DE2439332A1 - Mehrgang-uebersetzungsnabe fuer fahrraeder o. dgl. mit einteiliger nabenhuelse - Google Patents
Mehrgang-uebersetzungsnabe fuer fahrraeder o. dgl. mit einteiliger nabenhuelseInfo
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Description
PICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFURT
PATENT- UND GEBRAÜCHSMUSTERHILFSANMELDUNG
Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl. ■ mit einteiliger Nabenhülse
Die Erfindung bezieht 3ich auf eine Mehrgang-Obersetzungsnabe für Fahrräder o, dgl., umfassend einen Antreiber, ein Planetengetriebe
zwischen Antreiber und der Nabenhülse, Lagerstellen zur Anordnung der Nabenhülse auf der Nabenachse, schaltbare Kupplungsmittel zur
Einschaltung unterschiedlicher Übersetzungsstufen durch entsprechende Kupplungsverbindungen zwischen Antreiber und Nabenhülse sowie
mindestens einen Sperrklinkenfreilauf zur Übertragung des Antreibermomentes
auf die Nabenhülse.
Bei Mehrgang-Übersetzungsnaben ist es üblich, die Getriebeelemente
mit der Nabenhülse über mindestens zwei Sperrklinkenfreiläufe zur übertragung des Antriebsdrehmomentes zu verbinden, wobei diese
Sperrklinkenfreiläufe meist in unterschiedlichen Ebenen beiderseits des Übersetzungsgetriebes (Planetengetriebe) angeordnet werden. Dabei
ist häufig das Hohlrad des Planetengetriebes aus Gründen einer großen übersetzung groß im Durchmesser gehalten, während die zu den
Sperrklinkenfreilaufsystemen gehörigen Innengesperre demgegenüber
im Innendurchmesser kleiner sind. Dann muß aus Gründen der Montage die Nabenhülse mehrteilig ausgebildet sein, d. h., die Innengesperreverzahnungen
werden als gesonderte Ringe in die Nabenhülse eingesetzt. Dadurch wird die Herstellung einer derartigen Getriebenabe
aufwendig und auch die Montage ist umständlich, weil die Nabenhülse erst nach Montage des durchmessermäßig größten Getriebeteiles
zusammengebaut werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, die aufgezählten Nachteile bei
Herstellung und Montage einer Getriebenabe zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung geschieht dies dadurch, daß die Nabenhülse sowohl
die Kugellaufbahnen zur Lagerung auf der Nabenaohse als auch
-2-
sämtliche Innengesperreverzahnungen für die Sperrklinkensysteine einstückig
aufweist. Damit wird u. a. erreicht, daß die Herstellung und Montage einer Mehrgang-Nabe erheblich vereinfacht werden. Nunmehr ist
es möglich, die Nabe hinsichtlich der Getriebeelemente nacheinander zusammenzubauen, ohne auf vorherige Montage des größten Getriebeteiles
Rücksicht nehmen zu müssen.
Vorteilhaft für eine günstige Herstellung der Nabenhülse ist es, wenn mindestens eine der Innengesperreverzahnungen in der Nabenhülse
einen gegenüber dem Außendurchmesser eines axial neben dem Innengesperre angeordneten Hohlrades größeren Innendurchmesser aufweist.
Eine günstige Herstellung der Nabenhülse im Räumverfahren wird dadurch
ermöglicht, daß sämtliche Innengesperreverzahnungen für die Sperrklinkensysteme im Außendurchmesser kleiner als die Kugellaufbahnen
in der Nabenhülse bemessen sind.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Nabenhülse hinsichtlich der Herstellung
kann auch darin bestehen, daß mindestens eine Innengesperr ever zahnung für ein Sperrklinkensystem mit einem gegenüber dem
Außendurchmesser des in der Nabenhülse axial nebenliegend angeordneten Hohlrades kleineren Innendurchmesser ausgebildet ist.
