DE305799C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 305799 KLASSE 63/. GRUPPE

FREDERIK JOHANNES OLSEN in ESKEBJERGGAARD pr. SVEBÖLLE, Dänemark.

Fahrradnabe mit Freilauf, mehreren Übersetzungen und Rücktrittbremse. Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. September 1916 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom a. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in Dänemark vom 31. Juli igiö beansprucht.

Bei den bekannten Fahrradnaben mit zwei oder mehreren Übersetzungen, die ein sogenanntes Planetenradsystem benutzen, hat man gewöhnlich das letztere dazu benutzt, eine oder die höheren Übersetzungen zu erzeugen, während das niedrigste Übersetzungsverhältnis dadurch erhalten wurde, daß die Nabe zu einem Ganzen blockiert wurde, so daß dieselbe als einfache feste Nabe wirkt. Diese Anordnung der Teile hat indessen den Nachteil, daß die Teile der Nabe beim Fahren mit hoher Über-. setzung, die die am meisten benutzte ist, am meisten abgenutzt werden, während die niedrige Übersetzung, bei welcher die Teile gegen-

¹S seitig unbeweglich gekuppelt sind, verhältnismäßig wenig benutzt wird. Es ist deshalb vorzuziehen, die Teile derart anzuordnen, daß dieselben bei der höchsten Übersetzung zusammengekuppelt sind, während die Zahnradübersetzung die niedrigste, weniger benutzte Übersetzung gibt. Man hat dies früher.bisweilen dadurch erreicht, daß ein Zahnrad zwischen Planetenrad und Sonnenrad eingeschaltet wurde, welches die Bewegung umkehrte; diese Anordnung hat aber den Nachteil einer verwickeiteren Bauart der Nabe, die dann wegen des begrenzten zur Verfügung stehenden Raumes nicht so stark als eine Nabe ohne diese Anordnung gebaut werden kann.

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Eine andere bekannte Weise, die Nabenteile gegenseitig unbeweglich zu kuppeln, besteht darin, daß das Kettenrad, über welches die Antriebkette gelegt ist, 'auf oder in Verbindung mit dem äußeren Zahnkranze des Planetenradsystems und nicht auf dem Planetenträger angebracht wird. Die gegenseitige Feststellung der Teile bei der höchsten Geschwindigkeit wird dadurch bewirkt, daß auf dem Sonnenrad eine Kupplung angebracht ist, die derart wirkt, daß das Sonnenrad, wenn es unter Einwirkung der Planetenräder vorwärts oder rückwärts gedreht wird, entweder mit dem Planetenräderträger oder mit der festen Welle der Nabe gekuppelt wird. Bei den bekannten Naben dieser Art erfolgt das Verkuppeln des Sonnenrades und der feststehenden Welle der Nabe mittels Zahn kupplungen, und die Übertragung der Kraft von dem Kettenrad erfolgt bei der niedrigsten Übersetzung durch den Planetenräderträger und weiter auf die Nabenhülge, wogegen bei der höchsten Übersetzung die Kraft von dem Kettenradträger unmittelbar auf die Nabenhülse übertragen wird. Diese Anordnung hat indessen den Nachteil, daß, wenn mit der niedrigsten Übersetzung gefahren wird, sich die äußere Nabenhülse und der Kettenradträger mit verschiedenen Geschwindigkeiten drehen und der das Verkuppeln der Nabenhülse mit dem Planetenräderträger be-

wirkende dauernde Achsialdruck durch ein Kugellager zwischen den beiden genannten Organen aufgenommen werden muß, was ein bedeutender Nachteil ist, da sich die Teile des Kugellagers während der ganzen Fahrt mit einer Geschwindigkeit gleich dem Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten des Kettenräderträgers und der äußeren Nabenhülse bewegen müssen.

ίο Die Erfindung betrifft nun eine Nabe der genannten Art, bei welcher die erwähnten Nachteile behoben sind, wodurch die Nabe bedeutend betriebssicherer und leichter laufend wird. Bei der neuen Einrichtung läuft die äußere · Nabenhülse während des Vorwärtstretens stets mit derselben Geschwindigkeit wie der Planetenräderträger, gleichgültig, ob man mit der einen oder der anderen Übersetzung fährt, und dies wird dadurch erreicht, daß die Kraftübertragung zwar wie bei den bekannten Naben durch den Planetenräderträger erfolgt, aber, um den den bekannten Freilaufnaben mit mehrfacher Übersetzung anhaftenden Mangel zu beheben, daß das Sonnenrad in einer Zwischenlage in beiden Richtungen freilaufen kann, eine Reibungskupplung benutzt wird, mittels deren das Sonnenrad entweder mit der feststehenden Welle der Nabe oder mit dem Planetenräderträger gekuppelt wird.

