DE2114335C3

DE2114335C3 - Freilauf-Rücktrittbremse für eine Fahrrad-Schaltnabe

Info

Publication number: DE2114335C3
Application number: DE2114335A
Authority: DE
Inventors: Sakai Osaka Shimano Industrial Co. Ltd. (Japan)
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Priority date: 1970-03-25
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1980-05-29
Also published as: DE2114335A1; US3670856A; DE2114335B2; GB1349902A; JPS492736B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilauf-Rücktrittbremse für eine Fahrrad-Schaltnabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt (AT-PS 194 253, US-PS 31 14 442, DD-PS 45 672) den axial verstellbaren Bremskonus über ein Gewinde großer Steigung an dem Getrieberahmen des Planetengetriebes abzustützen, so daß der verstellbare Bremskonus an dem Gewinde für das Bremsen verstellt wird, wenn beim Rücktreten der Pedale der Getrieberahmen mit dem Antriebsglied zurückläuft. Da aber der Getrieberahmen in je nach der vorhandenen Schaltstellung des Schaltgetriebes unterschiedlichen Übersetzungen mit dem Antriebsglied gekuppelt ist, sind die Betätigungsgeschwindigkeit und Betätigungskraft der Rücktrittbremse in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schaltgetriebes unterschiedlich, so daß auch die Ansprechzeit und die Bremskraft der Bremse unterschiedlich sind und somit der Bremsvorgang nicht unter stets gleichen Bedingungen durchgeführt werden kann. Außerdem wird die Betätigungsbewegung des Antriebsgliedes auf die Bremse über die Getriebeglieder des Schaltgetriebes übertragen, so daß bei einer Beschädigung des einen oder anderen Getriebegliedes die Bremse versagen kann.

Hingegen ist es bei einer anderen Freilauf-Rücktrittbremse für eine Fahrrad-Schaltnabe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen bekannt (US-PS 28 54 108), den verstellbaren Bremskonus der Bremseinrichtung unabhängig vom jeweiligen Schaltzustand des Schaltgetriebes über sich axial verschiebbar durch den Getrieberahmen erstreckende ίο Stifte und den bei der Rücklaufbewegung des Antriebsgliedes ausschließlich axial verstellbaren Mitnehmer zu verstellen. Während dieser Verstellung verbleiben die Getriebeglieder des Schaltgetriebes in ihrer eingenommenen Axialstellung, so daß hierdurch auch der eingestellte Schaltzustand erhalten bleibt. Bei dieser bekannten Freilauf-Rücktrittbremse ist es daher erforderlich, einen gesondert beweglichen Bremskonus und die zusätzlichen Übertragungsstifte vorzusehen. Da diese Übertragungsstifte durch den Getrieberahmen 20· laufen und daher bei dessen Drehung mitgenommen werden, müssen die Übertragungsstifte an dem verstellbaren Bremskonus einerseits und dem Mitnehmer andererseits gleitend abgestützt sein, wodurch in der Übertragungskette zwischen dem Antriebsglied und dem verstellbaren Bremskonus Verschleißquellen vorhanden sind, wodurch die Zuverlässigkeit der Bremseinrichtung beeinträchtigt ist

Demgegenüber Hegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Freilauf-Rücktrittbremse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie bei von der Schaltstellung des Schaltgetriebes unabhängiger Bremsbetätigung und einfachem, mit wenigen Teilen auskommenden Aufbau eine zuverlässige Bremsung ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Da gemäß der Erfindung die bei der Rücklaufbewegung des Antriebsgliedes axial verschobenen Übertragungsglieder aus dem Getrieberahmen und dem Hohlrad gebildet werden, entfallen zusätzliche, gesondert verschiebbare Übertragungsglieder, so daß die Gesamtkonstruktion der Schaltnabe vereinfacht ist, gleichwohl aber die Bremsbetätigung von der Schaltstellung des Schaltgetriebes unabhängig ist Außerdem sind die Getriebeteile des Schaltgetriebes an der Übertragungskette zwischen dem Antriebsglied und dem Bremskonus nicht beteiligt, so daß die Bremsbetätigung unabhängig von dem gegenseitigen Eingriff der Getriebeteile zuverlässig durchgeführt werden kann, so auch wenn der gegenseitige Eingriff der Getriebeteile fehlerhaft ist oder eines der Getriebeteile, beispielsweise eine Mitnehmerklinke oder dergleichen, beschädigt ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, welches aus der Zeichnung ersichtlich ist. In der Zeichnung zeigt

A b b. 1 eine Fahrrad-Schaltnabe mit Freilauf-Rücktritt-Bremse, teilweise im Längsschnitt, Abb.2 eine Ansicht des Antriebsgliedes und des Mitnehmers des Schaltgetriebes,
A b b. 3 eine Stirnansicht des Mitnehmers aus A b b. 2, A b b. 4 den Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Abb. 1,

Abb.5 unterschiedliche Stellungen des Schaltgliedes des Schaltgetriebes und
Abb.6 eine andere Ausführungsform der Mitneh-

merverbindung zwischen Antriebsglied und Mitnehmer.

