DE3819065C2 - Nabe mit einem Gangschaltgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nabe mit einem Gangschaltgetriebe sowie mit einer eingebauten Rücktrittsbremse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine gattungsgemäße Nabe mit einem Gangschaltgetriebe ist aus der DE-OS 34 40 068 bekannt. Bei ihr wird im Fahrbetrieb die Bewegung des Antreibers wahlweise auf den Planetenradträger oder auf das Außenrad übertragen; hierzu ist eine Wählvorrichtung vorgesehen. Durch den Kraftfluß im Bremsbetrieb vom Antreiber über die Antreiberhülse und die doppelt wirkende Sperrverzahnung auf das Außenrad des Planetengetriebes wird erreicht, daß in sämtlichen Gängen eine gleichmäßige, maximale Bremsleistung zur Verfügung steht. Das Ein- und Ausschalten des doppelt wirkenden Klinkengesperres erfolgt bei der bekannten Nabe durch axiales Verschieben der Antreiberhülse; hierzu ist zwischen dem Antreiber und der Antreiberhülse eine Steigverzahnung vorgesehen.

Bei der bekannten Nabe wird die erforderliche Baulänge in axialer Richtung als unerwünscht groß angesehen.

Aus der AT-PS 270398 ist ein Freilaufaggregat bekannt, welches über eine doppelt wirkende Freilaufkupplung verfügt. Je nach der Drehrichtung des Eingangs wird die Freilaufkupplung so gesteuert, daß der Drehmomentfluß in die jeweils andere Drehrichtung unterbrochen ist. Hierzu ist am Eingang ein Steuerring vorgesehen, der Fenster aufweist, welche das eine oder das andere Klinkengesperre freigeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Nabe mit gegenüber dem Stand der Technik verkürzter axialer Baulänge zu schaffen.

Diese Aufgabe ist durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Wesentlich ist somit, daß allein durch die Relativdrehung des Antreibers zur Wählhülse das doppelt wirkende Klinkengesperre umgesteuert wird.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung umfaßt die Bremsbetätigungsvorrichtung ein Klinkengesperre und Mittel, wodurch die Klinke zumindest im großen Gang (Schnellgang) im Antriebszustand der Anordnung außer Eingriff bringbar ist, und es sind Mittel vorgesehen, die beim Bremsen eine antriebsmäßige Trennung der Wählhülse vom Planetenradträger sicherzustellen vermögen, wobei das Klinkengesperre mit dem zusätzlichen Klinkengesperre fest bzw. einstückig verbunden ist.

Bezüglich weiterer Ausbildungen und Vorteile der Erfin­ dung wird auf die Beschreibung und die Ansprüche verwie­ sen.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaf­ ten Einzelheiten anhand von zwei schematisch dargestell­ ten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeich­ nungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Planetengetriebe, wobei die obere Zeichnungshälfte die Schalt­ stellung für den Schnellgang, die untere die Schaltstellung für den Berggang zeigt,

Fig. 2 den Schnitt II-II in Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt III-III in Fig. 1,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 und 6 je eine der Fig. 1 und 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform und

Fig. 7 eine auseinandergezogene Perspektive mit einer Darstellung verschiedener Bauteile der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 5 und 6.

Die in Fig. 1 bis 4 dargestellte Nabe mit Schaltgetriebe umfaßt einen Nabenmantel 11, in welchem angeordnet sind: ein um die Achse einer feststehenden Radwelle 13 drehbarer Antrei­ ber 12, eine Wählhülse 14, die auf der Radwelle 13 ange­ ordnet und axial zu ihr durch eine Schaltstange 15 ver­ schiebbar ist, ein feststehendes Sonnenrad 16 auf der Radwelle 13, eine Vielzahl von Planetenrädern 17, die in einem Planetenradträger 18 gelagert und mit dem Sonnenrad 16 in Zahneingriff sind, wobei der Planetenradträger 18 um die Radwelle 13 frei drehbar gelagert ist, ein Außen­ rad 19, das radial außerhalb der Planetenräder 17 ange­ ordnet ist und an seinem Innenumfang eine mit den Plane­ tenrädern 17 in Eingriff stehende Verzahnung trägt, ein Klinkengesperre 20 für großen bzw. Schnellgang und Nor­ malgang zwischen dem Außenrad 19 und dem Nabenmantel 11, und ein Klinkengesperre 24 für kleinen bzw. Berggang zwi­ schen einem mit einem axialen Verlängerungsstück des Planetenradträgers 18 verschraubten Bremskonus 21 und dem Nabenmantel 11. Bei relativer Drehbewegung zwischen dem Bremskonus 21 und dem Planetenradträger 18 in der entsprechenden Richtung vermag der Bremskonus 21 einen Bremsbelag 22 mit Reibschluß an eine Bremstrommel 23 anzulegen. In dem Nabenmantel 11 ist eine Bremsbetätigungsvorrichtung 25 angeordnet, mit der sich der Bremskonus 21 durch Drehung des Außenrades 19 und des Planetenradträgers 18 so bewegen läßt, daß er den Reibbelag 22 in den beschriebenen Reibeingriff verbringt.

Der Antreiber 12 weist eine axiale Durchgangsbohrung auf, in welcher ein Innenvielnutprofil 26 ausgebildet ist, und ferner Klinken 27, die in ihm in zugehörigen Taschen schwenkbar gelagert sind für den Eingriff in eine Innensperrverzahnung 28 am Außenrad 19. Die Klinken 27 sind gewöhnlich durch nicht dargestellte Federn in Eingriff mit der Sperrverzahnung 28 vorgespannt, derart, daß auf sie ein Antrieb in der Vorwärtsrichtung übertra­ gen wird.

Die einzelnen Planetenräder 17 sind im Planetenradträger 18 mittels Planetenradwellen 29 drehbar gelagert, die sich vom Planetenradträger 18 axial in Richtung auf den Antreiber 12 erstrecken und an Innenmitnehmernasen 30 anlegbar sind, die an dem am weitesten innen gelegenen Ende der Wählhülse 14 ausge­ bildet sind, wogegen das äußere Ende der Wählhülse 14 ein Vielnutprofil 31 für den Eingriff mit dem Vielnut­ profil 26 des Antreibers 12 trägt.

Gleichachsig mit der Radwelle 13 ist eine Rückstellfeder 33 angeordnet, die zwischen einer Nase 34 eines festste­ henden Lagerkonus 35 und der Wählhülse 14 eingespannt ist.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Planeten­ getriebes ist folgende:

Bei der in der oberen Hälfte der verschiedenen Zeich­ nungsfiguren dargestellten relativen Anordnung der Bau­ teile, welche der Schnellgang-Schaltstellung des Getrie­ bes entspricht, wird durch Vorwärtsdrehung eines mit dem Antreiber 12 verbundenen Kettenrades 37 dank des Ein­ griffs zwischen der Wählhülse 14 und dem Antreiber 12 einerseits und den Endstücken der aus dem Planetenradträger 18 her­ ausragenden Planetenradwellen 29 andererseits eine Dre­ hung des Planetenradträgers 18 hervorgerufen, und somit dreht sich das Außenrad 19. Durch das Klinkengesperre 20 wird durch die Drehung des Außenrades 19 dem Nabenmantel 11 die ge­ wünschte Bewegung erteilt und somit der Antrieb erzeugt.

In der Schnellgang-Stellung der Radnabe dreht sich das Außenrad 19 rascher als der Antreiber 12, und somit werden die Klinken 27 von den Sperrzähnen 28 überholt.

Zum Einrücken des Normalganges wird die Wählhülse 14 zurückgezogen, bis die Innenmitnehmernasen 30 von den Enden der Planetenradwellen 29 angehoben sind. Der An­ trieb geht dann vom Antreiber 12 über das von den Klin­ ken 27 und den Sperrzähnen 28 gebildete zusätzliche Klinkengesperre zum Außenrad 19 und von dort, wie zuvor, über das Klinkengesperre 20 zum Nabenmantel 11.

Zum Schalten in den Berggang wird die Wählhülse 14 noch weiter zurückgezogen, bis die Innenmitnehmernasen 30 mit ihrer Rückseite an die hinteren Abschnitte 38 der Klin­ ken 39 vom Klinkengesperre 20 anstoßen und die Klinken 39 aus den zugehörigen Sperrzähnen 40 lösen. In diesem Falle wird der Antrieb vom Antreiber 12 über die Klinken 27 und die Sperrzähne 28 auf das Außenrad 19 und von dort auf die Planetenräder 17 übertragen. Durch die Dre­ hung der Planetenräder 17 um das festgehaltene Sonnenrad 16 wird eine Drehbewegung des Planetenradträgers 18 hervorgerufen, mit dem sich der Bremskonus 21 mitdreht, wobei Bewegung auf den Nabenmantel 11 über das Klinkengesperre 24 übertra­ gen wird.

Beim Fahren im Schnell- und Normalgang arbeitet das Klinkengesperre 24 im Freilauf- bzw. Überholbetrieb.

Gemäß Fig. 3 benutzt die Bremsbetätigungsvorrichtung 25 die beiden Klinken 27, welche auf dem Antreiber 12 ge­ lagert und so angeordnet sind, daß sie mit den im Außen­ rad 19 ausgebildeten, nach innen gerichteten Sperrzähnen 28 in Eingriff bringbar sind, wobei die Klinken 27 und die Sperrverzahnung 28 zweisinnig wirken. Bei einer Be­ wegung des Antreibers 12 in der Vorwärtsrichtung wird die Nase 41 jeder Klinke 27 so positioniert, daß sie sich an eine Antriebsflanke 42 eines Sperrzahnes 28 an­ legt, wobei sie in diese Stellung durch Federkraft vor­ gespannt ist, aber in der Schnellgang-Schaltstellung der Anordnung, wie zuvor schon angegeben, von den Sperrzähnen 28 überholt wird.

Bei Umkehr der Bewegungsrichtung des Antreibers 12 kommt das Vielnutprofil 31 der Wählhülse 14 in Eingriff mit einer Nockenfläche 43 an jeder Klinke 27 und schwenkt die Klinke 27 gegen die Rückhaltekraft der Feder so, daß ihr hinterer Abschnitt 44 in eine Eingriffsstellung mit der Bremsflanke 45 eines Sperrzahnes 28 gebracht wird, wobei zwischen dem Vielnutprofil 31 der Wählhülse 14 und dem Vielnutprofil 26 des Antreibers 12 "Totgang" vorhan­ den ist, um die notwendige Relativbewegung zwischen der Wählhülse 14 und dem Antreiber 12 zu ermöglichen.

Soll in der Schnellgangstellung die Bremse in zufrieden­ stellender Weise betätigt werden können, ist es notwen­ dig, daß entweder die Innenmitnehmernasen 30 von den Planetenradwellen 29 gelöst werden, oder daß die Brems­ betätigung erfolgt, bevor der Antrieb durch die Wählhülse 14 in umgekehrter Richtung auf die Planetenradwellen über­ tragen wird. Mittel zum Erreichen beider Ziele sind dem Fachmann bekannt.

Die Arbeitsweise der Rücktrittbremse ist insoweit her­ kömmlich, als durch die Bewegung des Antreibers 12 in der umgekehrten Richtung der hintere Abschnitt 44 jeder Klinke 27 zum Zusammenwirken mit der Bremsflanke 45 ei­ nes zugehörigen Sperrzahnes 28 an diese Bremsflanke an­ gelegt wird und bei Fortsetzung dieser Bewegung dem Außenrad 19 eine Bewegung in umgekehrter Richtung er­ teilt wird. Somit wird Bewegung auf den Planetenradträger 18 übertra­ gen, und die Bewegung des Planetenradträgers 18 in der umgekehrten Richtung bewirkt eine axiale Verschiebung des Bremskonus 21 und bringt den Reibbelag 22 zur Reibschlußanlage an der Bremstrommel 23. Weil der Antriebsübertragungsweg beim Bremsen ausnahmslos über das Außenrad 19 zum Planetenradträger 18 führt, wird eine konstante Bremswirkung erzielt.

Dank der Erfindung läßt sich ein "antriebsloser" Zustand der Radnabe vermeiden, insofern als der neue Antriebsübertragungsweg sowohl beim Herstellen als auch Lösen der direkten Antriebsverbindung zwischen der Wählhülse 14 und dem Steg 18 wirkungsmäßig ohne Verzöge­ rung zustande kommt.