Eine Ausführungsform einer Nabe nach der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt, wo Fig. ι einen Längsschnitt durch die Nabe darstellt,

Fig. 2 einen Schnitt nach A-B (Fig. 1) und Fig. 3 einen Schnitt nach C-D (Fig. 1) zeigen. Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Nabenhülse mit den inneren Organen in Ansicht. Fig. 5 stellt einen Schnitt durch den PIanetenräderträger und die Kupplungsmuffe nach E-F (Fig. 4) dar.

Fig. 6 zeigt ein Kupplungsorgan in Seitenansicht, und

Fig. 7 dasselbe von der linken Seite aus gesehen.

Gegen einen Bund auf der feststehenden Achse α der Nabe ist der Konus b festgeschraubt, auf dessen äußerer Oberfläche eine Kugelreihe c läuft, die das Treibrad d mit dem Kettenrad e trägt. Im Rad d ist ein innerer Zahnkranz^ der in die Planetenräder f eingreift, angeordnet. Die Planetenräder sind auf Zapfen gelagert, die aus dem Planetenräderträger g ausgefräst sind. Die Zapfen ' 55 tragen auf ihren Enden einen Ring g¹, und zwischen diesem und dem Rad d läuft eine Kugelreihe, wie dargestellt.

Auf der Außenfläche des Planetenräderträ-

• gers g läuft eine Kugelreihe h, die die äußere Nabenhülse i trägt. Diese läuft mit dem linken Ende auf einer Kugelreihe j auf dem Konus oder der auf der Achse α festen Schale k. Auf der Oberfläche der Schale k ist der Bremsring in einer Ausfräsung angebracht. Der Bremsring ist am Herumdrehen gehindert, indem dessen eine Endfläche gegen einen Vorsprung auf der Schale k anliegt. Die Schale ist teilweise , ausgedreht, so daß ein Raum zwischen derselben und der Achse α entsteht. Von der äußeren Oberfläche nach der ausgedrehten Innenfläche ist ein^Kanal vorgesehen, in welchem ein zweiarmiger Hebel η angebracht ist, der sich um den in der Schale festsitzenden Zapfen 0 drehen kann. Dieser Hebel beeinflußt die eine Endfläche des Bremsringes I. Das andere Ende des Hebels greift in eine Aussparung in dem Organ p ein. Dies liegt mit seiner rechten Endfläche gegen einen Konus r auf der feststehenden Achse a an. Zwischen der Schale k und dem Organ p ist eine Feder s angebracht, die das Organ p gegen den Konus r drückt. Zwischen der linken Endfläche des Organs p und der Schale k ist ein Zwischenraum, so daß das Organ p sich nach links bewegen kann, bis es gegen die Schale anliegt. Das Organ p ist auf seiner äußeren Oberfläche konisch, und es kann mit einer entsprechend geformten Fläche auf der Kupplungsmuffe i zusammenwirken. Die letztere ist an einem Teil ihrer äußeren Oberfläche konisch geformt und kann mit einer entsprechenden konischen Fläche in der Nabenhülse *, wie angedeutet, zusammenwirken. Die Kupplungsmuffe t ist · auf einem Teil ihrer inneren Oberfläche mit einem Schraubengewinde u versehen, das mit einem entsprechenden Gewinde auf der äußeren Oberfläche des Planetenräderträgers g zusammenwirkt.

In der dargestellten Ausführung ist das Gewinde sechsläufig; jedes zweite Gewinde ist jedoch weggefräst, so daß sich der Planetenräderträger etwas (etwa ¹Z₄ Umdrehung) gegenüber der Kupplungsmuffe t drehen kann, bevor letztere von den Gewinden achsial verschoben werden kann. Die Planetenräder f, die in den Zahnkranz an dem Rad d eingreifen, greifen auch in das Sonnenrad χ ein, das auf der Achse α frei drehbar ist. Auf dem Sonnenrad ist ein Flansch vorgesehen, und dieser hat auf seiner linken Fläche eine Verzahnung. Das Sonnenrad % hat ferner eine Verlängerung oder Nabe, deren Oberfläche ein Schraubengewinde y hat. Dieses Gewinde greift in ein Gewinde in der Kupplungsmuffe ζ ein. Ein Teil der linken Innenfläche von dieser ist konisch geformt, so daß sie mit einer entsprechenden Fläche auf dem Konus r zusammenwirken kann. Die Kupplungsmuffe ζ ist auch an ihrer rechten Außenfläche konisch geformt, so daß sie mit einer entsprechenden konischen Innenfläche im Planetenräderträger g verkuppelt werden kann.

