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Mehrgang-Nabe mit Bremseinrichtung und zwei Abtriebsorganen auf
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der antriebsfernen Planetengetriebeseite Die Erfindung betrifft eine
Mehrgang-Nabe mit Bremseinrichtung, mit einer stationären Nabenachse, einem darauf
drehbar gelagerten Antreiber sowie einer drehbar auf der Nabenachse bzw. dem Antreiber
gelagerten Nabenhülse, einem Planetengetriebe, bestehend aus einem axial verschiebbaren,
mit einer Innenverzahnung versehenen Hohlrad, Planetenradträger mit Planetenrädern
und auf der Nabenwachse angeordnetem Sonnenrad, wobei das Planetengetriebe zwischen
Antreiber und Nabenhülse angeordnet ist und zwischen Planetengetriebe und Nabenhülse
mindestens zwei Abtriebsorgane vorgesehen sind, wobei ferner eine Kupplungseinrichtung
zwischen Antreiber und Planetengetriebe zur wahlweisen Verbindung des Antreibers
mit dem Planetenradträger oder dem Hohlrad vorgesehen und die Kupplungseinrichtung
mit Axialfläohen zur Verschiebung des Hohlrades über entsprechende Axialfläohen
an diesem ausgebildet ist, und daß ferner das Hohlrad über eine schaltbare Mitnahmekupplung
mit einem ersten Abtriebsorgan und ein zweites Abtriebsorgan mit dem Planetenradträger
verbunden und das erste Abtriebsorgan drehbar auf einem Teil des Planetenradträgers
gelagert ist, wobei die Abtriebsorgane als Sperrklinkenkupplungen mit auf je einem
Klinkenträger angeordneten Sperrklinken ausgebildet sind, auf der abtriebsiernen
Seite des Planet.nradträgers nebeneinander angeordnet sind und der Klinkenträger
der ersten Sperrklinkenkupplung sur Bildung der schaltbaren Mitnahmekupplung einen
getriebeseitigen, den Planetenradträger tberragenden, mit Mitnahmeelementen versehenen
Ringansatz aufweist, der mit einer axialen Verlängerung des Hohlrades über entsprechende
Mitnahmeelemente kuppelbar ist.
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Eine derartige Mehrgang-Nabe ist bereits aus der deutschen Patentschrift
1 128 772 bekannt, bei der zwecks Vermeidung eines Blokkierens der Nabe bei einer
Rückwärtsbewegung bei nooh angezogener
Rücktrittbremseinrichtung
ein Fßtraknering vorgesehen ist, der so ausgebildet ist, daß in der Verbindung zwischen
Antriebsgesperre und Nabenhülse ein Spiel in Umfangsrichtung vorhanden ist. Damit
kann der erwähnte Störungsfall bei einer Getriebe-Bremsnabe behoben werden, jedoch
ist der Aufwand nicht unbeträchtlich.
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Bei einer anderen, aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 159 770
bekannten Mehrgang-Nabe mit Bremseinrichtung ist zur Vermeidung des vorerwähnten,
unerwünschten Blockierens innerhalb des Drehmomentenübertragungsweges ein Spiel
dadurch erreicht worden, daß bei axial zusammenarbeitenden Kupplungselementen axial
verkGrzte Zähne vorgesehen sind. Dies stellt eine konstruktive, einfache Möglichkeit
dar, ein Versperren der Nabe im gebremsten Zustand zu vermeiden, jedoch ist dazu
eine gesonderte Ausgestaltung der Zahnkupplungselemente innerhalb des Nabengetriebes
notwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges Lösen
der Rtektrittbremseinrichtung zu sichern, um die vorerwähnte Betriebsstörung vermeiden
zu können, und zwar mit möglichst einfachen Mitteln bzw. Maßnahmen.
