DE2514418A1 - Mehrganguebersetzungsnabe fuer fahrraeder oder dergleichen - Google Patents
Mehrganguebersetzungsnabe fuer fahrraeder oder dergleichenInfo
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Description
PICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFURT
PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDÜNG
Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl.
Die Erfindung betrifft eine Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder
o. dgl., umfassend eine Nabenachse, einen darauf gelagerten Antreiber mit Kettenrad, eine auf dem Antreiber einerseits und einem
Lagerkörper andererseits gelagerte Nabenhülse, ein innerhalb der Nabenhülse untergebrachtes Planetengetriebe, ferner ein axial
verschiebbares Kupplungsglied, welches den Antreiber wahlweise mit dem Planetenradträger oder dem Hohlrad des Planetengetriebes verbindet,
einen über den Planetenradträger in Achsrichtung verschraubbaren Bremskonus zum Eingriff in ein unverdrehbares Bremsglied,
schaltbare Klinkengesperre mit federbelasteten Sperrklinken zur übertragung des vom Antreiber über die Getriebeelemente
eingeleiteten Antriebsmomentes auf die Nabenhülse, wobei die Sperrklinken jeweils mit dem Klinkenfuß bolzenlos in einer Aussparung
eines Klinkenträgers schwenkbar gelagert sind und jeweils mit der Klinkenspitze zur Drehmomentübertragung in das Gegengesperre
eingreifen können, wobei in dem Weg der Drehmomentübertragung zur Nabenhülse hin ein Spiel in Umfangsrichtung vorgesehen
ist.
Bei einer derartigen, beispielsweise aus der DT-PS 1 092 791 bekannten
Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder, die eine Rücktrittbremse aufweist, ist für die Funktionssicherheit beim Wiederanfahren
bzw. Weiterfahren nach einem vorhergehenden Bremsvorgang im übertragungsweg des Antriebsmomentes auf die Nabenhülse ein sog. Totgang
erforderlich, wodurch in jeder Schaltstellung der Mehrgang-Nabe ein Lösen der Rücktrittbremselemente gesichert wird.
Es ist zwar bei den in Fahrrad-Mehrgang-Naben verwendeten Sperrklinkenfreilaufsystemen
stets ein gewisses Verdrehspiel vorhanden, welches je nach Stellung des Sperrklinkenträgerteiles zur
gegenüberliegenden Gesperreuerzahnung bei Umkehr der Drehrichtung
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der angetriebenen Getriebeelemente vom Betriebszustand "Bremsen" zum "Fahren" unter Umständen etwa die Größe einer Sperrzahnteilung
haben kann, jedoch kann mit diesem unvermeidlichen Spiel nicht die Forderung nach einem bestimmten Mindest-Totgangwinkel
erfüllt werden, der zur Funktionssicherheit der Mehrgang-Nabe nach einem Bremsvorgang erforderlich ist.
Um einen Totgangwinkel bestimmter Größe zuverlässig zu erhalten, ist bei einer bekannten Mehrgang-Übersetzungsnabe mit axial verschiebbarem
Kupplungsschaltglied im Drehmomentenfluß zwischen Antreiber und Nabenhülse ein gesonderter Mitnehmerring vorgesehen,
und zwar zwischen dem mit dem Hohlrad kuppelbaren Sperrklinkensatz und der von diesem antreibbaren Nabenhülse. Ein derartiger Mitnehmerring
benötigt einerseits eine Innengesperreverzahnung für den Eingriff der umschlossenen Sperrklinken und andererseits eine
Außenverzahnung zum Eingriff in die entsprechend mit einer Innenverzahnung zu versehenden Nabenhülse'. Dabei ist das gewünschte
Spiel in Umfangsrichtung in der Kupplungsverbindung zwischen dem Mitnehmerring und der Nabenhülse vorgesehen. Zur Erzielung eines
bestimmten Totgangwinkels in einer Mehrgang-Übersetzungsnabe mit Rücktrittbremseinrichtung ist also ein zusätzlicher Kupplungsteil
erforderlich, in Gestalt des vorstehend beschriebenen Mitnehme rringes.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, das für eine betriebssichere Funktion einer Mehrgang-Übersetzungsnabe mit axial
verschiebbaren Kupplungselementen erforderliche Spiel in Umfangs-
richtung ohne Verwendung eines besonderen Kupplungsteiles zu erzielen.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die am Umfang des Sperrklinkenträgers jeweils vorgesehenen muldenförmigen Aussparungen
zur Aufnahme jeweils des Fußes einer bolzenlos schwenkbar gelagerten Sperrklinke in Umfangsrichtung vergrößert sind, derart,
daß jede Sperrklinke auf dem Sperrklinkenträger in Umfangsrichtung begrenzt verschiebbar ist. Die Erfindung ermöglicht es, einen
Drehmomentenfluß zwischen Antreiber und Nabenhülse ohne zusätzliches Kupplungsteil zu erhalten, wodurch einerseits Fertigung
und Montage vereinfacht werden und zum anderen durch Fortfall eines radial außen in der Nabe'nhülse unterzubringenden Kupplungs-.
elementes weniger Bauraum innerhalb der Nabenhülse benötigt wird.
