DE2426133C2

DE2426133C2 - Mehrgang-Übersetzungsnabe mit axialdruckerzeugender Sperrklinkenkupplung für Fahrräder o.dgl.

Info

Publication number: DE2426133C2
Application number: DE2426133A
Authority: DE
Inventors: Horst Ing.(grad.) 7990 Friedrichshafen Schulz
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1974-05-29
Filing date: 1974-05-29
Publication date: 1983-09-29
Also published as: US3995503A; GB1495774A; DE2426133A1; NL180453B; NL180453C; JPS582104B2; JPS5133438A; FR2275688B1; FR2275688A1; NL7505918A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder od. 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 DE-PS 11 20 915 ist eine Mehrgang-Übersetzungsnabe mit einem Nabeninnengetriebe in Form eines Planetengetriebes bekannt, bei der Teile dieses Innengeiriebes zum Gangwechsel benutzt werden. Beim Gangwechsel wird hierbei durch axiales Verschieben eines unter Einwirkung einer Rückstellkraft stehenden, koaxial mit dem Hohlrad gekuppelten Getriebeteiles die Nabenhülse mit dem Getriebe über eine Sperrklinkenkupplung verbunden. Ungünstig bei dieser Konstruktion ist, daß axial verschiebbare Teile des Nabeninnengetriebes, die zugleich als Träger von Kupplungsklinken dienen, verhältnismäßig leicht zu Funktionsstörungen Anlaß geben können. Dies rührt daher, daß das Getriebeteil und die übrigea Teile des Planetengetriebes, welche zum Zwecke einer gleichmäßigen Lastverteilung auf alle Planetenräder mit reichlichem Lagerspiel angeordnet sind, unter dem Einfluß fertigungsbedingter Ungenauigkeiten unerwünschte axiale Bewegungen ausführen, die leicht zu einer Störung des Eingriffes der Kupplungseinrichtung führen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Mehrgang-Übersetzungsnabe mit einem zwischen Antreiber und Nabenhülse wirksamen Innengetriebe in Form eines Planetengetriebes eine hohe Funktionssicherheit und damit Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch Schrägstellung eines Kupplungsteiles der Sperrklinkenkupplung, wobei unter der Einwirkung der Antriebskräfte eine axial gerichtete Kraftkomponente auf das verschiebbare Getriebeteil 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, wenn durch die Schrägstellung 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 gleich gerichtet ist, wird mit Sicherheit das Anliegen des Getriebeteiles am entsprechenden Anschlag bei jeder zu übertragenden Kraft auf die Nabenhülse gewährleistet

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

tragende Getriebeteil übertragen. Dazu sind entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung die Eingriffsflanken der Sperrklinken den schräg zur Nabenachse verlaufenden Sperrzähnen angepaßt

Wenn dann die Klinkenschwenkachsen parallel zur Nabenachse angeordnet sind, wird eine einwandfreie Übertragung der Antriebskraft auf die Sperrzähne der Nabenhülse gewährleistet, denn die Eingriffsflanken der Sperrklinkcn liegen auf der gesamten Länge an den Sperrzähnen der Nabenhülse an.

Um die Sperrklinken-Lagerstelle in Richtung der Klinkenschwenkachse frei von Axialkräften zu halten, was für eine einfache und funktionssichere Gestaltung von Bedeutung ist, sind erfindungsgemäß die Klinkenschwenkachsen auf dem kunkentragenden Getriebeteil schräg zur Nabenachse angeordnet Damit die axiale Baulänge des Getriebeteiles mitsamt 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 hinaus.

Bei Anordnung von bolzenlos gelagerten Sperrkiiuken mit schräg zur Nabenachse angeordneten Klinkenschwenkachsen wird eine einwandfreie axiale Führung der Sperrklinken entsprechend der Erfindung dadurch erzielt, daß der Führungsschlitz für den federnden Drahtring rechtwinklig 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 Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 eine Mehrgang-Obersetzungsnabe entsprechend der Erfindung im Längsschnitt;

Fig.2 die Nabenhülse mit schräg zur Nabenachse verlaufenden Sperrzähnen im Längsschnitt;

F i g. 3 und A das Hohlrad des in der Übersetzungsnabe vorgesehenen Planetengetriebes mit darauf angeordneten Sperrklinken mit schrägen Eingriffsflanken, aber parallel zur Nabenachse verlaufenden Klinkenschwenkachsen;

F i g. 5 und 6 das Hohlrad des Planetengetriebes mit zugeordneten Sperrkünken mit schräger Eingriffsflanke, aber mit schräg zur Nabenachse verlaufenden Klinkenschwenkachsen;

Fig. 7 bis 13 verschiedene Ausführungsformen der bolzenlos gelagerten Spei rklinken im einzelnen und des zugehörigen Hohlrades des Planetengetriebes in der Mehrgang-Übersetzungsnabe.

Die in F i g. 1 gezeigte Mehrgang-Übersetzungsnabe kann mit oder ohne Rücktrittbremse ausgebildet sein. Der drehfest mit dem Kettenrad 3 verbundene und in der Nabenhülse J3 sowie auf der Nabenachse 1 gelagerte Antreiber 2 besitzt eine Innenverzahnung, in die die axial bewegliche Kupplungsbüchse 5 in jeder Schaltstellung eingreift. Diese Kupplungsbüchse 5 ist mit einer Schalteinrichtung verbunden, die aus dem Schubklotz 4 besteht, in dem das zu dem Gangschalter führende Zugorgan 30 befestigt ist. Mit einer weiteren Verzahnung auf der K.upplungsbüchse 5 erfolgt entsprechend dem gewählten Gang der Eingriff in die Kupplungszähne 6 des Hohlrades 10 oder in die Kupplungszähne 7 des Plänetenradträgers 8.

