DE3440069A1

DE3440069A1 - Mehrgangnabe fuer fahrraeder oder dergleichen

Info

Publication number: DE3440069A1
Application number: DE3440069A
Authority: DE
Inventors: Eduard Ing. Graz Bergles
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 1984-11-02
Filing date: 1984-11-02
Publication date: 1986-05-07
Anticipated expiration: 2004-11-03
Also published as: SE8505127D0; DE3440069C2; GB8526986D0; NL191783B; NL8502996A; GB2166503B; SE461583B; GB2166503A; NL191783C; US4651853A; SE8505127L

Description

FICHTEL & SACHS AG, Schweinfurt

ANR 1 001 485 ■--- Reg.-Nr. 12 33¹*

Patent- und GebrauchsmusterhIlfsanmeldung Mehrgangnabe für Fahrräder oder dergleichen

Die Erfindung betrifft eine Mehrgangnabe für Fahrräder oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits eine Mehrgangnabe für Fahrräder oder dergleichen bekannt, bei welcher eine Gangurnschal tung mittels eines auf der Nabenachse axial verschiebbaren Schaltorganes bewirkt wird, welches mit axial gegenüberliegenden Kupplungsklauen des Antreibers und des Planetenträgers in Eingriff gebracht wird. Bei dieser Anordnung ist ein verhältnismäßig großer axialer Schaltweg erforderlich. Die. Nabe baut Insgesamt verhältnismäßig groß.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es u. a., eine Mehrgangnabe zu schaffen, bei welcher einerseits der axiale Schaltweg besonders gering bemessen ist, zu Gunsten einer geringen axialen Breite der Nabe, und andererseits der bauliche Aufwand Im Verhältnis zur Zahl der schaltbaren Gangstufen dennoch gering gehalten werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. - Mit einer derartigen Ausgestaltung wird eine Mehrgangnabe erzielt, die im Verhältnis zur möglichen Gang-

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stufen-Zahi dennoch einen sehr gedrängten Aufbau und anteilig geringen Herstel 1 ungis^trfwamd" aufwe i st und darüber hinaus eine funktionsmäßig leichte Schaltbarkeit hat.

Weitere vorteilhafte AusgestälTüngen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer 5-Gang-Nabe beschrieben. Es zeigt: . . Fig. 1 eine Mehrgangnabe im Tei11ängsschnitt, Schaltstellung 5.

Gang,
Fig. 2 einen Querschnitt der Nabe nach Fig. 1 gemäß der Linie U-II,

Fig. 3 ein Einzelteil aus Fig. 1 in Ansicht, Fig. 4 einen Querschnitt der Fig. 1 gemäß der Linie IV-IV, Fig. 5 ein Einzelteil aus Fig. 1,
Fig. 6 in Einzeldarstellung die Variante eines Steuerteiles aus den Figuren 1-3.

In den Figuren ist mit 1 die mit Speichenflanschen versehene Hülse einer Mehrgangnabe bezeichnet, die über Kugel laufe 38, 39 und 4-0 auf einer Nabenachse 6 gelagert ist. Axial neben dem Nabengetriebe ist innerhalb der Nabenhülse eine Rücktrittbremseinrichtung angeordnet, welche einen Bremskonus 31 und einen auf der Nabenachse 6 festen Hebelkonus 35 aufweist, wobei der drehfest angeordnete, gegen die Kraft einer umspannenden Feder aufspreizbare Bremsmantel mit 37 bezeichnet ist. Der Brems konus 31 ist mittels eines Ste i 1 gewi ndes 36 auf dem Schafttei.l eines Planetenradträgers 7 bei dessen Rückwärtsdrehung axial verschiebbar zwecks Aufspreizen des Bremsmantels 37. Der Bremskonus 31 ist dabei auch als Träger für Antriebs-Sperrklinken 32 ausgebildet, welche ständig In eine Gesperreverzahnung Ib in der Nabenhülse 1 eingreifen.

Auf dem,vorerwähnten Planetenradtrager 7 sind auf Bolzen 34 Planetenräder 33 gelage-r_L_, dJ_e_a1s Stufenräder 33a bzw. 33b ausgebildet sind und einerseits mit auf der Nabenachse 6 gelagerten Sonnenrädern 24 und 23 und andererseits mit der Innenverzahnung eines Hohlrades 2 kämmen können.—Der Planetenradtrager 7 ist axial linksseitig mittels eines Sicherungsringes auf der Nabenachse 6 festgelegt. Die Sonnenräder .23 und 24 sind unmittelbar auf der Nabenachse 6 gelagert und dabei wechselweise, entsprechend ihrer axialen Lage, mit der Nabenachse drehfest verbindbar, und zwar mittels radialer Nocken 6a auf der Nabenachse, mit denen jeweils entweder axiale Vorsprünge an der Nab_e des Sonnenrades 23 oder radiale Nuten in der Nabe des Sonnenrades 24 im Sinn einer drehfesten Verbindung mit der Nabenachse 6 zusammenwirken können. Die vorerwähnten Planetenräder 33 stehen mit ihrem Stufenrad 33a ständig im Eingriff mit der Innenverzahnung des Hohlrades 2. Letzteres ist dabei als Träger für einen Satz Sperrkl inken 30 ausgebildet, die im Eingriff mit einer Gesperre-Innenverzahnung la der Nabenhülse 1 stehen, wie später noch zu beschreiben sein wird.

