DE2426133A1

DE2426133A1 - Mehrgang-uebersetzungsnabe mit axialdruckerzeugender sperrklinkenkupplung fuer fahrraeder o.dgl.

Info

Publication number: DE2426133A1
Application number: DE19742426133
Authority: DE
Inventors: Horst Ing Grad Schulz
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1974-05-29
Filing date: 1974-05-29
Publication date: 1975-12-18
Also published as: JPS5133438A; NL7505918A; FR2275688B1; DE2426133C2; JPS582104B2; GB1495774A; NL180453B; FR2275688A1; NL180453C; US3995503A

Description

FICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFURT

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

Mehrgang-Übersetzungsnabe mit axialdruckerzeugender Sperrklinkenkupplung für Fahrräder o. dgl.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl., bestehend aus einem Antreiber, welcher in einer Nabenhülse gelagert und drehfest mit einem Kettenrad verbunden ist, einem Getriebe zwischen Antreiber und Nabenhülse, wobei ein Getriebeteil axial gegen eine federnde Rückstellkraft verschiebbar ausgebildet ist, während mindestens eine Sperrklinkenkupplung Getriebe und Nabenhülse verbindet und die Sperrklinken auf dem Getriebeteil und die Sperrzähne in der Nabenhülse angeordnet sind.

Durch die deutsche Patentschrift 1 6o5 763 ist eine Mehrgang-Übersetzungsnabe bekannt, bei der Teile eines Planetengetriebes zum Gangwechsel benutzt werden. Beim Gangwechsel wird hierbei durch axiales Verschieben des unter der Einwirkung einer Rückstellkraft stehenden Hohlrades die Nabenhülse mit dem Getriebe über eine Klauenkupplung verbunden. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß Teile eines Piarietengetriebes, die zugleich Teile einer Klauenoder Zahnkupplung sind, sehr leicht zu Funktionsstörungen führen. Dies rührt davon her, weil zum Zwecke einer guten Lastenverteilung auf alle Planetenräder das mit reichlich Spiel gelagerte Getriebeteil unter dem Einfluß fertigungsbedingter Ungenauigkeiten unerwünschte Bewegungen ausführt, die leicht zu einer Störung des Eingriffes der Kupplungseinrichtung führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und eine Mehrgang-Übersetzungsnabe zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, möglichst wenig und einfache Bauteile erfordert, eine hohe Betriebssicherheit aufweist,und' &Lne leichte Montage ermöglicht.

- 2 -.
509851/0053

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch Schrägst ellung mindestens eines Kupplungsteiles der Sperrklinkenkupplung, wobei unter der Einwirkung der Antriebskräfte eine axial gerichtete Kraftkomponente gebildet wird. Diese axial gerichtete Kraftkomponente dient dazu, eine stabile Anlage des die Sperrklinkenkupplung tragenden Getriebeteiles an dem der gewählten Gangstellung entsprechenden Anschlag zu erhalten. Hierdurch werden die funktionsstörenden Bewegungen eliminiert und dadurch eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind die Sperrklinken auf dem unter der Einwirkung einer Rückstellkraft stehenden und axial verschiebbaren Hohlrad eines Planetengetriebes angeordnet. Diese Anordnung der Sperrklinken auf dem Hohlrad ergibt eine Vereinfachung der Bauteile und eine Verminderung der Teilezahl. Der Herstellungsaufwand wird dadurch geringer und die Montage einfacher.

Besonders vorteilhaft ist es - wie die Erfindung zeigt -, wenn durch die Schrägeteilung eines Kupplungsteiles die unter der Einwirkung der Antriebskräfte gebildete, axial gerichtete Kraftkomponente in Richtung der Federkraft der Rückstellfeder wirksam ist. Indem die von den Antriebskräften herrührende Kraftkomponente der Federkraft der Rückstellfeder gleichgerichtet ist, wird mit Sicherheit das Anliegen des Getriebeteiles an dem entsprechenden Anschlag bei jeder zu übertragenden Kraft auf die Nabenhülse gewährleistet.

Die Erzeugung der axial gerichteten Kraftkomponente wird erfindungsgemäß auf sehr einfache Weise dadurch erhielt, daß die in der Nabenhülse angeordneten Sperrzähne schräg zur Nabenachse verlaufen. Die Sperrzähne erhalten auf diese Weise eine etwa schraubenröfmige Gestalt mit großer Steigung. Durch den schrägen Verlauf dieser Sperrzähne wird die axiale Kraftkomponente erzielt und auf das Klinken tragende Getriebeteil übertragen.

Indem entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung die Eingriffsflanken der Sperrklinken den schräg zur Nabenachte verlaufenden Sperrzähnen angepaßt sind, während die Klinkenschwenkaehsen parallel zur Nabenachse angeordnet sind, wird eine einwand-

509851/0053

freie übertragung der Antriebskraft auf die Sperrzähne der Nabenhülse gewährleistet, denn die Eingriffsflanken der Sperrklinken liegen auf der gesamten Länge an den Sperrzähnen der Nabenhülse an.

Um die Sperrklinkenlagerstelle in Richtung der Klinkenschwenkachse frei von Axialkröften zu halten, was für eine einfache und funktionssichere Gestaltung von Bedeutung ist, sind erfindungsgemäß die Klinkenschwenkachsen auf dem Klinken tragenden Getriebeteil schräg zur Nabenachse angeordnet. Damit die axiale Baulänge des Getriebeteiles mit samt den Sperrklinken kurz gehalten werden kann, weisen entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung die Sperrklinken eine etwa trapezförmige Projektionsfläche auf. Damit ragen die Sperrklinken nicht Über die axiale Begrenzung des Getriebeteiles.

Bei Anordnung von bolzenlos gelagerten Sperrklinken mit schräg zur Nabenachse angeordneten Klinkenschwenkachsen wird eine einwandfreie axiale Führung der Sperrklinken entsprechend der Erfindung dadurch erzielt, daß der Führungeschlitz für den federnden Drahtring rechtwinkelig zur Nabenachse verläuft. Der Drahtring greift dabei außer in die bolzenlos gelagerten Sperrklinken in eine Nut des Getriebeteiles und fixiert somit die Sperrklinken in der vorbestimmten Lage.

Weitere Ausbildungsmögliohkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben eich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es ueigt:

Fig. 1 eine Mehrgang-Übersetzungsnabe entsprechend der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 2 die Nabenhülse mit schräg zur Nabenachse verlaufenden Sperrzahnen im Längsschnitt ι

Fig. 3M das Hohlrad des Planetengetriebes mit darauf angeordneten Sperrklinken und parallel zur Nabenachse verlaufenden Klinkenschwenkachsen;

- 4 509851/0053

Fig. 5/6 das Hohlrad des Planetengetriebes mit schräg zur Nabenachse verlaufenden Klinkenschwenkachsen;

Fig. 7-1¹* verschiedene Ausführungsformen der bolzenlos gelagerten Sperrklinken und des Hohlrades des Planetengetriebes.

Die in Fig. 1 gezeigte Mehrgang-Obersetzungsnabe kann mit oder ohne Rücktrittbremse ausgebildet sein. Der drehfest mit dem Kettenrad 3 verbundene und in der Nabenhülse 13 sowie auf der Nabenachse 1 gelagerte Antreiber 2 besitzt eine Innenverzahnung, in die die axial bewegliche Kupplungebüchse 5 in jeder Schaltstellung eingreift. Diese Kupplungsbüchse 5 ist mit einer Schalteinrichtung verbunden, die aus dem Sehubklotz *l besteht, in dem das zu dem Gangschalter führende Zugorgan befestigt ist. Mit einer weiteren Verzahnung auf der Kupplungsbüchse 5 erfolgt entsprechend dem gewählten Gang der Eingriff in die Kupplungszähne 6 des Hohlrades oder in die Kupplungszähne 7 des Planetenradträgers 8.

Das Getriebe ist als Planetengetriebe ausgebildet und besteht aus dem Planetenradtrager 8, der in axialer Richtung fixiert, jedoch drehbar auf der Nabenachse 1 gelagert ist und Bolzen zur Lagerung der Planetenräder 9 aufweist. Pest auf der Nabenachse 1 sitzt das Sonnenrad 12, während das Hohlrad 10 axial beweglich angeordnet ist und die Sperrklinken der Sperrklinkenkupplung 15 trägt, wobei die zugehörigen Sperrzähne sich in der Nabenhülse 13 befinden. Eine weitere Sperrklinkenkupplung I¹J ist zwischen dem Planet enradt rager und entsprechenden Sperrzähnen der Nabenhülse 13 vorhanden. Auf das Hohlrad 10 wirkt außerdem die Rückstellfeder 11, die sich andererseits am Antreiber 2 abstützt.

In Fig. 1 ist die Schaltstellung im großen Gang dargestellt. Der Kraftfluß verläuft vom Antreiber 2 Über dessen Innenverzahnung zur Kupplungsbüchse 5 und von dort mittels der zweiten Verzahnung der Kupplungsbüchse 5 über die Kupplungezähne 7 auf den Planetenradträger 8. Der Planetenradträger 8 läuft also mit der selben Drehzahl wie der Antreiber 2 um, während die Planetenräder 9 im feststehenden Sonnenrad 12 und in der Innenverzahnung des Hohlrades 10 kämmen. Auf diese Weise wird das Hohlrad 10 angetrieben und überträgt die Drehbewegung über das Klinkengesperre 15 auf die Nabenhülse 13.

509851/0053

Der 2. Gang wird durch axiale Verschiebung der Kupplungsbüchse 5 durch den Schubklotz eingeschaltet. Damit kommt die zweite Verzahnung der Kupplungsbüchse 5 zum Eingriff in die Kupplungszähne 6 des Hohlrades 10 und das Hohlrad 10 läuft mit der selben Drehzahl wie der Antreiber 2. Auch in dieser Schaltstellung wird die Drehbewegung des Hohlrades 10 über die Sperrklinkenkupplung 15 auf die Nabenhülse 13 übertragen.

Beim Einschalten des 1. Ganges, dem sog. Berggang, wird die Kupplungsbüchse 5 noch weiter nach rechts verschoben, wobei der auf den Kupplungszähnen angeordnete Anschlagring das Hohlrad 10 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 11 verschiebt, während die SchrSgfläche 24 in der Nabenhülse 13 die Sperrklinken der Sperrklinkenkupplung 15 außer Eingriff mit den entsprechenden Sperrzähnen in der Nabenhülse 13 bringt. Der Kraftfluß verläuft dann über den Antreiber 2, die Kupplungsbüchse 5 und das Hohlrad 10 auf die Planetenräder 9 und von dort über den Planetenradträger 8 und über die Sperrklinkenkupplung 14 auf die Nabenhülse 13.

Die Anordnung der Sperrzähne 16 in der Nabenhülse 13 zeigt Pig. 2. Dabei ist deutlich erkennbar, daß diese'Sperrzähne 16 schräg zur Nabenachse verlaufen, und zwar so, daß eine zur Nabenmitte gerichtete Kraftkomponente entsteht, welche das Hohlrad 10 in Richtung auf den Planetenradträger 8 drückt und somit die Kraft der Rückstellfeder 11 unterstützt. Die Figuren 3 und 4 sowie 9 und 10 zeigen das Hohlrad 10 des Planetengetriebes, wobei die Nuten 19 zur Aufnahme der Sperrklinken 17 oder 21 entsprechend den Fig. 7, 7a, 8 und 8a parallel zur Nabenachse verlaufende Klinkenschwenkachsen aufweisen. Wie diese Figuren zeigen, besitzen die Klinken 17 bzw. 21 Schlitze zur Aufnahme des federnden Drahtringes 18, der wiederum sur axialen Fixierung in eine Nut des Hohlrades 10 einschnappt. Die Anpassung der Klinken 21 an die schräg zur Nabenachse verlaufenden Sperrzfthne Iß zeigen die Figuren 7 und 7a, indem die Eingriffeflanken der Sperrklinken 21 schräg zur Nabenachse verlaufend angeordnet sind.

Die Figuren 5» 6 und 11 bis 14 zeigen das Hohlrad 10 mit eingearbeiteten Nuten 20, deren Achsen schräg zur Nabenachse verlaufen. Die bolzenlos gelagerten Sperrklinken 22 oder 23 sind in diesen

- 6 -509851/0053

-S-

Nuten 20 angeordnet und besitzen entweder eine rechteckige Projektionsfläche wie die Sperrklinken 23 entsprechend Fig. 12a oder eine trapezförmige Projektionsfläche, wie dies die Fig. 11a für die Sperrklinken 22 zeigt. Durch diese schräge Anordnung der Klinkenschwenkachsen wird erreicht, daß die Klinkenlagersteile frei von Axialkräften ist. Um eine einwandfreie und leichte Fixierung der Sperrklinken 22 oder 23 in axialer Richtung auf dem Hohlrad 10 zu erzielen, sind die Führungsschlitze für den federnden Drahtring 18 rechtwinkelig zur Nabenachse verlaufend ausgebildet.

Die schräge Anordnung der SperrzShne 16 in der Nabenhülse 13 - wie dies die Fig. 2 deutlich zeigt - und die schrägstehenden Klinkenschwenkachsen der Nuten 20 im Hohlrad 10 entsprechend den Figuren 5, 6, 13 und 14 üben somit kein Moment auf die Sperrklinken 22 und 23 bezüglich ihrer Lagerung im Hohlrad 10 aus. Eine gleichmäßige Auflagekraftverteilung der bolzenlos gelagerten Sperrklinken 22 oder 23 über die axiale Erstreckung der Nuten 20 ist somit gewährleistet und es besteht keine Gefahr,die Klinken 22 oder 23 infolge der Antriebskräfte aus den Nuten 20 zu heben. Die Schrägstellung, d. h., der Anstellwinkel zur Nabenachse dieser Sperrsähne 22 oder 23 bzw. der Klinkensohwenkacheen (Nuten 20), wird entsprechend der gewünschten Axialkraftkomponente gewählt.

13. 5- 197¹»
TIPP-I Be/Mü-

509851 /0053

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Mehrgang-übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl., bestehend aus einem Antreiber, welcher in einer Nabenhülse gelagert und drehfest mit einem Kettenrad verbunden ist, einem Getriebe zwischen Antreiber und Nabenhülse, wobei ein Getriebeteil axial gegen eine federnde Rückstellkraft verschiebbar ausgebildet ist, während mindestens eine Sperrklinkenkupplung Getriebe und Nabenhülse verbindet und die Sperrklinken auf dem Getriebeteil und die Sperrzähne in der Nabenhülse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch Schrägstellung mindestens eines Kupplungsteiles der Sperrklinkenkupplung (15) unter der Einwirkung der Antriebskräfte eine axial gerichtete Kraftkomponente gebildet wird.

2. Mehrgang-übersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinken (17, 21, 22, 23) auf dem unter der Einwirkung einer Rückstellkraft stehenden und axial verschiebbaren Hohlrad (10) eines Planetengetriebes angeordnet sind.

3» Mehrgang-übersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schrägstellung eines Kupplungsteiles die unter der Einwirkung der Antriebskräfte gebildete, axial gerichtete Kraftkomponente in Richtung der Federkraft der Rückstellfeder (11) angeordnet ist.

h. Mehrgang-übersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil zur Erzeugung der axialen Kraftkomponente durch schräg zur Nabenaohse (1) verlaufende Sperrzähne (16) in der Nabenhtilse (13) gebildet wird.

5. Mehrgang-übersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 bis 4_a dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsflanken der Sperrklinken (21) den schräg zur Nabenachse (1) verlaufenden Sperrzähnen (16) angepaßt sind, während die Klinkenschwenkachsen (Nuten 19) parallel zur Nabenachse (1) angeordnet sind.

6. Mehrgang-übersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 bis ^₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Klinkenschwenkachaen (Muten 20) auf dem

509851/0053

-/- 2426T33

Klinken tragenden Getriebeteil schräg zur Nabenachse (1) und
parallel zu den in der Nabenhülse (13) verlaufenden Sperrzähnen (16) angeordnet sind.

7. Mehrgang-Übersetaungsnabe nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 6« dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinken (22) eine trapezförmige Projektionsfläche aufweisen.

8. Mehrgang-Übersetzungenabe nach den Ansprüchen 1 bis M, 6 und 7» dadurch gekennzeichnet, daf. bei bolzenlos gelagerten Sperrklinken (22, 23) mit schräg ζην Nabenachse angeordneten Klinkenschwenkaohsen der Pührungsachlits für den federnden Drahtring
(18) rechtwinkelig zur Nabenaehse (1) verläuft.

13. 5·
TIPP-I Be/Mü-