Das Getriebe ist als PUrstengetriebe ausgebildet und besteht aus dem Planetenradträger 8, der in axialer Richtung fixiert, jedoch drehbar auf der Nabenachse 1 gelagert ist und Bolzen zur Lagerung der Planetenräder

9 aufweist Fest 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 14 ist zwischen dem Planetenradträger 8 und entsprechenden Sperrzähnen der Nabenhülse 13 vorhanden. Auf das Hohlrad 10 wirkt außerdem die Rückstellfeder 11, die sich andererseits am Antreiber 2 abstützt

In F i g. 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 Kupplungszähne 7 auf den Planetenradträger. Der Planetenradträger 8 läuft also mit derselben Drehzahl wie der Antreiber 2 um, während die Planetenräder 9 av- feststehenden Sonnenrad 12 und in der Innenverzahnung des Hohlrades 10 kämmen. Auf diese Weise wird das Hohlrad 10 angetrieben und überträgt die Drehbewegung über die Sperrklinken der Klinkenkupplung 15 auf die Nabenhülse 13.

Der zweite Gang wird durch axiale Verschiebung der Kupplungsbüchse 5 durch den Schubklotz 4 eingeschaltet Damit kommt die zweite Verzahnung der Kupplungsbüchse 5 zum Eingriff in die Kupplungszähne 6 des Hohlrades 10 und das Hohlrad lö läuft mit derselben 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 ersten Ganges — dem sogenannten 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 Schrägfläche 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 PlanetenrSder 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 F i g. 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 au." den Planetenradträger 8 drückt und somit die Kraft der Rückstellfeder 11 unterstützt. Die F i g. 3 und 4 sowie 0 und 9 zeigen das Hohlrad 10 des Planetengetriebes, wobei die Nuten 19 zur Aufnahme der Sperrklinken 21 entsprechend den F i g. 7 und 7a parallel zur Nabenachse verlaufende Klinkenschwenkachsen aufweisen. Wie diese Figuren zeigen, besitzen die Klinken 21 einen Schlitz zur Aufnahme des federnden Drahtringes 18, der wiederum zu deren axialer Fixierung in eine Nut 31 des Hohlrades 10 einschnappt. Die Anpassung der Sperrklinken 21 an die schräg zur Nabenachse 1 verlaufenden Sperrzähne 16 zeigen die Fig. 7 und 7a, indem die Eingriffsflanken der Sperrklinken 21 schräg zur Nabenachse verlaufend angeordnet sind.

Die F i g. 5 und 6 sowie 10 bis 13 zeigen das Hohlrad

10 mit eingearbeiteten Nuten 20, deren Achsen schräg zur Nabenachse 1 verlaufen. Die bolzenlos gelagerten Sperrklinken 22 oder 23 sind in diesen Nuten 20 angeordnet und besitzen entweder eine rechteckige Projektionsfläche wie die Sperrklinken 23 entsprechend Fig. 11a oder eine etwa trapezförmige Projektionsfläche, wie dies die Fig. 10a 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 32 für den federnden Drahtring 18 rechtwinklig zur Nabenachse 1 verlaufend ausgebildet. Die schräge Anordnung der Sperrzähne 16 in der Nabenhülse 13 — wie dies F i g. 2 deutlich zeigt — und die schräg stehenden Klinkenschwenkachsen der Nuten 20 im Hohlrad 10 entsprechend den Fig.5, 6, 12 und 13 üben somit kein Moment auf die Sperrklinken 22 bzw. 23 bezüglich ihrer Lagerung im Hohlrad 10 aus. Eine gleichmäßige Auflagekraft-Verteilung der bolzenlos gelagerten Sperrklinken 22 bzw. 23 über die axiale Erstreckung der Nuten 20 ist somit gewährleistet und es besteht keine Gefahr, daß sie infolge der Antriebskräfte aus den Nuten 20 gehoben werden. Die Schrägstellung, d. h., der Anstellwinkel dieser Sperrklinken 22 bzw. 231 bzw. der Klinkenschwenkachsen (Nuten 20) zur Nabenachse 1 wird entsprechend der gewünschten Axialkraftkomponente gewählt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Mehrgang-Obersetzungsnabe für Fahrräder od. 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 15-der Antriebskräfte eine axial gerichtete Kraftkomponente auf das verschiebbare Getriebeteil gebildet wird.

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

3. Mehrgang-Obersetzungsnabe 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

4. Mehrgang-Obersetzungsnabe nach den Ansprüchen 1 bis \ dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil zur Erzeugung der axialen Kraftkomponente durch schräg zur Nabenachse (1) verlaufende Sperrzähne (16) in der Nabenhülse (13) gebildet wird, wobei die EingriffsflanK^n der Sperrklinken (21) den schräg zur Nabenachse (1) verlaufenden Sperrzähnen (16) angepaßt sind.

5. Mehrgang-Obersetzungsnabe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinkenschwenkachsen (Nuten 19) parallel zur Nabenachse (1) angeordnet sind.

6. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinkenschwenkachsen (Nuten 20) auf dem die Klinken tragenden Getriebetei! schräg zur Nabenachse (1) und parallel zu den in der Nabenhülse (13) verlaufenden Sperrzähnen (16} angeordnet sind.

7. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinken (22) eine etwa trapezförmige Projektionsfläche aufweisen.

8. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach den Ansprüchen 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei bolzenlos gelagerten Sperrklinken (22 bzw. 23) mit schräg zur Nabenachse (1) angeordneten Klinkenschwenkachsen der Führungsschlitz (32) für den federnden Drahtring (18) rechtwinklig zur Nabenachse verläuft.