-
Die Erfindung betrifft eine Mehrgang-Fahrradschaltnabe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1; eine solche ist durch die DE-PS 21 17 305 bekannt.
-
Die bekannte Fahrradschaltnabe überträgt ein durch Treten der Pedale ausgeübtes Drehmoment auf ein Antriebsglied mit einem Kettenrad, so daß die Antriebskraft vom Antriebsglied über eine Übertragungsklinke auf eine Sperrverzahnung übertragen wird, welche ihrerseits das Drehmoment auf die Nabenhülse weiter überträgt.
-
Die Übertragungsklinken werden jeweils durch eine Klinkenfeder in Eingriff belastet und können durch ein Schubglied aus dem Eingriff gehoben werden, welches seinerseits durch die Betätigung eines Betätigungsgliedes angesteuert wird, das längs einer die Nabenhülse tragenden Nabenachse beweglich ist. Dadurch wird der Antrieb vom Antriebsglied auf die Nabenhülse über- oder untersetzt übertragen.
-
Das Betätigungsglied muß bei der Betätigung nur die Kraft der Klinkenfeder überwinden, solange kein nennenswertes Drehmoment übertragen wird, d. h., solange der Fahrer nicht in die Pedale tritt. Tritt jedoch der Fahrer kräftig in die Pedale, so stehen die Übertragungsklinken unter Antriebslast, und es muß eine ganz beträchtliche Reibungskraft überwunden werden, um die Antriebsklinken aus dem Eingriff zu bewegen. In manchen Fällen kann somit die Betätigungseinrichtung nicht betätigt werden, bzw. gleichzeitig mit der Betätigung des Betätigungsgliedes ist es auch erforderlich, das Treten der Pedale zu unterbrechen.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, trotz des Schaltwiderstandes, der durch die Übertragung der vollen Pedalkraft auf das Rad entsteht und die Klinken entgegen einer Steuerung zwangsweise in Eingriff mit der Sperrverzahnung festhält, die Betätigung und den möglichst bald erfolgenden Schaltvorgang zu ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Hierbei ist erfindungsgemäß das zwischen dem Betätigungsglied und der Übertragungsklinke vorgesehene Schubglied als Energiespeicher ausgebildet, der die Bewegung des Betätigungsgliedes auch dann zuläßt, wenn sich die Übertragungsklinke nicht aus dem Eingriff mit der Sperrverzahnung lösen läßt. Sobald das zu übertragende Drehmoment nachläßt bzw. mit nur noch geringer Kraft in die Pedale getreten wird, entlastet sich der Energiespeicher und nimmt hierbei die zugeordnete Übertragungsklinke aus dem Eingriff.
-
Es ist zwar bereits bekannt (DE-OS 27 17 304), einen Kraftspeicher im Schaltgestänge vor der Nabe anzuordnen, um ein ähnliches Ziel zu erreichen, doch muß in diesem Fall der Kraftspeicher so ausgelegt sein, daß er bei seiner Entlastung den Schaltvorgang der gesamten Nabe bewirkt und somit auch das Betätigungsglied verstellen muß; außerdem muß der außenliegend angeordnete und der Verschmutzung ausgesetzte Kraftspeicher trotz dieser Verschmutzung noch hinlänglich arbeiten können, so daß die mit ihm ausgestattete Schaltung insgesamt erheblich schwergängiger ist als die erfindungsgemäße Schaltnabe.
-
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung und einer in dieser dargestellten Dreigang-Schaltnabe beispielsweise noch näher beschrieben; die Erfindung kann aber auch auf Schaltnaben mit anderer Gangzahl angewendet werden oder auch auf verschiedene Arten von Naben, wie z. B. solche ohne Bremsmechanismus.
-
Fig. 1 zeigt einen Teillängsschnitt eines Steuermechanismus für eine Fahrradschaltnabe mit drei Gängen.
-
Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht des Steuermechanismus zur Steuerung einer ersten Übertragungsklinke der Ausführung gemäß Fig. 1.
-
Fig. 3 zeigt einen Frontansicht eines Steuermechanismus zur Steuerung einer zweiten Übertragungsklinke der Ausführung gemäß Fig. 1.
-
Fig. 4 zeigt perspektivisch ein Schubglied wie es in dem Steuermechanismus gemäß Fig. 3 verwendet wird.
-
Fig. 1 zeigt eine Dreigangfahrradschaltnabe. Der übersichtlichkeitshalber wird zunächst der Aufbau der Fahrradschaltnabe erläutert.
-
Die Fahrradschaltnabe gemäß Fig. 1 ist eine Rücktrittbremsnabe. Sie besitzt einen Schaltmechanismus, der eine Änderung des Antriebsübersetzungsverhältnisses zwischen drei Stufen, hoch, mittel und niedrig erlaubt. An einem axialen Ende einer am Fahrradrahmen befestigten Nabenachse 1 ist mittels eines Lagers B 1 ein Antriebsglied 2 drehbar gelagert, welches ein Kettenrad S besitzt, über welches eine Antriebskette laufen kann. Am anderen Axialende der Achse 1 befindet sich ein Bremskonus 3, der ebenfalls in Bezug auf den Fahrradrahmen arretiert ist. Zwischen dem Antriebsglied 2 und dem Bremskonus 3 ist auf Lagern B 2 und B 3 eine Nabenhülse 4 drehbar gelagert. Die Nabenhülse 4 enthält das Schaltgetriebe 5 sowie einen Rücktrittbremsmechanismus 6.
-
Das Schaltgetriebe 5 besitzt ein Sonnenrad 51 auf der Achse 1, einen Planetenträger 53 mit einer Mehrzahl von Planetenrädern 52, die mit dem Sonnenrad 51 im Eingriff sind, ein Hohlrad 55, das Innenzähne 54 besitzt, die mit den Planetenrädern 52 in Eingriff sind, einen dem Antriebsglied 2 zugeordneten Übertragungszylinder 56, erste Übertragungsklinken 57, die am Übertragungszylinder 56 angebracht sind und in Eingriff mit einer Sperrverzahnung 53 a des Planetenträgers 53 sein können, um eine Antriebskraft vom Übertragungszylinder 56 auf den Planetenträger 53 zu übertragen, zweite Übertragungsklinken 58, die am Hohlrad 55 angebracht sind und mit einer Sperrverzahnung 4 a im Eingriff sein können, die an der Nabenhülse 4 vorgesehen ist, um die Antriebskraft vom Hohlrad 55 auf die Nabenhülse 4 zu übertragen. Übertragungsglieder 59 vom Rollentyp, die vom Planetenträger 53 getragen sind, um die Antriebskraft von diesem auf die Nabenhülse zu übertragen, sowie ein Betätigungsglied 60, das von der Achse 1 getragen ist und axial in Bezug auf diese bewegbar ist, um die ersten und zweiten Übertragungsklinken 57 und 58 außer Eingriff mit den Sperrverzahnungen 53 a und 4 a und die Klinken in die abgesenkte Position bringen können.
-
Das Betätigungsglied 60 ist zylindrisch und an einem axialen Ende (links in Fig. 1) am Außenumfang mit einer etwa konischen Steuerfläche 60 a zum Steuern der Bewegung der ersten und zweiten Klinken 57 und 58 versehen. Am Innenumfang des anderen axialen Endes besitzt das Betätigungsglied eine Keilnut 60 b, in welcher ein Keil 62 sitzt. Dieser ist mit einer Betätigungsstange 61 für die Betätigung des Betätigungsgliedes 60 verschraubt. Die Betätigungsstange 61 durchdringt die Achse 1 längs deren Achse und ragt vom axialen Ende der Achse 1 nach außen. Dadurch kann sie mittels einer Außensteuerung axial bewegt werden, um das Betätigungsglied 60 längs der Nabenachse 1 mittels des Keiles 62 zu betätigen.
-
Zwischen dem Betätigungsglied 60 und dem Sonnenrad 51 ist eine Rückstellfeder 63 angeordnet, welche bestrebt ist, das Betätigungsglied 60 zurückzustellen. Die Achse 1 bildet einen Anschlag 64, welcher das Betätigungsglied 60 an einer Bewegung nach außen hindert.
-
Der Übertragungszylinder 56 ist in seiner Gesamtheit zylindrisch und trägt an einem axialen Ende (in Fig. 1 links) mittels der linken Achsen 65 die ersten Übertragungsklinken 57. Diese sind zwischen einer angehobenen und einer abgesenkten Stellung verschwenkbar. An anderen axialen Ende ist ein nur in einer Drehrichtung wirkender Übertragungsmechanismus 66 vorgesehen, durch welchen eine auf das Antriebsglied 2 ausgeübte Antriebskraft auf den Übertragungszylinder 56 nur dann übertragen wird, wenn das Antriebsglied 2 in der Normalrichtung rotiert.
