DE2929445C2

DE2929445C2 - Zweigang-Schaltnabe für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE2929445C2
Application number: DE2929445A
Authority: DE
Inventors: Seiji Sakai Osaka Fukui
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1978-07-21
Filing date: 1979-07-20
Publication date: 1982-10-14
Also published as: US4294138A; DE2929445A1

Description

— daß die zylindrische Verlängerung (6) an ihrem axial im wesentlichen mitteleren Abschnitt die kraftübertragenden Mitnehmerklinken (7) trägt und an der Innenoberfläche des freien Endes Ratschenzähne (14) für das Freilaufgesperre aufweist,

— daß der axial außerhalb der zylindrischen Verlängerung (6) angeordnete Getriebesteg (12) sich mit seinem einen Ende in diese hinein erstreckt,

— daß dieses eine Ende des Getriebesteges (12) zur Bildung des Freilaufgesperres Mitnehmer (15) trägt, die in die Ratschenzähne (14) eingreifen, und

— daß die Antriebsmuffe (20) auf der zylindrischen Verlängerung (6) und einem Lagerring (24) abgestützt ist, der mit der Nabenwelle (4) verschraubt ist

2. Schaltnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (27) mittels einer Betätigungseinrichtung (26) in Axialrichtung bewegbar, gegenüber der Nabenwelle (4) axialverschieblich und unverdrehbar und unabhängig vom Antriebsübertragungsweg der zylindrischen Verlängerung (6) und des Getriebestegs (12) angeordnet ist

3. Schaltnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerklinken (7) um parallel zur Nabenwelle (4) angeordnete Zapfen (8) herum verschwenkbar an der zylindrischen Verlängerung (6) gelagert und durch eine Klinkenfeder (9) mit ihren äußeren Enden in Eingriff mit der Ratschenverzahnung (21) der Antriebsmuffe (20) belastet sind, wobei dann ihre inneren Enden (7a) radial einwärts in die zylindrische Verlängerung (6) hineinragen, und daß das Schaltglied (27,30) zum Verschwenken der Mitnehmerklinken (7) und zum Lösen ihres Eingriffs mit der Ratschenverzahnung (21) in Anlage an den inneren Enden der MitnehmerkUnken (7) bringbar ist.

4. Schaltnabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Verlängerung (6) wenigstens zwei durchgehende öffnungen (6a) hat, in denen die MitnehmerkUnken (7) mittels der Zapfen (8) gelagert sind, und daß die Klinkenfeder (9) im wesentlichen C-förmig ist und einwärts hervorstehende Endstücke (9a) hat, welche in den öffnungen (6a) Aufnahme finden.

Die Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf eine Zweigang-Fahrradschaltnabe, deren Schaltgetriebe als eine von der Nabenhülse unabhängige Baugruppe ausgeführt und mittels einer

Verschraubung auf dem äußeren Umfang des einen Endstücks der Nabe befestigt ist Bei einer derartigen, bekannten .Schaltnabe (US-PS

35 13 725) ist das eine Ende der Nabenhülse axial verlängert und trägt ein Außengewinde, auf welches ein besonderer Lagerkonus aufgeschraubt ist, der seinerseits das Schaltgetriebe und die Antriebsmuffe trägt Dies? Schaltnabe hat einen sehr großen Durchmesser und entsprechend hohes Gewicht und benötigt außerdem einen zusätzlichen Antriebs- oder Lagerkonus; sie weist zusätzlich eine verhältnismäßig große Anzahl von Einzelteilen und einen entsprechend komplizierten Aufbau auf.

Ausgehend von diesem Stand der Technik soll die Erfindung eine Zweigang-Schaltnabe für ein Fahrrad schaffen, welche dank einer kleineren Anzahl von Einzelteilen einen einfachen Aufbau hat, eine Antriebsmuffe von kleinerem Durchmesser und dementspre-

chend ein geringeres Gewicht aufweist und dabei gleichwohl ein ausreichendes Antriebs-Obertragungsverhältnis ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Schaltnabe hat eines der beiden axialen Endstücke der Nabenhülse eine damit einstückige, in Axialrichtung auswärts über den zugeordneten Nabenflansch hinaus hervorstehende, zylindrische Verlängerung, welche eine Anordnung von Mitnehmerklinken trägt In Axialrichtung außerhalb der zylindrischen Verlängerung ist auf der Nabenwelle ein Sonnenrad angeordnet Ein Getriebesteg mit Planetenrädern, welche sich in Eingriff mit dem Sonnenrad befinden, ist drehbar auf der Nabenwelle gelagert und in

so axialer Richtung an die zylindrische Verlängerung anschließend angeordnet Eine drehbar auf der Nabenwelle gelagerte, die zylindrische Verlängerung sowie den Getriebesteg umgebende Antriebsmuffe hat an der Innenseite eine Ratschenverzahnung für den Eingriff der Mitnehmerklinken sowie eine Innenverzahnung für den Eingriff der Planetenräder und trägt an der Außenseite wenigstens ein Kettenrad bzw. einen Zahnkranz. Auf der Nabenwelle sitzt ein durch Betätigung von außen in Axialrichtung verschiebliches Schaltglied zum Herstellen und Lösen des Eingriffs der Mitnehmerklinken mit der Ratschenverzahnung. Die beschriebene Anordnung ermöglicht die Übertragung des Antriebs vom Zahnkranz bzw. Kettenrad in zwei verschiedenen Übertragungsverhältnissen auf die zy lindrische Verlängerung und über diese auf die Nabenhülse.

Die erfindungsgemäße Schaltnabe hat somit nur eine kleine Anzahl von Einzelteilen und einen entsnrechend

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einfachen Aufbau, wobei zwischen dem Sonnenrad und der Innenverzahnung der Antriebsmuffe keine anderen Teile als nur die Planetenräder angeordnet sind, so daß diese trotz des zur Gewichtsverringerung der Nabe verkleinerten Durchmessers der Antriebsmuffe einen größeren Durchmesser haben können, woraus sich ein größeres Untersetzungsverhältnis ergib ',

Im folgenden ist ein Ausfühmngsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Schaltnabe in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig.2 eine vergrößerte Schnittansicht der wesentlichen Teile der Schaltnabe nach Fig.! und

F i g. 3 einen Schnitt entlang der linie HI-III in F i g. 2.

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltnabe hat eine Nabenhülse 1 mit einem aus einem Rohr gefertigten Mittelstück 2 und zwei an dessen axialen Enden angebrachten Endstücken 3, welche jeweils einen Nabenflansch 5 aufweisen.

Die Nabenhülse 1 ist mittels zweier Kugellager B1, B2 drehbar auf einer am Rahmen eines Fahrrads befestigbaren Nabenwelle 4 gelagert

Das eine Endstück 3 der Nabenhülse 1 hat eine in Axialrichtung auswärts über den betreffenden Nabenflansch 5 hinausragende, zylindrische Verlängerung 6, welche in ihrem axial mittleren Bereich radial ein- und auswärts verschwenkbare Mitnehmerklinken 7 trägt.

Die Verlängerung 6 hat in ihrem mittleren Bereich zwei um 180° zueinander versetzte durchgehende öffnungen 6a. Die Mitnehmerklinken 7 sind innerhalb der öffnungen 6a verschwenkbar auf Zapfen 8 gelagert und durch eine Klinkenfeder 9 in eine Stellung belastet, in welcher ihre äußeren Enden in Eingriff mit einer Ratschenverzahnung 21 einer nachstehend beschriebenen Antriebsmuffe 20 kommen. Die in dieser Eingriffsstellung der Mitnehmerklinken 7 radial einwärts über die Innenfläche der zylindrischen Verlängerung 6 hervorstehenden inneren Enden 7a der Klinken halben jeweils eine Schrägfläche für den Angriff eines im folgenden beschriebenen Schaltglieds 30. Bei Verschiebung des Schaltglieds 30 nach links greift dieses an den Schrägflächen der inneren Enden 7a an und verschwenkt dabei die Mitnehmerklinken 7 derart, daß ihre äußeren Enden von der Ratschenverzahnung 21 abheben.

Die Mitnehmerklinken 7 werden durch Federn belastet, die als Schlingfedern ausgebildet sein können, welche den jeweiligen Zapfen 8 umschlingen und sich mit einem Ende an der jeweiligen Klinke 7 und mit dem anderen an der zylindrischen Verlängerung 6 abstützen. Vorzugsweise wird jedoch eine einzige Klinkenfeder 9 verwendet, welche, wie man in Fig.3 erkennt, etwa C-förmig gebogen ist und radial einwärts abgewinkelte Endstücke 9a hat, welche in den durchgehenden öffnungen 6a der zylindrischen Verlängerung 6 Aufnahme finden.

Zu diesem Zweck hat die Verlängerung 6 an ihrem äußeren Umfang eine in den öffnungen 6a ausmündende Ringnut 6b, und die Klinken 7 haben jeweils eine einen Sitz für die C-förmige Feder 9 bildende Nut Tb (F i g. 3). Die Klinkenfeder 9 sitzt in der Ringnut 6b und in den Nuten Tb der Klinken 7 und stützt sich auf an den Enden der Nuten Tb vorhandenen Kanten Tc ab, so daß die äußeren Enden der Klinken auswärts in Richtung einer Stellung belastet sind, in welcher sie in Eingriff mit der Ratschenverzahnung 21 kommen. Die als einzige verwendete C-förmige Klinkenfeder genügt allen

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65 Anforderungen im Gebrauch, sie ist einfach einzubauen, bedarf nur geringer Wartung und ist weniger störanfällig als die vorstehend erwähnten Schlingfedern. An einer in Axialrichtung außerhalb der zylindrischen Verlängerung 6 liegenden Stelle der Nabenwelle 4 ist ein Sonnunrad 10 angeordnet In Axialrichtung an die Verlängerung 6 anschließend ist auf der Welle 4 ein Getriebesteg 12 gelagert, welcher mit dem Sonnenrad 10 kämmende Planetenräder 11 trägt Zwischen der zylindrischen Verlängerung 6 und dem Getriebesteg 12 ist ein Freilaufgesperre 13 angeordnet.

Das Freilaufgesperre 13 setzt sich zusammen aus Ratschenzähnen 14 an der Innenseite des axial äußeren Endes der Verlängerung 6 und am Getriebesteg 12 angeordneten zweiten Mitnehmern 15, welche durch wenigstens eine Feder 16 in Dauereingriff mit den Ratsrhenzähnen 14 belastet sind. Bei der Drehung des Getriebestegs 12 in einer Richtung wird daher die auf ihn einwirkende Antriebskraft über das Freilaufgesperre 13 und die zylindrische Verlängerung 6 auf die Nabenhülse 1 übertragen. Dreht sich der Getriebesteg 12 jedoch in entgegengesetzter Richtung, so wird der Eingriff zwischen den Mitnehmern 15 und den Ratschenzähnen 14 gelöst und somit keine Antriebskraft vom Getriebesteg 12 auf die Verlängerung 6 übertragen.

Die zylindrische Antriebsmuffe 20 umgibt die zylindrische Verlängerung 6 und den Getriebesteg 12 und hat an der Innenseite des axial inneren Endstücks eine Ratschenverzahnung 21 für den Eingriff der Mitnehmerklinken 7 und des axial äußeren Endstücks eine Innenverzahnung 22 für den Eingriff der Planetenräder 11. An der Außenseite trägt die Antriebsmuffe 20 wenigstens ein Kettenrad 23. Mittels zweier Kugellager B 3, BA ist die Antriebsmuffe 20 drehbar auf der Nabenwelle 4 gelagert

Das erste Lager Bi ist auf dem äußeren Umfang der zylindrischen Verlängerung 6 angeordnet und trägt das in Axiairichtung innere Ende der Antriebsmuffe 20. Das zweite Lager BA sitzt auf dem äußeren Umfang eines auf die Welle 4 aufgeschraubten Lagerrings 24 und trägt das in Axialrichtung äußere Ende der Antriebsmuffe 20. Das Schaltglied 30 dient dazu, den Eingriff der Mitnehmerklinken 7 mit der Ratschenverzahnung 21 der Antriebsmuffe zu steuern. Es ist unverdrehbar und axialverschieblich auf der Welle 4 geführt und durch eine sich mit einem Ende an der Nabenwelle abstützende Feder 25 in Richtung auf das innere Ende des Getriebestegs 12 belastet Mittels eines axialverschieblich in einer Mittelbohrung der Nabenwelle 4 geführten Betätigungseinrichtung 26 ist das Schaltglied 30 entgegen der Belastung durch die Feder 25 bewegbar. Die Schaltstange 26 stützt sich an einem Schaltglied 27 ab, welches mit seinen beiden Enden am Schaltglied 30 angreift

Wie man in Fig.2 erkennt, überträgt das am in Axialrichtung inneren Ende des Getriebestegs 12 radial innerhalb der zylindrischen Verlängerung 6 angeordnete Schaltglied 30 keinerlei Antriebskräfte, so daß es im unbelasteten Zustand mühelos in beiden Richtungen bewegbar ist

In F i g. 2 und 3 ist jeweils der Zustand des Getriebes im Schnellgang dargestellt In diesem Zustand greift das Schaltglied 30 nicht an den Schrägflächen des inneren Endes 7a der Mitnehmerklinken 7 an, so daß diese sich in Eingriff mit der Ratschenverzahnung 21 der Antriebsmuffe 20 befinden.
Die auf das Kettenrad 23 ausgeübte Antriebskraft

wird daher von der Antriebsmuffe direkt über die Mitnehmerklinken 7 auf die zylindrische Verlängerung 6 übertragen, so daß sich also die Nabenhülse 1 mit der gleichen Geschwindigkeit dreht wie die Antriebsmuffe 20.

Der Getriebesteg 12 dreht sich dabei mit einer geringeren Geschwindigkeit als die zylindrische Verlängerung 6, so daß die Mitnehmer 15 nicht in kraftübertragendem Eingriff sind und die zylindrische Verlängerung 6 daher relativ zum Getriebesteg 12 frei ι ο drehbar ist

Zum Schalten des Getriebes aus dem Schnellgang in den Berggang wird die Betätigungseinrichtung 26 in F i g. 2 nach links bewegt, um das Schaltglied 30 über das Schaltglied 27 entgegen der von der Feder 25 ausgeübten Kraft nach links zu verschieben. Dabei laufen die Schrägflächen der inneren Enden la der Mitnehmerklinken 7 am Schaltglied 30 auf, so daß die Mitnehmerklinken 7 von der Ratschenverzahnung 21 abgehoben werden.

Dadurch wird nun die auf das Kettenrad 23 ausgeübte Antriebskraft über die Innenverzahnung 22 auf die Planetenräder 11 übertragen, so daß sich der Getriebesteg 12 mit einer verringerten Geschwindigkeit dreht Die Drehung des Getriebestegs 12 wird über die Mitnehmer 15 auf die zylindrische Verlängerung 6 übertragen, so daß sich auch die Nabenhülse mit der verringerten Geschwindigkeit dreht

Das Freilaufgesperre 13 braucht nicht, wie vorstehend beschrieben, zwischen dem inneren Umfang der zylindrischen Verlängerung 6 und dem äußeren Umfang des Getriebestegs 12 angeordnet zu sein, es kann vielmehr auch zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der Verlängerung 6 und des Getriebestegs 12 untergebracht sein.

Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, schafft die Erfindung eine Zweigang-Schaltnabe, bei welcher die Nabenhülse 1 an einem axialen Ende eine, zylindrische Verlängerung 6 aufweist, die Mitnehmerklinken 7 an dieser Verlängerung 6 angeordnet sind, ein Sonnenrad 10 in Axialrichtung außerhalb der zylindrischen Verlängerung 6 auf der Nabenwelle 4 angeordnet ist, ein mit dem Sonnenrad 10 in Eingriff befindliche Planetenräder 11 tragender Getriebesteg 12 in axialer Richtung an die zylindrische Verlängerung 6 anschlie-; ßend drehbar auf der Nabenwelle 4 gelagert ist, und j zwischen der zylindrischen Verlängerung 6 und dem ' Getriebesteg 12 ein Freilaufgesperre 13 angeordnet ist, i wodurch eine Verkleinerung des Durchmessers der Antriebsmuffe und damit eine Verringerung des Gewichts der Schaltnabe möglich ist

Da zwischen der Innenverzahnung 22 der Antriebsmuffe 20 und dem Sonnenrad 10 außer den Planetenrädern i i keinerlei andere Teile angeordnet sind, können die Planetenräder 11 ungeachtet des kleineren Durchmessers der Antriebsmuffe 20 einen größeren Durchmesser haben und dabei in sicherem Eingriff mit der Innenverzahnung 22 gehalten sein. Drückt man die Anzahlen der Zähne der Innenverzahnung 22 der Planetenräder 11 und des Sonnenrades 10 mit R bzw. P bzw. 5 aus, so ergibt sich für das Übersetzungsverhältnis

A die Beziehung: A = —z, wobei R=2P+S ist

Daraus ist zu erkennen, daß trotz des kleineren Durchmessers der Antriebsmuffe 20 und der kleineren Zahnzahl der Innenverzahnung 22 ein großes Übersetzungsverhältnis erzielbar ist

Da ferner das Schaltglied 30 durch keinerlei Antriebskräfte belastet ist, lassen sich die Gänge sehr leicht schalten.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt die verschiedensten Abwandlungen desselben zu.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zweigang-Fahrradschaltnabe, deren Schaltgetriebe als eine von der Nabenhülse unabhängige Baugruppe ausgeführt und mittels einer Verschraubung auf dem äußeren Umfang des einen Endstücks der Nabe befestigt ist, mit einer Nabenwelle, einer drehbar auf dieser gelagerten Nabenhülse, deren beide Endstücke jeweils einen Nabenflansch aufweisen, einem auf der Nabenwelle angeordneten Sonnenrad, einem Getriebesteg mit in Eingriff mit dem Sonnenrad befindlichen Planetenrädern, MknehmerkÜnken, einem Freilaufgesperre zwischen Nabengehäuse und Schaltgetriebe, einer an ihrem äußeren Umfang wenigstens einen Zahnkranz tragenden Antriebsmuffe, welche an der Innenseite eine mit den Mitnehmerklinken in Eingriff stehende Ratschenverzahnung sowie eine mit den Planetenrädern in Eingriff stehende Innenverzahnung aufweist, und einem Schaltglied zum Herstellen und Lösen des Eingriffs der Mitnehmerklinken mit der Ratschenverzahnung, wobei das eine Endstück des Nabengehäuses mit einer zylindrischen Verlängerung ausgebildet ist, welche sich vom zugehörigen Nabenflansch aus nach außen erstreckt, dadurch gekennzeichnet,