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Gemäß der Erfindung geschieht dies dadurch, daß der auf dem Planetenradträger
drehbar gelagerte und mittels eines Ringansatzes mit dem Hohlrad axial kuppelbare
Sperrklinkenträger des ersten Abtriebsorganes seinerseits axial verschiebbar im
Auskuppelsinn angeordnet ist, dabei jeweils einer Axialbewegung des nebenliegenden
Bremsbetätigungselementes folgend. Diese Lösung ist überaus einfach, weil derartige
Kupplungselemente ohnehin innerhalb des Antriebssystems benötigt werden und darüber
hinaus keinerlei zusätzliche Mitnehmerringe oder Sonderverzahnungen bei den Kupplungselementen
erforderlich sind.
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Ein sehr vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß das als Bremskonus
ausgebildete Bremsbetätigungselement mittels einer Steigverzahnungsanordnung einerseits
mit dem axial nebenliegenden, unverschiebbaren Planetenradträger kuppelbar und andererseits
gegenüber diesem axial verschiebbar angeordnet ist.
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Ein sehr zweckmäßiges Merkmal sieht vor, daß der SperrklinkentrE-ger
mit den Sperrklinken des ersten Abtriebsorganes mittels einer koaxialen, sich am
Planetenradträger abstützenden Druckfeder dem
nebenliegenden, axial
beweglichen BremFkonus rachfhrbar angeordnet ist.
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FUr eine gedrängte Bauweise ist es dabei günstig, wenn die bei entsprechender
Drehung eine Axialverschiebung bewirkende Steigverzahnung unmittelbar einerseits
am Planetenradträger und andererseits am Bremskonus vorgesehen ist.
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Eine besonders gedrängte Bauweise wird u. a. dadurch erzielt, daß
der Bremskonus unmittelbar auf der Nabenachse drehbar und axial verschiebbar angeordnet
ist. Zweckmäßig steht dabei der Bremskonus axial unter Wirkung einer koaxialen Druckfeder,
die sich am Hebelkonus abstützt.
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Eine zuverlässige Funktion der erfindungsgemäß ausgebildeten Mehrgang-Bremsnabe
wird u. a. auch dadurch erzielt, daß die auf den Bremskonus einwirkende Druckfeder
eine höhere Federspannung als die auf den Sperrklinkenträger wirkende Druckfeder
aufweist.
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Eine besonders gedrängte Bauweise der erfindungsgemäßen Mehrgang-Nabe
wird dadurch erzielt, daß der Sperrklinkenträger des ersten Abtriebsorganes mit
seinem radial innen vorgesehenen Ringraum die Steigzahnkupplungselemente am Planetenradträger
bzw. am Bremskonus umschließt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
und zeichnerischen Darstellung einer Mehrgang-Übersetzungsnabe mit Bremseinrichtung
als Ausführungsbeispiel. - Die Figur zeigt dabei eine erfindungsgemäße Mehrgang-Nabe
mit Bremseinrichtung im Teil-Längsschnitt.
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Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Mehrgang-Nabe mit RUcktrittbremseinrichtung
ist mit 1 eine Nabenachse bezeichnet, auf der ein ein Kettenrad tragender Antreiber
2 drehbar gelagert ist. Die Nabenhülse ist mit 3 bezeichnet und stützt sich, beiderseits
auf Kugellagern drehbar angebracht, einerseits auf dem Antreiber 2 und andererseits
auf einem Hebelkonus 4 ab, welcher auf der Nabenachse 1 befestigt ist. Die Nabenhülse
3 umschließt ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad 5 und Planetenrädern 6 auf Achsen
in einem Planetenradträger 7 sowie einem auf der Nabenachse 1 fest vorgesehenen
Sonnenrad 8. Der Planetenradträger
7 ist auf der Nabenachse 1 drehbar,
jedoch axial festliegend angeordnet, während das Hohlrad 5 axial verschiebbar gegen
die Spannung einer Druckfeder 9 angebracht ist.