Das vorerwähnte Hohlrad 2 weist axial rechtsseitig einen koaxialen Ansatz auf, welcher axial nahe der Ebene der Hohlradverzahnung 2b die vorerwähnten Sperrklinken 30 zum Eingriff in die Nabenhülsen-Sperrverzahnung la trägt, und einen nach axial weiter links gerichteten Ansatz 2'. Dieser Ansatz dient dabei radial außen als Anlage für eine koaxiale Druckfeder 19/ die sich andererseits an einem Antreiber 5 in dessen Innenraum abstützt. Dieser Antreiber 5 trägt außen Mitnahme-Nuten zur drehfesten Anordnung eines hier nicht gezeigten Kettenkranzes, während radial innen eine Verzahnung 5a vorgesehen ist, welche zum Kuppeln mit der Außenverzahnung 3a einer koaxialen Antreiberhülse 3 dient. Die Antreiberhülse 3 ist auf der Nabenachse 6 verschiebbar angeordnet und als Trägerteil für zwei Sätze axial nebeneinander liegender Sperrklinken 8 und 9 ausgebildet, v/elche zur Übertragung des Antriebsmomentes dienen. In der Ebene der Sperrklinken 8 ist ein Satz von rückwärts gerlch-

tetcen _Sperrkl inken 10 und in der Ebene der Sperrklinken 9 auf "der -Antre Pberhül se _3_ß-Ln_Sa-tz nach rückwärts gerichteter Sperrklinken 11 angeordnet, wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt. VHe ~Fi:g.-. 1 zeigt, können die Sperrklinken 8 in eine Innenverzahnung 7a in einem rechtsseitigen Ansatz des Planetenträgers 7 eingreifen, während die Sperrklinken 9 auf der Antreiberhülse :3 :bei entsprechendec.Schal tstel 1 ung in ein Innengesperre 2b im -HoIrI rad -2. eingreifen.

D'i'e Ant rei berhül se 3, in den Darstellungen Figuren 1 und 2 im Schnitt zu erkennen, ist in der Fig. 3 in Ansicht gezeigt. Man :erkennt: -d-i e jeweils in einer Radi al-Ebene umlaufend angeordneten Antriebsklinken 8 und Bremsklinken 10 bzw. die Antriebsklinken ■und die Bremsklinken 11, wobei die in einer Ebene angeordneten Klinken- 8 und 10 bzw. 9 und 11 jeweils mittels einer etwa halbkreisförmigen Feder 12 (Figuren 3 und 5) vorgespannt werden. Die .In Fig. 5 erkennbaren Bügel 12a jeder Halbfeder 12 dienen zur •4+a.l t-erung an der Antreiberhülse 3 durch Einstecken in jeweils :. eine, achsparallele Bohrung 3b am Umfang, rechtwinklig zur Aufnahmenut für die umspannende Feder 12, wie Fig. 3 erkennen läßt. MittelS"dieser im einzelnen halbkreisförmigen Federn 12 ist es möglich, In einer Ebene jeweils vier Sperrklinken anzufedern, wobei die Federenden jeweils an den inneren Klinkenkanten zur Steuerung anliegen (vg1. auch Fig. 2). Die Enden 12b der Federn 12 sind geringfügig nach unten gebogen, dadurch wird eine einwandfreie Einlage In der umlaufenden Aufnahmenut in der Antreiberhülse 3 erzielt, zugleich wird eine insbesondere vergrößerte Sicherheit gegen seitliches Herauswandern der Federenden aus der Nut erzielt.~

Die Antreiberhülse 3 ist zwecks Gangumschaltung auf der Naben-.'--'achse: 6 axial verschiebbar angebracht. Dazu dient ein Γη der ^hohlen Nabenachse geführter Schaltstift 28, der gegen die Span- ^: nung einer koaxialen Druckfeder 20 mittels eines hier nur ange- - deuteten Hebelwerks 41 axial verschiebbar ist. Der Schaltstift 28 -ist mit einem Schubklotz 21 verbunden, welcher in herkömm-

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1 icher Weise in einem Querschlitz der Nabenachse 6 geführt ist. Der Schubklotz 21 wirkt—dabei auf eine unmittelbar auf der Nabenachse 6 axial verschiebbar gelagerte Schalthülse 17 mit Längsschlitz 17b, die konzentrisch zur Antreiberhülse 3 sich axial über diese hinaus erstreckt undeinen Anschlag für das axial rechte Sonnenrad 24 bildet, welches unter Zwischenschaltung des axial links benachbart—angeordneten Sonnenrades 23 unter Einwirkung der äußerst links angeordneten koaxialen Druckfeder 18 steht. Dabei dient die Schalthülse 17 selbst noch als .Träger für eine axial kurz bemessene Hülse 15 mit linksseitigem Flansch, welche ihrerseits unter der Spannung einer weiteren koaxialen Druckfeder 22 steht. Diese Druckfeder 22 stützt sich gegen einen koaxialen Ring 16 innerhalb der Antreiberhülse 3 ab und legt sich nach axial links gegen den Flanschrand der Hülse 15, welche dadurch sich gegen einen Sprengring 4 in der Antreiberhülse 3 anlegt.