Sehr vorteilhaft ist es dabei, daß jede den Fußteil der Sperrklinke
aufnehmende Aussparung im Klinkenträger sowohl einen Aufnahmebereich für die Antriebs- als auch für die Leerlaufstellung
jeder Sperrklinke aufweist.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Sperrklinkenträgers besteht darin, daß der Antriebsstellungsbereich zur Aufnahme des
Klinkenfußes jeder Sperrklinke etwa konzentrisch zum Sperrklinkenträger ausgebildet ist und daß sich an diesen Bereich über einen
Übergangsbereich der Leerlaufstellungsbereich auf einem gegenüber
der Antriebsstellung geringeren Radius anschließt.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der zwischen der Antriebsstellung
und der Leerlaufstellung befindliche Zwischenbereich der Aufnahmeaussparung gegenüber den beiden Endstellungen
eine geringe radiale Überhöhung aufweist, deren Radius gegenüber demjenigen der Antriebsstellung etwa um den Radius des Sperrklinkenfußes
vermindert, jedoch exzentrisch am Sperrklinkenträger in Richtung auf die Antriebsstellung um etwa das Maß des Klinkenfußradius
versetzt und außerdem seitlich um mindestens die Größe des Klinkenfußradius verschoben vorgesehen ist.
Für eine störungsfreie Funktion ist es günstig, daß die muldenförmige
Aussparung am Umfang des Sperrklinkenträgers auf etwa doppelte periphere Ausdehnung jedes Klinkenfußteiles vergrößert
ausgebildet ist. Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der Leerlaufstellungsbereich der Sperrklinke von dem Antriebsstellungsbereich
jeweils von Bereichsmitte zu -mitte gemessen, um einen Mittelpunktswinkel von etwa l8° versetzt liegt.
Zweckentsprechend kann es auch sein, wenn der Sperrklinkenträger j'eweils im Anschluß an die Aussparung für den Klinkenfuß zur Aufnahme
im Leerlaufstellungsbereich eine bis zum Außenrand des Sperrklinkenträgers reichende Abflachung in Art eines Zylinderabschnittes
aufweist.
Für eine störungsfreie Funktion der erfindungsgemäß ausgestalte-
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ten Übersetzungsnabe kann es zweckmäßig sein3 wenn die Sperrklinke
auf dem Sperrklinkenträger mit ihrer Rückenkontur den Kopfkreis der in der Nabenhülse gegenüberliegenden Gesperreinnenver-
zahnung unterschreitet, so daß die Sperrklinke auch in Antriebsstellung
durch axiales Verschieben des Trägers unter den konischen Sing in der Nabenhülse außer Eingriff gebracht werden kann.
Ebenso ist es sehr zweckmäßig, daß die Sperrklinke zumindest im Bereich der Klinkenspitze eine der Krümmung des Pußkreises der
Gesperreinnenverzahnung in der Nabenhülse angeglichene Kontur aufweist.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mehrgang-übersetzungsnabe
kann darin bestehen, daß die Sperrklinke auf dem Sperrklinkenträger jeweils am Klinkenfuß etwa zylinderförmig ausgebildet
ist, derart, daß die Sperrklinke auch bei Nichteingriff der Klinkenspitze noch im Wirkbereich der Gesperreinnenverzahnung
in der Nabenhülse liegend, von dieser in Umfangsrichtung mitgenommen wird und nach Überwindung des Zwischenbereiches mit
dem Klinkenfuß in die der Leerlaufstellung zugeordnete Mulde einfällt.
Schließlich kann es auch zweckmäßig sein, daß die Klinke im Bereich-
der Klinkenspitze einen mit jeweils einem Gesperrezahn in der Nabenhülse formschlüssig zusammenwirkenden Rückenbereich aufweist,
derart, daß auch bei Freilaufzustand die Klinke dennoch
von der mit der Nabenhülse überholenden Innengesperreverzahnung der Nabenhülse erfaßt und mit dem Klinkenfuß in der Aussparung
im Sperrklinkenträger in Umfangsrichtung in Richtung auf den Leerlaufstellungsbereich verschoben wird.
Die Erfindung wird nachstehend in Anwendung beispielsweise bei einer Fahrrad-Mehrgang-Nabe mit Zugschaltung und Rücktrittbremse
an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Mehrgang-Nabe im Teillängsschnitt;
Fig. 2 einen auszugsweisen Querschnitt der Fig. 1 gemäß der Linie II-II, vergrößert dargestellt;
Fig. 3 einen Sperrklinkenträger aus der Mehrgang-Nabe nach Fig. 1,
vergrößert dargestellt;
609 8l 1/T)OAO
Pig. 4 den Sperrklinkenträger der Mehrgang-Nabe nach Fig. 1 mit
Sperrklinke in Antriebsstellung;
Fig. 5 den Sperrklinkenträger aus der Mehrgang-Nabe nach Fig. 1
mit der Sperrklinke in Leerlaufstellung;
Fig. 6 eine andere Ausgestaltung des Sperrklinkensystems aus einer
erfindungsgemäß ausgebildeten Mehrgang-Übersetzungsnabe
in Einzeldarstellung ähnlich Fig. 4 mit Sperrklinke in Antriebsstellung;
Fig. 7 das Sperrklinkensystem gem. Fig. 6, jedoch mit in Freilaufstellung
befindlicher Sperrklinke;
Fig. 8 eine weitere Ausfuhrungsform eines Sperrklinkensystems zu
einer erfindungsgemäßen Mehrgang-Übersetzungsnabe in Einzeldarstellung entsprechend den Figuren 4 und 5 bzw. 6
und 7a mit in Antriebsstellung befindlicher Sperrklinke;
Fig. 9 das Sperrklinkensystem gem. Fig. 8, jedoch im Betriebszustand
"Freilauf" dargestellt.
In den Figuren 1 bis 5» insbesondere Fig. 1, ist mit 1 eine Nabenhülse
mit Speichenflansch bezeichnet, die über Kugellager 2 und einerseits auf einem Antreiber 4 und andererseits auf einem
Hebelkonus 5 abgestützt ist. Der Antreiber 4 stützt sich seinerseits über ein weiteres Kugellager 6 auf einem Festkonus 7 auf
der Nabenachse 8 ab, während der Hebelkonus 5 unmittelbar auf der Nabenachse angeordnet ist.
