DE2114335A1 - Mit einer Freilauf-Innenbremse versehene Mehrgangschaltnabe - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 8O, MAUERKIRCHERSTR. 45

• Dr. Berg Dipl.-Ing. Stopf, 8 MOnchen 80, Mauerkircherstraße 45 ·

Ihr Zeichen Ihr Schreiben Unser Zeichen Datum

20 770 24. März 1971

Anwaltsakte 20 770

Takashi Segawa
Sakai-shi, Osaka / JAPAN

Mit einer Freilauf-Innenbremse versehene Mehrgangschaltnabe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrgang-Nabenschaltung innerhalb eines Gehäuses, welche mit einer Freilaufbremse versehen ist, insbesondere für ein Fahrrad oder ein sonstiges fahrradähnliches Fahrzeug. Insbeson-

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dere "betrifft die Erfindung eine derartige Mehrgang-Nabenschaltung, in deren Habe ein Gangwechs elge triebe eingeschlossen ist und bei welcher eine Freilaufbremse durch Rückwärtsdrehen der Pedale gesteuert werden kann.

Im einzelnen ist eine mit dieser Art von Freilaufbremsen versehene, in einem Innengehäuse angeordnete Mehrgang-Nabenschaltung drehbar gegenüber einer festen Welle angebracht, welche an einem Fahrradrahmen befestigt ist, und umfaßt einen, durch eine Antriebskette angetriebenen Antrieb, sowie eine Getriebeschaltung zur Übersetzung dreier wählbarer Geschwindigkeiten, nämlich langsam, mittel und hoch, auf den Habenmantel, sowie Steuerteile zum steuernden Übertragen der Antriebskraft der Antriebsteile auf das Schaltgetriebe, sowie einen Bremsrahmen, welcher an einen mit einem Gewinde versehenen Zylinder geschraubt ist, so daß er axial mit der rückwärtigen Drehung des Pedals sich verschiebt, und ein Bremsteil, welches gegen die Innenfläche des Habenmantels durch die Bewegung des Bremsrahmens gepreßt werden kann.

Gemäß dem oben erwähnten Habenmechanismus wird eine Antriebskraft, die vorzugsweise durch Treten des Pedals in der normalen Richtung zum Verdrehen der Antriebsteile und zur geeigneten Steuerung der Steuerteile hervorge-

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bracht wird, auf den Nabenmantel über einen Ubersetzungskreis für die Antriebskraft übertragen, so daß der Nabenmantel für ein Umdrehen bei einer nach Wunsch zu wählenden Geschwindigkeit angetrieben wird.

Andererseits ist die Antriebskraft über den Transmissionskreis auf den Bremsrahmen durch Treten der Pedale in der rückwärtigen Richtung übertragen, wodurch der Bremsrahmen derart bewegt wird, daß das Bremsteil gegen die Innenfläche des Nabenmantels gepreßt wird, wodurch die Antriebsbewegung des Nabenmantels oder das Drehen eines Fahrradrades zum Stillstand gebracht wird.

Im allgemeinen ist das Antriebsteil geeignet, die Bremse in einer Weise zu betätigen, daß es bei einer Rückwärtsdrehung die Antriebskraft auf den Bremsrahmen mittels des gleichen Mechanismus übertragen kann, als wenn es in der normalen Richtung umlaufen würde. Wenn jedoch der Bremsrahmen in der oben beschriebenen Weise derart angeordnet ist, daiS er durch die Drehung der mechanischen Komponenten des Schaltgetriebes bewegt wird, wird der Bremsrahmen bei seiner Bewegung den geänderten Geschwindigkeitsbedingungen des Schaltgetriebes unterworfen, da die Antriebskraft auf den Bremsrahmen in dem Zustand übertragen wird, bei welchem die mechanischen 'i'eiie bei

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der willkürlich wechselnden Geschwindigkeit umlaufen, welche ein Fahrradfahrer gerade ausgewählt hat, so daß die Bremskraft im Formalfall bei jeder Bremssituation anders ist, wodurch eine erhöhte Gefahr besteht.

Wie oben angedeutet, besteht die Schwierigkeit bei den bekannten Mehrgang-Haben-Übersetzungseinrichtungen, welche zum Umschalten der Geschwindigkeit eines Fahrrades durch Betätigung der Steuerteile geeignet angeordnet sind, darin, daß bei der !Notwendigkeit die Geschwindigkeitsrate umzuschalten, die Kontrollteile häufig fehlerhaft in die mechanischen Teile des Schaltgetriebes eingreifen, so daß sie freilaufen. Dies ist solch ein Fall, bei welchem der Bremsrahmen sich nicht mehr bewegt, auch wenn ein Fahrradfahrer versucht, die Pedale rückwärts zu treten, um die Bewegungsrichtung der Antriebsteile umzukehren, Ferner ist die Steuerung, so ausgebildet, daß sie von außen durch einen Seilzug betätigt werden kann, welcher für eine lange Lebensdauer ausgebildet sein muß, wobei auch dann, wenn die Steuerung in geeigneter Weise betätigt wird, der ausgedehnte Seilzug unfähig ist, die Steuerteile mit den Schaltgetriebeteilen in Eingriff zu bringen, oder, im günstigsten Fall, lediglich einen gewissen Teil der Kontrollteile mit dem Schaltgetriebe in Eingriff bringt.

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Daher werden die Teile, selbst wenn sie miteinander in Eingriff stehen, leicht aus den Schaltgetriebeteilen außer Eingriff gebracht, so daß die Antriebskraft der Antriebsteile nicht auf den Bremsrahmen übertragen werden kann. Solange der Bremsrahmen nicht bewegt wird, kann eine Bremsung überhaupt nicht stattfinden, und das Ergebnis ist offenbar, das eine gefährliche Situation entsteht.

Es wurde daher bereits vorgeschlagen, vor allem diese Situation zu vermeiden, indem die Antriebsteile, welche im Normalfall bei einer gewählten Geschwindigkeit umlaufen, leicht derart umgeschaltet werden können, daß sie bei langsamer Geschwindigkeit rückwärts laufen, sobald sie zum Rücklaufen betätigt werden, so daß der Bremsrahmen bei niedriger Geschwindigkeit umläuft. Auch in diesem Fall wird jedoch der Bremsrahmen lediglich durch das Umlaufen der Schaltgetriebeteile bewegt. Es kann daher nicht in jedem Fall die sichere und zuverlässige Bremswirkung gewährleistet werden, sei es weil Teile oder Bereiche der Schaltgetriebeteile außer Tätigkeit gelangen können, sei es, weil die Bremse lediglich in dem Fall betätigbar ist, daß sie rückwärts umläuft und daher einige Teile des für die langsame Geschwindigkeit vorgesehenen Übersetaungskreises beschädigt.

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Schwerwiegender ist jedoch, daß es zur Verwirklichung der früheren Erfindung erforderlich war, spezielle Schaltgetriebeteile zum Umschalten der Geschwindigkeit auf eine langsamere Gesähwindigkeitsstufe vorzusehen, wenn die Bremse rückwärts umläuft, so daß die mechanische Struktur der Nabe lediglich kompliziert ausgeführt werden konnte.

Die vorliegende Drfindung vermeidet all diese o.a. Nachteile, welche mit Bremsen zusammenhängen, welche so angeordnet und aufgebaut sind, daß die Bremswirkung durch Betätigung des Bremsrahmens hervorgerufen wird, welcher lediglich dann drehbar ist, wenn die Antriebskraft auf das Schaltgetriebe übertragen wird. Kurz gesagt, schafft die vorliegende Erfindung ein Schaltgetriebe, welches nicht auf der Achse umläuft, sondern in der axialen Richtung bewegbar ist.

Die Erfindung schafft daher einen Fahrradnabenmechanismus, in welchem eine Freilaufbremse und ein Mehrgang-Schaltgetriebe beide derart aufgenommen sind, daß die Freilaufbremse im Normalfall zu jeder Zeit mit dem gleichen Antriebsverhältnis wirksam werden kann, unabhängig von einer Geschwindigkeitsrate, welche durch die Schaltgetriebeteile verändert wird. -

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Ferner schafft die Erfindung einen derartigen Nabenmechanismus, welcher auch dann noch normal arbeitet, wenn einige seiner Teile, beispielsweise eine Mitnehmerklinke oder dergleichen, beschädigt sind und er nicht mehr als vollwertiger Nabenmechanismus wirken kann.

Weiterhin schafft die Erfindung einen derartigen Nabenmechanismus, welcher auch dann noch die gleiche Bremswirkung wie zuvor ermöglicht, wenn sich ein Seilzug der Schaltgetriebeteile allmählich gedehnt hat, weil er zu lange benutzt wurde, und daher der Schaltvorgang nicht genau ausgeführt werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und aus den Ansprüchen hervor,

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf einen in einem Innengehäuse angeordneten Mehrgang-Übersetzungsnabenmechanismus, welcher mit der Freilaufbremse gemäß der Erfindung versehen ist.

Fig. 2 eine Draufsicht auf deren prinzipielle 'feile,

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Fig.. 3 eine ausgewählte Seitenansicht der Betätigungsteile, welche gemäß der Erfindung verwendet werden,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.

Fig. 5 (A),(B),(O)

Darstellungen jedes Wirkungszustandes der Bremsteile, welche in dieser Erfindung verwendet werden, wobei insbesondere Fig. 5 (A) den Wirkungszustand für eine Hochgeschwindigkeitsübersetzung, Fig. 5 (B) den Wirkungszustand für eine mittlere Übersetzungsgeschwindigkeit und Fig. (C) den bei einer geringen Geschwindigkeitsübersetzung darstellt,

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt mit den Hauptelementen einer anderen Ausfuhrungsform eines Kurvenatüoks, welches zwischen den Antriebsteilen und den Betätigungsteilen vorgesehen ist.

Im folgenden ist das Mehrgang-Übersetzunsnabengetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung unter bezug auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.

In der Zeichnung ist ein Habenmechanismus mit einem Schalt-

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getriebe dargestellt, welches drei wählbare Geschwindigkeiten schalten kann, eine langsame Geschwindigkeit oder einen ersten Gang, eine mittlere Geschwindigkeit oder einen zweiten Gang und eine hohe Geschwindigkeit oder einen dritten Gang. Dies ist jedoch lediglich ein einzelnes Beispiel und im Rahmen der Erfindung ist es ebenso möglich, in der Nabe ein derartiges Schaltgetriebe vorzusehen, welches wahlweise eine größere Zahl von Geschwindigkeiten, als drei, übersetzen kann, iös soll daher angemerkt werden, daß die Konstruktion des Nabenmechanismus nicht auf die Ausführungsformen gemäß der beigefügten geichnung beschränkt ist.