Die Schalthülse 17 trägt an ihrem axial rechten Ende 17a schwenkbar angelenkt einen Steuerring 14, welcher etwa bügeiförmig ausgebildet ist und innerhalb der Antreiberhülse 3 die Schalthülse 17 schwenkbeweglich übergreift, wie insbesondere Fig. 1 erkennen läßt. Betätigt wird diese Schalthülse 17 jeweils durch axiale Verschiebung des Schubklotzes 21 , wie noch näher zu beschreiben sein wi rd.

Die vorbeschriebene Mehrgangnabe hat insgesamt 5 Gangschaltstufen. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäß ausgebildete Nabe in der Schaltstel1ung 5. Gang Cgroßer Schnei 1 gang). Dabei besteht der folgende Eingriffszustand der Nabengetriebe-Elemente: Der Schaltstift 28 und damit der Schubklotz 21 sind gegen die Spannung der Schaltfeder 20 axial ganz nach links gedruckt. Die Antreiberhülse 3 hat die axial linke Endstellung eingenommen, und die koaxiale Hülse 15 ist von dem quer durchgreifenden Schubklotz 21 mittels des Kei1schlitzes 15b weiter nach axial links verschoben worden. Weil der Schubklotz 21 dabei auch am Ring 16 anliegt, entfernt sich dieser bei der Axial bewegung des Schub-

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klotzes 21 vom inneren Anlagebund 3c der Antreiberhülse 3 und spannt dabei die Druckfeder 22 linksseitig in der Antreiberhülse, weil die Hülse 15 als Träger der Druckfeder 22 mit ihrem linken Rand am Sprengring h linksseitig in der Antreiberhülse 3 anl i egt. ^^--——

Bei der vorbeschriebenen axialen Bewegung hat der Schubklotz 21 das linke Ende des Schlitzes 17b der Schalthülse 17 erreicht und durch Anliegen daran die Schalthülse axial mitgenommen. Die Schalthülse 17 schlägt dadurch nunmehr axial links stirnseitig an das Sonnenrad 24 an. Dieses wird zusammen mit dem benachbarten Sonnenrad 23 gegen den Widerstand der kleinen Druckfeder 18 nach axial links verschoben, auf diese Weise nehmen die beiden Sonnenräder die in Fig. 1 erkennbare linksseitige axiale Endlage ein. Dabei ist das Sonnenrad 24 drehfest über die Achsklauen 6a mit der Nabenachse 6 verbunden.

In dieser Schaltstellung 5. Gang besteht folgender Drehmomentenfluß: Antreiber 5 mit Innenverzahnung 5a - Antreiberhülse 3 mit Außenverzahnung 3a - Sperrklinken 8 - Innenverzahnung 7a im

Ansatz des Planetenträgers 7 - Lagerbolzen 34 der Planetenräder 33a/33b - Planetenstufenrad 33a - Sonnenrad 24 drehfest auf Nabenachse 6 - Innenverzahnung 2b im Hohlrad 2 - Sperrklinken 30 auf dem Hohlrad 2 - Sperrklinken 30 - Innengesperre la der Nabenhülsei.

Zur Schaltstellung 4. Gang (kleiner Schnellgang) wird über den Schaltstift 28 mittels des hier nicht gezeigten Handschalters der Schubklotz 21 und damit die Schalthülse 17 nach axial rechts soweit verschoben, daß das unter mittelbarer Einwirkung der Druckfeder 18 stehende Sonnenrad 24 sich gleichfalls nach axial rechts verschiebt und die Kupplung mit den Achsklauen 6a aufgehoben wird. Das von der Feder 18 unmittelbar beaufschlagte Sonnenrad 23 ist dabei soweit nach axial rechts verschoben worden, daß nunmehr die axial gerichteten Kupplungsklauen 23a am Sonnenrad 23 mit den Achsklauen 6a der Nabenachse 6 eine drehfeste

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Verbindung eingehen. - Die übrigen Kupplungsverbindungen des Nabengetriebes bleiben—unverändert. Der Drehmomentenf 1 uß im h. Gang ist folgender: Antreiber 5 - Antreiberhülse 3 - Sperrklinken 8 - Sperrklinkenverzahnung 7a am Planetenträger 7 - PIanetenradbolzen 3h für die Planetenräder 33 mit den Stufenrädern 33a und 33b - Sonnenrad 23 auf der Nabenachse 6 - Stufenplanetenrad 33b mit Stufen-p-ad—3-3a_-. Innenverzahnung 2b im Hohl rad 2 Sperrklinken 30 - Innengesperre la In der Nabenhülse 1.