In dieser konischen Fläche befinden sich drei Kanäle ö (Fig. 5), in welchen drei Vorsprünge gleiten, deren Enden eine Verzahnung haben, und diese drei Vorsprünge befinden sich auf einem Schaltorgan 1 (Fig. 6). Das Schaltorgan ι hat auf seiner Außenfläche drei andere Vorsprünge 2 (Fig. 6 und 7), die in entsprechende Aussparungen in dem Planetenräderträger g eingreifen (vgl. Fig. 5). In der linken Endfläche des Schaltorgans 1 sind vier Vertiefungen 3 (Fig. 6 und 7) vorgesehen und ferner vier andere kleinere Vertiefungen 4, und diese mehr oder weniger tiefen Vertiefungen sind abwechselnde angeordnet. _y

In diese Vertiefungen greifen vier Zähne 5 auf der rechten Endfläche des_ Ringes 6 ein. Der Ring 6 hat auf seiner linken Endfläche acht Zähne, die in acht entsprechende Vertiefungen in der Kupplungsmuffe t, wie dargestellt, eingreifen. Um die Kupplungsmuffe t daran zu hindern, der Bewegung des Planeteriräderträgers bei deren Anfang und bis der letztere an dem Organ φ festgekuppelt ist, zu folgen, ist an der Kupplungsmuffe eine Reibungsfeder 7 angebracht, die gegen die Innenfläche der Nabenhülse i anliegt.

Die Kupplungsmuffe ζ hat eine ähnliche Feder 8, die gegen die Innenfläche des Schaltorgans ι anliegt, so daß dieselbe der Bewegung des Sonnenrades # nicht folgt, wenn das letztere hin und her gedreht wird; sie kann aber achsial verschoben werden. Um das Schaltorgan ι nach links zu führen, ist eine Schraubenfeder 9 vorgesehen. .

Die Nabe wirkt in der folgenden Weise:

In der dargestellten Lage der Teile sind die

Zahnräder in Tätigkeit, und das Fahrrad fährt

niit der kleinsten Übersetzung. Wenn das Kettenrad e mit dem Organ d vorwärts gedreht wird, wird der innere Zahnkranz im Rad d die Planetenräder / drehen, welche dann streben werden, das Sonnenrad χ in rückwärts gehender Richtung zu drehen; dadurch wird aber die Kupplungsmuffe ζ nach links verschoben und auf der feststehenden Achse α festgekuppelt. Dadurch wird das Sonnenrad daran gehindert, sich weiter zu drehen, und die Planetenräder f rollen sich nun auf dem Sonnenrad % ab, und durch den Planetenräderträger g wird die Bewegung nach den Schraubengewinden ν und u und der Kupplungsmuffe t übertragen, die dadurch an der äußeren Nabenhülse i festgekuppelt wird, welche hierauf vorwärts gedreht wird. Während des Freilaufes wird die äußere Nabenhülse aus der Kupplungsmuffe t freigemacht. Will man die Übersetzung wechseln, dreht man den Zahnkranz e rückwärts, und dabei wird das Rad d die Planetenräder f drehen und diese das Sonnenrad χ "vorwärts drehen. Gleichzeitig wird das Sonnenrad die Kupplungsmuffe ζ nach rechts schieben und diese mit der konischen Fläche im Planetenräderträger g kuppeln, so daß die Zahnräder blockiert werden. Gleichzeitig wird der Planetenräderträger g, indem er in rückwärts gehender Richtung gedreht wird, durch das Schaltorgan 1 die Kupplungsmuffe t nach links verschieben, weil diese gegen Drehung festgehalten wird,' so daß sie nicht der Bewegung des .Planetenräderträgers folgen kann. Das Festhalten erfolgt durch die Reibung der Feder 7 an der Innenfläche der Nabenhülse i. Die Verschiebung erfolgt dadurch, daß die Zähne 5 auf dem Ring 6 von den Vertiefungen 3 im Organ 1 auf gleiten; hierdurch wird die Kupplungsmuffe t mit dem Organ φ gekuppelt und wird dadurch während des letzten Teiles der Umschaltung am Umdrehen verhindert. Nachdem die Zähne 5 aus den Vertiefungen 3 herausgekommen sind, gehen sie in die weniger tiefen Vertiefungen 4 hinüber.