Dabei ist es für die Herstellung der Innengesperreverzahnungen in der Nabenhülse einer Mehrgang-Übersetzungsnabe mittels eines Mehrfachwerkzeuges
im Stoßverfahren erfolgen, wobei an den zu bearbeitenden Bereich der Innengesperreverzahnungen zum übrigen Innenbereich
der Nabenhülse hin ein Übergangsbereich mit größerem Durchmesser, jedoch viel geringerer axialer Breite angrenzt.
Für eine bauliche Vereinfachung einer Mehrgang-Übersetzungsnabe
dient auch das Merkmal, daß die Nabenhülse nahe dem einen axialen Ende eine angearbeitete, konische Ringfläche aufweist, die von dem
einen größeren Durchmesser aufweisenden Innenbereich der Nabenhülse durch einen axial schmalen Bereich mit noch mehr vergrößertem Durchmesser
abgetrennt ist und selbst einen gegenüber diesem Bereich der Nabenhülse geringeren, sich zum Ende der Nabenhülse hin vermindernden
Durchmesser aufweist.
Dabei ist es für die Herstellung der Nabenhülse weiterhin von Vorteil,
daß sich axial angrenzend an die konische Ringfläche am axial einen Ende der Nabenhülse innerhalb dieser eine Kugellaufbahn mit
beliebig wählbarem Durchmesser befindet.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und zeichnerischen Darstellung einer Mehrgang-Nabe
als Ausführungsform der Erfindung. Die Figur zeigt eine Dreigang-Nabe mit erfindungsgemäß ausgebildeter Nabenhülse im halben Längsschnitt
.
Auf einer festen Nabenachse 1 sind einerseits ein Antreiber 2 und andererseits ein Stellkonus 3 angeordnet, auf welchen eine Nabenhülse
4 mittels Kugellager 5 bzw. 6 drehbar gelagert ist. Die Nabenhülse
4 weist dazu beiderseitig eingearbeitete Kugellaufbahnen 7 bzw. 8 auf, die mit der Hülse einstückig ausgebildet sind.
Der Antreiber 2 ist über eine ständig gekuppelte, axial verschiebbare
Kupplungshülee 9» die ihrerseits auf verschiedenen Durchmessern
Kupplungsaußenverzahnungen aufweist, wahlweise verbindbar mit einem eine Innenverzahnung aufweisenden Planetenradträger 10 des
Nabenplanetengetriebes oder mit einem Hohlrad 14. Das Nabenplanetengetriebe umfaßt dabei außer dem auf der Nabenachee 1 drehbaren
Planetenradträger 10 Planetenräder 11 auf Achsen 12 am Planetenradträger,
ein auf der Nabenachse 1 drehfestes Sonnenrad 13 sowie das Hohlrad 14, welches ständig im Eingriff steht mit den Planetenrädern
11. Auf dem hülsenförmigen Schaft des Planetenradträgers 10 ist
axial verschraubbar ein Bremskonus 17 angebracht, welcher ein KlInkenfreilaufgesperre
16 zum Eingriff in die Nabenhülse 4 trägt, die dazu eine einstückige Innengesperreverzahnung 19 aufweist. Auf dem
Hohlrad 14 ist ein Sperrklinkenfreilauf 15 angebracht, zum Eingriff in die Nabenhülse 4 über eine darin einstückig vorgesehene Innengesperreverzahnung
18.
In der Figur ist die Schaltstellung "Schnellgang" dargestellt, in
der über die auf der Nabenachse 1 drehbar und axial verschiebbar gelagerte Kupplungshülse 9 der Antreiber 2 mit dem auf der Nabenachse
1 drehbaren Planetenradträger 10 verbunden ist, welcher seinerseits
über die Planetenräder 11 das Hohlrad 14 antreibt, und zwar
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mit größerer Drehzahl, so daß das Klinkengesperre 15 auf dem Hohlrad
14 die Nabenhülse über das Innengesperre 18 antreibt, während
das auf dem langsamer drehenden Bremskonus 17 auf dem Schaft des Planetenradträgers 10 befindliche Klinkengesperre 16 nicht zum Eingriff
in das zugeordnete Innengesperre 19 in der Nabenhülse 4 gelangt, weil dieee infolge Antriebs über das schneller laufende Hohlrad
14 schneller umläuft und dadurch für das Klinkenfreilaufgesperre 16 ein Freilaufzustand eintritt.