-
Der Drehübertragungsmechanismus 66 ist an der axialen Innenseite desselben mit dritten Übertragungsklinken 67 versehen. Diese sind normalerweise im Eingriff mit Klinkenradzähnen 55 a die an der Innenoberfläche des axial äußeren Endteils (rechts in Fig. 1) des Hohlrades 45 vorgesehen sind, so daß wenn die zweiten Übertragungsklinken in ihre abgesenkten Position gesteuert sind, der Antrieb des Hohlrades 45 durch die dritten Übertragungsklinken 67 vom Übertragungszylinder 56 erfolgt, welcher an seiner axialen Innenseite Kugeln 68 für die Steuerung der zweiten Übertragungsklinken 58 besitzt.
-
Zusätzlich werden die ersten Übertragungsklinken 57 durch C-förmige Klinkenfedern in ihre angehobenen Stellungen gedrückt, um dort in die Sperrverzahnung 53 a einzugreifen.
-
Die zweiten Übertragungsklinken 58 sind am Hohlrad 45 am axial äußeren Teil desselben an der axialen Innenseite der Klinkenverzahnung 55 a mit Hilfe von Klinkenachsen 70 gelagert. Die Klinken 58 können in die angehobenen Stellungen geschwenkt werden, um in die Sperrverzahnungen 4 a der Nabenhülse 4 einzugreifen und auch in die abgesenkten Stellungen, um außer Eingriff zu kommen. Sie werden von C- förmigen Klinkenfedern 71 in die angehobene Position gedrückt.
-
Die zweiten Übertragungsklinken 58 dienen als Übertragungsklinken für den hohen Gang. Sie übertragen im Schnellgang auf die Antriebshülse 4 die vom Planetenträger 53 auf das Hohlrad 5 übertragene Antriebskraft.
-
Die Übertragungsglieder 59 sind vom Planetenträger 53 getragen und dienen als Übertragungsglieder für den niedrigen und den mittleren Gang, um die Antriebskraft vom Planetenträger 53 auf die Nabenhülse 4 zu übertragen. Ein Käfig 74 hält die Übertragungsglieder 59 zusammen mit Steuerrollen 73 bei dem den Bremsmechanismus 5 bildenden Bremsmantel.
-
In der obenbeschriebenen Konstruktion der Schaltnabe werden bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung in der sich das Betätigungsglied 60 nach rechts verschoben befindet, die ersten und die zweiten Übertragungsklinken 57 und 58 in ihren angehobenen Positionen gehalten, um in die Klinkenradverzahnungen 53 a und 4 a einzugreifen. Dementsprechend wird die Antriebsbewegung vom Antriebsglied 2 auf den Planetenträger 53 über den Übertragungszylinder 56 und die ersten Übertragungsklinken 57 übertragen, durch die Planetenräder 52 beschleunigt und über das Hohlrad 55 und die zweiten Übertragungsklinken 58 auf die Nabenhülse 4 übertragen, wodurch die Nabenhülse 4 im schnellen Gang umläuft.
-
Wird das Betätigungsglied 60 aus dem obenbeschriebenen Zustand bewegt, so wird die Kugel 68 radial nach auswärts geschoben, um die zweiten Übertragungsklinken 58 in die abgesenkte Position zu bewegen. Dadurch wird die auf den Planetenträger 53 übertragene Antriebsbewegung im mittleren Gang (in direkter Verbindung mit dem Antriebsglied 2) von den Übertragungsgliedern 59 übertragen.
-
Wird das Betätigungsglied 60 weiter aus der obenbeschriebenen Stellung nach links bewegt, so werden die ersten Übertragungsklinken 57 in die abgesenkte Position gesteuert, so daß die Antriebsbewegung über die dritten Übertragungsklinken 67 auf das Hohlrad 55 übertragen, durch den Planetenträger 53 untersetzt, und durch die Übertragungsglieder 59 auf die Nabenhülse 4 übertragen wird.
-
Der Steuermechanismus gemäß der Erfindung dient dazu, die ersten und zweiten Übertragungsklinken 57 und 58 bei der obenbeschriebenen Schaltnabe zu steuern. Selbst dann, wenn die Übertragungsklinken 57 und 58 mit den Sperrverzahnungen 53 a und 4 a im Eingriff sind und die Antriebskraft vom Antriebsglied 2 übertragen, soll das Betätigungsglied 60 betätigt werden können. Schubglieder 10 und 20 sind wie in Fig. 2 und 3 vorgesehen, welche bei Betätigung mit dem Betätigungsglied 60 zusammenwirken und die Übertragungsklinken 57 und 58 in die abgesenkte Stellung drücken. Die Schubglieder 10 und 20 sind neben den Übertragungsklinken 57 und 58 angeordnet und mit Energiespeichern 11 und 21 versehen, welche abgebogen werden, wenn bei in Eingriff mit den Sperrverzahnungen 53 a und 4 a unter einer Eingriffslast über dem jeweiligen vorbestimmten Wert befindlichen Übertragungsklinken 58 und 57, das Betätigungsglied betätigt wird, und welche auf die Schubglieder 10 und 20 Kräfte ausüben, welche diejenigen der Klinkenfedern 59 und 71 übersteigen und die Klinken 57 und 58 in die abgesenkten Positionen derselben drücken können.
-
Die Schubglieder 10 und 20 sind aus elastischem Flachmaterial gefertigt und besitzten, wie in Fig. 2 und 4 gezeigt, Tragteile 13 und 23, welche in mittleren Bereichen Tragbohrungen 12 und 22 aufweisen, durch welche die Klingenachsen 56 und 70 ragen. Die Schubglieder 10 und 20 besitzen ferner an einem Ende einstückig mit ihnen die Energiespeicher 11 und 21, die in von den Tragteilen 13 und 23 wegweisende Richtung ragen. Die Schubglieder 10 und 20 besitzen an den anderen Enden Eingriffssegmente 14 und 24, die mit von den Naben der Übertragungsklinken 57 und 58 abragenden Vorsprüngen 57 a und 58 a in Eingriff kommen können. Das Schubglied 10 ist für die ersten Übertragungsklinken 57 ausgebildet; das Schubglied 20 ist für die zweiten Übertragungsklinken 58 ausgebildet. In Fig. 2 ist der Steuermechanismus für die erste Übertragungsklinke 57 gezeigt. Dort ist das Tragteil 16 des Schubgliedes 10 auf die Klinkenachse 65 aufgesetzt. Das äußerste Ende des Energiespeichers 11 liegt an der Steuerfläche 60 a des Betätigungsgliedes 60 an. Der Steuermechanismus gemäß Fig. 3 ist für die zweite Übertragungsklinke 58. Auch hier ist der Tragteil 23 des Schubgliedes 20 auf der Klinkenachse 70 gelagert und das äußerste Ende des Energiespeichers 21 liegt gegen die Kugel 68 an, die durch Bewegen des Betätigungsgliedes 60 betätigt werden kann.
-
Wenn sich die Übertragungsklinken 57 und 58 in Eingriff mit den Sperrverzahnungen 53 a bzw. 4 a finden, so befinden sich auch die Eingriffssegmente 14 und 24 der Schubglieder 10 und 20 im Eingriff mit den Vorsprüngen 57 a und 58 a der Klinken 57 bzw. 58, so daß sich die Energiespeicher 11 und 21 in Positionen in Bezug auf das Betätigungsglied 60 bzw. die Kugel 68 befinden.
-
Sind bei der obenbeschriebenen Konstruktion die Übertragungsklinken 57 und 58 im Eingriff mit den Sperrverzahnungen 53 a bzw. 4 a und wird die Antriebskraft über die Übertragungsklinken 57 und 58 übertragen, so werden bei Betätigung des Betätigungsgliedes 60 die Energiespeicher 11 und 21 durch die Betätigung des Betätigungsgliedes 60 abgebogen und speichern dadurch Energie für den Schaltvorgang. Die gespeicherte Energie übersteigt die von den Federn 69 und 71 ausgeübte Kraft. Sie ist ferner bestrebt, die Klinken 57 und 58 in die abgesenkten Positionen zu bewegen.
-
Nimmt nun die Eingriffsbelastung jeder Übertragungsklinke 57 oder 58 in Bezug auf die Sperrverzahnung 53 a bzw. 4 a auf einen Wert unterhalb eines vorbestimmten Wertes ab, so daß die auf jede Übertragungsklinke 57 oder 58 zu übertragende Antriebskraft verringert wird, oder wird mit dem Treten ausgesetzt, so daß keine Antriebskraft mehr ausgeübt wird, so bringt die in jedem Energiespeicher 11 oder 21 gespeicherte Energie die entsprechende Klinke 57 bzw. 58 unmittelbar außer Eingriff mit der Sperrverzahnung 53 a bzw. 4 a und bewegt dadurch die Klinken 57 und 58 in die jeweilige abgesenkte Position. Somit wird die Schaltnabe mittels des Betätigungsgliedes 60 in den gewünschten Gang geschaltet. Das Betätigungsglied 60 kann für einen Schaltvorgang ohne Unterbrechung des Tretens der Pedale selbst dann betätigt werden, wenn das Antriebsglied 2 durch Pedaltreten angetrieben ist und ein gewünschter Gangwechsel wird automatisch durch Verringerung der Last ermöglicht.