Der Antreiber 4 ist über eine ständig gekuppelte, mittels Schaltzug mit Schubklotz 9 axial verschiebbare Kupplungsbuchse 10 wahlweise
verbindbar mit einem auf der Nabenachse 8 gelagerten Planetenradträger 11, der dazu an einem Stützring 12 für die Achsen der
Planetenräder 13 eine entsprechende Innenverzahnung aufweist, oder mit einem Hohlrad 14, welches eine der Kupplungsbuchse 10
entsprechende Innenverzahnung 15 an einem flanschähnlichen Teil aufweist. Der vorerwähnte Planetenradträger 11 hat auf seinem
Schaftteil ein Bewegungsgewinde für enen axial verschraubbaren
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Bremskonuskörper l6, welcher zusätzlich ein Klinkenfreilaufgesperre
17 trägt, das in eine Gesperreverzahnung l8 in der Nabenhülse 1 eingreift. Der Bremskonus l6 dient in herkömmlicher
Weise dazu, bei axialer Verschiebung in Fig. 1 nach links infolge Rückwärtsdrehen des Antreibers 4 einen in der Nabenhülse 1 angeordneten
Bremsmantel 19 aufzuspreizen. Das Lösen dieser Rücktrittbremseinrichtung erfolgt durch Vorwärtsbewegen des Antreibers
4 mit dem darauf befindlichen Kettenrad über eine im übrigen nicht gezeigte Antriebskette von der Tretkurbel her.
Das Hohlrad 14 des Planetengetriebesystems trägt auf einem axialen
Ansatz 27 eine Klinkenfreilaufkupplung 20, welche in der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung der Mehrgang-Nabe in eine Gesperreinnenverzahnung
21 in der Nabenhülse 1 eingreift. In Fig. 1 ist die Naben-Schaltstellung "Schnellgang" dargestellt, in welcher
der Antriebsfluß vom Antreiber 4- über die Kupplungsbuchse 10 auf den Planetenradträger 11 geht, dessen Planetenräder 13 sich
• am drehfesten Sonnenrad 22 auf der Nabenachse 8 abwälzend das
Hohlrad 14 antreiben, welches seinerseits als Klinkenträger ausgestaltet über die Klinkenfreilaufkupplung 20 und das gegenüberliegende
Innengesperre 21 die Nabenhülse 1 antreibt. Der mit dem Planetenradträger 11 ständig umlaufende Bremskonus l6
treibt seinerseits das Klinkengesperre I7 an, jedoch langsamer als das Hohlrad 14 mit dem Gesperre 20, so daß die schneller
drehende Nabenhülse 1 mit ihrem Innengesperre l8 die Klinkenfreilaufkupplung 17 überholt. Bei Verschiebung der Kupplungsbuchse
10 mittels des Schubklotzes 9 am Schaltzug in Fig. 1 nach rechts gegen eine Druckfeder 23 wird der Eingriff mit dem Planetenradträger
11 gelöst und stattdessen eine Kupplungsverbindung mit dem Hohlrad 14 an seinem Flanschteil über eine Kupplungsverzahnung
26 hergestellt. Der Antriebsfluß geht nunmehr vom Antreiber 4 über die Kupplungsbuchse 10 auf das Hohlrad 14 unmittelbar, welches mit
Antreiberdrehzahl getrieben über den Sperrklinkenfreilauf 20 über das Innengesperre 21 die Nabenhülse im Normalgang antreibt. Auch
in dieser Schaltstellung wird die über den Planetenradträger 11 und den Bremskonus 16 angetriebene Klinkenfreilaufkupplung 17,
die jedoch langsamer läuft als die über das Hohlrad 14 angetriebene Nabenhülse 1 von dieser überholt.
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25ΗΑΊ8
Zur Erzielung der Schaltstellung "Berggang" wird die Kupplungsbuchse 10 axial noch weiter nach rechts bewegt, gegen die Kraft
der Druckfeder 23 in die Bohrung des Antreibers 4 hinein. Mit dieser Axialverschiebung der Kupplungsbuchse 10 wird zugleich
auch das Hohlrad 14 axial gegen die Spannung einer Druckfeder 23a verschoben, weil ein auf der Kupplungsbuchse 10 angebrachter
Sprengring 24 innenseitig am Hohlrad 14 anschlägt und dieses um den gleichen Weg wie die Kupplungsbuchse 10 axial verschiebt.
Dabei werden die Sperrklinken des Klinkengesperres 20 außer Eingriff mit dem Innengesperre 21 der Nabenhülse 1 gebracht, dadurch,
daß infolge der Axialverschiebung des Hohlrades 14 die darauf befindlichen Sperrklinken 28 in den Bereich eines konischen
Ringes 25 innerhalb der Nabenhülse 1 gelangen und dadurch gegen die Spannung einer die Klinken im Eingriffssinn umschließenden
Feder 30 radial nach innen bewegt und so außer Eingriff
mit dem Innengesperre 21 der Nabenhülse 1 kommen. Die übertragung des Antriebsmomentes erfolgt nunmehr vom Antreiber 4 über das
Hohlrad 14 und über die mit diesem unverändert in Eingriff befindlichen Planetenräder 13 am Planetenradträger 11, welcher infolge
des Antriebes über das Hohlrad 14 nunmehr langsamer als dieses umläuft, auf das Klinkengesperre 17 auf dem Bremskonus 16,
wodurch über das Innengesperre 18 die Nabenhülse 1 angetrieben wird.
Bei allen vorbeschriebenen Schaltstellungen kann ein Bremsvorgang durch Rückwärtsbewegen des Antreibers 4 erfolgen, wodurch gegenüber
der zunächst vorwärts weiterlaufenden Nabenhülse 1 der Planetenradträger 11 rückwärts gedreht und dadurch in bekannter
Weise der Bremskonus 16 in den Bremsmantel 19 hineinverschraubt wird, zwecks Aufspreizen gegen das Innere der Nabenhülse 1. Das
Lösen der Bremse erfolgt durch Vorwärtsdrehen des Antreibers 4, wodurch der Bremskonus 16 aus dem Bremsmantel 19 herausgezogen
wird und letzterer wieder entspannt wird.
Die Klinkenfreilaufkupplungen 17 und 20, die in den vorstehend geschilderten Schaltstellungen am Antrieb beteiligt sind, haben jeweils
bolzenlos mit dem Klinkenfuß in einem Trägerteil gelagerte Klinken, wobei dieser Trägerteil einerseits vom Bremskonus 16 und
andererseits vom Ansatzteil 27 am' Hohlrad 14 gebildet wird. Der
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Klinkenträgerteil 27 am Hohlrad Ik hat erfindungsgeir.äS eine
spezielle Ausgestaltung der Lagerung jeweils für den Fuß der Sperrklinken des Klinkenfreilaufsystems 2O3 wie insbesondere die
Figuren 2 und 3 erkennen lassen. Jede der Klinken 28 der Freilaufkupplung 20 ist mit ihrem Fußteil 29 in einer Aussparung 32 des
Sperrklinkenträgers 27 als axialer Ansatz des Hohlrades Ik gelagert
und steht dabei unter Einwirkung einer umspannenden, in einen Längsschlitz eingreifenden Ringfeder 30, die die Sperrklinken
28 mit ihrem Kopfteil 31 radial nach außen zum Eingriff in die umgebende Innenverzahnung 21 der Nabenhülse 1 zu drücken
bestrebt ist. Die Aussparungen 32 für den Fuß 29 jeder Klinke 28 sind in Umfangsrichtung etwa um die doppelte Breite des Klinkenfußes,
am Umfang gemessen, verbreitert, derart, daß sich die Sperrklinken 28 jeweils in Umfangsrichtung begrenzt verschieben
lassen. Diese mögliche Verschiebebewegung des Fußes 29 der Klinke 28 wird durch zwei Endlagen des Klinkenfußes 29 begrenzt, einmal
durch den Aufnahmebereich 33 in Antriebsstellung der Klinke gemäß den Figuren 2 und k und andererseits durch den Aufnahmebereich 3k
entsprechend der Leerlaufstellung der Klinken 28 gemäß der Darstellung
in Fig. 5. Die Klinken nehmen die Antriebsstellung 33 ein, wenn seitens des Antreibers ein Drehmoment im Antriebssinn auf
die Hülse ausgeübt wird, während die Klinken 28 bei Aussetzen des Antriebes, d. h., im Leerlauf der Nabenhülse 1 oder auch bei
Rückwärtsbewegen des Antreibers k zwecks Einleiten eines Bremsvorganges mit der Rücktrittbremse die Leerlaufstellung 3k einnehmen.
Dabei sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2, k und die vorstehend beschriebenen Aufnahmebereiche 33 (Antrieb) und 3k
(Leerlauf) um einen Mittelpunktswinkel von etwa 18 am Umfang des Ansatzes 27 als Sperrklinkenträger versetzt.
Der Aufnahmebereich 33 (Antriebsstellung) ist dabei muldenförmig ausgebildet, mit einem dem Klinkenfuß etwa angepaßten Radius, welcher
gleich demjenigen des Bereiches 3k (Leerlaufstellung) ist.
Dabei liegt der Radius zur Mulde für den Bereich 33 (Antriebsstellung) auf einem größeren Radiusstrahl des Hohlradansatzes 27 als
derjenige für die Mulde für den Bereich 3k (Leerlaufstellung). Die
beiden muldenförmigen Aufnahmen 33 und 3k der Klinkenfußaussparung
32 sind über einen Bereich 35 miteinander verbunden, welcher*im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 bis 5 von einem von außerhalb
der Drehmitte des Sperrklinkenträgers 27 ausgehenden Radius ♦ etwa spiralförmig
verlaufend Q A . Λ
6 0 9 8"4 § Γ0 0 4 0
gebildet ist. Dabei liegt der Einstichpunkt einerseits etwa um das Radiusmaß jeder Mulde 33 bzw. 34 in Richtung zu den bogenförmig
ausgebildeten Bereich 35 hin versetzt und andererseits etwa um das l,5fache des Muldenradius außerhalb der Drehmitte in Richtung
auf den Verbindungsbogen 35 hin versetzt. Als Übergang jeweils einer der Mulden 33 und 34 zum übergangsbogen 35 dienen
sehr kurze konzentrische Übergangsradien. Seitlich, in bezug auf den Umfang, neben jeder Aufnahme 34 (Leerlaufstellung) zum Rand
des Sperrklinkenträgers 27 hin ist dieser Ansatz abgeflacht und bildet so gegenüber dem umschließenden Innengesperre 21 der Nabenhülse
1 einen Aufnahmeraum 36 für die in Leerlaufstellung befindliche
Sperrklinke, die sich gegebenenfalls zu dieser Abflachung hinschwenken läßt.
Von den Gesperreklinken 28 zur Klinkenfreilaufkupplungsanordnung 20 zeigt Fig. 2 nur eine einzige Klinke, oberhalb der Nabenachse,
in erheblicher Vergrößerung. Diese Sperrklinke 28 befindet sich in Antriebsstellung, d. h., mit dem Pußteil 29 im Aufnahmebereich
33 der Aussparung 32, die Ringfeder 30, die in eine umlaufende
Nut des Klinkenträgers 27 bzw. einen Schlitz der Klinke eingelegt ist, bewirkt ein radiales Aufspreizen derselben, derart,
daß die Spitze 31 der Klinke in das Innengesperre 21 der umschließenden Hülse 1 eingreift und auf diese Weise eine Antriebsverbindung zwischen dem angetriebenen Hohlrad 14 mit dem Sperrklinkenträgeransatz
27 und der Nabenhülse 1. Weiterhin läßt Fig. die Bemessung der Klinke 28, der Aufnahmeaussparung 32 im Klinkenträger
27 sowi:e diejenige der Innengesperreverzahnung 20 innerhalb
der Nabenhülse 1 mit den Gesperrezähnen 21 erkennen. Die im Ausführungsbeispiel gezeigte vorteilhafte Ausgestaltung einer
Mehrgang-Übersetzungsnabe mit spezieller Sperrklinkenanordnung hat eine Innengesperreteilung von 36 , d. h., das Innengesperre 20
umfaßt 10 Zähne 21. Am Sperrklinkenträger 27 erstreckt sich der Aufnahmebereich 32, gemessen von Lage des Klinkenfußes 29 in Antriebsstellung
33 zur Antriebsstellung 34 zweckmäßig über einen Bogenbereich entsprechend 18° an der Drehmitte des Sperrklinken-
träeers 27" ^us -^S* 2 ist insbesondere die gesonderte Form der
Klinke 28 deutlich zu erkennen. So ist der Fußteil 29 etwa als Halbzylinder ausgebildet, der Klinkenrücken erstreckt sich leicht
gekrümmt zum Kopfteil 31 hin, welcher in seinem letzten flachen
Abschnitt dem Grund des gegenüberliegenden Innengesperres 21 an-
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gepaßt ist. In den Figuren 4 und 5 sind die beiden Stellungen, nämlich Antrieb und Leerlauf, noch einmal gegenüberstehend gezeigt.
In der Betriebsstellung "Antrieb" 33 befindet sich, wie Fig. 2 bzw. Fig. 4 erkennen läßt, die Klinke 28 mit dem Fußteil
29 im Aufnahmebereich 33 der Aussparung 32. Die Klinkenspitze 31 liegt unter der Wirkung des Federringes 30 radial nach
außen geschwenkt im Innengesperre 20 und liegt an einem Gesperrezahn 21 an. Bei Drehung des Antreibers 4 im Antriebssinn wird
diese Antriebsdrehbewegung in der bereits geschilderten Weise auch auf das Hohlrad 14 mit dem Sperrklinkenträger 27 übertragen
und die im Eingriff befindlichen Klinken, im Ausführungsbeispiel ist der Sperrklinkenträger 27 mit zwei Klinken 28 ausgerüstet,
treiben die Nabenhülse 1 über das Innengesperresystem 20/21 im Antriebssinn an. Die Sperrklinke 28 wird vom Antriebsdrehmoment mit
dem Fußteil 29 gegen den Grund der Mulde 33 gedrückt, während die Klinkenspitze 31 andererseits am -Gesperrezahn 21 anliegt.
Diese Antriebsverbindung jeder Klinke 28 wird unterbrochen durch Anhalten des Antreibers 4. Unter dem Einfluß des umschließenden
Federringes 30 suchen die nunmehr entlasteten Sperrklinken 28
des erfindungsgemäß ausgestalteten Klinkenfreilaufsystems selbsttätig
die Lage auf dem kleinsten Durchmesser des Sperrklinkenträgers 27 einzunehmen, und zwar ist dies die Leerlaufstellung 34.
Unterstützt wird diese Verschieb ebewegung der Sperrklinken 28 am Umfang des Sperrklinkenträgerteiles 27 durch die Mitnahmewirkung
der überholenden Zähne 21 des Innengesperres der Nabenhülse 1 am Rücken der Klinken infolge der Krümmung des Klinkenrückens und
auch der Neigung der Klinkenspitze 31; denn auf Grund der ständig
wirkenden Federspannung des Ringes 30 werden die Klinken 28 auch im entlasteten Zustand und mit im Bereich Leerlaufstellung 34
befindlichen Klinkenfuß 29 mit der Spitze 31 in Eingriffsbereitschaft
gehalten, wie dies Fig. 5 deutlich macht. Bei einer solchen Leerlaufstellung der Klinken 28 überholt die Nabenhülse 1 die
Sperrklinken, diese Leerlaufstellung der Klinken 28 stellt sich auch ein, wenn durch Rückwärtstreten eine Bremsung der vorbeschriebenen
Rücktrittbremseinrichtung eingeleitet wird.