Zum Einschalten des 3. Ganges (direkter Gang) wird die Antreiberhülse 3 mit den Sperrklinken 8 und 9 nach axial rechts verschoben. Dazu wird der Schaltstift 28 entsprechend nach axial rechts nachgelassen, derart, daß durch die Steuerkante 2a im axial noch feststehenden Hohlrad 2 der Sperrklinkensatz 8 ausgeschaltet, der Sperrklinkensatz 9 dagegen freigegeben wird zum Eingriff in das Innengesperre 2b Im axialen im Durchmesser verminderten Ansatzteil 2^! des Hohlrades 2. Der Drehmomentenfluß ist nun folgender: Antreiber 5 mit Innenverzahnung 5a - Außenverzahnung 3a auf der Antreiberhülse 3 - Sperrklinken 9 - Innengesperre 2b im Hohl rad 2 - äußere Sperrklinke 30 - Innengesperre la in der Nabenhülse 1.

Zur Erzielung des 2. Ganges (großer Berggang) wird die Antreiberhülse 3 mittels des Schaltstiftes 28 unter Wirkung der Druckfeder 2o noch w.eiter nach axial rechts nachgelassen, dabei wird durch Anliegen des Ansatzes 2c des Hohlrades 2 letzteres gegen die Spannung der Feder 19 axial mitgenommen. Die im Durchmesser größere Feder 19 Ist schwächer ausgelegt als die im Durchmesser kleinere Feder 2o. Bei der Axialverschiebung des Hohlrades 2 wird der bis dahin im Eingriff stehende Sperrklinkensatz 30 durch die Steuerkante Ic axial rechts neben dem Innengesperre la der Nabenhülse 1 außer Eingriff gebracht. Dagegen behalten die Sperrklinken 8 und 9 auf der synchron verschobenen Antreiberhülse 3 Ihre Eingriffs1 age bei. Der Drehmomentenfluß hat nun folgenden Verlauf: Antreiber 5 mit Innenverzahnung 5a - Antreiberhülse 3 mit Außenverzahnung 3a - Sperrklinkensatz 9 - Hohlrad

2 mit Innenverzahnung 2b - Planetenradsatz 33 mit Stufenrad 33a/33b - drehfestes—Sonnenrad 23 zum Stufenrad 33b - Planetenlagerbolzen 34 - Planetenträger 7 - Bremskonus 31 - Sperrklinken 32 - Innengesperre Ib in der Nabenhülse 1.

Die 5. und letzte Schaltstellung ist der 1. Gang Ckleiner Berggang). Dazu wird bei—gegenüber dem vorbeschriebenen Schaltzustand 2. Gang unveränderter Stellung der Getriebeelemente nunmehr lediglich die Stellung der Schalthülse 17 verändert. In den zuvor geschalteten Gangstufen wurde die auf der Schalthülse 17 unmittelbar gelagerte Hülse 15 durch den Schubklotz 2Lfunktionslos mit nach axial rechts verschoben. In der Schaltstellung 1. Gang aber kommt diese Hülse 15 über eine an ihrem axial rechts hervorragenden Bereich vorgesehene Anlagefläche 15a in Berührung mit einem Steuerring 14, welcher an der Schalthülse 17 an einem Schwenkpunkt 17a in Richtung der Nabenachse verschwenkbar angelenkt Ist, wie Fig. 1 ebenso wie die spezielle Formgestaltung der einen Seite der Hülse 15 erkennen läßt. Der Steuerring 14, von der Anlagefläche 15a nach rechts verschwenkt, steuert mit dem an ihm vorgesehenen Winkelbogen 14c, der innen am Festkonus 13 anschlägt, die nach rechts gerichtete Schwenkbewegung derart um, daß am AnIenkbogentei1 17a eine Verschiebebewegung nach axial links ausgelöst wird. Die auf diese Weise verschobene Schalthülse 17 schiebt die aneinanderliegenden Sonnenräder 24 und 23 gegen die Kraft der Feder 18 zurück. Das Sonnenrad 24 kommt in drehfesten Eingriff mit den Achsklauen 6a, stattdessen kommt Sonnenrad 23 außer Eingriff mit den zuvor gekuppelten Achsklauen 6a.

Der Drehmomentenfluß ist im 1. Gang folgender: Antreiber 5 mit Innenverzahnung 5a - Antreiberhülse 3 mit Außenverzahnung 3a Sperrklinken 9 - Hohl rad 2 mit Innenverzahnung 2b - Planetenradsatz 33/33a - Sonnenrad 24 - Planetenradbolzen 34 - Planeten-. träger 3 - Bremskonus 31 - Sperrklinken 32 - Innengesperre Ib in der Nabenhülse 1.