Mit dem gezeigten Schaltgetriebe können drei wählbare Geschwindigkeiten geschaltet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Schaltnabe auf mehr als drei Übersetzungen auszulegen.

Gemäß der Zeichnung ist die feste Habenachse 1 von Rahmenteilen 2 und 3 des Fahrrades abgestützt Auf der Achse 1 ist ein Antriebsglied 4 drehbar gelagert, an welchem die Nabe 5 drehbar gelagert ist In der Nabe 5 sind ein Schaltgetriebe 6 und eine Bremseinrichtung 7 auf der dem Antriebsglied 4 abgewendeten Seite des Schaltgetriebes angeordnet Zwischen dem Antriebsglied 4 und dem Schaltgetriebe 6 ist ein Schaltglied 8 angeordnet, von welchem die Antriebskraft des Antriebsgliedes 4 steuerbar auf das Schaltgetriebe 6 übertragen wird. Ferner ist zwischen dem Antriebsglied 4 und dem Schaltgetriebe 6 ein Mitnehmer 9 angeordnet, durch weichen das Schaltgetriebe 6 zur Betätigung der Bremse axial verschoben w^:rd, wenn das Antriebsglied 4 zurückläuft

Die Nabenachse 1 ist in ihrem mittleren Bereich mit einem So.nnenrad 10 versehen, welches mit Planetenrädern 62 des Schaltgetriebes 6 in Eingriff gebracht werden kann, wie noch näher erläutert wird. Die Achse 1 ist an beiden Enden mit Schraubgewinden 11, 11' versehen. Auf das Schraubgewinde 11' ist ein Kugelhalter 13 aufgeschraubt, an dessen Kugellauffläche 12 das Antriebsglied 4 über dessen Kugellauffläche 14 und die Kugeln 15 gelagert ist. An der rechten Seite des Antriebsgliedes 4 ist ein Kettenrad 41 fest angebracht, in welches eine Antriebskette (nicht gezeigt) eingreift, so daß das Antriebsglied 4 durch die Bewegung der Pedale unter Kraft angetrieben werden kann. An der linken Seite des Antriebsgliedes sind sägezahnartige Mitnehmerzähne 42 ausgebildet, an welchen bei einer Drehung des Antriebsgliedes in der Normalrichtung die Antriebskraft auf den Mitnehmer 9 übertragen wird, so daß dieser gemeinsam mit dem Antriebsglied 4 umläuft.

Über eine äußere Kugellauffläche 43 und Kugeln 16 ist die Nabe 5 mit ihrer eingeschraubten Nabenhülse 51 an dem Antriebsglied 4 drehbar gelagert. An der anderen Seite der Nabe 5 ist eine weitere Nabenhülse 52 angebracht, mit welcher die Nabe über Kugeln 17 auf einem feststehenden Bremskonus 73 der Bremseinrichtung 7 gelagert ist

Der Mitnehmer 9 weist mit den Mitnehmerzähnen 42 des Antriebsgliedes 4 zusammenwirkende Mitnehmerzähne 91 auf, drren Antriebsübertragungsflächen 91a den Antriebsübertragungsflächen 42a der Mitnehmerzähne 42 des Antriebsgliedes 4 zugeordnet sind. An der Innenseite des Mitnehmers 9 ist eine Verzahnung 92 ausgebildet, die mit Zähnen 81 des Schaltgliedes 8 kämmt.

Wenn das Antriebsglied 4 in der Normalrichtung umläuft, dreht sich mit ihm der Mitnehmer 9. Wenn das Antriebsglied 4 jedoch rückwärts umläuft, wird der Mitnehmer 9 durch die Gleitbewegung zwischen den geneigten Flächen 426 der Mitnehmerzähne 42 und den geneigten Flächen 91 b der Mitnehmerzähne 91 axial nach links gegenüber dem Antriebsglied 4 bewegt.

Das Schaltglied 8 ist drehb . Li.. J verschiebbar auf der Nabenachse 1 abgestützt und weist in seinem mittleren Bereich eine Ringnut 82 und eine Schaltkonusfläche 83 auf. Am rechten Ende des Schaltgliedes 8 sind die mit der Innenverzahnung 92 des Mitnehmers 9 kämmenden Zähne 81 ausgebildet. Am anderen Ende des Schaltgliedes 8 sind Zähne 84 ausgebildet, welche mit Innenzähnen des Getrieberahmens 63 des Schaltgetriebes 6 in Eingriff gebracht werden können.

Das Schaltglied 8 kann durch Betätigen einer in den Hohlraum 18 der Achse 1 eingeführten Schubstange 20 über einen Schaltstößel 19 axial bewegt werden. Der Stößel 19 ist mit einem vorspringenden Ansatz 22 versehen, welcher nach außen über die Achse 1 aus einem Schlitz 21 herausragt und in eine Nut 85 des Schaltgliedes 8 eingreift Zwischen dein Schaltglied 8

- und dem Kugelhalter 13 ist eine Feder 23 angeordnet,

ίο durch welche das Schaltglied 8 gegen den Ansatz 22 des Schaltstößels 19 gedruckt wird, so daß das SchaltgHed S einer Axialbewegung des Stößels 19 folgt

Das in der Nabe 5 axial verschiebbar angeordnete Schaltgetriebe 6 enthält eine Mehrzahl von Planetenrädem 62, welche an einer Welle 631 abgestützt sind und mit dem Sonnenrad 10 auf der Achse 1 in Eingriff stehen. Rechts der Welle 631 ist ein Innenrad 632 angeordnet, welches mit den Zähnen 84 am linken Ende des Schaltgliedes 8 kämmt

Links der Planetenräder 62 sind eine Mehrzahl von Mitnehmerklinken 633 an dem Getrieberahmen 63 abgestützt, welche mit dem Klinkenrad 54 zusammenwirken. Ferner ist an der linken Seite des Getrieberahmens 63 an diesem ein Bremskonus 635 ausgebildet, dessen Konusfläche 634 mit der zugeordneten Innenkonusfläche 711 der Bremshülse 71 zusammenwirkt. Von dem Außenumfang des rechten Endes des Getrieberahmens 63 zu dem linken Ende des Schaltgliedes 8 erstreckt sich ein Hohlrad 64 am rechten äußeren Umfang des Getrieberahmens 63.

Das Hohlrad 64 bildet an seinem linken Ende eine Innenverzahnung 641, welche mit den Planetenrädern 62 in Eingriff gebracht werden kann. Ferner ist das Hohlrad 64 mit einer Schulter 642 versehen, welche an

J5 dem rechten Ende des Getrieberahmens 63 anliegt. Das Hohlrad 64 weist eine oder mehrere Klinken 643 zum Übertragen der hohen Geschwindigkeit auf. Die Klinken werden durch eine oder mehrere Wellen 645 abgestützt, wobei das vordere Ende der Klinken mittels einer Feder 644 mit einer Gesperreverzahnung 53 in Eingriff gebracht werden können, welche in der Nabenhülse 51 ausgebildet ist. Die anderen Enden der Klinken 643 wirken mit der Ringnut 82 oder der Schaltkonusfläche 83 des Schaltgliedes zusammen.

Wenn das Antriebsgiied 4 in der Normalrichtung umläuft, wird die Antriebskraft über den Mitnehmer 9 auf das Schaltgetriebe 6 über das Schaltglied 8 übertragen. Wenn jedoch das Antriebsglied rückwärts umläuft, wird das Hohirad 64 neben dem Mitnehmer 9 durch dessen Axialbewegung axial verschoben, so daß der Getrieberahmen 63 an der Schulter 642 des Hohlrades axial verschoben wird. Somit wird das Schaltgetriebe 6 beim Rücklauf des Antriebsgliedes 4 nicht verdreht, sondern in der Axialrichtung bewegt, so daß der Bremskonus 635 in die Bremshülse 71 gedrückt wird und diese zum Bremsen radial auseinandergespreizt wird.

Um das Schaltgetriebe 6 an einer unerwünschten axialen Bewegung während seiner !Drehbewegung in

der Normalrichtung zu hindern, ist eine Feder 24 mit größerer Federkraft als die Feder 23 zwischen das linke Ende des Getrieberahmens 63 und den festen Bremskonus eingesetzt, so daß das Schaltglied 8 nach rechts gedruckt wird. Die Bremshülse 71 wird von einer

f>5 Feder 72 zusammengehalten und ist auf dem feststehenden Bremskonus 73 abgestützt, der an einem Fahrradrahmenteil 3 über einen Bremsarm 74 festgelegt ist. Wenn daher zum Bremsen die Bremshülse 71 betätigt

wird, wird diese gegen den feststehenden Bremskonus 73 gedruckt und gegen die Kraft der Blattfeder 72 bis in den Gleitkontakt mit der Nabenhülse 52 aufgeweitet, während sie an einem Verdrehen gehindert ist. Der Bremskonus 73 und der Bremsarm 74 sind mittels einer Gewindehülse 25 auf die Achse 1 aufgeschraubt. Der Mitnehmer 9 ist an seinem Außenumfang eng von einer Buchse 26 umgeben. Zum Anpressen des Stößels 19 ■gegen das Schaltglied 8 ist eine Feder 27 mit geringerer Federkraft als die Feder 23 vorgesehen.
, Wenn das Antriebsglied 4 in der Normalrichtung umläuft, wird die Antriebskraft auf den Mitnehmer 9 wegen des Eingriffs der Übertragungsfläche 42a der Mitnehmerzähne 42 und der Übertragungsfläche 91a der Mitnehmerzähne 91, und weiter auf das Schaltglied S übertragen, wenn dieses mit den Innenzähnen 92 des Mitnehmers 9 in Eingriff steht. Weiter wird die Antriebskraft auf das Schaltgetriebe 6 über das Schaltglied 8 weitergeleitet, wobei eine der drei wählbaren Geschwindigkeiten wahlweise auf die Nabe 5 zum Antreiben der Räder in der gewünschten Geschwindigkeit übertragen wird.

In der Zeichnung zeigt A b b. 1 die Schnellgang-Schaltstellung des Schaltgetriebes. In dieser Stellung ist das Schaltglied 8 in die äußerste linke Stellung verschoben, wie auch aus A b b. 5A ersichtlich, so daß die Zähne 84 des Schaltgliedes 8 in Eingriff mit dem Innenrad 632 des Getrieberahmens 63 stehen und der Getrieberahmen 63 angetrieben wird.

Wenn das Antriebsglied 4 mittels des Kettenrades 41 in die Normalrichtung getrieben wird, wird die Nabe 5 über das Antriebsglied 4, den Mitnehmer 9, das Schaltglied 8, den Getrieberahmen 63, die Planetenräder 62, das Hohlrad 64, die Klinken 643, die Gesperreverzahnung 53 und die Nabenhülse 51 angetrieben. Die Klinken 633 stehen hierbei zwar in Eingriff mit der Verzahnung 54, übergleiten diese Verzahnung jedoch, weil die Nabe 5 sich schneller dreht, als die Klinken umlaufen.

Zum Schalten der mittleren Geschwindigkeit wird die Schubstange 20 nach rechts gedrückt, so daß das Schaltglied 8 nach rechts bewegt wird und die mit der Verzahnung 53 in Eingriff stehenden Klinken 643 an der Konusschaltfläche 63 verschwenkt werden (A b b. 5B), so daß die vorderen Enden der Klinken außer Eingriff mit der Verzahnung 53 gebracht werden. In dieser Schaltstellung wird die Antriebskraft vom Antriebsglied 4 über den Mitnehmer 9, das Schaltglied 8, den Getrieberahmen 63, die Klinken 633, die Verzahnung 54 und die Nabenhülse 52 auf die Nabe 5 übertragen.

Wenn das Schaltglied 8 von der Schubstange 20 in die äußerste rechte Stellung verschoben ist ist der Eingriff zwischen den linken Zähnen 84 des Schaltgliedes 8 mit dem Innenrad 632 des Getrieberahmens 63 gelöst, so daß die von dem Mitnehmer 9 an das Schaltglied 8 weitergeleitete Antriebskraft nicht unmittelbar auf den Getrieberahmen 63, sondern mittelbar über die Klinken 643, das Hohlrad 64 und die Planetenräder 62 übertragen wird, so daß die Nabe mit der langsamen Geschwindigkeit angetrieben wird.

Wird zum Bremsen das Antriebsglied in der umgekehrten Richtung gedreht, gleiten die Schrägflächen 916 der Mitnehmerzähne 91 des Mitnehmers 9 über die Schrägflächen 42b der Mitnehmerzähne 42 des

κι Antriebsgliedes 4, so daß die Drehung des Antriebsgliedes 4 nicht auf den Mitnehmer 9 übertragen wird. Wie in dünnen Linien in Abb.2 dargestellt ist, wird der Mitnehmer 9 hingegen nach links verschoben. Bei dieser Verschiebung des Mitnehmers 9 werden sowohl das Hohlrad 64 wie auch der Getrieberahmen 63 oder das Schaltgetriebe 6 insgesamt in die gleiche Richtung entgegen der Kraft der Feder 24 unabhängig von dem eingestellten Schaltzustand bewegt. Daher wird die Bremshülse gegen die Kraft der Blattfeder 72 von dem Bremskonus 635 am linken Ende des Getrieberahmens 63 nach außen gedrückt, so daß ihre äußere Umfangsfläche unter Kraft gegen die Innenfläche der Nabenhülse 52 gepreßt wird.

Wenn die Anpreßkraft des Mitnehmers 9 durch Drehen des Antriebsgliedes in der Normalrichtung entfällt, wird das Schaltgetriebe 6 in seine ursprüngliche Stellung unter der Kraft der Feder 24 zurückgedrückt und die Bremse wird gelöst. Auch nach dem Zurückschieben des Schaltgetriebes 6 kommt es zu

jo keiner Änderung der Schaltstellung, die vor dem Bremsen vorhanden war, so daß die Nabe weiterhin mit derselben Übersetzung angetrieben werden kann.

Die Feder 24 ist über eine Kontaktplatte an dem Getrieberahmen 63 abgestützt.

In Abwandlung der oben beschriebenen Mitnehmerverbindung zwischen dem Mitnehmer 9 und dem Antriebsglied 4 in Form sägezahnartiger Mitnehmerzähne kann die aus A b b. 6 ersichtliche Mitnehmerverbindung verwendet werden. Hier ist in dem Antriebsglied 4 ein Innengewinde 421 ausgebildet in welche ein Außengewinde 911 des Mitnehmers 9 eingreift, so daß der Mitnehmer S bei einer Drehung des Antriebsgliedes 4 in der Normalrichtung in dieses eingeschraubt wird und die Drehbewegung des Antriebsgliedes auf den Mitnehmer 9 übertragen wird. Wenn jedoch das Antriebsglied rückwärts umläuft, wird der Mitnehmer 9 herausgeschraubt und in Axialrichtung bewegt

In der beschriebenen Ausführungsform wird somit die Bremseinrichtung nicht durch Drehung des Schaltgetriebes 6, sondern durch dessen Axialverschiebung betätigt Auch wenn die das Schaltgetriebe aufbauenden Teile und insbesondere seine Eingriffsteile beschädigt sind, so daß das Getriebe nicht mehr geschaltet werden kann, arbeitet die Bremse weiterhin stets zuverlässig.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Freilauf-Rücktrittbremse für eine Fahrrad-Schaltnabe mit einem um die Nabenachse drehbar antreibbaren Antriebsglied, einem von dem Antriebsglied bei dessen Vorlauf über einen Mitnehmer angetriebenen Mehrgang-Schaltgetriebe, welches einen gegenüber der Nabenachse axial verschiebbaren Getrieberahmen mit Planetenrädern und ein mit diesen in Eingriff stehendes Hohlrad aufweist, und mit einer auf der dem Antriebsglied abgewandten Seite des Schaltgetriebes angeordneten Bremseinrichtung, bei welcher ein axial verschiebbarer Bremskonus mit einem achsfesten Bremskonus und einer Bremshülse zusammenwirkt, wobei der axial verschiebbare Bremskonus durch Übertragungsglieder betätigt wird, die bei der Rücklaufbewegung des Antriebsgiiedes über den dabei nur axial verstellbaren Mitnehmer axial verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsglieder aus dem Getrieberahmen (63) und dem Hohlrad (64) gebildet werden, wobei sich das Hohlrad in axialer Richtung einerseits am Getrieberahmen (63) und andererseits am Mitnehmer (9) abstützt, und daß der verschiebbare Bremskonus (635) vom Getrieberahmen (63) des Schaltgetriebes (6) gebildet wird.

2. Freilauf-Rücktrittbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Getrieberahmen (63) und dem achsfesten Bremskonus (73) eine Feder (24) eingesetzt ist, die über eine Kontaktplatte an dem Getrieberahmen (63) angreift.

3. Freilauf-Rücktrittbrernse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antriebsglied (4) und Mitnehmer (9) in axialer Richtung eine sägezahnartige Verzahnung (Mitnehmerzähne 42 und 91) vorgesehen ist.

4. Freilauf-Rücktrittbremse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da3 zwischen Antriebsglied (4) und Mitnehmer (9) ein Schraubgewinde (Innengewinde 421, Außengewinde 911) vorgesehen ist.