Bei Wiederantreten zur Weiterfahrt bewegen sich die Klinken28, deren Spitzen 31 in vorbeschriebener Weise stets in Eingriffsbereitschaft
im Innengesperre 20 sind, mit dem Fußteil 29 am Umfang des Sperrklinkenträgers 27 um den Verschiebeweg (Totgang) zwischen
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Leerlauf stellung 3*1 und Antriebsstellung 33, worauf sich d~r Kiinkenfuß
29 in der Mulde 33 in bereits beschriebener Weise anlegen kann,
zwecks Übertragen des Antriebsdrehmomentes. Diese vorbeschriebene Bewegungsmöglichkeit
der Klinken 28 am Umfang des Trägers 27 ermöglicht in zuverlässiger Weise ein Lösen der Rücktrittbremse, auch wenn
zuvor, d. h., bei Einleiten der Bremsung durch Rückwärtstreten, sich die Klinken 28 in Leerlaufstellung fest gegen einen Zahn des Innenges.perres
gelegt haben sollten. In einer solchen Eingriffsstellung ist es bei Verwendung herkömmlicher, nicht in Umfangsrichtung verschiebbarer
Sperrklinken oder ohne Anwendung sonstiger totgangerzeugender Mittel möglich, daß die Nabenhülse einerseits vom Antreiber
her über die schon an der Nabenhülsen-Innenverzahnung anliegenden Sperrklinken in Antriebsrichtung bewegt werden soll, andererseits
aber von der in zuvor beschriebener Weise angezogenen Rücktrittbremse
gehalten wird. Ein ungestörtes Anfahren erfordert also ein vorheriges Lösen der Rücktrittbremse, was erfindungsgemäß durch
die Beweglichkeit der Klinken 28 am Umfang des Sperrklinkenträgers 27 in der vorbeschriebenen Weise ermöglicht wird. Der durch die spezielle
Ausgestaltung des Sperrklinkenträgers 27 ohne zusätzliches Bauteil ermöglichte "Totgang" gestattet zunächst ein Lösen der Rücktrittbremse
über die vorbeschriebenen Getriebeelemente, Antreiber 4,
Kupplungsbüchse 10 und Hohlrad lU bzw. unmittelbar über den Planetenradträger
11 mit dem Bremskörper l6, bevor das Antriebsmoment bei entsprechender, vorbeschriebener Schaltstellung über die Sperrklinken
28 auf dem Sperrklinkenträger 27 über das Innengesperre 20/21 an die Nabenhülse 1 weitergeleitet wird.
Wie bereits geschildert, nimmt jede der Sperrklinken 28 in der erfindungsgemäß
ausgestalteten Mehrgang-Nabe bei jedem Aussetzen des Antriebsmomentes, d. h. also, nicht nur bei einem Bremsvorgang, sondern
auch bei jedem Aussetzen des Antriebes, die vorbeschriebene Leerlaufstellung 3^ ein. In dieser Stellung befindet sich die Klinke 28
mit dem Klinkenfuß 29 im Aufnahmebereich 3^ des Klinkenträgers 27,
während die übrige Klinke dem Bereich 36 in Umfangsrichtung rechtsseitig
neben der Aussparung 32 gegenüberliegt. Die Klinkenspitze 31
befindet sich infolge der ständig wirkenden Feder 30 in Eingriffsbereitschaft zum Innengesperre 21. Die Nabenhülse 1 kann sich ungehindert
über die ausgeschwenkten Klinkenspitzen 31 hinwegbewegen. Wenn
die Antriebsbewegung wieder einsetzt, wird das Hohlrad 1*1 mit dem
Sperrklinkenträger 27 gegenüber der bislang frei laufenden Nabenhülse 1 zunehmend mit größerer Drehzahl angetrieben.
ß098^3/0Ü4U
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Bei größerer Drehzahl des Sperrklinkenträgers 27 gegenüber
der Nabenhülse 1 legen sich die Sperrklinken 28 jeweils mit dem
Klinkenkopf 31 an den nächsten Zahn 21 des Innengesperres an und
verschieben sich mit dem Fuß 29 aus dem LeerlaufStellungsbereich 34 in den Bereich Antriebsstellung 33 innerhalb der Aufnahmeaussparung
32, wo der Fußteil 29 zur festen Anlage kommt, unter Wirkung des dann übertragenen Antriebsmomentes. Dieses Eingriffsverhalten
des Sperrklinkensystems kann durch eine geringe Schrägstellung sowohl der Klinken zur Systemachse als auch der zugeordneten
Innengesperrezähne noch verbessert werden.
Die in den Figuren 2, 4 und 5 gezeigten Klinken in der vorbeschriebenen
Ausgestaltung ermöglichen es darüber hinaus, auch eine Umschaltung innerhalb des Nabengetriebes in den "Berggang" durch
Axialverschiebung der Sperrklinken vorzunehmen, weil in jeder Verschiebestellung der Sperrklinken 28 auf dem Trägerteil 27 stets
nur die Spitzen 31 der federnd anliegenden Sperrklinken 28 in
den Wirkungsbereich der Innengesperrezähne 21 gelangen. Diese Sperrklinken 28 sind dann gegebenenfalls auch in Antriebsstellung
schaltbar, was einen weiteren Vorteil bei der Anwendung des vorbeschriebenen Sperrklinkensystems bei einer Fahrrad-Getriebenabe bedeutet.
Zur Lösung der eingangs erläuterten Aufgabe, eine Getriebenabe mit Rücktrittbremseinrichtung in jeder Betriebsstellung funktionsfähig
zu halten, ohne daß ein gesonderter Gesperrering vorgesehen werden muß, sind auch andere Ausführungsformen einer Sperrklinkenfreilaufkupplung
innerhalb einer Getriebenabe möglich. Die Figuren 6 und 7 zeigen eine derartige weitere Ausgestaltungsmöglichkeit.
Wie auch schon bei den Figuren 4 und 5, ist auch hier
lediglich die Klinkenfreilaufkupplung in ihrer speziellen Ausgestaltung gezeigt, herausgelöst aus der damit ausgerüsteten
Mehrgang-Übersetzungsnabe mit Rücktrittbremse. Auf einem Sperrklinkenträger 627 sind in Aussparungen 632 jeweils Sperrklinken
mit einem Fußteil 629 mit Zylinderquerschnitt gelagert, die jeweils
einer 'umschließenden Innengesperreverzahnung 621 in einer nicht gezeigten Nabenhülse 601 gegenüberliegen. Das Innengesperre
621 und die Sperrklinken 628 sind dabei in den einander berühren-
- 13 -B09843/Ü(H0
-15- 25 UA 18
den Konturen weitgehend angepaßt. Die Aufnahmeaussparung £32 für
die Sperrklinken 628 auf dem Sperrklinkenträger 62? umfaßt einen
Antriebsstellungs-Bereich 633 und einen Bereich für die Leerlauf-Stellung
634 mit anschließender Abflachung 636. Der Zwischenbereich
635 zwischen beiden Betriebsstellungen besteht aus einem zur Drehmitte des Sperrklinkenträgers etwa konzentrischen Teil
und einem gegenüber der Tangente geneigten, zu einen kleineren Durchmesser hinführenden Teilbereich, der eine kleine Mulde entstehen
läßt. Das Profil der Sperrklinke 628 ist nun so gestaltet, daß außerhalb der Klinkenspitzen 63I noch andere Teile des Profiles
in den Wirkungsbereich der Zähne 621 des Innengesperres innerhalb der Nabenhülse .601 ragen, so lange wie die Sperrklinken
628 sich auf dem etwa konzentrischen Teilbereich 637 der Klinkenbahn 632 bewegen, während in der Leerlaufstellung 63^ des Klinkenfußes
629 sich die Oberseite der Sperrklinke aus dem Wirkungsbereich der Innengesperrezähne 621 so weit entfernt hat, daß nur noch die
Spitze der durch den Federring 63O beaufschlagten Klinke 628 den
Bereich der Sperrzähne 621 erreicht. Jede Sperrklinke 628 wird beim Wechsel des Freilaufsystems von der Antriebsdrehrichtung
(Fig. 6) in die Leerlaufdrehrichtung (Fig. 7) von den mit der Nabenhülse
überholenden Sperrzähnen 621 auf dem etwa konzentrischen Abschnitt 637 der Aufnahmeaussparung 632 zwangsläufig verschoben
und leitet dann nach Erreichen des muldenförmigen Abschnittes 638 unter der Radialkraft des Federringes 63O selbsttätig in die
Leerlauf stellung 631J. Wenn nun der Antreiber der Nabe und damit
der Sperrklinkenträger von der Leerlauf- in die Antriebsdrehrichtung
wechselt, werden die angefederten Sperrklinken 628 an ihrer Spitze 631 durch die Sperrzähne 621 des Innengesperres in der Nabenhülse
601 wieder in die Antriebsrichtung zurückgeschoben, wobei der für eine störungsfreie Funktion erforderliche Verschiebeweg
in Umfangsrichtung durchlaufen wird.
Eine weitere Ausgestaltungsform eines Klinkenfreilaufkupplungssystems
ist - unter Weglassung aller sonstigen Elemente der Mehrgang-Rücktrittbremsnabe - in den Figuren 8 und 9 gezeigt. Auf einem
Sperrklinkenträger 827 sind Sperrklinken 828 in einer Aussparung 832 angeordnet, welche einen Aufnahmebereich 833 (Antriebsstellung)
für den Klinkenfuß 829 und einen Bereich 834 (Leerlaufstellung)
aufweist, zwischen denen ein etwa gestreckter Zwischenbereich 835
- 14 009843/0040
vorgesehen ist. An den LeerlaufStellungsbereich 834 schließt sich
seitlich in Antriebsrichtung eine Abflachung 836 an. Die Sperrklinke 828 weist einen gestreckten Rücken auf, der im Bereich der
Klinkenspitze 83I in eine etwa stufenförmige Kontur mit gleichfalls
gestreckter Außenfläche übergeht. Diese Kontur im Bereich der Klinkenspitze entspricht dabei der Form des Grundes der Innengesperreverzahnung
821 innerhalb der Nabenhülse 801. Der Klinkenfußteil 829 ist dabei etwa halbzylinderförmig ausgestaltet. In
der Antriebsstellung 833 liegt die Klinke 828 jeweils radial so weit außen, daß in dieser Lage die Klinke auch vollständig niedergedrückt,
trotzdem sich noch teilweise im Bereich der Gesperrezähne 821 befindet, so daß dadurch die Einleitung der Verschiebung
der Klinken 828 in die Leerlaufstellung 834 zwangsweise erfolgt. Erst nach einer Verschiebung der Klinken 828 um einen bestimmten
Betrag in der Aussparung 832 ist es möglich, daß die Klinke jeweils seitens des Innengesperres 821 überholt wird. Dabei
wird jedoch unter Mitwirkung der nicht eingezeichneten Ringspannfeder für.die Anfederung der Klinken eine Verschiebung in die
Leerlaufstellung 834 weitgehend selbsttätig erfolgen.
Wie auch bei den Klinken gemäß der Ausführungsform nach Fig. 6
und 7 erfolgt auch bei den Klinken gemäß der Ausfuhrungsform nach
Fig. 8 bzw. 9 die Rückführung der Sperrklinken in die Antriebslage bei entsprechender Drehrichtung des Sperrklinkenträgers 827
durch Anlage an die Sperrzähne des umschließenden Innengesperres.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
und ist auch nicht an die in den Ansprüchen definierten Maßnahmen gebunden, sondern es wird darüber hinaus
für alles in· den Unterlagen Offenbarte Schutz beansprucht, soweit
dies neu, fortschrittlich und erfinderisch ist.