Wird nun vorwärts getreten, hält das Organ ι die Zähne 5 auf dem Ring 6 fest, und dieser wird vorwärts gedreht, und die Zähne auf dem linken Ende dieses Ringes werden aus den Vertiefungen in der Kupplungsmuffe t hinaufgleiten und in die anderen Vertiefungen auf dieser hinübertreten. Wenn dies erfolgt ist, werden die Schraubengewinde υ auf dem Planetenräderträger g, indem sie sich gegen die Gewinde u auf der Kupplungsmuffe t anlegen, letztere nach rechts ziehen und dadurch dieselbe mit der Nabenhülse i kuppeln. Gleichzeitig wird die Kupplungsmuffe t bei der Ver-Schiebung nach rechts die Verzahnung auf der rechten Endfläche des Organs 1 in die Verzahnung auf dem Sonnenrad χ schieben und dadurch das letztere daran hindern, sich unabhängig von den Planetenrädern f zu drehen, so daß die Übersetzungsvorrichtung nun blokkiert ist. ,

Die Bewegung wird nun von dem Kettenrad e durch die Organe d, f, g und t nach der Nabenhülse i übertragen, und die Nabe wird somit direkt angetrieben, so daß mit der größten Übersetzung gefahren wird. Will man nun zu der niedrigen Übersetzung umschalten, erfolgen die oben beschriebenen Vorgänge. Will man bremsen, ohne die Übersetzung zu no wechseln, erfolgt dies in derselben Weise, wie wenn man die Übersetzung wechselt, doch tritt man in diesem Fall ein wenig weiter rückwärts.

Wenn der Planetenräderträger g im Verhältnis zu der Kupplungsmuffe t nicht weiter rückwärts gedreht werden kann, wird diese nach links verschoben, bis die linke Endfläche des Konus φ gegen die Innenfläche der Schale k anliegt, worauf die Reibung zwischen der Kupplungsmuffe t und dem Konus φ so groß wird, daß der letztere gedreht wird und den Hebel η

beeinflußt, der den Bremsring I gegen
Innenfläche der Nabenhülse i drückt.

Nachdem die Zähne 5 bei der Drehung des Planetenräderträgers g aus den Vertiefungen 3 hinausgegangen und in die Vertiefungen 4 hinübergegangen sind, gehen sie weiter und an diesen letzteren hinauf, und wenn die Bremsung stattfindet, ist der Planetenräderträger g so weit im Verhältnis zu der Kupplungsmuffe t gedreht, daß die Zähne 5 gegenüber den Vertiefungen 3 gelangt sind, und dabei wird die Feder 9 das Organ 1 nach links drücken, und die Vertiefungen 3 werden dadurch von den Zähnen 5 auf dem Ring 6 gegriffen werden.

Wird nun vorwärts getreten, wird die Feder s mittels des Konus p die Kupplungsmuffe i nach ihrer Anfangslage zurückführen, und gleichzeitig wird der Planetenräderträger g vorwärts mit Bezug auf die Kupplungsmuffe t gedreht werden, und der Planetenräderträger wird den Ring 6 mitnehmen. Dadurch wird jeder der Zähne auf der linken Seite dieses Ringes aus der entsprechenden Vertiefung in der Kupplungsmuffe t hin auf gleiten, an einer Vertiefung vorbeigleiten und in die nächstfolgende hineingleiten. Die Organe haben nun ihre Anfangslagen wieder eingenommen und sind in der beim Anfang der Bremsung eingenommenen Lage.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Fahrradnabe mit Freilauf, zwei oder mehreren Übersetzungen und Rücktrittbremse,· bei welcher das Sonnenrad bei der einen Übersetzung mit der feststehenden Achse der Nabe und bei der anderen mit dem Planetenräderträger gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad mit einem Außengewinde versehen ist, 'das in einem entsprechenden Gewinde in der Kupplungsmuffe gedreht werden kann, so daß die letztere, wenn sie gegen Umdrehung festgehalten wird, bei Drehung des Sonnenrades achsial verschoben wird und dadurch das Sonnenrad entweder mit der feststehenden Achse der Nabe oder mit dem Planetenräderträger kuppelt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen