor führt zu einem erhöhten Drehmoment. Daher bietet eine herkömmliche Nabenschaltung nicht unbedingt ausreichende Lebensdauer.
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine hohe Lebensdauer einer Fahrrad-Nabenschaltung zu erreichen.
  • 1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrades, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • 2 ist ein Längsschnitt einer Schaltnabe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht einer entsprechenden Nabenachse.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Freilaufkupplung.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Freilaufkupplung.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht einer dritten Freilaufkupplung.
  • 7 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Umschaltmechanismus.
  • 8 ist eine Stirnansicht eines Nockenaufnahmeelements.
  • 9 ist eine Halbschnittansicht eines Nockenaufnahmeelements.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Kupplungsmechanismus in eingekuppeltem Zustand.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht des zweiten Kupplungsmechanismus in ausgekuppeltem Zustand.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht und zeigt den Bereich der relativen Drehbewegung eines ersten Betätigungsteils und eines zweiten Betätigungsteils.
  • Eine erfindungsgemäße Nabenschaltung für ein Fahrrad ist eine Nabe, die durch Bedienung einer manuellen Schaltvorrichtung betätigt wird, die an einem Fahrrad anbringbar ist, und umfasst eine an dem Fahrrad montierbare Nabenachse, ein Nabengehäuse, eine zylindrische Antriebseinheit, einen Rotationsübertragungsmechanismus sowie einen Umschaltmechanismus. Die Nabenachse ist an dem Fahrrad montierbar. Das Nabengehäuse ist um die Nabenachse drehbar. Die zylindrische Antriebseinheit ist derart zwischen der Nabenachse und dem Nabengehäuse montiert, dass sie bezüglich der Nabenachse als auch bezüglich des Nabengehäuses drehbar ist. Der Rotationsübertragungsmechanismus ist ein Mechanismus mit einem Planetengetriebe mit einem Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit, der die Drehung der Antriebseinheit mit der gleichen Drehgeschwindigkeit zum Nabengehäuse übertragen kann, sowie mit zwei Übertragungspfaden zur Untersetzung, welche die Drehung der Antriebseinheit in zwei unterschiedlichen, langsameren Drehgeschwindigkeiten zum Nabengehäuse übertragen können. Der Umschaltmechanismus ist ein Mechanismus, der den Rotationsübertragungsmechanismus zu dem Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit bzw. zu einem der beiden Übertragungspfade zur Untersetzung umschaltet.
  • Das Planetengetriebe umfasst: ein Hohlrad, das auf der Innenumfangsfläche der Antriebseinheit vorgesehen ist; ein erstes um die Nabenachse drehbares Sonnenrad; ein zweites um die Nabenachse drehbares Sonnenrad, das eine größere Anzahl von Zähnen als das erste Sonnenrad aufweist; wenigstens ein erstes Planetenrad, das mit dem Hohlrad und dem ersten Sonnenrad kämmt; wenigstens ein zweites Planetenrad, das einstückig mit dem ersten Planetenrad dreht und mit dem zweiten Sonnenrad kämmt; und einen Träger, auf dem das erste und das zweite Planetenrad drehbar gelagert sind und der um die Nabenachse drehbar ist.
  • Der Rotationsübertragungsmechanismus umfasst: eine erste Freilaufkupplung, die nur in einer bestimmten Richtung eine Drehung des Trägers zum Nabengehäu se überträgt, und eine zweite Freilaufkupplung, die eine Drehung des ersten Rades nur in einer bestimmten Richtung sperrt.
  • Der Umschaltmechanismus umfasst: ein bewegliches Element, das mittels eines Verbindungselements mit der Schaltvorrichtung verbindbar ist und das durch manuelle Betätigung der Schaltvorrichtung bewegbar ist; einen ersten Kupplungsmechanismus, der die Antriebseinheit und den Träger zwischen einem eingekuppelten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements; einen zweiten Kupplungsmechanismus, der eine Drehung des zweiten Sonnenrades in einer bestimmten Richtung zwischen einem Freigabezustand und einem gesperrten Zustand umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements; und einen Bedienmechanismus, der zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsmechanismus umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements.
  • Bei dieser Nabenschaltung wird Drehkraft von der Antriebseinheit zum Rotationsübertragungsmechanismus übertragen, wenn die Pedale getreten werden und die Drehung eines Pedals zur Antriebseinheit übertragen wird. Der Rotationsübertragungsmechanismus wird durch den Umschaltmechanismus entweder zu dem Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit oder zu einem der beiden Übertragungspfade zur Untersetzung umgeschaltet, wodurch die Drehkraft über einen der Übertragungspfade zum Nabengehäuse übertragen wird. Hierbei wird in der höchsten Gangstufe die Rotation der Antriebseinheit über den Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit zum Nabengehäuse übertragen, wodurch die Rotation der Antriebseinheit unverändert zum Nabengehäuse übertragen wird, ohne dass das Planetengetriebe betätigt wird. In diesem Fall wird in der höchsten Geschwindigkeitsstufe das Planetengetriebe nicht eingesetzt, das bei einem herkömmlichen Fahrrad mit Hilfsmotor relativ häufig verwendet wird. Daher wird das komplex gestaltete Planetengetriebe weniger häufig eingesetzt, wodurch eine hohe Lebensdauer erreicht wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in der höchsten Geschwindigkeitsstufe das Planetengetriebe nicht eingesetzt, das bei einem herkömmlichen Fahrrad mit Hilfsmotor relativ häufig verwendet wird. Daher wird das komplex gestaltete Planetengetriebe weniger häufig eingesetzt, wodurch eine hohe Lebensdauer erreicht wird.
  • Gemäß 1 umfasst ein Fahrrad 101, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet: einen Rahmen 102 mit einer Vordergabel 102a; einen Lenker 104; einen Antriebsteil 105 bestehend aus einer Kette 110, einer Kurbel 112 mit einem daran montierten Pedal 111 und dergleichen; ein Vorderrad 106; sowie ein Hinterrad 107. Eine Nabenschaltung 10 ist in dem Hinterrad 107 des Fahrrades 101 eingebaut. Der Antriebsteil 105 umfasst: einen Hilfsmechanismus 105a mit einem Motor; und eine anbringbare und entfernbare aufladbare Batterie 105b als Energiequelle für den Hilfsmechanismus 105a. Der Hilfsmechanismus 105a erzeugt ein bestimmtes Drehmoment zusätzlich zu dem Drehmoment, das durch menschliche Kraft auf die Kurbel aufgebracht wird und die Kurbel dreht. Der Antriebsteil 105 überträgt Kraft auf die Nabenschaltung 10 über die Kette 110.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst die Nabenschaltung 10: eine Nabenachse 12, die drehfest an einen hinteren Teil des Rahmens 102 montierbar ist; ein Nabengehäuse 14; eine zylindrische Antriebseinheit 16; einen Rotationsübertragungsmechanismus 18; sowie einen Umschaltmechanismus 20. Ein Ende (das linke Ende in 2) des Nabengehäuses 14 ist mittels Lager 22a drehbar auf der Nabenachse 12 gelagert. Die Antriebseinheit 16 ist mittels Lager 22b drehbar auf der Nabenachse 12 gelagert. Das andere Ende (das rechte Ende in 2) des Nabengehäuses 14 ist mittels Lager 22c drehbar auf der Antriebseinheit 16 gelagert.
  • Das Lager 22a umfasst: ein Kugelandrückelement 23a, das mit einem zweiten Gewindeabschnitt 26, weiter unten beschrieben, der Nabenachse 12 verschraubbar ist; eine Kugelhalterung 23b, die auf der Innenumfangsfläche eines Endes des Nabengehäuses 14 gebildet ist; sowie eine Stahlkugel 23c, die zwischen dem Kugelandrückelement 23a und der Kugelhalterung 23b angeordnet ist. Das Lager 22b umfasst: ein Kugelandrückelement 23d, das mittels einer Drehblockiernut 27b, weiter unten beschrieben, der Nabenachse 12 am Drehen gehindert wird; eine Kugelhalterung 23e, die auf der Innenumfangsfläche eines Endes der Antriebseinheit 16 gebildet ist; sowie eine Stahlkugel 23f, die zwischen dem Kugelandrückelement 23d und der Kugelhalterung 23e angeordnet ist. Das Lager 22c umfasst: ein Kugelandrückelement 23g, das auf der Außenumfangsfläche der Antriebseinheit 16 gebildet ist; eine Kugelhalterung 23h, die auf der Innenumfangsfläche des anderen Endes des Nabengehäuses 14 gebildet ist; sowie eine Stahlkugel 23i, die zwischen dem Kugelandrückelement 23g und der Kugelhalterung 23h angeordnet ist.
  • Wie in 3 gezeigt, ist die Nabenachse 12 an den Enden jeweils mit einem ersten Gewindeabschnitt 24a bzw. 24b versehen, zur Befestigung an einem (nicht gezeigten) hinteren Klinkenabschnitt, der durch eine (nicht gezeigte) Mutter an einem hinteren Teil des Rahmens 102 gebildet ist. Parallel ausgebildete Drehblockierabschnitte 25a bzw. 25b, deren Drehung durch den hinteren Klinkenabschnitt gehindert wird, sind jeweils auf dem ersten Innengewindeabschnitt 24a bzw. 24b gebildet. Der zweite Gewindeabschnitt 26 zum Montieren des Lagers 22a ist auf der axialen Innenseite des ersten Innengewindeabschnitts 24a gebildet. Zwei verschieden breite Drehblockiernuten 27a bzw. 27b zum Verhindern einer Drehung des Lagers 22b und der Teile des Umschaltmechanismus 20 sind entlang der Axialrichtung um jeweils 180° beabstandet auf der axialen Innenseite des ersten Innengewindeabschnitts 24b gebildet. Ein erster Vorsprung 28, der als Freilaufkupplung des Umschaltmechanismus 20 wirkt, und ein zweiter Vorsprung 29, der als Drehblockierteil wirkt, sind axial in der Mitte der Nabenachse 12 um jeweils 180° beabstandet gebildet, so dass sie jeweils in Radialrichtung hervorstehen. Eine Positionierausnehmung 29a ist axial in der Mitte des zweiten Vorsprungs 29 gebildet.
  • Das Nabengehäuse 14 ist um die Nabenachse 12 drehbar. Wie in 2 gezeigt, ist das Nabengehäuse 14 ein zylindrisches Element, dessen Durchmesser sich treppenartig von dem einen Ende (dem linken Ende in 2) zu dem anderen Ende (dem rechten Ende in 2) verbreitert. Zwei Nabenflansche 30a bzw. 30b, die zum Anbringen von Speichen des Hinterrades 107 vorgesehen sind, sind axial so voneinander beabstandet, dass sie auf der Außenumfangsfläche des Nabengehäuses 14 einstückig rotieren. Ein Bremsmontierabschnitt 14a beispielsweise in Keilform zum Montieren einer Hinterradbremsvorrichtung 31 ist an einem Ende des Nabengehäuses 14 gebildet.
  • Die Antriebseinheit 16 ist ein zylindrisches Element, das derart zwischen der Nabenachse 12 und dem Nabengehäuse 14 montiert ist, dass sie bezüglich der Nabenachse 12 als auch bezüglich des Nabengehäuses 14 drehbar ist. Der Durchmesser der Antriebseinheit 16 nimmt treppenartig zu einem Ende hin ab (dem rechten Ende in 2). Ein Kettenradmontierabschnitt 16a zum Montieren eines Kettenrades 33, mit dem die Kette 110 kämmt, ist beispielsweise in Keilform auf der Außenumfangsfläche eines Endes der Antriebseinheit 16 gebildet.
  • Der Rotationsübertragungsmechanismus 18 hat ein Planetengetriebe 32, das die Rotation der Antriebseinheit 16 zu einer Vielzahl (z. B. drei) Schaltstufen umschalten und diese zum Nabengehäuse 14 übertragen kann. Das Planetengetriebe 32 umfasst: ein Hohlrad 34; ein erstes Planetenrad 36; ein zweites Planetenrad 38; einen Träger 40, der das erste bzw. zweite Planetenrad 36 bzw. 38 drehbar lagert; ein erstes Sonnenrad 42, das mit dem ersten Planetenrad 36 kämmt; und ein zweites Sonnenrad 44, das mit dem zweiten Planetenrad 38 kämmt. Das Hohlrad 34 ist auf der Innenumfangsfläche auf der anderen Endfläche (die linke Seite in 2) der Antriebseinheit 16 gebildet. Das erste Planetenrad 36 ist wenigstens ein Rad, das mit dem Hohlrad 34 kämmt. Das zweite Planetenrad 38 ist einstückig mit dem ersten Planetenrad 36 drehbar und ist wenigstens ein (z. B. 30) Rad, das eine größere Anzahl von Zähnen als das erste Planetenrad 36 aufweist. Das erste Planetenrad 36 und das zweite Planetenrad 38 sind in der vorliegenden Ausführungsform zwar einstückig ausgebildet, jedoch können sie auch separat gebildet sein. Der Träger 40 stützt jeweils drei erste bzw. zweite Planetenräder 36 bzw. 38 ab, die auf dem Umfang gleichmäßig beabstandet sind, und ist um die Nabenachse 12 drehbar. Das erste Sonnenrad 42 ist ein Rad, das um die Nabenachse 12 rotiert und mit dem ersten Planetenrad 36 kämmt. Das zweite Sonnenrad 44 ist ein Rad, das um die Nabenachse 12 rotiert und mit dem zweiten Planetenrad 38 kämmt. Der Träger 40 stützt das erste bzw. zweite Planetenrad 36 bzw. 38 ab, mittels einer Vielzahl (z. B. drei) Stützwellen 40a, die parallel zur Nabenachse 12 angeordnet sind.