18. 2. 1975
TIPP-3 Schu/whm-
TIPP-3 Schu/whm-
609843/00
Claims (12)
1. Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl., umfassend eine
Nabenachse, einen darauf gelagerten Antreiber mit Kettenrad, eine auf dem Antreiber einerseits und einem Lagerringkörper andererseits
gelagerte Nabenhülse, ein innerhalb der Nabenhülse untergebrachtes Planetengetriebe, ferner umfassend ein axial ver-
' schiebbares Kupplungsglied, welches den Antreiber wahlweise mit dem Planetenradträger oder dem Hohlrad des Planetengetriebes
verbindet, einen mittels des Planetenradträgers in Achsrichtung verschraubbaren Bremskörper zum Eingriff in ein unverdrehbares
Bremsglied, schaltbare. Klinkengesperre, umfassend federbelastete Sperrklinken zur übertragung des vom Antreiber
über die Planetengetriebeelemente eingeleiteten Antriebsmomentes auf die Nabenhülse, wobei die Sperrklinken jeweils mit dem
Klinkenfuß bolzenlos in einer Aussparung des Klinkenträgers schwenkbar gelagert sind und jeweils mit der Klinkenspitze zur
Drehmomentübertragung in das Gegengesperre eingreifen können, wobei in dem Weg der Drehmomentübertragung zur Nabenhülse hin
ein Spiel in Umfangsrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die am Umfang des Sperrklinkenträgers (27) jeweils
vorgesehenen muldenförmigen Aussparungen (32) zur Aufnahme jeweils des Fußes (29) einer bolzenlos schwenkbar gelagerten
Sperrklinke (28) in Umfangsrichtung vergrößert sind, derart, daß jede Sperrklinke (28) auf dem Sperrklinkenträger
(27) in Umfangsrichtung begrenzt verschiebbar ist.
2. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jede den Fußteil (29) der Sperrklinke (28) aufnehmende Aussparung (32) im Klinkenträger (27) sowohl einen Aufnahmebereich
für die Antriebsstellung (33) als auch für die Leerlaufstellung
(34) jeder Sperrklinke (28) aufweist.
3." Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Antriebsstellungsbereich (33) zur Aufnahme des Klinkenfußes (29) jeder Sperrklinke (28) etwa konzentrisch
zum Sperrklinkenträger (27) ausgebildet ist und daß sich an diesen Bereich über einen Übergangsbereich der Leerlaufstellungsbereich
(3^) auf einem gegenüber der Antriebsstellung (33) ge-
- 2 B098A3/0ÜA
Ci
- f- 251 U IS
ringeren Radius anschließt.
4. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der der Antriebsstellung zugeordnete Bereich (33) der Aufnahmeaussparung (32) für den Klinkenfuß (29)
über einen etwa spiralförmig verlaufenden Zwischenbereich in den im Radius kleineren LeerlaufStellungsbereich (32O übergeht,
derart, daß die die Sperrklinke (28) im Eingriffssinn beeinflussende, umschließende Ringfeder (30) die Sperrklinke (28)
beim Wechsel vom Antriebs- in den Freilaufzustand zugleich mit einer im Verschiebesinn wirkenden Komponentkraft beaufschlagt.
5- Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche
2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Antriebsstellung (33) und der Leerlaufstellung (34) befindliche
Zwischenbereich (35) der Aufnahmeaussparung (32) gegenüber den beiden Endstellungen (33* 34) eine geringe radiale Überhöhung
aufweist, deren Radius gegenüber demjenigen der Antriebsstellung '(33) etwa um den Radius des Sperrklinkenfußes (29)
vermindert, jedoch exzentrisch am Sperrklinkenträger (27) in Richtung auf die Antriebsstellung (33) um etwa das Maß des
Klinkenfußradius versetzt und außerdem seitlich um mindestens die Größe des Klinkenfußradius verschoben vorgesehen ist.
6. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die muldenförmige Aussparung (32) am Umfang des Sperrklinkenträgers (27) auf etwa doppelte periphere Ausdehnung
jedes Klinkenfußteiles (29) vergrößert ausgebildet ist.
7. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche
2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufstellungsbereich
(3*0 der Sperrklinke (28) von dem Antriebsstellungsbereich
(33) jeweils von Bereichs-Mitte zu Mitte gemessen, um einen Mittelpunktswinkel von etwa 18 versetzt liegt.
8. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche
2 bis 7) dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrklinkenträger
(27) jeweils im Anschluß an die Aussparung (32) für den Klinkenfuß (29) zur Aufnahme im LeerlaufStellungsbereich
(34) eine bis zum Außenrand des Sperrklinkenträgers reichende
6 0 9 8~41 /~0 (H 0
Abflachung (36) in Art eines Zylinderabschnittes aufweist,.
9. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (28) mit der Rückenkontur den Kopfkreis der Gesperreinnenverzahnung (21)
unterschreitet.
10. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (28) zumindest im Bereich der Klinkenspitze (31) eine der Krümmung des
Pußkreises der Gesperreinnenverzahnung (21) in der Nabenhülse (1) ungefähr angepaßte Kontur aufweist.
11. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrklinke (628) jeweils am Klinkenfuß (629) etwa zylinderförmig ausgebildet ist, derart, daß die Sperrklinke
(628) auch bei Nichteingriff der Klinkenspitze (631) noch im Wirkbereich der Gesperreinnenverzahnung (621) in der Nabenhülse
(601) liegend, von dieser in Umfangsrichtung mitgenommen wird und nach Überwindung des Zwischenbereiches (637, 635,
638) mit dem Klinkenfuß (629) in die der Leerlaufstellung zugeordnete
Mulde (63U) einfällt.
12. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klinke (828) im Bereich der Klinkenspitze (83I) einen mit jeweils einem Gesperrezahn (821) formschlüssig zusammenwirkenden
Rückenbereich aufweist, derart, daß auch bei Freilaufzustand die Klinke (828) dennoch von der mit der Nabenhülse
(801) überholenden Innengesperreverzahnung (821) der
Nabenhülse erfaßt und mit dem Klinkenfuß (829) in der Aussparung (832) im Sperrklinkenträger (827) in Umfangsrichtung in Richtung
auf den Leerlaufstellungsbereich (83*0 verschoben wird.
7. 2. 1975
TIPP-3 Schu/whm-
TIPP-3 Schu/whm-
609843/0040
Leerseite
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