DE2200688C3 - Naben-Planetenschaltgetriebe für Zweiradfahrzeuge u.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Naben-Planetenschaltgetriebe für Zweiradfahrzeuge u. dgl. mit einem Antreiber, mit einem dreh^fest und axial verschiebbar auf diesem gelagerten Kupplungsglied, das wahlweise in einen Planctcnträger oder in ein Hohlrad eingreift, mit einem Freilauf zwischen dem Planetenträger und der Nabe sowie mit einem durch die Axialverschiebung des Kupplungsgliedes ausschaltbaren Gesperre zwischen dem Hohlrad und der Nabe.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (»Antriebstechnik«, jg. 4, 1965, Nr. 10, S. 374, Beispiel 11) kann das Kupplungsglied erst dann in das Hohlrad eingreifen, wenn es den Eingriff mit dem Planetenträger verlassen hat, bzw. umgekehrt. Es ergeben sich also Zwischenstellungen, bei denen keine Antriebsübertragung möglich ist und bei denen der Antreiber dementsprechend frei durchgedreht werden kann. Derartig Zwischenstellungen sind unerwünscht, da der Fahre aus dem Gleichgewicht kommen kann, wenn er bei Be täiigen des Antreibers plötzlich keinen Widerstand fir deL Hinzu kommt, daß Ungenauigkeiten in der Schal tungseinstellung solche Zwischenstellungen bei an sie eingelegtem Gang ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das be

kannte Getriebe unter Vermeidung dieses Nachteil

ίο hinsichtlich seiner Funktionssicherheit derart zu ver bessern, daß keine Schalt-Zwischenstellungen mögliel sind, wobei gleichzeitig dafür gesorgt werden soll, dal das Getriebe nicht beschädigt wird, wenn der Antreibe im Schnellgang plötzlich in entgegengesetzter Rieh tung betätigt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Naben-Planeten Schaltgetriebe erfindungsgemäß dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem Kupplungsglied und dem Hohl rad ein weiterer Freilauf angeordnet ist und daß da: Kupplungsglied automatisch aus dem Eingriff in der Planetenträger und/oder das Hohlrad lösbar ist. wenr im Schnellgang der Antreiber rückwärts gedreht wird. Das Kupplungsglied kann also über den weiterer Freilauf ständig mit dem Hohlrad in Eingriff stehen, un abhängig davon, ob es am Planetensteg eingreift odei nicht. 1st ein Eingriff in den Planetensteg vorhanden, se befindet sich der weitere Freilauf in der Überholstellung. Sofort dann, wenn der Eingriff in den Planetensteg gelöst wird, tritt der weitere Freilauf in Aktion und überträgt das Drehmoment vom Kupplungsglied direkt auf das Hohlrad. Es besteht also keine Möglichkeit zu Zwischenstellungen.

Wird der Antreiber im Normalgang, während das

Kupplungsglied das Drehmoment auf das Hohlrad überträgt, in entgegengesetzter Richtung betätigt, so gelangt der zusätzliche Freilauf automatisch wieder in die .Überholstellung. Tritt eine derartige gegenläufige Betätigung des Antreibers hingegen auf, während das Kupplungsglied in den Planetensteg eingreift, so könnte es zu Beschädigungen des Getriebes kommen, wenn nicht, wie es nach der Erfindung vorgesehen ist, dieser Eingriff automatisch aufgehoben würde.

Bei einer besonders vorteilhaften konstruktiven Gestaltung zur Erzielung dieser Sicherheitsfunktion ist zwischen dem Kupplungsglied und dem Planetenträger eine Klauenkupplung mit rückwärtig abgeschrägten Eingriffsflächen vorgesehen, wie sie bereits aus der GBPS 953 095 bekannt ist.

Der weitere Freilauf ist vorzugsweise als Zahngesperre ausgebildet, dessen Klinken beim Eingriff des Kupplungsgliedes in den Planetenträger von den zugehörigen Zähnen abhebbar sind. Damit wird das den zweiten Freilauf bildende Zahngesperre geschont, und es besteht dennoch die Möglichkeit, den weiteren Freilauf sofort dann eingreifen zu lassen, wenn sich das Kupplungsglied vom Planetenträger trennt.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel liegen der weitere Freilauf und das Gesperre in einer gemeinsamen Querebene der Nabe. Dies führt zu einer besonders platzsparenden und gedrungenen Konstruktion. Erhöht wird dieser Vorteil dadurch, daß die Elemente des weiteren Freilaufs und des Gesperres abwechselnd in Umfangsnchtung des Kupplungsglicdes verteilt sind.

<>5 Vorzugsweise ist das Hohlrad vom Kupplungsglied gegen die Wirkung einer Feder axial verschiebbar, um das Gesperre auszuschalten. Auch dies trägt dazu bei, den Platzbedarf der-Nabe zu vermindern. Um dabei

l±

22 OO

eine möglichst verschleißfeste Konstruktion zu erreichen, kann ein Ende der Feder an einer Scheibe mit geringem Reibungskoeffizienten anliegen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbcispiele der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsfonn des erfindungsgemäßen Naben-Planetengetriebes, wobei die obere Hälfte der Zeichnung eine relative Anordnung der Teile entsprechend einen »hohen Gang« der Nabe zeigt und die untere Hälfte eine relative Anordnung entsprechend einem »niedrigen Gang« der Nabe zeigt.

Fig.2a und 2b zeigen Querschnitte gemäß den Schnittlinien A-A und B-Bm der F i g. 1.

F i g. 3 zeigt ein Teilstück einer abgewandelten Ausführungsform der Nabe im Längsschnitt.

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie C-Cin Fig.3.

F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nabe.

F i g. 6 zeigt einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie D-Dnach Fig.5.

Ein Naben-Planetenschaltgetriebe für ein Fahrrad enthält einen Nabenkörper 11. eine Nabenachse 12, die sich axial durch den Nabenkörper erstreckt, ein festes Sonnenrad 13, gesichert auf der Nabenachse, eine Anzahl, vorzugsweise vier, von Planetenrädern 14 im Absland und im Winkel um das Sonnenrad 13 und im Eingriff mit ihm angeordnet, wobei das Planetenrad drehbar in einem Planetenträger 15 gelagert ist, ein Hohlrad 16, daß außerhalb der Planetenräder 14 und in Eingriff mit den Planetenrädern angeordnet ist, einen Freilauf 17 zwischen dem Planetenträger 15 und dem Nabenkörper 11, ein Gesperre 18 zwischen dem Hohlrad 16 und dem Nabenkörper II, eine Kupplungshülse 19, die auf der Nabenachse gleiten kann und wahlweise mit dem Planctenträger oder mit dem Hohirad verbunden werden kann, und einen Antreiber 21, der mit der Kupplungshülse verbunden ist und eine Drehbewegung auf die Hülse von einem Antriebskettenzahnrad 22 überträgt.

Der Planetenträger 15 ist etwa röhrenförmig, wobei ein Ende des Trägers verdickt ist und dort Aussparungen vorgesehen sind, um die Planetenräder aufzunehmen. Die Planetenräder sind auf Lagerbolzen 23 gelagert. Das andere Ende des Planetenträgeis hat eine radial nach außen gerichtete Vergrößerung mit Aussparungen 15a, innerhalb derer federbelastete Klinken 17a des Freilaufes 17 schwenkbar angeordnet sind. Das Ende des Planetenträgers, das die Planetenräder trägt, ist mit inneren Aussparungen 156 für den Eingriff mit Gegcnklauen 19a versehen, die sich axial am inneren Ende der Kupplungshülse 19 erstrecken.

Das Hohirad 16 hat eine Innenverzahnung 16a zum Eingriff mit den Planetenrädern 14. ist etwa röhrenb/w. ringförmig und erstreckt sich nut den Klinkenbolzen 18,7' in der axialen Richtung der Nabe etwa über dieselbe Länge wie die Kupplungshülse 19. die radial innerhalb des Hohlrades liegt. Im Enddeckel 26 sind Aussparungen 186 zur Aufnahme von federbelasteten <>o Klinken 18.J des Gesperres 18 vorgesehen, wobei die Klinken in den Aussparungen mittels Kliiikenbolzen 18./' schwenkbar angeordnet sind.

Eine /weite Reihe von Aussparungen 24h ist in der Kupplungshülse 19 ausgebildet, um die Klinken 24;/ f>s eines weiteren Freilaufs 24 aulzunehmen, wobei diese Klinken 24a in Gesperrezähne 246, die am äußeren Umfang der Kupplungshülse ausgebildet sind, eingreifen, um eine Antriebsverbindung zwischen der Kupplungshülse und dem Hohlrad vorzusehen, wie es nun nachfolgend beschrieben wird.

Der Freilauf 17 besteht aus Klinken 17a, die vom Planetenträger gehalten werden, und aus einem Gesperrering 176. der in einem Enddeckel 25 ausgebildet ist, der an den Nabenkörper als ein Verschlußdeckel angeschraubt ist, wobei die besagten Klinken in den Gesperrering eingreifen, um einen Vorwärtsantrieb auf den Nabenkörper in der niedrigen Gangstellung der Nabe zu übertragen, jedoch den Gesperrering bei normaler und hoher Gangstellung der Nabe überlaufen.

Das Gesperre 18 besteht aus Klinken 18a, die vom Hohlrad 16 getragen werden, und aus einem Gesperrerkig 186, der in einem zweiten Enddeckel 26 ausgebildet ist und ebenso an den Nabenkörper angeschraubt ist. Die Klinken 18a greifen in den entsprechenden Gesperrering 186 ein, um eine Antriebsbewegung auf die Nabe in normalen und höheren Gängen zu übertragen, wobei die Klinken 18a im niedrigen Gang der Nabe ausklinken, wie es nachfolgend beschrieben wird.

Die Kupplungshülse 19 weist einerseits die sich radial erstreckenden Klauen 19a zum Antriebseingriff mit den entsprechenden Aussparungen am Planetenträger und die Gesperrezähne 246 des weiteren Freilaufs 24 auf und ist andererseits mit vier radial nach außen gerichteten Stegen 19e versehen, die in Winkelabständen um sie herum angeordnet sind, wobei die Stege gleitbar in entsprechende innere Aussparungen 21a, die im Antreiber 21 ausgebildet sind, eingreifen. Die Kupplungshülse ist auch mit einer Schulter 196 versehen, gegen die ein Kupplungsbolzen 27 anliegt, der mit einer nicht gezeigten Einstellstange verbunden ist, wobei die Kupplungshülse unter Federdruck gegen die Planetenträger durch eine Druckfeder 28 gedruckt wird, die koaxial um die Achse angeordnet ist und zwischen einer Gegenhaltemutter 29, die auf die Achse aufgeschraubt ist und die innere Lauffläche eines Treiberlagers 31 bildet, und einer weiteren Schulter 19c in der Bohrung der Kupplungshülse 19 liegt. Die Arbeitsweise der Nabe ist wie folgt:

Mit der in der oberen Hälfte von F i g. 1 gezeigten Anordnung der Teile zueinander, die einer hohen Gangeinstellung der Nabe entspricht, wird ein Antrieb vom Antriebskettenrad 22 über den Antreiber 21 auf die Kupplungshülse 19 und dann über die zusammenwirkenden Klauen 19a, 156 auf den Planetenträger übertragen. Vom Planetenträger wird der Antrieb auf das Hohlrad 16 über die Planetenräder 14 und vom Hohlrad auf das Gesperre 18 und dann auf den Nabenkörper übertragen. In der hohen Schaltstufe der Nabe werden die Klinken 24a außer Eingriff mit ihrem entsprechenden Gesperrering auf der Kupplungshülse durch den Endbereich \9d der Hülse gehalten, da der Antriebseingriff jederzeit durch das Überlaufen des Hohlrades 16 bezüglich der Kupplungshülse 19 vermieden wird.

Eine Einstellung der Kupplungshülse 19 nach rechts (in F i g. 1) gegen den Widerstand der Feder 28 in eine Stellung, die zwischen der Stellung liegt, die in dcr'obeien und unteren Halte der F⁷ i g. I gezeigt ist. wird einen normalen oder mittleren Gang ergeben, wobei solch eine Einstellung die zusammenwirkenden Klauen 19,i und 156 in der Kupplungshülse und im Planetcnträgcr löst und die Kupplengshülse 19 in eine Stellung schiebt. in der die Klinken 24a auf den entsprechenden Gesperrering 246 zum Eingriff mit ihm ausgerichtet sind.

Die Antriebsübertragung im normalen Gang erfolgt

22 OO

vom Antreiber 21 über die Kupplungshülse 19 und den weiteren Freilauf 24 auf das Hohlrad 16 und von dort auf den Nabenkörper 11 über das Gesperre 18.

Durch eine weitere axiale Verschiebung der Kupplungshülse nach rechts (wie in F i g. 1 zu sehen) wird durch den Endbereich 19c/ der Kupplungshülse ein Ansatz 18a" angestoßen, der an jeder der Klinken 18a ausgebildet ist, um die Klinken außer Eingriff mit dem Gesperrering zu bringen. Die Antriebsübertragung im niederen Gang, dem die relative Anordnung der Teile, wie sie im unteren Teil der F i g. 1 gezeigt sind, entspricht, erfolgt vom Antreiber 21 auf die Kupplungshülse 19 und dann auf das Hohlrad 16 über den weiteren Freilauf 24. Die Bewegung des Hohlrades 16 wird auf den Planetenträger 15 über die Planetenräder 14 übertragen und schließlich wird ein Antrieb auf den Nabenkörper über den ersten Freilauf 17 übertragen.

Um sicherzugehen, daß beim Rücktritt oder Freilauf bei einem Fahrrad, das mit einer Nabenschaltung ausgerüstet ist, kein Schaden an der Nabe auftreten wird, ist es notwendig. Mittel zum Lösen der Klauen 19a der Kupplungshülse aus den entsprechenden Aussparungen 156 des Planetenträgers vorzusehen, wenn ein höherer Gang gewählt wird. Dies wird in der beschriebenen Nabe durch eine Abschrägung der zusammenwirkenden Klauen 19a, \5b erreicht, so daß eine Rückwärtsbewegung der Kupplungshülse 19 relativ zum Planetenträger 15 die Kupplungshülse 19 automatisch axial verschiebt und außer Eingriff mit dem Planetenträger 15 bringt.

In einer anderen Ausführungsform sind die Stellungen der Klinken und des Gesperreringes des weiteren Freilaufes ausgetauscht. Eine solche Anordnung wird in F i g. 3 und 4 gezeigt, wobei die Klinken 24a' von der Kupplungshülse 19 getragen werden und dort an Klinkenbolzen 24c¹ befestigt sind, wobei der entsprechende Gesperrering 24b' innerhalb des Hohlrades 16' ausgebildet ist und das Hohlrad eine Anstoßanordnung 16c/' zum Ausklinken der Klinken 24a' in einen höheren Gang hat. *°

In einer weiteren Anordnung ist statt Ansätzen an den Klinken des Gesperres zum Lösen der Klinken in der niederen Schaltstufe der Nabenschaltung ein axial verschiebliches Hohlrad vorgesehen, wodurch die Klinken durch Einrücken auf geeignete Nockenflächen auf dem Gesperrering gelöst werden. Um Raum innerhalb der Nabe vorzusehen, um ein axiales Verschieben des Hohlrades zum Lösen der Klinken zu ermöglichen, liegen die Klinken des Gesperres und der weiteren Mittel in einer gemeinsamen Querebene der Nabe, wobei die Klinken der zwei Gesperre in 90°-lntervallen in der Umfangsrichtung der Nabe abwechseln.

Die vorher erwähnte weitere Ausführungsform ist in Fig.5 und 6 dargestellt. Dabei ist das Hohlrad 16 axial verschiebbar gegen den Widerstand einer Druckfeder 32, die sich zwischen dem F.nddeckel 26 und einem Absatz 16c/ erstreckt, der am äußeren Ende des Hohlrades ausgebildet ist, wobei sich ein Verschieben des Hohlrades 16 nach außen durch das Anstoßen der Kupplungshülse 19 an einen radial nach innen gerichteten Ringansatz 16e des Hohlrades an seinem äußeren Ende ergibt. Um die Verdrehwirkung auf die Druckfeder 32 zu vermindern, wird eine Kunslstoffscheibe 33 mit geringem Reibungskoeffizienten zwischen das Ende der Feder und das Ende des Enddeckcls gelegt.

Die Nabe, wie sie in F i g. 5 und 6 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Ausführungsform, wie sie in F i g. 1 bis 4 dargestellt ist, nicht nur bezüglich des Gebrauchs eines axial verschieblichen Hohlrades, sondern auch bezüglich der Form und der Anordnung der Antriebsverbindung zwischen dem inneren Ende der Kupplungsscheibe und dem Planetenträger bei einem hohen Gang. Auf diese Weise greifen im Falle der Nabe nach F i g. 5 und 6 axial gerichtete Klauen 19a der Kupplungshülse 19 in Aussparungen 23a der Planetenradbolzen und übertragen eine Antriebsbewegung auf den Planetenträger 15 über diese Bolzen.

Ferner ist die notwendige Einstellgenauigkeit für die hier beschriebene Nabenschaltung geringer als sie bei bekannten Nabenschaltungen erforderlich ist.

Es können, obwohl die Verwendung einer Zahngesperreanordnung als in einer Richtung wirkende Kupplungsanordnung bevorzugt wird, andere bekannte Konstruktionen, z. B. mit Kugeln, die in einer Fassung mit abgeschrägten Ausnehmungen angeordnet sind und gegen ein anliegendes Gegenstück wirken, verwendet werden.

Die Antriebsverbindung zwischen der Kupplungshülse und dem Planetenträger kann von der hier beschriebenen und dargestellten sich dadurch unterscheiden, daß äußere Klauen am Planetenträger zum Eingriff mit inneren entsprechenden Aussparungen an der Kupplungshülse vorgesehen werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. 22 OO 688

   Patentansprüche:

   -■.- 1. Naben-Planetenschaltgetriebe für Zweiradfahrzeuge u. dgl. mit einem Antreiber, mit einem drehfest und axial verschiebbar auf diesem gelagerten Kupplungsglied, das wahlweise in einen Planetenträger oder in ein Hohlrad eingreift, mit einem Freilauf zwischen dem Planetenträger und der Nabe sowie mit einem durch die Axialverschiebung des Kupplungsgliedes ausschaltbaren Gesperre zwischen dem Hohlrad und der Nabe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kupplungsglied (19) und dem Hohlrad (16) ein weiterer Freilauf (24) angeordnet ist und daß das Kupplungsglied (19) automatisch aus dem Eingriff in den Pianetenträger (15) und/oder das Hohlrad (16) lösbar ist, wenn im Schnellgang der Antreiber rückwärts gedreht wird.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kupplungsglied (19) und dem Planetenträger (15) eine Klauenkupplung (19a, 156) mit rückwärtig abgeschrägten Eingriffsflächen vorgesehen ist.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Freilauf (24) als Zahngesperre ausgebildet ist, dessen Klinken (24a) beim Eingriff des Kupplungsgliedes (Kupplungshülse 19) in den Planetenträger (15) von den zugehörigen Zähnen (246) abhebbar sind.
4. 4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Freilauf (24) und das Gesperre (18) in einer gemeinsamen Querebene der Nabe liegen.
5. 5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente des weiteren Freilaufs (24) und des Gesperres (18) abwechselnd in Umfangsrichtung des Kupplungsgliedes (19) verteilt sind.
6. 6. Getriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (16) vom Kupplungsglied (19) gegen die Wirkung einer Feder (32) axial verschiebbar ist, um das Gesperre (18) auszuschalten.
7. 7. Getriebe nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Feder (32) an einer Scheibe (33) mit geringem Reibungskoeffizienten anliegt.