Die in der Fig. 1 im Zusammenbau mit den übrigen Naben-Getriebeelementen und in F 1 g . _3_ j n Einzeldarstellung gezeigte Antreiberhülse 3 dient, wie schon erwähnt, als Träger für Sperrklinkensätze 8, 9, 10 und 11. Dabei sind die Sperrklinken 8 in einer Ebene mit den Sperrkl i nken .—1-0 angeordnet, ebenso sind die Sperrklinken 9 in der gleichen Ebene wie die Sperrklinken 11 angeordnet, jeweils unter Spannung der bereits erwähnten Halbbogenfedern 12 stehend. Die Sperrklinkensätze 10 bzw. 11 sind den Sperrklinken 8 bzw. 9 in der Wirkungsrichtung entgegengesetzt angebracht. Zur Lagerung der vorerwähnten Sperrklinkensätze sind achsparallele Lagertaschen auf der Antrei^erhülse 3 vorgesehen, die axial verlängert sind und dabei im axialen, im Durchmesser etwas verminderten Ansatzteil der Antreiberhülse "zugleich als Kupplungsnuten 3a für den Eingriff der nach axial innen gerichteten steckbaren Kupplungsverzahnung 5a im Antreiber 5 dienen, wie schon erwähnt worden ist. Zur Verbesserung der Tragfähigkeit der Kupplungs-Nuten bzw. -Klauen sind, wie die Figuren 3 bzw. 4 erkennen lassen, im Abstand noch je eine Nut 3a in der Antreiberhülse 3 und je eine Klaue 5a im Antreiber 5 vorgesehen, so daß am Umfang der Antreiberhülse 3 verteilt insgesamt 6 Nuten 3a bzw. Klauen 5a im Eingriff stehen.

Die bei der vorbeschriebenen 5-Gang-Nabe erfindungsgemäß vorhandene Rücktrittbrems-Einrichtung hat folgende Wirkungsweise: Bei einer Rückwärtsdrehung des Antreibers 5 über die hier nicht gezeigte Antriebskette wird die unmittelbar drehfest gekuppelte Antreiberhülse 3 gleichfalls rückwärts gedreht, völlig unabhängig von der jeweils geschalteten Gangstufe der Antriebsnabe. Die in Fig. 3 erkennbaren, zuvor wechselweise wirksamen Sperrklinkensätze 8 bzw. 9 werden, nunmehr rücwärts umlaufend, außer Wirkung gebracht, stattdessen wird je nach axialer Lage der von der Schalthülse 17 beeinflußten Antriebshülse 3 der bei Fahrbetrieb rückwärts, jedoch wirkungslos mitlaufende Sperrklinkensatz 10 bzw. 11 nun zum Wirkeingriff gebracht. Die auf die Sperrklinken 9 einwirkende Steuerkante 2a am Hohl rad 2 wirkt genauso auf die in gleicher Ebene angeordneten Sperrklinken

"ein,, d. h., wie in Fig. 1 - Schaltstellung 5. Gang - zu erkennen 1st,, sind die in AnJLr_Leb_srj_chtung angeordneten Sperrklinken 9 durch die Steuerkante 2a außer Eingriff gehalten., ebenso Ist mittels dieser Steuerkante 2a der Satz Sperrklinken 11 CBremsklinken) außer Eingriff gehalten. - Bei einem Bremsvorgang aus dieser Gangschaltstellung sind an der Antriebshülse 3 allejn die Brems-Sperrkl i nken JUL_zum E i ngr i f f gekommen. Das Bremsmoment hat folgenden Fluß: Antreiber 5 mit Innenverzahnung 5a - Antreiberhülse 3 mit Außenverzahnung 3a - Sperrklinken 10 - Innengesperre 7a am Planetenradtrager 7 - Teilgewinde 36 am linken Schaft des Planetenträgers 7 - Bremskonus 31, nunmehr nach axial links verschoben - Bremsmantel 37 am Hebel konus 35 - Nabenhülse 1. Die zuvor am Fahrantrieb betei1igten Sperrklinkensätze 8 und 30 sowie 32 sind infolge der Rückwärtsdrehbewegung der Naben-Getriebeelemente außer Funktion.

Bei einem Bremsvorgang aus der Schaltstellung h. Gang ergibt sich der gleiche Drehmomentenfluß, weil für den 4·. Gang bei sonst gleichem Kraftschluß bei axial unveränderter Lage der Getriebeteile allein eine Umschaltung an den Sonnenrädern erfolgte, derart, daß das Sonnenrad 24 ausgeschaltet, während das Sonnenrad 23 über die Achsklauen 6a drehfest eingeschaltet wurde. Diese Änderung in der Kupplung der Sonnenräder ist aber, wie sich aus vorstehender Schilderung des Bremsvorganges ergibt, ohne Bedeutung für den Rücktritt-Bremsvorgang.

Bei der Schaltstellung 3. Gang Cdirekter Gang) ist, wie schon ausgeführt, die Antreiberhülse 3 nach axial rechts bewegt worden, derart, daß die Sperrklinkensätze 8 nunmehr durch axiales Gleiten unter die Steuerkante 2a des Hohlrades 2 außer Eingriff gebracht werden, während die zuvor ausgeschalteten Sperrklinken 9 für den Fahrantrieb und damit auch die in der gleichen Ebene gelagerten Sperrkl .i nken 11 für die Bremsbetätigung nunmehr zum Eingriff freigegeben sind, wobei die Sperrklinken 9 in das Innengesperre 2b des Hohlrades 2 eingreifen.

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Der Drehmomentenfluß bei Bremsbetätigung aus der Schaltstellung 3. Gang heraus ist fo-Vgender: Antreiber 5 mit Innenverzahnung 5a

- Antreiberhülse 3 mit Außenverzahnung 3a - Sperrklinken 11 Innengesperre 2b im Hohl rad 2 - Innenverzahnung 2b des Hohl rades

- Stufenplanetenrad 33a, am drehfesten Sonnenrad 23 abrollend Pl anetenradbol zen 34 - Planetenträger 7 - Steilgewinde 36 Bremskonus 31 - Bremsmantel 37- am Hebel konus 35 - Nabenhülse 1.

Bei einem Bremsvorgang aus der Schaltstellung 4. Gang Cgroßer . Berggang) ergibt sich folgender Drehmomentenfluß: Antreiber 5 Antreiberhülse 3 - Sperrklinkensatz 11 - Sperrverzahnung 2b im Hohl rad 2 - Stufenplanetenrad 33a, auf drehfestem Sonnenrad 23 abrollend - Planetenträger 7 mit Stei1gewindetei1 36 - Bremskonus 31 - Bremsmantel 37 - Hebel konus 35 - Nabenhülse 1.

Bei einem Bremsvorgang aus dem 1. Gang Ckleiner Berggang) ergibt sich der folgende Drehmomentenfluß: Antreiber 5 - Antreiberhülse 3 - Sperrklinkensatz 11 - Sperrverzahnung 2b im Hohl rad 2 - Stufenplanetenrad 33a/33b, am drehfesten Sonnenrad 24 abrollend Planetenradbolzen 34 - Planetenträger 7 mit Stei1gewindetei1 36

- Bremskonus 31 - Bremsmantel 37 auf Hebel konus 35 - Nabenhülse 1.

Die In FIg. 3 deutlich erkennbaren Mitnahmenuten 3a am axial rechten Ansatz der Antreiberhülse 3 haben zweckmäßig jeweils eine Erweiterung 3d, mit welcher erreicht wird, daß für den Fall, daß unter Umständen ein Umschaltvorgang nur unvollständig ausgeführt wurde, dennoch eine Kupplungsverbindung zustande kommt. Dies geschieht dann dadurch, daß die vorerwähnten Erweiterungen 3d an den Nuten 3a im Zusammenwirken mit den Antreiberklauen 5a eine axiale Komponente erzeugen, wodurch dann die Antreiberhülse 3 um ein geringes Maß nach axial links verschoben und auf diese Weise der Einfluß der Steuerkante 2a im Hohlrad 2 auf die Bremsklinken 10 und auch auf die Antriebsklinken 8 aufgehoben wird. Dadurch gelangt dann zuverlässig der Klinkensatz 8 zum Fahren im 4. Gang bzw. der Klinkensatz 10 zum

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'Bremsen zum Eingriff. Vorteilhaft sind die Nuten 3a zu der Erweiterung 3d hin miJ^_je_Laejc_Übergangsschräge von etwa *4·5° versehen. - Die Eingriffsverhältnisse zwischen dem Antreiber 5 und der Antreiberhülse 3 sind im einzelnen auch in Fig. k, einer Schnittdarstellung nach der„Linie IV-IV der Fig. 1, deutlich erkennbar.

In der Fig. 6 Ist eine andere Ausführungsform einer Umkehrsteuerung gezeigt, die anstelle der vorstehend beschriebenen Einrichtung mit den Teilen 14 und 17 verwendet werden kann. Es sind zwei hülsenartige Bauteile 26 und 27 erkennbar, welche konzentrisch zueinander auf der Nabenachse 6 beweglich gelagert sind. Zur Verwendung bei der Nabe gemäß Fig. 1 weisen beide Hülsen 26 und 27 jeweils Längsschlitze 26b und 27b auf, die dazu dienen, dem Schubklotz 21 mit seinen radialen Enden einen Durchtritt zu ermöglichen. Es ist hier anstelle des bügelartigen Steuerringes lh ein auf der Hülse 26 gelagerter Schaltring vorhanden, der auf der Nabenachse 6 am Festkonus 13 anliegt, welcher seinerseits mittels einer Achsmutter 29 festgelegt ist. An den Hülsen 26 und 27 und am Schaltring 25 befinden sich an jeweils einer, in Einbaulage gemäß Fig. 6 einander zugekehrter Stirnseite, schräge Steuerkanten 25a, 26a und 27a, die miteinander im jeweiligen Schaltzustand im Eingriff stehen.

Die Funktion Ist folgende: Wird der Schubklotz 21 mittels der Schaltstange 28 in Pfei1richtung nach axial rechts bewegt, kommt dieser am Ende des Schlitzes 27b der Hülse 27 zur Anlage und nimmt diese axial mit, und zwar entsprechend dem axialen Weg des Schubklotzes 21 aufgrund der hier nicht gezeigten Schaltere i nste11ung.

Die schräge Steuerfläche 27a an der Stirnf1äche der Hülse gleitet nach Auftreffen an der Steuerfläche 25a der Hülse 25 ab^ und - nachdem die Hülse 27 über den durchgreifenden Schubklotz 21 drehfest gegenüber der Nabenachse 6 angeordnet ist - muß sich der Schaltring 25 in Pfei1rIchtung nach oben verdrehen. Bei

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dieser Abgleitbewegung trifft die schrage Steuerkante 25b auf die schräge SteuerkanTTe~T6 cruder koaxialen Schalthülse 26, welche durch den Schubklotz 21 ebenfalls an einer Ausweich-Drehung gehindert ist, nun verdrängt der axial auf der Stelle gehaltene Schaltring 25 die axial verschiebbare Schalthülse 26, die nach axial links ausweicht, wodurch dann die Umkehrung der Schaltbewegung zur Steuerung~3er Kupplung der Sonnenräder 24 bzw. erreicht wi rd.

FRP-3 Schu/Bb2
27.02.84

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Claims

χ.

FICHTEL £ SACHS AG, SCHWEINFURT

ANR 1 001 *f85 Reg.-Nr. 12

PATENTANSPRÜCHE

Mehrgangnabe für Fahrräder oder dergleichen, mit einer Gahgumschaltung, bei welcher ein Planetengetriebe mittels eines Sperrklinken-Systems einschaltbar Ist und wobei die Schaltung der SperrklInken durch axiale Verschiebung zumindest eines konzentrischen Bauelements steuerbar Ist, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Bauelement zur Drehmomentübertragung dient und dazu mit dem Antreiber ständig gekoppelt ist und dabei entweder mit dem axial festliegend angeordneten coaxlalen einzigen Planetenradträger oder mit dem zugehörigen, axial verschiebbar angeordneten Hohl rad wechselweise kuppelbar Ist, wodufch zugleich die Schaltung der zur Drehmomentübertragung dienenden jeweiligen Sperrklinken-Systeme erfolgt.

Mehrgangnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das coax I ale Bauelement zur Drehmomentübertragung als Antreiberhülse (3) ausgebildet Ist, welche sowohl vom Antreiber (5) als auch vom Hohl rad (2) Im Kuppelsinn teilweise übergriffen wird, während andererseits diese Antreiberhülse (3) von dem eine Innengesperreverzahnung (7a) aufweisenden Schaftteil des Planetenradträgers (7) übergriffen wird.

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3.. Mehrgangnabe unter Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antreiberhülse (3) axial verschiebbar und als Träger sowohl für Antriebs-SperrklInken C8 bzw. 9) als auch für Brems-SperrklInken ClO bzw. 11) geschlossen ausgebildet Ist.

4. Mehrgangnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Antreiberhülse (3) axial teilweise übergreifende Planetenradtrager (7) gestufte Planetenräder (33a bzw. 33b) aufweist, denen jeweils In der Zähnezahl unterschiedlich bemessene Sonnenräder (23 bzw". 24) zugeordnet sind.

5. Mehrgangnabe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die In der Zähnezahl unterschIedlIchen Sonnenräder (23 bzw. 24) auf der Nabenachse (6) axial getrennt angeordnet sind und durch axiale Verschiebung wechselweise mit der Nabenachse (6) drehfest verbindbar ausgebildet sind.

/\ 6. Mehrgangnabe nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar auf der Nabenachse (6) ein axial verschiebbares Schaltelement (Schalthülse 17) vorgesehen Ist, welches unter mittelbarer Einwirkung einer coaxlalen, den Sonnenrädern (23 und 24) unmittelbar zugeordneten Druckfeder (18) stehend, von einem einzigen, die Nabenachse quer durchgreifenden, axial verschiebbaren Betätigungsorgan (Schubklotz 21) steuerbar Ist.

7. Mehrgangnabe■nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthülse (17) ein Steuerring (14) zugeordnet Ist, welcher bei Anliegen an einem Festkonus (13) zur Richtungsumkehr der Axial bewegung einer auf der Schalthülse (17) unmittelbar gelagerten federbelasteten konzentrischen Hülse (15) ausgebildet Ist.

8. Mehrgangnabe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring CL4-) In sich abgewinkelt und an der Schalthülse (17) schwenkbar angelenkt Ist, derart, daß- nach einer VERSCHIEBEBEWEGUNG der ihn tragenden Schalthülse (17) In die axial rechte Endlage eIne<vom Schubklotz Cl und 20) bewirkte weiterführende VerschIebewegung der coaxlalen Hülse (15) ein ANLEGEN des Steuerrings Cl¹O mit seinem freien Ende am Festkonus C13!) auf der Nabenachse (6) bewirkt, wodurch eine axiale Rückwärtsbewegung der Schalthülse (17) und dadurch eine Umschaltung der drehfesten Halterung der Sonnenräder (23 bzw. 24) auf der Nabenachse (6) erfolgt. --

9. Mehrgangnabe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15) unter Spannung einer Druckfeder (22) steht, welche sich andererseits an einem Innerhalb der'Antrelberhülse (3) angeordneten Ring (16) abstützt.

