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Kombinierte Mehrgangschaltung für Fahrräder Die Erfindung bezieht
sich auf einen Fahrradantrieb, bestehend aus einer Kettenschalteinrichtung mit Mehrfach-Kettenrad
auf der angetriebenen Nabe sowie einer Mehrgang-Schaltnabe mit wenigstens einem
Planetenradsatz.
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Ein Fahrradantrieb der obengenannten Bauart ist bereits bekannt.
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Er setzt sich zusammen aus einer Dreigang-Schaltnabe und einem Vierfach-Kettenrad.
Das Vierfach-Kettenrad arbeitet zusammen mit einer Kettenschalteinrichtung und die
Dreigang-Nabe ist unabhängig von der Kettenschalteinrichtung zu betätigen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrradantrieb der
obengenannten Bauart mit einem möglichst geringen Aufwand zu erstellen, wobei gleichzeitig
eine besonders gute Funktion zu erzielen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mehrgang-Schaltnabe
einen Antreiber aufweist, welcher innerhalb der Nabe als Planetenradträger ausgebildet
ist und zur direkten Momentübertragung ein Klinkengesperre aufweist und außerhalb
der Nabe auf einer Verlängerung das Mehrfach-Kettenrad trägt. Damit ist mit einem
einzigen Bauteil, welches zudem noch leicht herstellbar ist, die Aufnahme für das
Mehrfach-Kettenrad gegeben, für das Klinkengesperre und für die Planetenräder. Wird
dieses Teil beispielsweise als Kaltfließpreßteil erstellt, so kann die Formgebung
für die Abstützung der Sperrklinken und für die Befestigung des Mehrfach-Kettenrades
vorgeformt werden und eine
nachträgliche Bearbeitung ist allenfalls
bei den noch vorhandenen Kugellaufbahnen bzw. Gleitlagerabstützung notwendig.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß
unmittelbar neben der Verlängerung eine Lagerstelle zwischen Antreiber und Nabenhülse
angeordnet ist und zwischen dieser Lagerstelle und dem Planetenradsatz das Klinkengesperre
angeordnet ist. Eine solche Anordnung hat insbesondere Herstellungsvorteile, da
die Bearbeitung dieser verschiedenen Lagerstellen bzw.
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Befestigungsstellen, welche aus Platz- und Kraftgründen in axialer
Richtung gesehen möglichst dicht hintereinander angeordnet sein sollen, ohne gegenseitige
Beeinflussung stattfinden kann, da diese einzelnen Bearbeitungsstellen von der Lagerstelle
gegenüber der Nabenhülse ausgehend im Durchmesser in axialer Richtung abfallend
sind.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Lagerstelle zwischen Antreiber
und Nabenachse etwa in der Mitte zwischen größtem und kleinstem Zahnrad des Mehrfach-Kettenrades
angeordnet ist. Damit steigen die Momente, welche durch den Kettenzug entstehen,
nicht über einen bestimmten Sollwert an, wenn die Kette auf dem größten bzw. auf
dem kleinsten Kettenrad aufliegt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen,
daß eine weitere Lagerstelle des Antreibers gegenüber der Nabenachse im Bereich
des Klinkengesperres angeordnet ist.
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Dadurch ergibt sich eine erhöhte Stabilität der gesamten Nabe, wobei
die Ausführung als preiswerte Gleitlagerung vollkommen den Anforderungen entspricht.
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Ein anderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß im Bereich
des kleinsten bzw. der beiden kleinsten Kettenräder des Mehrfach-Kettenrades zwischen
Antreiber und Festkonus ein Staubschutz angeordnet ist. Durch die Anordnung eines
Staubschutzes an dieser Stelle wird die Lagerung des Antreibers vor vorzeitigem
Verschleiß
geschützt, ohne daß ein zusätzlicher Raum für den Staubschutz benötigt wird, da
dieser noch innerhalb der axialen Erstreckung der Verlängerung des Antreibers untergebracht
werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert-.
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Die Darstellung zeigt den Schnitt durch die obere Hälfte einer Zweigang-Schaltnabe
mit einem Fünffach-Kettenrad 17 bis 21, welches mit einer bekannten nicht dargestellten
Kettenleit- und Spanneinrichtung zusammenarbeitet. Das Mehrfach-Kettenrad 17 bis
21 sitzt auf der Verlängerung 2 des Antreibers 22. Der Antreiber 22 ist über den
Kugellauf 14 und den Festkonus 15 sowie über die Lagerstelle 13 gegenüber der Achse
12 gelagert. Die Nabenhülse 1 der Zweigang-Schaltnabe ist sowohl über den Kugellauf
26 am anderen Festkonus 4 sowie über den Kugellauf 3 gegenüber dem Antreiber 22
drehbar gelagert. Der Antreiber 22 reicht über den Kugellauf 3 hinaus in das Innere
der Nabenhülse 1 und weist dort ein Klinkengesperre 7 auf. In seinem noch weiter
in die Nabenhülse 1 reichenden Bereich ist der Antreiber 22 als Planetenradträger
ausgebildet und weist mehrere Planetenräder 11 eines Planetenradsatzes 23 auf. Diese
Planetenräder 11 arbeiten mit der an dieser Stelle als Sonnenrad 24 ausgebildeten
Achse 12 zusammen. Das Hohlrad 25, welches ebenfalls zum Planetenradsatz 23 gehört,
umgreift die Planetenräder 11 radial außen und weist eine axiale Verlängerung auf,
welche mit einem Klinkengesperre 8 ausgerüstet ist. Die beiden Klinkengesperre 7
und 8 können jeweils mit einer entsprechenden Verzahnung 5 bzw. 6 in der Nabenhülse
1 zusammenarbeiten.
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Im vorliegenden Fall ist das Umschalten der vorliegenden Schaltnabe,
also das Ein- bzw. Ausschalten des Planetenradsatzes 235 manuell von außen her vorgesehen.
Zu diesem Zweck wird beispielsweise über einen Stift ein Ringkörper 9 axial bewegt,
welcher die Klinken des Klinkengesperres 8 durch eine axiale Bewegung ein-bzw. ausschalten
kann. Die Verlängerung 2 des Antreibers 22 ist
etwa im Bereich des
mittleren Kettenrades 19 über den Kugellauf 14 und den Festkonus 15 gegenüber der
Achse 12 gelagert. In Verbindung mit der Lagerstelle 13 weist somit der Antreiber
22 eine sehr stabile Lagerbasis auf und kann so die von der Antriebskette herrührenden
Zugkräfte sehr gut aufnehmen. In dem Bereich zwischen dem Kugellauf 14 und dem kleinsten
Kettenrad 21 ist ein Staubschutz 16 angeordnet, welcher das Eindringen von Schmutz
verhindert.
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Die Funktion der Zweigang-Schaltnabe in Verbindung mit einer Kettenschalteinrichtung
ist folgende: Es ist allgemein bekannt, beispielsweise Kettenschaltungen mit einem
Fünffach-Kettenrad auf der Hinterradnabe durch Zuschalten eines zweiten Kettenblattes
auf der Tretkurbelachse in eine Zehngang-Schaltung abzuändern.
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In einem solchen Fall sind jedoch sowohl Kette als auch sämtliche
Kettenräder einer höheren Beanspruchung und einem höheren Verschleiß ausgesetzt,
da der Seitenversatz der einzelnen Kettenräder untereinander größer wird als bei
einem Einfach-Kettenblatt auf der Tretkurbelachse. Zudem leidet die Schaltbarkeit
der einzelnen Gänge darunter. Hingegen ist bei der Kombination einer Schaltnabe
mit einer Kettenschaltung mit Einfach-Kettenblatt auf der Tretkurbelachse ein geringerer
Kettenverschleiß mit Sicherheit zu erwarten, zudem kann die Kettenleit- und Spanneinrichtung
einfacher gehalten werden, da sie nicht einen so großen Spann-Spielraum zu überdecken
hat. Zudem ist noch ein großer Vorteil darin zu sehen, daß eine Nabenschaltung auch
im Stand betätigt werden kann, was bekanntermaßen bei einer Kettenschaltung nicht
möglich ist. Bei der vorliegenden Ausführung wird das an der Tretkurbelachse erzeugte
Moment über die Kette auf eines der fünf Kettenräder 17 bis 21 übertragen. Dieses
Mehrfach-Kettenrad ist drehfest mit der Verlängerung 2 des Antreibers 22 verbunden
und überträgt somit das Drehmoment auf den Antreiber. Der Antreiber ist frei auf
der Achse 12 drehbar gelagert und gibt sein Drehmoment im direkten Gang über das
Klinkengesperre 7 und die Verzahnung 5 auf die Nabenhülse 1 weiter. Der Planetenradsatz
läuft bei dieser direkten Übertragung
infolge der durch den Ringkörper
9 radial nach innen gehaltenen Klinken des Klinkengesperres 8 frei um. Beim Zurückziehen
des Ringkörpers 9 nach links ist es den Klinken des Klinkengesperrks 8 möglich,
radial nach außen zu fahren und mit der Verzahnung 6 in der Nabenhülse 1 in Eingriff
zu kommen. Dies bedeutet, daß sich nun das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23,
das Klinkengesperre 8 und die Nabenhülse 1 infolge der Abstützung der Planetenräder
11 auf dem feststehenden Sonnenrad 24 schneller bewegen als der Antreiber 22. Dadurch
wird das Klinkengesperre 7 überholt und die Schaltnabe ist ins Schnelle übersetzt.
Es ist natürlich ohne weiteres denkbar, den Schaltvorgang in der Schaltnabe automatisch,
z. B. in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, zu steuern.