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Das Hohlrad 5 ist dabei mittels einer koaxialen Kupplungsbuchse 10
zwecks axialer Verschiebung verbindbar. Die Kupplungsbuchse 10 dient dabei zur Einschaltung
der Gangstufen der Mehrgang-Nabe mit Hilfe eines Schaitzuges 11 von herkömmlicher
Ausgestaltung, d. h., mit Schubklotz innerhalb der hohlgebohrten Nabenachae 1, in
die Kupplungsbuchse 10 eingreifend, mit in den Schubklotz eingeschraubter Zugstange
und anschließendem Zugkettchen, welches mit einem nicht dargestellten Draht-Schaltzug
beispielsweise an der Lenkstange des Fahrrades endend verbunden ist. Der Antreiber
2 wie auch der Planetenradtrgertund das Hohlrad 5 weisen Innenverzahnungen 12, 13
bzw. 14 auf, mit welchen die mit entsprechenden Außenverzahnungen versehene Kupplungsbuchse
10 in Verbindung gelangen kann.
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Zur Weiterleitung des Antriebsmomentes vom Antreiber 2 über das Planetengetriebe
auf die Nabenhülse 3 dienen je nach Gangschaltung eine erste Sperrklinkenkupplung
15 oder eine zweite Sperrklin-- kenkupplung 16, jeweils vom Antreiber in Richtung
des Drehmomentenflusses in der Nabe nach links gerichtet, gesehen. Die erste Sperrklinkenkupplung
15 weist auf einem Klinkenträger 17 Sperrklinken 18 auf. Der Klinkenträger ist ringförmig
ausgebildet, axial neben dem Planetenradträger 7 angeordnet und mit einem ringförmigen
Verzahnungsansatz versehen, der in die Verzahnung des axial nebenliegenden Hohlrades
5 eingreifen kann, und zwar dann, wenn das Hohlrad in der gezeigten bzw. einer ersten
Verschiebestellung sich befindet Auf den Sperrklinkenträger 17 wirkt eine axiale
Druckfeder 19, die, sich am Planetenradträger 7 rechtsseitig abstützend, den Sperrklinkenträger
ständig gegen den linksseitig auf der Nabenachse 1 befindlichen Bremskonus 20 als
Bremsbetätigungselement drückt. Auf diese Weise nimmt der Sperrklinkentrger 17 mit
den Sperrklinken 18 an allen Axialbewegungen des unmittelbar auf der Nabenachse
1 drehbar und verschiebbar gelagerten Bremskonus 20 teil. Der Bremskonus 20 steht
dabei unter Einfluß einer gegenüber der Druckfeder 19, die auf den Sperrklinkenträger
17 wirkt, stärkeren Druckfeder 21, die sich am Hebelkonus 4 abstützt.
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Auf dem Bremskonus 20 ist der Klinkenträger 22 der zweiten Sperrklinkenkupplung
16 drehfest angeordnet, deren Sperrklinken 23 ebenso wie die Sperrklinken 18 der
ersten Sperrklinkenkupplung 15 in eine axial lang ausgedehnte Innenverzahnung 24
der Nabenhülse 3 eingreifen.
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Die Rücktrittbremseinrichtung in der erfindungsgemäß ausgestatteten
Mehrgang-Nabe weist einen Bremsmantel 25 auf, welcher vom Bremskonus 20 bei einer
Axialbewegung nach links aufgespreizt wird und sich dann von innen gegen die Nabenhülse
3 legt. Der Bremskonus 20 ist auf der Nabenachse 1 verschiebbar und verdrehbar angebracht.
Es besteht jedoch eine Reibverbindung zu dem am Hebelkonus 4 drehfest angeordneten
Bremsmantel 25 in Form eines auf dem Bremskonus angeordneten Friktionsringes 26,
dessen abgebogenes Ende am Bremsmantel 25 festgelegt ist, wodurch der Bremskonus
gegen unbeabsichtigtes Mitdrehen auf der Nabenachse 1 gehindert wird.