10. Mehrgangnabe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenenräder (23 bzw. 24) Mitnahme-Elemente aufweisen, welche als axiale Klauen (23a) bzw. radiale Klauen (24a) zur wechselwe I sen drehfesten Anordnung auf der Nabenachse (6) ausgebildet sind.

11. Mehrgangnabe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenachse (6) radial gerichtete Kupplungselemente (Klauen 6a) zur Zusammenarbeit mit den Mitnahme-Elementen der Sonnenräder (23a bzw. 24a) aufweist.

12. Mehrgangnabe nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungselement für den Schubklotz (1 und 20) ein Schaltstift (28) dient, welcher, In der Nabenachse (6) in einer coaxlalen Bohrung (6b) geführt, gegen die Spannung einer coaxlalen Druckfeder (20) axial nach Innen verschiebbar I st.

Mehrgangnabe nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Schal thül se (17) coaxlale Antreiberhülse (3) In parallelen Ebenen jeweils axial gerichtete Lagert.aschen zur Aufnahme der am Umfang verteilten AntrIebs-SperrklInken C8 bzw. 9) und - am Umfang versetzt - der Brems-SperrklInken ClO bzw. 11) aufweist.

14. Mehrgangnabe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das den Sperrklinken (8, 10 bzw. 9, 11) In Jeder der Lagerungsebenen zugeordnete Federspannelement als jeweils einen Lagerungs-TeI1 umfang übergreifende Feder ausgeh I1det_ I st, die zusammen mit zumindest einem sich Im Umfang jeder Lagertaschenebene anschließenden Federelement (12) den gesamten SperrklInken-Lagerumfang überspannt.

15. Mehrgangnabe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als Halbfeder (12) ausgebildet Ist, welche jeweils den halben Lagerungsumfang überspannt, wobei zur Halterung am Körper der Antreiberhülse (3) jeweils axiale Bogentelle (12a) vorgesehen sind zum Eingreifen In achsparallele Aufnahmebohrungen (3b) In der Antreiberhülse (3).

16. Mehrgangnabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antreiberhülse (3) axial neben der Lagerungsebene für die Sperrklinken (8, 10 bzw. 9, 11) einen Ansatz mit einer Kupplungsaußenverzahnung (3a) aufweist zum Zusammenwirken mit einer Kupplungsinnenverzahnung (5a) im Antreiber (5).

17. Mehrgangnabe nach Anspruch 3 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Antreiberhülse (3) In Ihrem wenigstens die gesondert bewegliche Hülse (15) umschließenden Innenteil zumindest einen Steuerbund (3c) aufweist.

18. Mehrgangnabe nach Anspruch 3 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Antreiberhülse (3) an deren axialem Ansatz vorgesehene nutförmlge Kupplungsaußenverzahnung (3a) an Ihrem axialen Anfang jeweils Erweiterungen (3d) der jeweiligen Kupplungsnut (3a)-aufweist zum Zusammenwirken bei begrenztem Umfangsspiel mit der Kupplungsgegenverzahnung C5a> im Antreiber_C5_>_-_

19. Mehrgangnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuereinrichtung für die Gangstufenschaltung eine auf der Nabenachse (6) gelagerte erste Hülse (26) aufweist, welche als Träger für eine konzentrische zweite Hülse (27) dient, welch letztere mittels EIngriffschlitzen (26b bzw. 27b) durch den Schubklotz Cl und 20) steuerbar, mittels Steuerkanten (27a) mit einem Schaltring (25) zusammenwirken kann, welcher, auf der Nabenachse (6), axial neben der Hülse (27) an einem Festkonus (13) axial festliegend, Jedoch verdrehbar angeordnet Ist und seinerseits entgegengesetzte schräge Steuerkanten (25) zur Einwirkung auf die Hülse (26, i\ 26c) aufweist.

20. Mehrgangnabe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem axial linksseitigen Schaft des Planetenradträgers (7) ein auf einem Stellgewinde (36) verschiebbarer Bremskonus (1 und 30) zugeordnet ist, der einerseits als Träger für einen Satz AntrIebs-Sperrklinken (32) und andererseits als Teil einer Rücktrittbremseinrichtung (1 und 30, 37, 35, 35a) ausgebildet Ist.

21. Mehrgangnabe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Rücktrittbremseinrichtung vom Antreiber (5) über die direkt gekuppelte Antreiberhülse (3) mit den daran gelagerten Brems-Sperrklinken (10 bzw. 11) entweder direkt oder untersetzt unter Zwischenschaltung des Hohlrades (2) und der Planetenräder (33) auf den Planetenradtrager (7) und von diesem auf den Bremskonus (1 und 30) und von diesem auf den Bremsmantel (37) erfolgt. ,£

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