Bei entsprechender Verschiebung der Kupplungshülse 9 über den nicht
näher bezeichneten Schubklotz mit Schaltstange und Schaltzugkette
in der hohlgebohrten Nabenachse 1 nach rechts in der Figur, wird die Antriebsverbindung des Antreibers 2 über die Kupplungshülse 9
mit dem Planetenradtrager 10 aufgehoben und stattdessen das Hohlrad
Hl von der Kupplungshülse 9 angetrieben, durch Ineingriffkommen der
Kupplungsverzahnung der Hülse 9 mit der Innenverzahnung 22 im Hohlrad 14. Der Antriebsfluß geht nunmehr vom Antreiber 2 über die Kupplungshülse
9 unmittelbar in das Hohlrad 14, welches seinerseits mit den Sperrklinken 15 in das Innengesperre 18 der Nabenhülse 4 eingreift
und diese im'Normalgang" antreibt.
Die dritte mögliche Schaltetellung des Ausführungsbeispieles einer
erfindungsgemäß ausgebildeten Mehrgang-Nabe, nämlich "Berggang"
wird dadurch erhalten, daß die Kupplungshülse 9 mittels der erwähnten
Schaltzugelemente auf der Nabenachse 1 noch weiter nach
rechts verschoben wird, und zwar gegen die Spannkraft einer Druckfeder 20 in die Bohrung des Antreibers 2 hinein. Mit dieser axialen
Verschiebung der Kupplungshülse 9 wird zugleich auch das Hohlrad 14
axial verschoben, gegen eine Druckfeder 28, weil ein auf der Kupplungshülse 9 angeordneter, innen spannender Sprengring 21 an der
Kupplungsinnenverzahnung 22 des Hohlrades 14 anschlägt und dieses dann gleichfalls in der Figur nach rechts verschiebt, um den gleichen
Betrag der axialen Verschiebung der Kupplungshülse 9. Bei dieser axialen Verschiebung des Hohlrades 14 wird zwar der Eingriff mit
den Planetenrädern 11 beibehalten, so daß der Planetenradträger 10 weiterhin vom Antreiber 2 Über die Kupplungshülse 9 und das unmittelbar
gekuppelte Hohlrad 14 angetrieben werden kann, jedoch werden die Sperrklinken des Sperrklinkenfreilaufes 15 auf dem Hohlrad 14
dadurch außer Eingriff mit dem Innengesperre 18 der Nabenhülse 4
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gebracht, daß bei der axialen Verschiebung des Hohlrades 14 nach
rechts die Sperrklinken 15 in den Bereich eines konischen Ringes 24 kommt, deren Durchmesser in der Nabenhülse nach rechts hin abnimmt,
wodurch die Sperrklinken 15 radial nach innen gedrückt werden und dadurch außer Eingriff mit der Innengesperreverzahnung 18 gelangen.
Die Übertragung des Antriebsmomentes erfolgt vom allein angetriebenen
Hohlrad 14 über den Planetenradträger 10, der nunmehr langsamer dreht und seinerseits den Bremskonus 17 mit dem darauf befindlichen
Sperrklinkenfreilauf 16 antreibt, welcher seinerseits in die
Innengesperreverzahnung 19 der Nabenhülse 4 eingreift und diese im
langsamen Gang antreibt.