In der Zeichnung sind im einzelnen eine feste Achse 1, welche von Rahmenteilen 2 und 3 des Fahrrades abgestützt wird, ein Antriebsteil 4, welches drehbar auf der festen Achse 1 in einem geeigneten Abstand von ihr angeordnet ist, ein Nabenmantel 5, welcher drehbar auf diesem Antriebsteil 4 angebracht ist, ein Schaltgetriebe 6, welches innerhalb des iiabenmantels 5 derart aufgenommen ist j daß idie Antriebskraft des Antriebsteils 4 in dem gewünschten Geechwindigkeitsverhältnis frei gewechselt werden kann und daß die Geschwindigkeiten auf den Naben-Mantel 5 tibertragen werden können, wobei die Schaltgetriebeteile 6 axial bewegt werden, eine Bremse 7, welche

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an einer Seite der öehaltgetrie"beteile 6 (an der linken Seite gemäß der Zeichnung) angeordnet ist, derart, daß die Drehung des Nabenmantels 5 angehalten wird, wenn die Schaltgetriebeteile 6 entsprechend bewegt wurden, ein Steuerteil 8, welches zwischen dem Antriebsteil 4 und den Schaltgetriebsteilen 6 angebracht ist und durch welches die Antriebskraft des Antriebsteils 4 auf die Schaltgetriebeteile 6 steuerbar übertragbar ist, sowie ein Betätigungsteil 9 dargestellt, welches mit den Antriebsteilen 4 verbunden ist und die Schaltgetriebeteile 6 in der axialen Richtung bewegt wenn die Antriebsteile rückwärts laufen.

Der Nabenmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun näher erläutert. Die feste Achse 1 ist in ihrem mittleren Bereich mit einem Sonnenrad 10 versehen, welches mit Planetenrädern der Schaltgetriebeteile in Eingriff gebracht werden kann, wie noch näher erläutert wird. In jedem Umfangsbereich der beiden Enden der festen Achse 1 sind Schraubgewinde 11 und 11· ausgebildet. Auf das Schraubgewinde 11 ist -ein Kugelhalter 15 aufgeschraubt, der mit der Kugelführungsfläche 12 versehen ist.

Zwischen einer Kugellauffläche 14, welche in der inneren Fläche des Antriebsteils 4 ausgebildet ist, und der

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Kugelführungsfläche 12 des Kugelhalters 13 sind Kugeln angeordnet, durch welche das Antriebsteil 4 drehbar an der festen Achse 1 in einem geeigneten Abstand zu der Achse getragen ist. An der rechten Seite des Antriebsteils 4 ist ein Kettenrad 41 fest angebracht, in welches eine Antriebskette (nicht gezeigt) eingreift, so daß das Antriebsteil 4 mittels der Bewegung der Pedale unter Kraft angetrieben werden kann, wohingegen an der linken Seite ein Mitnehmerstück 42 vorgesehen ist, welches bei einer Drehung des Antriebsteils 4 in der Eormalrichtung in das Betätigungsteil 9 eingreifen kann, so daß dieses zusammen mit dein Antriebsteil 4 umläuft.

Der Mitnehmer 42 weist eine Fläche 42a auf, welche noch erläutert wird, zum Übertragen der Antriebskraft auf das Betätigungsteil 9 und eine geneigte Fläche 42b, welche die Antriebskraft auf das Antriebsteil 9 nicht überträgt.

In der äußeren Umfangsfläche des Antriebsteiis 4 ist eine Kugellauffläche 43 ausgebildet, derart, daß das Antriebsteil 4 über Kugeln 16 gegenüber einem Befestigungszylinder 51 drehbar ist,' welcher am rechten Ende des Nabenmantels 5 befestigt ist. Ferner kann an der linien Seite des Nabenmantels 5 nach Bedarf ein Befestigungszylinder 52 befestigt werden, v/elcher über Kugeln 17 zwischen

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dem Nabenmantel 5 und einer im Bremskonus des Bremsteils 7 ausgebildeten Kugellauffläche drehbar ist, wie im folgenden noch beschrieben wird.

Das Betätigungsteil 9 ist derart angeordnet, daß es mit dem Mitnehmerstück 42 des Antriebsteils 4 in Eingriff gebracht werden kann, so daß beide zusammen umlaufen und es ist mit einem Mitnehmerstück 91 versehen, welches Antriebsaufnahmeflächen 91a aufweist, die mit den Antriebsübertragungsflächen 42a des Mitnehmerstückes 42 in Eingriff gebracht werden können, und am inneren Ende Zähne 92 aufweist, die mit Zähnen 81 des Steuerteils, das später noch beschrieben wird, kämmen.

Wenn das Antriebsteil 4 in der Normalrichtung umläuft, dreht sich mit ihm das Betätigungsteil 9» wenn jedoch ersteres rückwärts umläuft, wird letzteres nach links bezüglich des Antriebsteiles 4 bewegt, was durch die Gleitbewegung zwischen den geneigten Flächen 42b des Mitnehmerstückes 42 und den geneigten Flächen 91b des Mitnehmerstücks 91 bewirkt wird.

Das Steuerstück 8 zum steuerbaren Übertragen der Antriebskraft puf den Schaltgetriebemechanismus 6 ist drehbar und verschiebbar auf der festen Achse 1 befestigt

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und in seinem mittleren Bereich, sind eine Ringnut 82 und ein ringförmiger Vorsprung 83 ausgebildet, welcher eine geneigte Führungsfläche aufweist.

Am rechten Ende am Umfangsbund der Ringnut 82 sind Zähne 81 vorgesehen, welche mit den Innenzähnen 92 des Betätigungsteiles 9 in Eingriff gebracht werden können. Wahlweise sind links vorn und an der Peripherie des ringförmigen Vorsprungs 83 Zähne 84 vorgesehen, welche mit Innenzähnen eines Getrieberahmens für einen Schaltgetriebemechanismus, der im folgenden noch beschrieben wird, in Eingriff gebracht werden können.

Das Steuerteil 8 kann durch Betätigen einer Schubstange 20 mit einem in den hohlen Bereich 18 der festen Achse 1 eingeführten Getriebeschaltstößel axial bewegt werden. Auf diese Weise wird das Steuerteil 8 gedreht, wenn es mit den Innenzähnen 92 des Betätigungsteils 9 in Eingriff steht, wodurch die Drehbewegung des Steuerteils auf die in einer bestimmten Stellung befindlichen Schaltgetriebeteile 6 übertragen wird.

Der Stößel 19 ist mit einem vorspringenden Ansatz 22 versehen, welcher nach außen über die feste Achse aus einem Schlitz 21 hinausragt, der mit dem ^uohlteil 18 der festen

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Achse 1 in einer Weise in Verbindung steht, daß der Ansatz 22 mit Kerben 85 des Steuerteils 8 in Eingriff gebracht werden können.

Um diese Eingriffsstellung aufrecht zu erhalten, ist eine Feder 23 zwischen dem Steuerteii 8 und dem Kugelhalter 13 vorgesehen, derart, daß im Normalfall das Steuerteil 8 gegen den Ansatz 22 des Schaltstößels 19 gepreßt wird, wodurch das Steuerteil 8 axial vor und zurück, stets in geeigneter Weise durch Betätigung der Schubstange 20, bewegt werden kann.

Im folgenden wird die Art des Schaltgetriebemechanismus 6 genauer beschrieben, welcher in dem Nabenmantel 5 eingeschlossen ist, und so angeordnet ist, daß er in axialer Richtung bewegt werden kann. Er ist in der folgenden Weise gestaltet.

Eine Mehrzahl von Planetenrädern, welche von einer Welle 631 abgestützt werden, sind derart angeordnet, daß sie mit dem Sonnenrad 10 auf der festen Achse 1 in Eingriff stehen, und rechts von der Welle 631 ist ein Innenrad 682 derart angeordnet, daß es mit den Zähnen 84 am linken Ende des Steuerteils 8 kämmt.

Limes von den tlanetenrädern 62 sind eine Mehrzahl von

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Mitnehmern 633 zum wahlweisen Übertragen einer der mittleren oder langsamen Geschwindigkeiten von dem Getrieberahmen 63 getragen, so daß sie mit den Sperrklinken 54 in Eingriff gebracht werden können. Ferner ist links von dem Getrieberahmen 63 ein Bremsteil 635 angeordnet, welches nach links geneigte Flächen 634 aufweist, die auf jeden Bremsschuh der Bremse 7 abgestimmt sind, wie im folgenden beschrieben wird.

Von dem Außenumfang des rechten Endes des Getrieberahmens 63 zu dem linken Ende des Betätigungsteiles 8 erstreckt sich ein Ringrad 64 am rechten äußeren Umfang des Getrieberahmens 63.

Im linken inneren Bereich dieses Ringrades 64 ist eine Innenverzahnung 641 angeordnet, welche mit den Plsnetenrädern in Eingriff gebracht werden kann. Ferner ist das Ringrad 64 mit einem Eingriffsteil 642 versehen, derart daß es mit dem rechten Ende des Getrieberahmens 63 in Berührung steht. Das Ringrad 64 weist ein oder mehrere Klinken 643 zum Übertragen der hohen Geschwindigkeit auf, welche durch eine oder mehrere Wellen 645 abgestützt werden, wobei das vordere Ende der Klinken mit einem Zahngesperrerad 53, das in dem Befestigungszylinder 51 mittels einer Feder 644 angebracht ist, in

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Eingriff gebracht werden können, wohingegen die entgegengesetzten Enden der Klinken 643 in einer Weise angebracht sind, daß sie entweder mit der Ringnut 82 oder dem ringförmigen Vorsprung 83 in der Bremse 8 zusammenwirken können.

In dem Schaltgetriebemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Antriebskraft des Antriebsteils 4 von dem Betätigungsteil 9 auf diesem Mechanismus 6 über das Steuerteil 8 übertragbar, wenn das Antriebsteil 4 in der ilormalrichtung umläuft. Wenn jedoch das Antriebsteil 4 rückwärts umläuft, wird das Ringrad 64 neben dem Betätigungsteil 9 axial durch die Achsialbewegung des Betätigungsteiles 9 verschoben, so daß das Eingriffsteil 642 mit dem rechten .t/nde des Getrieberahmens 63 in Berührung kommt und diesen Getrieberahmen 63 bewegt. Anders ausgedruckt, wird der Schaltge-Lriebemechanismus 6 nicht verdreht, sondern in der axialen Richtung bewegt,' wenn das Antriebsteil 4 rückwärts läuft, wodurch das Bremsteil 635, welches mit einer schrägen Stirnfläche in dem linken Ende des Getrieberahmens 63 versehen ist, die Bremsschuhe der Bremsteile nach außen ausdehnt, wodurch die Bremswirkung hervorgerufen wird, wie im folgenden beschrieben.

Um den Schaltgetriebemechanismus an einer ungewünschten

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axialen Bewegung zu hindern, wenn er in der Normalrichtung umläuft, ist eine Feder 24 mit größerer Elastizität als die feder 23 zwischen dem linken Ende des Schaltrahmens und einem Bremskonus, der noch beschrieben wird, gehalten, so daß das Steuerteil 8 nach links gedruckt ist.

Die Bremse 7 ist mit einer geneigten Fläche 711 versehen, welche mit der geneigten Fläche 634 des Bremsteils 635 am linken Ende des Schaltrahmens 63 zusammenwirkt und umfaßt Bremsschuhe 71, welche beidseitig geneigt ausgebildet sind, so daß sie axial mittels einer Blattfeder angedrückt werden, sowie den Bremskonus 73 zur Abstützung der Bremsschuhe 71.

Wenn sich der Schaltgetriebemechanismus 6 bewegt, wird die Sohrägfläche 634 des in dem Schaltrahmen ausgebildeten Bremsteil^ 635 in Kontakt mit der Konusfläche 711 der Bremaechuhe 73 gebracht, so daiö die Bremsschuhe 71 gegen die Kraft der Blattfeder 72 radial nach außen geschoben werden und ihre äußere Fläche gleitend mit der inneren Umfangefl&ehe des Befestigungszylinders 52 in Berührung steht, um dadurch auf den Nabenmantel 5 einzuwirken und eine effektive Bremswirkung zu sichern»

Der Bremskonus 73 ist an einem Fahrradrahmenteil 3 über

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einen Bremsarm 73 "befestigt. Wenn daher die Bremse die Bremsschuhe 71 betätigt, stoßen sie gegen den gesicherten Bremskonus 73 und gleiten auf dem Befestigungszylinder 52, während sie an einem Verdrehen gehindert sind. In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 25 eine Gewindeschraube bezeichnet, durch welche der Bremskonus 73 und der Bremsarm 74 in die feste Achse 1 geschraubt sind.

Als Büchse dicht an den Außenumfang des Betätigungsteils ist ein Zylinderteil 26 zum normalen Betätigen dieses Teils vorgesehen. Eine Feder 27 mit geringerer Federkraft als die Feder 23 ist zum Anpressen des Schaltgetriebestößels 19 gegen das Steuerteil 8 vorgesehen.

Während im vorhergehenden das Mehrgangschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, wird im folgenden die Wirkungsweise der Wabe erläutert.

Wenn das Antriebsteil 4 in der Normalrichtung umläuft, wird die Antriebskraft auf das Betätigungsteil 9> wegen des Eingriffs der Übertragungsflache 42a des Mitnehmerstückes 42 in die ITbertragungsfläche 91a des Mitnehmerstücks 91, und weiter auf das Steuerteil 8 übertragen, wenn dieses Teil mit den Innenzähnen 92 des Betätigungsteils 9 in Eingriff steht. Weiter wird die Antriebs-

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kraft auf den" Sehaltgetriebemechanismus 6 über das Steuerteil 8 weitergeleitet, wobei eine der drei wählbaren Geschwindigkeiten, langsam, mittel oder hoch,, wahlweise auf den N_abenmantel 5 zum drehenden Antreiben der Räder in der gewünschten Geschwindigkeit übertragen wird.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Nabe in einer Stellung zum erhöhten Übertragen der Antriebskraft des Antriebsteils 4 auf den labenmantel 5« In diesem Fall ist das Steuerteil 8 in die äußerste linke Stellung verschoben, oder in die Stellung gemäß fig.5(A), in welcher die Zähne 84 des Steuerteils 8 in Eingriff mit den Innenzähnen 632 des Schaltrahmens 63 stenen, so daß die Antriebskraft des Steuerteils 8 von dem Schaltrahmen 63 auf den Schaltgetriebemechanismus 6 übertragen werden kann.

Falls das Antriebsteil 4 mittels des Kettenrads 41 in die Normalrichtung getrieben wird, wird der Nabenmantel 5 in einer erhöhten Geschwindigkeit durch den Kreis zur Übertragung der Antriebskraft gedreht, welcher aus dem Antriebsteil 4, dem Betätigungsteil 9, dem Steuerteil 8, dem Schaltrahmen 63 den Planetenrädern 62, dem Ringrad 64, den Klinken 643 zur Übertragung der hohen Geschwindigkeit, das Sperrrad 53 und den Befestigungszylinder 51 zusammengesetzt ist.

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In diesem Pall stehen die Klinken 633 zum Übertragen der mittleren und langsamen Geschwindigkeit in Eingriff mit der Verzahnung 54. Diese Klinken übergleiten jedoch lediglich diese Verzahnung und bewegen sich nicht, da der Nabenmantel 5 sich schneller als die Klinken dreht.

Wenn es erforderlich wird, die hohe Geschwindigkeit auf eine mittlere Geschwindigkeit umzuschalten, wird die Schubstange 20 nach rechts gedrückt, damit das Steuerteil 8 nach rechts bewegt wird und die gegenüberliegenden üinden der in der Ringnut 82 liegenden und mit der Verzahnung 53 in Eingriff stehenden Hochgeschwindigkeits-Übersetzungsklinken 643 entlang der JHihrungsfläche auf den iimfangsbund 83 angehoben werden, wobei jedes der vorderen Enden der Klinken außer üiingriff mit der Verzahnung 53 gebracht sind, wie in Fig. 5(B) deutlich gezeigt.

In dieser Stellung wird es ermöglicht, daß die Antriebskraft des Antriebsteiis 4, welche zunächst auf das Betätigungsteil 9 übertragen ist, weiter auf den Nabenmantel 5 zu dessen Antreiben mit einer mittleren Geschwindigkeit über den Übertragungskreis aus dem Steuerteil 8, dem Schaltrahmen 63, den Klinken 633 zur Übersetzung mittlerer und langsamer Geschwindigkeiten, die Verzahnung 54

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und den Befestigungszylinder 54 übersetzt wird.

Wie am besten aus Fig, 5(C) ersichtlich, wird die von dem Betätigungsteil 9 weitergeleitete Antriebskraft an das Steuerteil 8 nicht direkt auf" den Schaltrahmen 63» sondern über die Klinken 643 > das Ringrad 64 und die Planetenräder 62 übertragen, wenn das Steuerteil 8 durch Bewegen der Schubstange 20 nach rechts in seine äußerste rechte Stellung verschoben ist und dabei die Hoehgeschwindigkeits-Übersetzungsklinken 643 außer Eingriff mit der Verzahnung 53 gelangen und der Eingriff zwischen den links angeordneten Zähnen 84 des Steuerteils 8 und der Innenverzahnung 633 des Schaltrahmens 63 gelöst wird. Auf diese Weise ist der Nabenmantel 5 über den oben beschriebenen Geschwindigkeitsübertragungsmechanismus für mittlere Geschwindigkeiten mit langsamer Geschwindigkeit angetrieben

Wenn das Antriebsteil 4 in der Normalrichtung umläuft, steht das Betätigungsteil 9 mit ihm in Eingriff. Wenn jedoch das Antriebsteil in der umgekehrten Richtung gedreht wird, gleiten die Schrägflächen 91b des Mitnehmerstücks 91 des Betätigungsteils 9 über die Schrägflächen 42b des Mitnehmerstücks 42 des Antriebsteils 4, und folglich wird die Drehung des Antriebsteils 4 nicht auf das Betätigungsteil 9 übertragen. Wie in dünnen Linien in Fig. 2 dar-

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gestellt ist, wird das Betätigungsteil 9 wegen der Gleitbewegung des Mitnehmerstücks 91 nach links versehoben.Beidieser Verschiebung des Betätigungsteils 9 werden sowohl das Ringrad 64 als auch der Schaltrahmen 63» oder eine vollständige Einheit des Schaltgetriebes 6, entlang ihrer entsprechenden Achse in die gleiche Richtung gegen die Kraft der Feder 24 bewegt, unabhängig von dem oben angeführten geänderten Zustand. Daher werden die Bremsschuhe gegen die Kraft der Blattfeder 72 vermittels der Schrägfläehe 634 des Bremsteils 635 am linken Ende des Schaltrahmens 63 nach außen gedruckt, wobei ihre äußere Umfangsfläche unter Kraft gegen die Innenfläche des Befestigungszylinders 52 gepreßt wird.

Wenn die Andrückkraft des Betätigungsteils 9 durch Drehen des Antriebsteils in der ITormalrichtung entfällt, wird der Schaltgetriebemechanismus 6 in seine ursprüngliche Stellung durch die Kraft der Feder 24 zurückgedrückt und gleichzeitig ist die oben beschriebene Bremswirkung aufgehoben. Auch nachdem der Schaltgetriebemechanismus 6 in der beschriebenen Weise zurückgeschoben ist, kommt es zu keiner Änderung des geschalteten ffeschwindigkeitszustands, in welchem er sich vor der Bremsung befand. Der Schaltgetriebemechanismus kann daher beim Umlaufen in der Normalrichtung den Habenmantel 5 in diesem geschalteten

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Geschwinaigkeitszustand antreiben.

Mit Vorteil ist die zwischen dem Bremskonus 73 und dem Schaltrahmen 63 angeordnete Feder 24 so angeordnet, daß sie indirekt mit dem Schaltrahmen über die Kontaktplatte 65 zusammenwirkt, welche für einen unmittelbaren Kontakt daran angeschraubt ist, oder es kann ein Paar von Kontaktplatten vorgesehen sein, welche Kugeln zwischen sich halten, so daß sie sich gegenseitig bewegen können und das Drehen des Schaltrahmens 63 durch Übertragung durch die Feder 24 verhindern.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Mitnehmer einrichtung beschrieben, welche das Liitnehmerstück 42 mit den Übertragungsflachen 42a für die Antriebskraft, die Schrägflächen 42b und das Mitnehmerstück 91 mit den Übertragungsflächen 91b für die Antriebskraft, und den Schrägflächen 91b umfaßt. In einer abgewandelten Ausführungsform kann diese Einrichtung durch eine in Fig. gezeigte Einrichtung ersetzt werden, welche derart gestaltet ist, daß das vorderste Ende des in dem Nabenmantel 5 angeordneten Antriebsteils 4 eingeschnitten ausgebildet ist, so daß eine Mutter 421 gebildet wird, wohingegen das Ende des Betätigungsteils 9 gegenüber dem Antriebsteil 4 unter Bildung eines Schraubbolsens 911 be _

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arbeitet ist, welcher der Mutter 421 derart gegenüberliegt, daß der Schraubbolzen 421 und die Mutter 911 ineinandergeschraubt werden, wenn das Antriebsteil 4 in der Normalrichtung gedreht wird, so daß die Drehbewegung des Antriebsteils auf das Betätigungsteil 9 übertragen wird. Wenn jedoch das Antriebsteil rückwärts umläuft, schrauben sich die Schrauben auseinender, um das Betätigungsteil 9 in die axiale Richtung zu bewegen.

Wie im Einzelnen beschrieben, schafft die Erfindung eine Fahrradnabe, welche mit einer Freilaufbremse versehen ist und einem Mehrgangschaltgetriebe zum Antreiben des Nabenmantels und Schalten der vorliegenden Geschwindigkeit nach Wunsch in eine andere Geschwindigkeit, nämlich langsam, mittel oder schnell, wenn das Antriebsteil in der Normalrichtung getrieben wird, wohingegen eine Mitnehmereinrichtung den Schaltgetriebemechanismus axial verschiebt, wenn das Antriebsteil rückwärts umläuft, wodurch die Bremsschuhe zur Ausführung einer Bremsung betätigt werden.

Wie aus der im Zusammenhang damit gegebenen Erläuterung hervorgeht, besteht ein bedeutsames Merkmal des Schaltgetriebemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung darin, daß er vom Aufbau her so angeordnet ist, daß er in der axialen Richtung lediglich dann bewegbar ist, wenn er nicht

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durch die Antriebskraft des Antriebsteils gedreht wird, so daß es gut möglich ist, die Bremse ohne die Antriebskraft zu betätigen.

Die Bremse gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher durch Bewegung des Schaltgetriebemechanismus in Richtung einer seiner beiden Seiten und nicht durch sein Drehen betätigbar. Auch wenn die den Schaltgetriebemechanismus aufbauenden Teile und insbesondere seine Eingriffsteile beschädigt sind, so daß das gesamte System in Unordnung gebracht ist, arbeitet die Bremse gemäß der Erfindung stets zuverlässig. Es soll angemerkt werden, daß neben dem Mitnehmermechanismus, der unter bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben ist, der Mitnehmermechanismus gemäß der Erfindung derart ist, daß er Schraubteile aufweist, die in der Innenfläche des Mitnehmers gebildet sind, und die in das Antriebsteil eingeschraubt sind. Es soll ferner angemerkt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebene Konstruktion beschränkt ist, da eine Vielzahl von Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken abzugehen.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1. jRadnabe für ein Fahrrad od· dergl., welche mit einem ^_J_y Freilauf und einem Mehrgangübersetzuxigsschaltgetriebe versehen ist, gekennzeichnet durch a) einen Nabenmantel (5) mit einer festen Mittelachse (1) und mit diese umgebenden Teilen, die gegenüber der Achse bewegbar sind, und mit einem Lager, welches im Inneren des Habenmantels vorgesehen ist, b) ein Antriebsteil (4)_t welches auf einem ersten Kugellagerlaufring des Nabenmantels drehbar gelagert ist, wobei die äußere Umfangsflache des Antriebsteils mit einem Kettenrad (41) zur Aufnahme der zu übersetzenden Antriebskraft versehen ist, c) einen Bremskonus (73), welcher auf der Lauffläche eines zweiten Kugellagers des Nabenmantels abgestückt und an der festen Achse befestigt ist, d) ein axial bewegbares Mehrgangübersetzungsschaltsystem (6), welches zwischen dem Antriebsteil (4) und dem Bremskonus (73) im Inneren des Nabenmantels angeordnet ist, e) ein Betätigungsteil (9), welches zwischen dem Schaltgetriebemechanismus und dem Antriebsteil derart angebracht ist, daß die Antriebskraft des Antriebsteils in dessen ^ormaldrehrichtung durch das Betätigungsteil auf den Schaltgetriebemechanismus übertragbar ist, wohingegen es an den Mechanismus anstößt, um

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   ihn in einer axialen Richtung zu bewegen , wenn das Antriebsteil rückwärts umläuft, f) ein zwischen dem Betätigungsteil und dem Antriebsteil in der Art angebrachtes Teil (8), daß es in der Hormalrichtung des Antriebsteils (4) umläuft und die Antriebskraft von dem Antriebs ■ teil auf das Betätigungsteil (9) überträgt, jedoch das Betätigungsteil in axialer Richtung lediglich dann verschiebt, wenn das Antriebsteil rückwärts umläuft, g) Bremsschuhen (71), welche zwischen dem Bremskonus und dem linde des Schaltgetriebemechanismus, diesem zugewandt, derart angebracht sind, daß sie bei der axialen Bewegung des Schaltgetriebemechanismus (6) gegen die Innenwand des iüabenmantels (5) andrückbar sind, und h) eine Rückstellfeder (24), durch welcne der Schaltgetriebemechanismus gegen das Betätigungsteil (9) zum Lösen der Bremsschuhe von dem üabenmantel andrückbar ist.

   2ο Rad für ein Fahrrad od. dergl. welches mit einer Freilaufbremse und einem Mehrgang-Übersetzungsschaltsystem versehen ist, gekennzeichnet durch

   a) einen Wabenmantel (5), welcher eine feste Mitxelachse (1) und rings um die Mittelachse angeordnete Teile umfaßt, welche gegenüber der Achse bewegbar angebracht sind, sowie eine Kugellagerlauffläche, welche innerhalb der Nabe angeordnet ist,

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   b) ein Antriebsteil (4), welches auf der ersten Kugellagerlauffläche des Nabenmantels in der Art angebracht ist, daß es gegenüber dem Nabenmantel drehbar ist, wobei der Außenumfang des Antriebsteils mit einem Kettenrad (41) zum Aufnehmen der zu übersetzenden Antriebskraft versehen ist,

   c) einen Bremskonus (73), welcher an der zweiten Kugellagerlauffläche des Nabenmantels angebracht und an der festen Achse befestigt ist,

   d) ein Sonnenrad (10), welches nahezu in der Mitte der Mittelachse im Inneren de's Nabenmantels angeordnet ist,

   e) einen Schaltrahmen (63), welcher in der Mitte zwischen dem Antriebsteil und dem Bremskonus im Inneren des Nabenmantels angeordnet und mit einer Mehrzahl von Planetenrädern (62) versehen ist und durch Kraftübersetzungsklinken, welche mit dem Sonnenrad in Eingriff bringbar sind, und einem Ringrad (64), welches mit Klinken (643) versehen ist, und dessen Innenzähne mit den Planetenrädern in Eingriff bringbar sind, wobei dieser Schaltrahmen (63) und das Ringrad (64) für eine Bewegung in axialer Richtung geeignet ange-