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Wie schon erwähnt, steht der Bremskonus 20 linksseitig unter Spannung
einer Druckfeder 21, welche stärker ausgelegt ist als die Druckfeder 19, welche
axial auf den Sperrklinkenträger 17 der ersten Sperrklinkenkupplung 15 wirkt und
diesen ständig gegen den Bremskonus 20 drückt, so daß der Sperrklinkenträger 17
mit den Sperrklinken 18 jede Axialbewegung des Bremskonus mit vollzieht.
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Wie schon erwähnt, hat der Sperrklinkenträger 17 einen axialen Zahn-Ansatz,
mit welchem eine Kupplungsverbindung zu dem koaxialen Hohlrad 5 hergestellt werden
kann. Die Überdeckung dieser zusammenarbeitenden Außen- bzw. Innenverzahnung ist
jedoch wesentlich geringer als der Axialweg des Bremskonus 20 beim Bremßvorgang,
so daß beim Bremsen dann die Zahnkupplungsverbindung zwischen dem Hohlrad 5 und
dem Sperrklinkenträger 17 stets gelöst wird, bevor die Bremsung erfolgt. Entsprechend
kommt eine Kupplungsverbindung zwischen Sperrklinkenträger 17 und Hohlrad 5 erst
dann wieder zustande, wenn der Bremskonus axial nach rechts geschoben und damit
die Aufsprei:ung des Bremsmantels 25 beendet worden ist. Das Verschieben des Bremskonus
20, in herkdmnliherweise durch RUokwärtatreten am Antreiber 2 ausgelöst, wird mittels
Steigflächen 27 bw».
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28.einer Steigtereahnung herbeigeführt. Der eine Teil 27 dieser Steigverzahnungsanordnung
ist axial am Planetenradträger 7, das Gegenstück 28 axial gegenüberliegend am Bremskonus
20 angebracht.
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Bei Vorwärtsdrehung des Antreibers 2 gleiten die Steigflächen 27,
28 im Schließsinn aneinander, infolge des sich susammenziehenden Bremsmantels und
insbesondere von der beim Bremsen gespannten Feder 21 unterstützt, verschiebt sich
der Bremskonus 20 wieder ganz nach rechts und kommt mittels der klauenartigen Kupplungszähne
innerhalb der Steigverzahnung wieder in drehfesten Eingriff mit dem Planetenradträger
7, wie die Zeichnung erkennen läßt. Gleichfalls ist auf dem letzten Teil des Verschiebeweges
der Verzahnungsansatz des Sperrklinkenträgers 17 mit dem Hohlrad 5 in Eingriff gekommen,
nachdem beim Verschieben des Bremskonus 20 beim Bremsvorgang die Kupplungsverbindung
bereits frühzeitig getrennt wurde, wie schon vorstehend erläutert ist.
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Wie ebenfalls erwähnt, steht das Hohlrad 5 unter Spannung eines axialen
Druckfederelementes 9, gegen dessen Spannung das Hohlrad nach rechts verschiebbar
ist. Der Eingriff der'Planetenräder 6 im Hohlrad 5 bleibt dabei in allen Verschiebestellungen
erhalten.
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Die Verschiebebewegung wird mittels der schon erwähnten Schaltsuganordnung
11 bewirkt, womit unmittelbar die Kupplungsbuchse 10 axial verschoben wird. Die
in der Zeichnung dargestellte Position der Kupplungsbuchse 10 ganz links entspricht
der Sohaltstellung "Schnellgang". Der Drehmomentenfluß vom Antreiber hat folgenden
Weg Antreiber 2 - Kupplungsbuchse 10 - Planetenradträger 7 - Planetenräder 6 - Hohlrad
5 - Verzahnungsansatz am Sperrklinkenträger 17 der Sperrklinkenkupplung 15 - Sperrklinken
18 - Innengesperre 24 der Nabenhülse 3. Der Breniskonus 20 mit der darauf befindlichen
Sperrklinkenkupplung 16 läuft infolge der im Eingriff befindlichen Steigverzahnung
27/28 mit der Drehzahl des Planetenradträgers 7 um. Infolge des Antriebes der Nabenhülse
3 über die mit dem Hohlrad gekuppelten Sperrklinken 18 werden die Sperrklinken 23
des Trägers 16 überholt. Bei einem Bremsvorgang bleibt der Drehmomentenfluß in umgekehrter
Richtung sunSohst erhalten, die Sperrklinkenkupplung 15 läuft im Freilauf rückwärts
in der Nabenhülse 3, dabei kommen die Schrägflächen der Steigveriahnung 27/28 derart
nur Wirkung, daß der Bremskonus 20 nach links verschoben wird und ein Aufspreisen
des Breisiantels 25 bewirkt. dieser Verschiebebewegung folgt der Sperrklinkenträger
17
infolge der ständig wirkenden Andruakteder 19, die Xupplungsverbindung zum Hohlrad
5 wird sogleich gelöst.