Bei der in der Funktion vorstehend beschriebenen Mehrgang-Nabe ist
die Nabenhülse erfindungsgemäß einstückig ausgebildet, sowohl hinsichtlich der in die Hülse 4 eingearbeiteten Kugellaufbahnen 7 und
8 als auch in bezug auf die Innengesperreverzahnungen 18 und 19 sowie der konischen Ringfläche 24. Im Ausführungsbeispiel ist die Innengesperreverzahnung
19 auf einem kleineren Durchmesser vorgesehen, gegenüber dem Innengesperre 18, welches sich axial nach rechts
an eine radiale Erweiterung 25 der Nabenhülse 4 anschließt. In dem im Durchmesser erweiterten Bereich 25 der Nabenhülse 4 ist das Hohlrad
14 untergebracht, welches im Außendurchmesser ein etwas geringeres Maß hat als es das Innengesperre 18 im Kopfkreisdurchmesser
aufweist. Diese Vergrößerung des Nabenhülseninnendurchmessers ist dabei ohne störende Auswirkung auf die Außenform der Nabenhülse,
da in diesem Bereich die Wandstärke der Nabenhülse geringer sein kann. Diese spezielle Ausgestaltung der einstückigen Nabenhülse 4
ermöglicht eine besonders vorteilhafte Herstellung der in der Nabenhülse vorgesehenen Innengesperreverzahnungen mittels Mehrfachwerkzeugen
im Abwälz-Stoßverfahren, und zwar in folgender Weise:
Das Werkzeug wird von der in der Figur linken Seite der Nabenhülse
4 eingeführt, wo einerseits*der eingesetzte Bremsmantel 27 der Rücktrittbremseinrichtung
vorgesehen ist und andererseits das im Durchmesser kleinere Innengesperre 19 vorhanden ist. Das zweite Innengesperre
18 nahe dem Antreiber hat einen größeren Kopfkreisdurchmesser
als das Innengesperre 19. Zwischen beiden Verzahnungsgesperren
18 bzw. 19 ist ein axial breiter Einstich 25 vorgesehen, der im Durchmesser gleich oder auch größer als die Fußkreise der betref-
*bei zusammengebauter Nabe
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fenden Innengesperre\f»i"i&hnürge^ ausgebildet ist und zum Auslauf
der Werkzeuge während der Bearbeitung dient.
Zwischen der von der Eintrittsseite des Werkzeuges am weitesten entfernten
Innengeaperreverzahnung 18 und dem vom Werkzeug nicht mehr
erreichten Bereich der Nabenhülse 4 i3t ein relativ schmaler Einstich
26 vorgesehen. Dieser Einstich zum Antreiber-Ende der Nabenhülse 4 hin muß im Durchmesser größer als der Fußkreisdurchmesser
der nebenliegenden Innengeeperreverzahnung ausgebildet werden, daran können sich beliebig kleine Durchmesserbereiche anschließen.
Das Mehrfachwerkzeug wird vor dem eigentlichen BearbeitungsVorgang
zunächst mit einem geringeren Mittenversatz als während der Bearbeitung der Innengesperre in die Nabenhülse eingeführt, da das
Werkzeug auf dem Weg zur Bearbeitungsposition im Durchmesser engere Stellen der Nabenhülse passieren muß. In der Nähe der axialen Arbeitsposition
wird das Werkzeug dann auf die vorgesehene Schnitt-Tiefe radial zugestellt, wobei mindestens eine Schneidebene des
Mehrfachwerkzeuges in den im Durchmesser größer gehaltenen Bereich 25 der Nabenhülse eintaucht. Nach Beendigung der Bearbeitung der
Innengesperreverzahnungen 18 bzw. 19 erfolgt die Rückstellung des Werkzeuges in umgekehrter Reihenfolge.
Mit dieser vorbeschriebenen Konstruktion bzw. Fertigungsweise einer
einatückigen Nabenhülse für eine Mehrgang-Übersetzungsnabe läßt sich
der Durchmesser der größeren Innengesperreverzahnung 18 unabhängig von den Durchmessern der Kuge11aufbahnen 7 bzw. 8 an beiden Enden
der Nabenhülse 4 ausbilden und zugleich kann in vorteilhafter Weise
eine als umlaufende Ausklinkschräge dienende konische Ringfläche 21J
axial nach dem im Durchmesser größeren Einstich 26 in der Innenwandung der Nabenhülse 4 einstückig vorgesehen werden.
Auf Grund der fertigungsgemäßen Anordnung des im Kopfkreis größeren
Innengesperres am einen Ende der Nabenhülse 4 wird die Montage des
Getriebes selbst und der Zusammenbau der gesamten Nabe sehr erleichtert. Bei einer derartig einstückig ausgebildeten Nabenhülse
für eine Mehrgang-übersetzungenabe ist bei einer Ausführung mit
Rücktrittbremseinrichtung zur Sicherstellung des Lösens der Bremse
im Kraftfluß zwischen Hohlrad und Nabenhülse ein totgangerzeugendes Element erforderlich, weil das dazu benutzbare, unvermeidbare Spiel
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zwischen einer Innengesperreverzahnung der Nabenhülse und einem bisher
üblichen, eingesetzten Gesperrering nunmehr nicht mehr vorhanden ist.
Es ist außer der- vorstehend beschriebenen günstigen Ausfüfrningsform
einer einstückigen Mehrgang-Nabe auch eine abgewandelte Gestaltung möglich, bei welcher der Vorteil einer einstückigen Nabenhülse und
die damit bewirkte Vereinfachung der Fertigung und Montage gleichfalls gegeben ist. Allgemein gilt dazu, daß eine Gesperreinnenverzahnung
der Nabenhülse auf der Bremsseite bzw. der dem Antreiber abgewandten Seite des Nabengetriebes mit ihrem Innendurchmesser
größer als der Außendurchmesser des einzusetzenden Hohlrades ausgebildet wird, während mindestens eine Gesperreinnenverzahnung der
Nabenhülse zwischen dem Getriebe und dem Antreiber geringerem Kopfkreisdurchmesser
als der Außendurchmesser, des Hohlrades ausgeführt
sein kann.
Bei Herstellung einer derartigen Nabenhülse ist es erforderlich, daß
der Bereich der Nabenhülse von dem im Durchmesser größeren Innengesperre
bis zu demjenigen Nabenhülsenende, von dem das Werkzeug zur Erzeugung der Gesperrezähne eintritt, keinen kleineren Durchmesser
aufweisen darf als der Fußkreis der im Durchmesser größeren Gesperreinnenverzahnung aufweist. Dies bedeutet, daß mindestens ein
Ende der Nabenhülse im Durchmesser größer ausgestaltet werden muß, als das bei einer mehrteilig ausgebildeten Nabenhülse der Fall wäre.
- Die Ausklinkschräge (konischer Ringteil) kann hier nicht in die Innenform der Hülse einbezogen werden, sondern ist dann als zusätzlicher
Teil vorzusehen.
Schließlich ist es auch noch möglich, bei einer einstückig ausgebildeten
Nabenhülse für eine Mehrgang-Übersetzungsnabe alle Gesperreinnenverzahnungen
im Kopfkreisdurchmeseer größer als den Außendurchmesser des einzubauenden Hohlrades auszubilden. Es ergibt sich
eine besonders einfache Nabenhülse mit einem axial breiten3 durchgehenden
Verzahnungsfeld, das kostengünstig durch Räumen hergestellt
werden kann. Eine Durchmesservergrößerung der Nabenhülse an beiden Kugellaufbahnen und im Bereich der Rücktrittbremse ist dabei
nötig, weil nun nicht mehr das Planetengetriebe, sondern die Gesperreinnenverzahnung
der Nabenhülse den Gesamtdurchmesser bestimmt.
— 8 —
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Zum Ausschalten der auf dem Hohlrad angeordneten Sperrklinken des zweiten Klinkenfreilaufsatzes ist dabei ein Konusring erforderlich,
der in dem Raum zwischen den Gesperrezahnen in der Nabenhülse und
den Kugellaufbahnen für die Hülsenlagerung eingelegt wird.
Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel einer
Mehrgang-Übersetzungsnabe mit drei Gängen gebunden, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens einer einstückig ausgebildeten
Nabenhülse konstruktiv weitgehend abgewandelt werden.
Die Erfindung beschränkt sich auch nicht auf die in den Ansprüchen
definierten Maßnahmen, sondern es wird darüber hinaus für alles in den Unterlagen Offenbarte Schutz beansprucht, soweit dies neu, fortschrittlich
und erfinderisch ist.
18. 7. 1974
TIPP-3 Schu/Mü-
TIPP-3 Schu/Mü-
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Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHEehrgang-übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl., umfassend einen .Antreiber, ein Planetengetriebe zwischen Antreiber und der Nabenhülse, Lagerstellen zur Anordnung der Nabenhülse auf der Nabenachse, schaltbare Kupplungsmittel zur Einschaltung unterschiedlicher Übersetzungsstufen durch entsprechende Kupplungsverbindungen zwischen Antreiber und Nabenhülse sowie mindestens einen Sperrklinkenfreilauf zur übertragung des Antreibermomentes auf die Nabenhülse, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenhülse sowohl die Kugellaufbahnen zur Lagerung auf der Nabenachse als auch sämtliche Innengesperreverzahnungen für die Sperrklinkensysteme einstückig aufweist.2. Mehrgang-übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Innengesperreverzahnungen (18, 19) in der Nabenhülse (1I) einen gegenüber dem Außendurchmesser eines axial neben dem Innengesperre angeordneten Hohlrades (I1O größeren Innendurchmesser aufweist.3. Mehrgang-übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Innengesperreverzahnungen (18, 19) für die Sperrklinkensysteme (15, 16) im Außendurchmesser kleiner als die Kugellaufbahnen (7» 8) in der Nabenhülse (1O bemessen sind.1I. Mehrgang-übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Innengesperreverzahnung (19) für ein Sperrklinkensystem (16) mit einem gegenüber dem Außendurchmesser des in der Nabenhülse (1O axial nebenliegend angeordneten Hohlrades (I1O kleineren Innendurchmesser ausgebildet ist.5. Mehrgang-übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl. nach Anspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, daß die Innengesperreverzahnungen (18, 19) jeweils in der Nabenhülse (1I) durch eine axial breite Ausdrehung (25) voneinander getrennt sind.6098 0 9/02376. Mehrgang-Obersetzungsnabe für Fahrräder ο. dgl, nach Anspruch 1 oder 4 bzw. 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung aller Innengesperreverzahnungen (18, 19) in der Nabenhülse (4) mittels eines Mehrfachwerkzeuges im Stoßverfahren erfolgt, wobei an den zu bearbeitenden Bereich der Innengesperreverzahnungen zum übrigen Innenbereich der Nabenhülse hin ein Übergangsbereich (26) mit größerem Durchmesser, jedoch viel geringerer axialer Breite angrenzt.7. Mehrgang-übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl. nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenhülse (4) nahe dem einen axialen Ende eine angearbeitete, konische Ringfläche (24) aufweist, die von dem einen größeren Durchmesser aufweisenden Innenbereich (25) der Nabenhülse (4) durch einen axial schmalen Bereich (26) mit noch mehr vergrößertem Durchmesser abgetrennt ist und selbst einen gegenüber diesem Bereich der Nabenhülse (4) geringeren, sich zum Ende der Nabenhülse hin vermindernden Durchmesser aufweist.8. Mehrgang-übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl. nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß axial angrenzend an die konische Ringfläche (24) innerhalb der Nabenhülse (4) eine Kugellaufbahn (7) mit beliebig wählbarem Durchmesser vorgesehen ist.18. 7. 1974
TIPP-3 Schu/Mü-609809/G237
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- 1975-08-15 JP JP1975113007U patent/JPS5743750Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (4)
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GB1475629A (en) | 1977-06-01 |
JPS5743750Y2 (de) | 1982-09-27 |
FR2281847A1 (fr) | 1976-03-12 |
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