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   bracht sind,

   f) ein Betätigungsteil (9)» welches zwischen dem Ringrad (64) und dem Antriebsteil (4) derart angebracht ist, daß durch es die Antriebskraft auf das Ringrad oder den Schaltrahmen beim Umlaufen des Antriebsteils in der normalen Richtung übertragbar ist, wohingegen es das Ringrad (64) in eine axiale Richtung verschiebt, wenn das Antriebsteil (4) in der umgekehrten Richtung dreht,

   g) ein Teil (8), welches zwischen dem Betätigungsteil (9) dem Antriebsteil (4) derart angebracht ist, daß es mit der Normaldrehrichtung des Antriebsteils drehbar ist, wobei die Antriebskraft vom Antriebsteil auf das Betätigungsteil übertragbar ist, und daß es auf das Betätigungsteil derart einwirkt, daß es lediglich dann in axialer Richtung verschoben wird, wenn das Antriebsteil in der umgekehrten Richtung dreht,

   h) Bremeechuhen (71), welche zwischen dem Bremskonus (73) und d$m Ende des Schaltrahmens. (63), diesem zugewandt,

   derart angebracht sind, daß sie bei einer axialen Be wegung dee Schaltrahmens gegen die Innenwand des Ua- benmentela (5) andrückbar sind, und

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   i) eine Rückstellfeder (24) zum Andrücken des Bremsrahmens (63) und des Ringrades gegen das Betätigungsteil (9) unter lösen der Bremsschuhe von dem Nabenmantel (5) ·

   3. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Antriebsteils (4)» welches in dem Nabenmantel angeordnet ist, mit einer Fläche (42a) zum Übertragen der Antriebskraft auf das Betätigungsteil (9) sowie einer geneigten Fläche (42b) versehen ist, durch welche die Antriebskraft beim Drehen des Antriebsteils in der umgekehrten Richtung nicht übertragbar ist, wobei das Betätigungsteil (9) an seiner dem Antriebsteil zugewandten Seite an einem Ende mit einer Antriebskraftübertragungsfläche (91a) bzw. einer geneigten Fläche (91b) versehen ist, welches die gleiche Gestalt wie die Antriebskraftübertragungsfläche bzw. die geneigte Fläche des Antriebsteils aufweisen und welche mit diesen in Eingriff bringbar sind, derart, daß beim rückwärtigen Umlaufen dieser ^eile seine geneigte Flächen gleitbar entlang der geneigten Fläche des Betätigungsteils bewegbar sind, wobei letzteres in der axialen Richtung bewegt wird.

   4ο Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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   das vordere'Ende des Antriebsteils (4), welches in dem Nabenmantel (5) angeordnet ißt, mit einem Schraubmuttergewinde (421) versehen ist, wohingegen das vordere Ende .des Betätigungsteils auf seiner dem Antriebsteil zugewandten Seite mit einem dem Schraubmuttergewinde zugeordneten Schraubbolzengewinde (911) versehen ist, derart, daß beim Umlaufen des Antriebsteils in der normalen Richtung das Schraubbolzengewinde und das Schraubmuttergewinde miteinander in Eingriff stehen und dadurch die Antriebskraft vom Antriebsteil auf das Betätigungsteil übertragen, wohingegen beim Umlaufen des Antriebsteils in der umgekehrten Richtung die beiden Schrauben zum Bewegen des Betätigungsteils in der axialen Richtung schraubend bewegbar sind.

   5. Schaltgetriebemechanismus, welcher in dem Inneren eines Nabenmantels einer Radnabe nach Anspruch 1 angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Sonnenrad (10), welches an dem Außenumfang der Achse (1) angebracht ist, eine Mehrzahl von Planetenrädern (62), welche mit dem Sonnenrad in Eingriff bringbar sind, einem Schaltrahmen (63) zum Halten der Planetenräder, welcher in axialer Richtung bewegbar ist, erste auf dem Schaltrahmen angebrachte Klinken (64$, welche mit einem Klinkenrad (53) in Eingriff bringbar sind, welches an der Innenwand des i\abenmantels angebracht ist, ein Ringrad (64), welches mit

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   einer Innenverzahnung (641) versehen ist, die mit den Planetenrädern in Eingriff bringbar ist, und derart angeordnet ist, daß es an dem Schaltrahmen in axialer Richtung anliegt, und in Kontakt steht mit einem Ende des Betätigungsteils (9), derart, daß es zusammen mit der Bewegung des Betätigungsteiles bewegbar ist, zweite Befestigungsklinken (633), welche mit einem weiteren in . der Innenwand des Nabenmantels angebrachten Klinkenrad (54) in Eingriff bringbar sind, ein Steuerteil (9) zum Steuern der zweiten Klinken, welches vom Schaltrahmen (63) lösbar und mit dem Betätigungsteil (8) in Eingriff bringbar angebracht ist, wobei es in die axiale Richtung, in welche die Antriebskraft von dem Betätigungsteil übertragen wird, bewegbar ist, und eine Schubstange (20) mit einem Schaltstößel (19) zum Bewegen des Steuerteils, wobei bei einer axialen Bewegung des Betätigungsteiles durch rückwärts Umlaufen des Antriebsteiles (4) das Ringrad (64) und der Schaltrahmen (63) in axialer Richtung bewegbar sind, ohne mit dem Antriebsteil umzulaufen.

   6. Radnabe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Platten (65) an den Enden des Schaltrahmens (63) zum Halten eines Endes einer Feder (24) zum Andrücken des Schalt*- rahmens (63) und des Ringrades (64) gegen das Betätigungsteil (8) angebracht sind.

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   7. Radnabe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (65) gegenüber den Enden des Schaltrahmens (63) bewegbar befestigt sind«,

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