  • Darüber hinaus weist der Rotationsübertragungsmechanismus 18 weiterhin eine erste Freilaufkupplung 50 und eine zweite Freilaufkupplung 52 auf.
  • Die erste Freilaufkupplung 50 weist einen zylindrischen ersten Sperrklinkenlagerabschnitt 54 auf, der drehbar an der Nabenachse 12 montiert ist. Der erste Sperrklinkenlagerabschnitt 54 ist mit dem Träger 40 verbunden, mit dem er somit einstückig drehbar ist. Der erste Sperrklinkenlagerabschnitt 54 weist eine Vielzahl (z. B. sechs) erster Montierausnehmungen 54a auf, die am Umfang voneinander beabstandet sind und welche Außenumfangsflächen aufweisen, auf denen eine erste Kupplungsklinke 55, weiter unten beschrieben, auslegerartig montierbar ist. Darüber hinaus ist eine Verbindungsausnehmung 54b vorgesehen, die mit dem Träger 40 zur einstückigen Drehung zu verbinden ist, benachbart zu den ersten Montierausnehmungen 54a an dem einen Ende (das rechte Ende in 2). Wie in 2 gezeigt, wird die Axialbewegung des ersten Sperrklinkenlagerabschnitts 54 durch einen Haltering 53 begrenzt, der an der Außenumfangsfläche der Nabenachse 12 montiert ist. Wie in 4 gezeigt, überträgt die erste Freilaufkupplung 50 zur Nabenachse 14 nur die Rotation in Bewegungsrichtung, wie durch den Pfeil A gezeigt, des ersten Sperrklinkenlagerabschnitts 54, der mit dem Träger 40 verbunden ist.
  • Die erste Freilaufkupplung 50 umfasst ferner: eine Vielzahl (z. B. sechs) erste Kupplungsklinken 55, die auslegerartig an den ersten Montierausnehmungen 54a montiert sind; und erste Rastzähne 56, die auf der Innenumfangsfläche des Nabengehäuses 14 gebildet sind und mit den ersten Kupplungsklinken 55 kämmen. Die ersten Kupplungsklinken 55 sind in die aufgerichtete Position vorgespannt, die mit den ersten Rastzähnen 56 kämmt, mittels eines ringförmigen ersten Federelements 57, das auf der Außenumfangsfläche des ersten Klinkenbefestigungsabschnitts 54 montiert ist.
  • Wie in 5 gezeigt, verhindert die zweite Freilaufkupplung 52 eine Drehung des ersten Planetenrades 42 in Richtung des Pfeils B, also entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung. Wie in 2 gezeigt, weist die zweite Freilaufkupplung 52 einen zylindrischen zweiten Sperrklinkenlagerabschnitt 58 auf, der drehfest mit der Nabenachse 12 verbunden ist. Wie in 5 gezeigt, ist ein Drehblockierabschnitt 58b mit einer Eingriffsausnehmung 58a, die mit dem zweiten Vorsprung 29 der Nabenachse 12 eingreift, auf der Innenumfangsfläche des zweiten Sperrklinkenlagerabschnitts 58 gebildet, so dass er radial nach innen vorsteht. Die Bewegung des zweiten Sperrklinkenlagerabschnitts 58 in Richtung der Nabenachse 12 wird durch einen Positionierstift 59 begrenzt, der in die Positionierausnehmung 29a eingreift. Der Positionierstift 59 ist in einem Befestigungsloch 58c angeordnet, das in Radialrichtung des zweiten Sperrklinkenlagerabschnitts 58 angeordnet ist. Dementsprechend ist der zweite Sperrklinkenlagerabschnitt 58 mit der Nabenachse 12 verbunden, so dass er drehfest und axial unbeweglich ist.
  • Der zweite Sperrklinkenlagerabschnitt 58 weist eine Vielzahl (z. B. zwei) zweiter Montierausnehmungen 58d auf, die am Umfang voneinander beabstandet sind und die Außenumfangsflächen aufweisen, auf denen eine zweite Kupplungsklinke 60, weiter unten beschrieben, auslegerartig montierbar ist. Darüber hinaus ist ein Federeinrastloch 58e vorgesehen, in welches das andere Ende 97b einer ersten Tor sionsfeder 97, weiter unten beschrieben, des Umschaltmechanismus 20 auf der Außenumfangsfläche des zweiten Sperrklinkenlagerabschnitts 58 einrastet.
  • Die zweite Freilaufkupplung 52 umfasst ferner: eine Vielzahl (z. B. zwei) zweite Kupplungsklinken 60, die an der zweiten Montierausnehmung 58d angeordnet und auslegerartig daran montiert sind; und zweite Rastzähne 61, die auf der Innenumfangsfläche des ersten Sonnenrades 42 gebildet sind und mit den zweiten Kupplungsklinken 60 kämmen. Die zweiten Kupplungsklinken 60 sind in die aufgerichtete Position vorgespannt, welche mit den zweiten Rastzähnen 61 kämmt, mittels eines ringförmigen zweiten Federelements 62, das auf der Außenumfangsfläche des zweiten Sperrklinkenlagerabschnitts 58 montiert ist.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst der Umschaltmechanismus 20 ein bewegliches Element 63, das aufgrund einer Bewegung eines (nicht gezeigten) Schaltzugs beweglich ist als Verbindungselement, das mit einer (nicht gezeigten) Schaltvorrichtung verbunden ist, die beispielsweise am Lenker 104 montiert ist. Darüber hinaus umfasst der Umschaltmechanismus 20 ferner: einen ersten Kupplungsmechanismus 64, der die Antriebseinheit 16 und den Träger 40 zwischen dem eingekuppelten Zustand und dem ausgekuppelten Zustand umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements 63; einen zweiten Kupplungsmechanismus 66, der das zweite Planetenrad 44 zwischen dem drehbaren Zustand und dem drehfesten Zustand umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements 63; und einen Bedienmechanismus 70, der zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsmechanismus 64 bzw. 66 umschalten kann, als Reaktion auf die Bewegung des beweglichen Elements 63.
  • Wie in 2 und 7 gezeigt, umfasst das bewegliche Element 63: eine Seilzugbefestigung 88 (2), die mit dem Schaltkabel verbindbar ist; ein erstes Betätigungsteil 90, das mit der Seilzugbefestigung 88 verblocken kann; und ein zweites Betätigungsteil 92, das mit dem ersten Betätigungsteil 90 verblocken kann.
  • Die Seilzugbefestigung 88 ist so angeordnet, dass sie auf der Außenumfangsflache der Nabenachse 12 drehbeweglich ist, wobei sie mittels einer Mutter 99, die an den ersten Gewindeabschnitt 24b anschraubbar ist, an das Kugelandrückelement 23d des Lagers 22b gedrückt wird. Der Schaltzug ist an der Seilzugbefestigung 88 befestigbar. Die Seilzugbefestigung 88 verdreht sich entsprechend der Bewegung des Schaltzugs aufgrund der Betätigung der Schaltvorrichtung. Die Seilzugbefestigung 88 wird mittels der Schaltvorrichtung in drei Stellungen positioniert, nämlich eine hohe Gangstufe, eine mittlere Gangstufe, sowie eine niedrige Gangstufe. Wenn der Schaltzug angezogen wird, verdreht sich die Seilzugbefestigung 88 in die niedrige Gangstufe, und wenn die Spannung auf den Schaltzug gelockert wird, verdreht sich die Seilzugbefestigung 88 aufgrund der Wirkung der ersten Torsionsfeder 97, die weiter unten beschrieben wird, in die hohe Gangstufe.
  • Das erste Betätigungsteil 90 ist so angeordnet, dass es auf der Außenumfangsfläche der Nabenachse 12 rotationsbeweglich ist. Wie in 7 gezeigt, ist das erste Betätigungsteil 90 an dem einen Ende vorgesehen (das rechte Ende in 7) mit zwei bogenartigen Eingriffsvorsprüngen 90a, die in die Seilzugbefestigung 88 eingreifen und sich axial erstrecken. An der Spitze der Eingriffsvorsprünge 90a sind Befestigungsabschnitte 90c ausgebildet, die in die Seilzugbefestigung 88 eingreifen und deren Umfangslänge etwas geringer ist. Wenn die Befestigungsabschnitte 90c mit der Innenumfangsfläche der Seilzugbefestigung 88 eingreifen, verblockt das erste Betätigungsteil 90 mit der Drehbewegung der Seilzugbefestigung 88 und ist in einer der vorgenannten drei Stellungen positioniert. Die Eingriffsvorsprünge 90a werden durch eine Durchgangsausnehmung 80b eines Nockenelements 80 geführt, weiter unten beschrieben, und durch die Seilzugbefestigung 88 fixiert.
  • Zwei erste Verbindungsstücke 90b zur Verbindung mit dem zweiten Betätigungsteil 92 sind am anderen Ende (das linke Ende in 7) des ersten Betätigungsteils 90 gebildet. Der distale Endabschnitt 90d des ersten Verbindungsstücks 90b ist jeweils kürzer im Umfang als der proximale Endabschnitt. Darüber hinaus ist ein Federeinrastloch 90e vorgesehen, in welches ein Ende (das rechte Ende in 7) 98a einer zweiten Torsionsfeder 98, weiter unten beschrieben, einrastet, und das auf der Außenumfangsfläche des ersten Betätigungsteils 90 gebildet ist.
  • Das zweite Betätigungsteil 92 ist an einem Ende (das rechte Ende in 7) mit zwei bogenartigen zweiten Verbindungsstücken 92a versehen, die in die ersten Verbindungsstücke 90b des ersten Betätigungsteils 90 eingreifen. Der distale Endabschnitt 92b des zweiten Verbindungsstücks 92a ist jeweils kürzer im Umfang als der proximale Endabschnitt. Wie in 12 gezeigt, ist das erste Verbindungsstück 90b bzw. das zweite Verbindungsstück 92a jeweils so ausgebildet, dass eine relative Drehbewegung etwa um einen vorgegebenen Winkel α (z. B. 40 Grad) möglich ist. Darüber hinaus sind zwei zweite Steuerelemente 85 zum Steuern des zweiten Kupplungsmechanismus 66 am anderen Ende (das linke Ende in 7) des zweiten Betätigungsteils 92 einstückig angeformt.
  • Wie in 2, 6 und 7 gezeigt, umfasst der erste Kupplungsmechanismus 64: eine dritte Freilaufkupplung 72, die zwischen der Antriebseinheit 16 und dem Träger 40 angeordnet ist; und ein erstes Steuerelement 73, das die dritte Freilaufkupplung 72 einkuppelt bzw. auskuppelt.
  • Die dritte Freilaufkupplung 72 überträgt eine Rotation der Antriebseinheit 16 nur in Bewegungsrichtung, wie durch den Pfeil C angedeutet, zum Träger 40. Wie in 6 gezeigt, umfasst die dritte Freilaufkupplung 72: dritte Kupplungsklinken 74, die auslegerartig an eine Vielzahl (z. B. zwei) dritter Montierausnehmungen 16b montiert sind, welche auf der Innenumfangsfläche der Antriebseinheit 16 ausgebildet sind; und dritte Rastzähne 75, die auf der Außenumfangsfläche des einen Endes (das rechte Ende in 2) des Trägers 40 gebildet sind und mit den dritten Kupplungsklinken 74 kämmen. Die dritten Kupplungsklinken 74 sind in die aufgerichtete Position vorgespannt, die mit den dritten Rastzähnen 75 kämmt, mittels eines ringförmigen dritten Federelements 76, das auf eine Innenumfangsfläche der Antriebseinheit 16 montiert ist.
  • Wie in 7 gezeigt, umfasst das erste Steuerelement 73: ein Nockenelement 80, das drehfest mit der Nabenachse 12 verbunden ist; und ein Nockenaufnahmeelement 81, das um die Nabenachse drehbar ist.
  • Das Nockenelement 80 ist ein unten geschlossenes rohrförmiges Element und ist an seiner Innenumfangsfläche mit einem Sperrvorsprung 80a versehen, der in die Drehblockiernut 27a der Nabenachse 12 eingreift. Darüber hinaus ist an der Innenumfangsfläche eine bogenartige Durchgangsausnehmung 80b vorgesehen, welche den Durchgang der Eingriffsvorsprünge 90a des ersten Betätigungsteils 90 ermöglicht. Die Durchgangsausnehmung 80b ist im Umfang länger als die Eingriffsvorsprünge 90a, um eine Rotationsbewegung des ersten Betätigungsteils 90 über einen vorgegebenen Bereich (beispielsweise etwa 40 Grad) zu ermöglichen. Zwei geneigte Nocken 80c, die in das Nockenaufnahmeelement 81 eingreifen, sind auf einer Endfläche des rohrförmigen Abschnitts des Nockenelements 80 ausge bildet. Die geneigten Nocken 80c sind aus Schrägflächen gebildet, die bezüglich der Umfangsrichtung geneigt sind.
  • Wie in 8 und 9 gezeigt, ist das Nockenaufnahmeelement 81 ein ringartiges Element. Zwei Nockenaufnahmestifte 81a, welche in die geneigten Nocken 80c eingreifen, sind auf der Innenumfangsfläche des Nockenaufnahmeelements 81 geformt, so dass sie radial nach innen ragen. Darüber hinaus sind an einer Endfläche (die innerste Endfläche in 7) eine Vielzahl (z. B. acht) Steuerflächen 81b ausgebildet, welche die dritten Kupplungsklinken 74 zwischen der aufgerichteten Position, die mit den dritten Rastzähnen 75 kämmt, und der umgelegten Position von den dritten Rastzähnen 75 weg, umschalten. Die Steuerflächen 81b weisen Nockenflächen auf, die über den Umfang voneinander beabstandet sind sowie in Umfangsrichtung und radial geneigt sind.
  • Wie in 2 gezeigt, ist das Nockenaufnahmeelement 81 mittels der Spiralfeder 83 zwischen dem Träger 40 bezüglich der Nabenachse (nach rechts in 2) axial nach außen vorgespannt. Eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn (wie in 7 gezeigt) eines drehbeweglichen Elements 94, weiter unten beschrieben, des Bedienmechanismus 70 bringt die Nockenaufnahmestifte 81a in Eingriff mit den schrägen Nocken 80c des Nockenelements 80 und verschiebt das Nockenaufnahmeelement 81 bezüglich der Nabenachse axial nach innen (nach links in 2) entgegen der Vorspannkraft der Spiralfeder 83. Die axiale Bewegung nach innen bezüglich der Nabenachse bewirkt, dass die Steuerflächen 81b die dritten Kupplungsklinken 71 von der aufgerichteten Position in die umgelegte Position drücken. Demzufolge kommt die dritte Freilaufkupplung 72 in einen ausgekuppelten Zustand. Weiterhin bewirkt eine Drehbewegung des drehbeweglichen Elements 94 entgegen dem Uhrzeigersinn (wie in 7 gezeigt) eine Rückkehr zum eingekuppelten Zustand.
  • Wie in 10 und 11 gezeigt, umfasst der zweite Kupplungsmechanismus 66: eine vierte Freilaufkupplung 84, die zwischen der Nabenachse 12 und dem zweiten Sonnenrad 44 angeordnet ist; sowie zweite Steuerelemente 85, die die vierte Freilaufkupplung 84 einkuppelt bzw. auskuppelt.
  • In dem eingekuppelten Zustand, der in 10 gezeigt ist, verhindert die vierte Freilaufkupplung 84 eine Drehung des zweiten Sonnenrades 44 in Richtung des Pfeils D, der die Bewegungsrichtung zeigt. Die vierte Freilaufkupplung 84 umfasst: vierte Kupplungsklinken 86, die auslegerartig an eine Vielzahl (z. B. zwei) vierter Montierausnehmungen 44a montiert sind, welche auf der Innenumfangsfläche des zweiten Sonnenrades 44 ausgebildet sind; und einen ersten Vorsprung 28, der auf der Außenumfangsfläche der Nabenachse 12 gebildet ist und mit den vierten Kupplungsklinken 86 kämmt. Die vierten Kupplungsklinken 86 sind in die aufgerichtete Position vorgespannt, die mit dem ersten Vorsprung 28 mittels eines ringförmigen vierten Federelements 87 kämmt, das auf der Innenumfangsfläche des zweiten Sonnenrades 44 montiert ist.
  • Die zweiten Steuerelemente 85 sind zwei Elemente mit jeweils bogenartigem Querschnitt und einstückig mit dem zweiten Betätigungsteil 92 ausgebildet. Die zweiten Steuerelemente 85 sind proximal zu der in 2 rechten Fläche eines ersten Vorsprungs 28 der Nabenachse 12 gebildet. Mittels einer Drehbewegung des zweiten Betätigungsteils 92 um die Nabenachse führt das zweite Steuerelement 85 jeweils eine Drehbewegung zwischen einer eingekuppelten Stellung, wie in 10 gezeigt, und einer ausgekuppelten Stellung aus, wie in 11 gezeigt. Wenn die zweiten Steuerelemente 85 sich in die ausgekuppelte Position verdrehen, werden die vierten Kupplungsklinken 86 in die umgelegte Stellung gedrückt; die vierte Freilaufkupplung 84 wechselt zum ausgekuppelten Zustand; und das zweite Sonnenrad 44 ist in Bewegungsrichtung drehbar.
  • Wie in 2 und 7 gezeigt, umfasst der Bedienmechanismus 70: ein drehbewegliches Element 94, das sich zusammen mit dem zweiten Betätigungsteil 92 verdreht; und ein Rückstellelement 96, das sich zusammen mit dem zweiten Betätigungsteil 92 verdreht. Darüber hinaus weist der Bedienmechanismus 70 eine erste Torsionsfeder 97 und eine zweite Torsionsfeder 98 auf.