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Eine Drehmomentübertragung auf die Nabenhülse 3 erfolgt nicht mehr.
Auch der Bremskonus 20 mit dem darauf lagernden Sperrklinkenträger 22 der zweiten
Sperrklinkenkupplung 16 hat infolge der axialen Verschiebung des Bremskonus keine
einen Drehmomentenfluß bewirkende Verbindung mit dem Planetenradträger.
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Wenn der Antreiber 2 wieder in Vorwärtsrichtung bewegt wird, verdreht
sich auch der Planetenradträger 7, die Steigflächen 27/28 gleiten aufeinander im
Schließsinn, der axial ständig unter Spannung der Feder 21 stehende Bremskonus 20
wird axial verschoben und zugleich der Bremivorgang aufgehoben. Erst nach Lösen
der Bremse erfolgt infolge der unterschiedlichen Eingriffs strecken wieder eine
Kupplungsverbindung zwischen dem Sperrklinkenträger 17 und dem Hohlrad 5. Infolge
dieser gestaftexten Eingriffsvorgänge wird ein Versperren des Nabengetriebes beim
Bremsen zuverlässig verhindert, ohne daß dazu etwa ein Zwischenring zum Innengesperre
der Nabenhülse oder eine speziell herzustellende Kupplungsverzahnung erforderlich
wäre.
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Dies. vorstehend geschilderte vorteilhafte Funktion der ertlndungsgemäß
ausgestalteten Mehrgangnabe, nämlich ohne besondere und zusätlich herzustellende
Elemente ein Blockieren der Nabe beim Bremsen zu verhindern, ist nicht an das Vorhandensein
einer Mantelbrems gebunden, sondern wird auch dann erhalten, wenn die Nabe mit einer
Lamellenbremse ausgerüstet ist. Wesentlich ist lediglich, daß der Bremskonus axial
mittels einer Steigverzahnungsanordnung auf der Nabenachse gegen eine Druckfeder
verschiebbar ist, wobei bereits auf dem ersten Teil des Verschiebeweges die Kupplungsverbindung
zwischen dem antreibenden Hohlrad und dem die Nabenhülse antreibenden Sperrklinkensystem
mittels einer zusätzlichen, jedoch einfach herzustellenden Feder getrennt wird.
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Die Ausgestaltung der Kupplungsverbindung zwischen dem Planetenradträger
und dem die zweite Sperrklinkenanordnung 16 tragenden Bremskonus ist bei derartigen
Mehrgangnaben ohnehin erforderlich
und läßt sich mit der für den
Bremsvorgang zweckmäßigen Steigverzahnung zu einer Steigzahnkupplung vereinigen.
Demgegenüber kann der Planetenradträger sehr einfach, d. h., ohne den sonst üblichen
Halsteil mit Transportgewinde ausgebildet werden.
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Der vorbeschriebene Vorgang hinsichtlich des Außereingriffkommens
bzw. Einkuppelns des Sperrklinkenträgers 17 in das Hohlrad 5 spielt sich ab, wenn
mittels der Schaltsuganordnung 11 der Normalgang eingeschaltet ist. Dabei wird lediglich
die Kupplungsbuchse 10 axial soweit nach rechts verschoben, daß die Außenverzahnung
mit kleinem Durchmesser (linksseitig) außer Eingriff mit der entsprechenden Innenverzahnunt
rechtßseitig am Planetenradträger 7 gelangt und dafür in Eingriff mit der Innenverzahnun/%e8
Hohlrades 5 kommt. Der Drehmomententluß hat dann den folgenden Weg: Antreiber 2
- Kupplungsbuchse 10 - Hohlrad 5 -Sp.rrklinkenträger 17 - Sperrklinken 18 - Innenverzahnung
24 -Nabenhülse 3. Der Bremskonus 20 wird hierbei über die Steigverzahnungsanordnung
27/28 vom Planetenradträger 7 mitgenommen und läuft wie der Planetenradträger wegen
der Untersetzung zwischen Hohlrad und dem von den rotierenden Planetenrädern angetriebenen
Planetenradträger 7 mit geringerer Drehzahl als das Hohlrad 5 um. Die Nabenhülse
3 überholt die Sperrklinken 23 der auf dem Bremskonus 20 befindlichen Sperrklinkenkupplung
16. Bei einem Bremsvorgang erfolgt gleichfalls ein Auseinanderrücken des Bremskonus
20 gegenüber dem Planetenradträger 7 infolge des Au£einandergleitens der Steigverzahnungsflächen
27/28. Gleichfalls wird dabei vor Einsetzen der Bremswirkung der Sperrklinkenträger
17 der ersten Sperrklinkenkupplung 15 vom Hohlrad 5 entkuppelt. Ein Versperren der
Nabe tritt auch jetzt nicht ein, weil die Wiederherstellung der Kupplungsverbindung
erst dann wieder erfolgen kann, wenn der Bremskonus 20 axial längst wieder in Lösestellung
gelaufen ist, bevor die axiale Kupplung zwischen dem dem Bremskonus 20 folgenden
Sperrklinkenträger 17 und dem Hohlrad 5 erfolgt.
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Zu der Schalt stellung Berggang ist die Kupplungsbuchse 10 nooh weiter
nach rechts verschoben worden mittels des Schaltzuges li,
das Hohlrad
5 ist infolge eines axialen Anschlages im Verzahnungsteil axial gleichfalls verschoben
worden gegen die Spannung der Feder 9, so daß dadurch die Kupplungsverbindung zum
Sperrklinkenträger 17 getrennt wurde. Wie bereits erwähnt, ist der Sperrklinkenträger
17 auf dem die Steigverzahnung 27 aufweisenden axialen Ansatz des Planetenradträgers
7 gelagert und nach axial rechts festgelegt, lediglich unter Spannung der Druckfeder
19 kann sich der Sperrklinkenträger 17 axial nach links zum Bremskonus 20 verschieben,
wobei die Lagerung dann vorwiegend von dem die Steigverzahnungselemente 28 aufweisenden
Ansatz am Bremskonus übernommen wird. Der Drehmomentenfluß ist bei der Schalt stellung
"Berggangt' wie folgt: Antreiber 2 - Kupplungsbuchse 10 - Hohlrad 5 - Planetenräder
6 - Planetenradträger 7 - Steigverzahnung 27/28 - Bremskonus 20 - Sperrklinkenkupplung
16 - Sperrklinken 23 - Innenver&ahnung 24 - Nabenhülse 3. Die erste Sperrklinkenkupplung
15 wird in dieser Schalt stellung nicht angetrieben.
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Beim Bremsen bzw. Wiedereinsetzen des Antriebes danach kann auch bei
der Schalt stellung Berggang bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Mehrgangnabe
deshalb kein Versperren ointroten, weil die Kupplungsverbindung zwischen Hohlrad
5 und dem Sperrklinkenträger 17 der ersten Kupplung 15 infolge der Axialverschiebung
des Hohlrades ständig getrennt ist.
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L e e r s e i t e