  • Das drehbewegliche Element 94 ist scheibenförmig und wird aus einem Metallblech gepresst. Das drehbewegliche Element 94 dient dazu, das Nockenaufnahmeelement 81 als Reaktion auf die Drehbewegung der Seilzugbefestigung 88 zu verdrehen. Das drehbewegliche Element 94 umfasst: einen etwa scheibenförmigen Hauptteil 94a; und zwei Eingriffslaschen 94b, die um 90 Grad gebogen sind und von beiden Seiten des Außenumfangsbereichs des Hauptteils 94a vorstehen. Eine erste Eingriffsausnehmung 94c, die in die distalen Endbereiche 90d der ersten Verbindungsstücke 90b des ersten Betätigungsteils 90 eingreift, und eine zweite Eingriffsausnehmung 94d, die mit den distalen Endbereichen 92b der zweiten Verbindungsstücke 92a des zweiten Betätigungsteils 92 eingreift, sind an der Innenumfangsflache des Hauptteils 94a ausgebildet. Eine Haltenut 94e, die die Nockenaufnahmestifte 81a des Nockenaufnahmeelements 81 bezüglich der Nabenachse axial beweglich hält, ist im mittleren Bereich einer der Eingriffslaschen 94b ausgebildet. Ein Federeinrastloch 94f, in welches das andere Ende 98b der zweiten Torsionsfeder 98 einrastet, ist an der anderen Eingriffslasche 94b ausgebildet.
  • Das Rückstellelement 96 ist scheibenförmig und wird aus einem Metallblech gepresst. Das Rückstellelement 96 dient dazu, die Vorspannkraft der ersten Torsionsfeder 97 auf das erste bzw. zweite Betätigungsteil 90 bzw. 92 zu übertragen, um das erste bzw. zweite Betätigungsteil 90 bzw. 92 im Gegenuhrzeigersinn zu verdrehen, wie in 7 gezeigt. Eine erste Eingriffsausnehmung 96a, die mit den distalen Endbereichen 90d der ersten Verbindungsstücke 90b des ersten Betätigungsteils 90 eingreift, und eine zweite Eingriffsausnehmung 96b, die mit den distalen Endbereichen 92b der zweiten Verbindungsstücke 92a des zweiten Betätigungsteils 92 eingreift, sind an der Innenumfangsseite des Rückstellelements 96 ausgebildet. Darüber hinaus ist auf einer Seitenfläche ein Federeinrastloch 96c ausgebildet, in das ein Ende (das linke Ende in 7) 97a der ersten Torsionsfeder 97 einrastet.
  • Die erste Torsionsfeder 97 ist beispielsweise eine Torsionsschraubenfeder und wirkt als Rückstellfeder des ersten bzw. zweiten Betätigungsteils 90 bzw. 92. Mit anderen Worten, wenn die Spannung des Seilzugs gelockert wird, werden das erste und das zweite Betätigungsteil 90 bzw. 92 und die Seilzugbefestigung 88 im Gegenuhrzeigersinn verdreht, wie in 7 gezeigt. Wie oben beschrieben, wird ein Ende 97a der ersten Torsionsfeder 97 durch das Rückstellelement 96 festgehalten, während das andere Ende 97b durch den zweiten Sperrklinkenlagerabschnitt 58 festgehalten wird, welcher bezüglich der Nabenachse 12 drehfest ist.
  • Die zweite Torsionsfeder 98 ist beispielsweise eine Torsionsschraubenfeder und verblockt das erste Betätigungsteil 90 mit dem zweiten Betätigungsteil 92. Die zweite Torsionsfeder 98 ist insbesondere dafür vorgesehen, um das zweite Betätigungsteil 92 nach Lösen eines Kraftübertragungszustands zu verdrehen, wenn entweder die dritte Freilaufkupplung 72 oder die vierte Freilaufkupplung 82 im Kraftübertragungszustand ist und ein Umschalten nicht durchführbar ist. Wie oben be schrieben, wird ein Ende 98a der zweiten Torsionsfeder 98 durch das erste Betätigungsteil 90 und das andere Ende durch das drehbewegliche Element 94 fixiert. Daher wird die Drehbewegung des ersten Betätigungsteils 90 über die zweite Torsionsfeder 98 und das drehbewegliche Element 94 zum zweiten Betätigungsteil 92 übertragen.
  • Als nächstes wird die Funktion des Umschaltmechanismus 20 durch Betätigung der Schaltvorrichtung beschrieben.
  • Wenn die Seilzugbefestigung 88 mittels der Schaltvorrichtung in einer hohen Gangstufe positioniert ist, am ersten Kupplungsmechanismus 64, ist das Nockenaufnahmeelement 81 des ersten Steuerelements 73 von den dritten Kupplungsklinken 74 der dritten Freilaufkupplung getrennt angeordnet. Demzufolge wird die dritte Freilaufkupplung eingekuppelt und die Drehung der Antriebseinheit 16 wird zum Träger 40 übertragen. Daher wird das Planetengetriebe 32 nicht betätigt, und die Drehung der Antriebseinheit 16 wird unverändert über den Träger 40 und die erste Freilaufkupplung 50 zum Nabengehäuse 14 übertragen. Der Pfad, auf dem die Übertragung von der Antriebseinheit 16 zum Nabengehäuse 14 über den Träger 40 erfolgt, ist der Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit, der das Planetengetriebe 32 nicht einsetzt.
  • Wenn die Seilzugbefestigung 88 durch die Schaltvorrichtung von der hohen Gangstufe zur mittleren Gangstufe versetzt wird, verdreht sich die Seilzugbefestigung 88, und als Reaktion darauf verdreht sich das erste Betätigungsteil 90 im Gegenuhrzeigersinn, wie in 7 gezeigt. Demzufolge bewegt sich das Nockenaufnahmeelement 81 des ersten Steuerelements 73 am ersten Kupplungsmechanismus 64 nach links, wie in 2 gezeigt, und verdreht sich dabei um Uhrzeigersinn, wie in 7 gezeigt, und versucht die dritten Kupplungsklinken 74 der dritten Freilaufkupplung 72 hinunterzudrücken. Wenn jedoch der Radfahrer das Pedal 111 tritt, da die dritten Kupplungsklinken 74 der dritten Freilaufkupplung 72 im Kraftübertragungszustand sind, kann das Nockenaufnahmeelement 81 die dritten Kupplungsklinken 74 nicht drücken. Daher drehen sich das drehbewegliche Element 94 und das zweite Betätigungsteil 92 nicht, obwohl sich das erste Betätigungsteil 90 verdreht, und die zweite Torsionsfeder 98 federt ein und die Kraft wird gespeichert. Wenn dann der Fahrer das Pedal 111 nicht mehr tritt, bewirkt die Vorspannkraft der zweiten Torsionsfeder 98, dass sich das drehbewegliche Element 94 und das zweite Betätigungsteil 92 im Uhrzeigersinn drehen. Demzufolge wird der erste Kupplungsmechanismus 64 ausgekuppelt, und das Planetengetriebe 32 wird aufgrund des an der Antriebseinheit 16 vorgesehenen Hohlrades 34 betätigt.
  • In der mittleren Gangstufe ist der zweite Kupplungsmechanismus 66 eingekuppelt, wie in 10 gezeigt. Daher dreht sich das zweite Sonnenrad 44 nicht, wenn die Drehung in der entgegengesetzten Richtung verhindert wird und das Hohlrad 34 sich in Bewegungsrichtung dreht, und das zweite Sonnenrad 44 bremst die Drehung der Antriebseinheit 16 in einem Abbremsverhältnis, das durch das Kämmen des zweiten Planetenrades 38 und des zweiten Sonnenrades 44 bestimmt wird, und dreht den Träger 40 in der Bewegungsrichtung. Diese Drehung wird über die erste Freilaufkupplung 50 zum Nabengehäuse 14 übertragen. Daher wird die Drehung des Nabengehäuses 14 gegenüber der hohen Gangstufe abgebremst. Außerdem, wenn der Fahrer das Pedal 111 nicht tritt, verdrehen sich das drehbewegliche Element 94 und das zweite Betätigungsteil 92 zusammen mit dem ersten Betätigungsteil 90.
  • Der Pfad, auf dem das Abbremsen von der Antriebseinheit 16 zum Träger 40 aufgrund der Wirkung des zweiten Planetenrades 38 und des zweiten Sonnenrades 44 stattfindet, ist von den beiden Untersetzungspfaden der Untersetzungspfad auf der Seite des hohen Gangs.
  • Wenn die Seilzugbefestigung 88 durch die Schaltvorrichtung von der mittleren Gangstufe in die niedrige Gangstufe verschoben wird, bleibt der erste Kupplungsmechanismus 64 ausgekuppelt. Wie in 11 gezeigt, beginnt das zweite Steuerelement 85 am zweiten Kupplungsmechanismus 66 den ersten Vorsprung 28 der Nabenachse 12 in Drehbewegungsrichtung zu überlappen. Folglich können die vierten Kupplungsklinken 86 nicht mehr in den ersten Vorsprung 28 eingreifen, und der zweite Kupplungsmechanismus 66 wird ausgekuppelt. Deshalb kann sich das zweite Sonnenrad 44 nun in beide Richtungen verdrehen und kann nicht mehr als Sonnenrad wirken. Demzufolge wird die Drehung der Antriebseinheit 16 um ein Verzögerungsverhältnis reduziert, das durch das Kämmen des ersten Planetenrades 36 und des ersten Sonnenrades 42 bestimmt wird, und dreht den Träger 40 in der Bewegungsrichtung. Da das erste Sonnenrad 42 mehr Zähne als das zweite Sonnenrad 44 aufweist, findet an dieser Stelle eine Verzögerung an der mittleren Gangstufe vorbei statt und der Träger 40 wird in der Bewegungsrichtung gedreht.
  • Der Pfad, auf dem das weitere Abbremsen von der Antriebseinheit 16 zum Träger 40 aufgrund der Wirkung des ersten Planetenrades 36 und des ersten Sonnenrades 42 stattfindet, ist von den beiden Untersetzungspfaden der Untersetzungspfad auf der Seite des niedrigen Gangs.
  • Wenn andererseits der Schaltzug durch die Schaltvorrichtung in Spannungsfreigaberichtung betätigt wird, bewirkt die Vorspannkraft der ersten Torsionsfeder 97, dass das zweite Betätigungsteil 92 wie in 7 gezeigt durch das Rückstellelement 96 im Uhrzeigersinn verdreht wird, und als Reaktion darauf werden auch das erste Betätigungsteil 90 und das drehbewegliche Element 94 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht, wie in 7 gezeigt, und eine Schaltung zur Seite der hohen Gangstufe findet statt.
  • In diesem Fall wird während des manuellen Schaltens der Übertragungspfad zur Untersetzung des Planetengetriebes 32 nicht in der höchsten Gangstufe eingesetzt, der bei einem herkömmlichen Fahrrad mit Hilfsmotor relativ häufig verwendet wird. Daher wird das komplex gestaltete Planetengetriebe weniger häufig eingesetzt, wodurch eine hohe Lebensdauer erreicht wird.
    • (a) Bei der obigen Ausführungsform wurde die vorliegende Erfindung zwar anhand eines Beispiels einer Schaltnabe der Art beschrieben, bei welcher die Seilzugbefestigung 88 und das erste und das zweite Betätigungsteil um die Nabenachse rotieren, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auch bei einer Schaltnabe eingesetzt werden, welche einen Winkelhebel und eine Schubstange aufweist, die mittels des Winkelhebels gegenüber einer Nabenachse axial bewegt wird.
    • (b) Bei der obigen Ausführungsform wird zwar das zweite Sonnenrad 38 durch den zweiten Kupplungsmechanismus 66 zwischen einem betriebsbereiten und einem nicht betriebsbereiten Zustand verschoben, jedoch ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei welcher das erste Sonnenrad durch den zweiten Kupplungsmechanismus verschoben wird.
    • (c) Die vorliegende Erfindung wurde zwar in der obigen Ausführungsform beispielhaft anhand einer Dreigangschaltnabe beschrieben, jedoch ist die Anzahl der Schaltstufen einer Schaltnabe nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt.
  • 10
    Nabenschaltung
    12
    Nabenachse
    14
    Nabengehäuse
    16
    Antriebseinheit
    18
    Rotationsübertragungsmechanismus
    20
    Umschaltmechanismus
    32
    Planetengetriebe
    34
    Hohlrad
    36
    Erstes Planetenrad
    38
    Zweites Planetenrad
    40
    Träger
    42
    Erstes Sonnenrad
    44
    Zweites Sonnenrad
    50
    Erste Freilaufkupplung
    52
    Zweite Freilaufkupplung
    64
    Erster Kupplungsmechanismus
    66
    Zweiter Kupplungsmechanismus
    70
    Bedienmechanismus
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 04-231463 [0002]

Claims (5)

  1. Fahrradnabenschaltung, durch Bedienung einer manuellen Schaltvorrichtung betätigt, die an einem Fahrrad anbringbar ist, wobei die Fahrradnabenschaltung umfasst: eine an dem Fahrrad (12) montierbare Nabenachse; ein um die Nabenachse (12) drehbares Nabengehäuse (14); eine zylindrische Antriebseinheit (16), die derart zwischen der Nabenachse (12) und dem Nabengehäuse (14) montiert ist, dass sie bezüglich der Nabenachse (12) als auch bezüglich des Nabengehäuses (14) drehbar ist; einen Rotationsübertragungsmechanismus (18) mit einem Planetengetriebe (32) mit einem Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit, der die Drehung der Antriebseinheit (16) mit der gleichen Drehgeschwindigkeit zum Nabengehäuse (14) übertragen kann, sowie mit zwei Übertragungspfaden zur Untersetzung, welche die Drehung der Antriebseinheit (16) in zwei unterschiedlichen, langsameren Drehgeschwindigkeiten zum Nabengehäuse (14) übertragen können; und einen Umschaltmechanismus (20), der den Rotationsübertragungsmechanismus (18) entweder zu dem Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit oder zu einem der beiden Übertragungspfade zur Untersetzung umschaltet.
  2. Nabe gemäß Anspruch 1, wobei das Planetengetriebe (32) umfasst: ein Hohlrad (32), das an einer Innenumfangsfläche der Antriebseinheit (16) vorgesehen ist; ein erstes um die Nabenachse (12) drehbares Sonnenrad (42); ein zweites um die Nabenachse (12) drehbares Sonnenrad (44), das eine größere Anzahl von Zähnen als das erste Sonnenrad (42) aufweist; wenigstens ein erstes Planetenrad (36), das mit dem Hohlrad (32) und dem ersten Sonnenrad (42) kämmt; wenigstens ein zweites Planetenrad (38), das einstückig mit dem ersten Planetenrad (36) dreht und mit dem zweiten Sonnenrad (44) kämmt; und einen Träger (40), auf dem das erste und das zweite Planetenrad (36, 38) drehbar gelagert sind und der um die Nabenachse (12) drehbar ist.
  3. Nabe gemäß Anspruch 1, wobei der Rotationsübertragungsmechanismus (18) ferner umfasst: eine erste Freilaufkupplung (50), die nur in einer bestimmten Richtung eine Drehung vom Träger (40) zum Nabengehäuse (14) überträgt, und eine zweite Freilaufkupplung (52), die eine Drehung des ersten Sonnenrades (42) nur in einer bestimmten Richtung sperrt.
  4. Nabe gemäß Anspruch 1, wobei dieser Umschaltmechanismus (20) umfasst: ein bewegliches Element (63), das mittels eines Kupplungselements mit der Umschaltvorrichtung verbindbar ist und das durch manuelle Betätigung der Umschaltvorrichtung bewegbar ist; einen ersten Kupplungsmechanismus (64), der die Antriebseinheit (16) und den Träger (40) zwischen einem eingekuppelten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements (63); einen zweiten Kupplungsmechanismus (66), der eine Drehung des zweiten Sonnenrades (44) in einer bestimmten Richtung zwischen einem Freigabezustand und einem gesperrten Zustand umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements (63); und einen Bedienmechanismus (70), der zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsmechanismus (64, 66) umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements (63).
  5. Fahrradnabenschaltung, durch Bedienung einer manuellen Schaltvorrichtung betätigt, die an einem Fahrrad anbringbar ist, wobei die Fahrradnabenschaltung umfasst: eine an dem Fahrrad (12) montierbare Nabenachse; ein um die Nabenachse (12) drehbares Nabengehäuse (14); eine zylindrische Antriebseinheit (16), die derart zwischen der Nabenachse (12) und dem Nabengehäuse (14) montiert ist, dass sie bezüglich der Nabenachse (12) als auch bezüglich des Nabengehäuses (14) drehbar ist; einen Rotationsübertragungsmechanismus (18) mit einem Planetengetriebe (32) mit einem Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit, der die Drehung der Antriebseinheit (16) bei der gleichen Drehgeschwindigkeit zum Nabengehäuse (14) übertragen kann, sowie mit zwei Übertragungspfaden zur Untersetzung, welche die Drehung der Antriebseinheit (16) in zwei unterschiedlichen, langsameren Drehgeschwindigkeiten zum Nabengehäuse (14) übertragen können; und einen Umschaltmechanismus (20), der den Rotationsübertragungsmechanismus (18) entweder zu dem Übertragungspfad für gleiche Geschwindigkeit oder zu einem der beiden Übertragungspfade zur Untersetzung umschaltet, wobei das Planetengetriebe (32) aufweist: ein Hohlrad (32), das an einer Innenumfangsfläche der Antriebseinheit (16) vorgesehen ist; ein erstes um die Nabenachse (12) drehbares Sonnenrad (42); ein zweites um die Nabenachse (12) drehbares Sonnenrad (44), das eine größere Anzahl von Zähnen als das erste Sonnenrad (42) aufweist; wenigstens ein erstes Planetenrad (36), das mit dem Hohlrad (32) und dem ersten Sonnenrad (42) kämmt; wenigstens ein zweites Planetenrad (38), das einstückig mit dem ersten Planetenrad (36) dreht und mit dem zweiten Sonnenrad (44) kämmt; und einen Träger (40), auf dem das erste und das zweite Planetenrad (36, 38) drehbar gelagert sind und der um die Nabenachse (12) drehbar ist, wobei der Rotationsübertragungsmechanismus (18) ferner aufweist: eine erste Freilaufkupplung (50), die nur in einer bestimmten Richtung eine Drehung vom Träger (40) zum Nabengehäuse (14) überträgt, und eine zweite Freilaufkupplung (52), die eine Drehung des ersten Sonnenrades (42) nur in einer bestimmten Richtung sperrt, wobei der Umschaltmechanismus (20) aufweist: ein bewegliches Element (63), das mittels eines Kupplungselements mit der Schaltvorrichtung verbindbar ist und das durch manuelle Betätigung der Schaltvorrichtung bewegbar ist; einen ersten Kupplungsmechanismus (64), der die Antriebseinheit (16) und den Träger (40) zwischen einem eingekuppelten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements (63); einen zweiten Kupplungsmechanismus (66), der eine Drehung des zweiten Sonnenrades (44) in einer bestimmten Richtung zwischen einem Freigabezustand und einem gesperrten Zustand umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements (63); und einen Bedienmechanismus (70), der zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsmechanismus (64, 66) umschalten kann, als Reaktion auf eine Bewegung des beweglichen Elements (63).
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