Ferner wird unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung eine gleichmäßige Bremsung sichergestellt.

Bei der in Fig. 5 bis 7 dargestellten anderen Ausfüh­ rungsform sind statt doppeltwirkender Klinken am Antrei­ ber 12 für den Vorwärtsantrieb und den Bremsbetrieb ge­ trennte Klinken für diese verschiedenen Funktionen vor­ gesehen. Gemäß Fig. 5 bis 7 sind im Umfang des Antrei­ bers 12, in einer sich radial mit der Innensperrverzah­ nung 28 am äußeren Ende des Außenrades 19 deckende Ebe­ ne vier um 90° gegeneinander versetzte Klinkentaschen 51 bis 54 ausgebildet, wobei die Paare sich diametral ge­ genüberliegender Taschen 51, 53 bzw. 52, 54 bezogen auf die Umgangsrichtung des Antreibers 12 entgegengesetzt gerichtet sind und von einem Paar Antriebsklinken 55 bzw. Bremsklinken 56 jeweils eine Klinke aufnehmen. Auf der Wählhülse 14 ist in fester Winkelstellung ein kreis­ ringförmiges Klinkenbetätigungsglied 57 angeordnet, das in Achsenrichtung der Wählhülse 14 bewegbar und durch eine Kupplungsfeder 58 in Richtung auf den Antreiber 12 elastisch vorgespannt ist. Die einzelnen Antriebsklinken 55 und Bremsklinken 56 sind durch eine Klinkenfeder 59 vom Antreiber 12 nach außen und in Eingriff mit den In­ nensperrzähnen 28 des Außenrades 19 vorgespannt.

Mit dem Klinkenbetätigungsglied 57 ist an seinem Außen­ umfang ein Ansatz 60 fest bzw. ein­ stückig verbunden, der an zwei sich diametral gegenüber­ liegenden Stellen Ausnehmungen aufweist, die über einen Bogen von 90° sich erstreckende Fenster 61 bilden, durch welche die Klinken 55 und 56 hindurchragen (sh. Fig. 6). Beim gezeigten Beispiel weist der Antreiber 12 an zwei sich diametral gegenüberliegenden Stellen und zwischen benachbarten, nach innen gerichteten Klinken 55 und 56 je einen radialen Vorsprung 62 auf, der eine einwand­ freie Einbaustellung des Klinkenbetätigungsgliedes 57 relativ zum Antreiber 12 sicherstellt, insofern als der Durchmesser des Antreibers 12 im Bereich der Vorsprünge 62 größer ist als der Innendurchmesser des Ansatzes 60 und folglich falsches Zusammenbauen ausschließt. In der in Fig. 6 gezeichneten Stellung dient der Ansatz 60 des Klinkenbetätigungsgliedes 57 auch dazu, die richtige Anordnung der Klinken 55 und 56 in ihren zugehörigen Taschen 51 bis 54 aufrechtzuerhalten.

Bei einer relativen Drehbewegung zwischen dem Antreiber 12 und der Wählhülse 14 entsprechend einem Wechsel aus dem Antriebs- in den Bremsbetrieb, dreht sich das Klin­ kenbetätigungsglied 57 relativ zum Antreiber 12 und legt sich an die Rückseiten der Antriebsklinken 55 an und schwenkt sie außer Eingriff mit den Sperrzähnen 28, wobei die Bremsklinken 56 freikommen aus ihrer Hemmung durch das Klinkenbetätigungsglied und in Eingriff mit den Bremsflanken der Sperrzähne 28 schwenken. Bei einer Relativbewegung zwischen dem Antreiber 12 und der Wählhülse 14 in der umgekehrten Richtung werden die Bremsklinken 56 außer und die Antriebsklinken 55 wieder in Eingriff mit den Sperrzähnen 28 gebracht.

Die Arbeitsweise der abgewandelten Ausführungsform ist derjenigen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 4 direkt ähnlich.

Wenngleich für die Herstellung einer Antriebsver­ bindung zwischen der Wählhülse 14 und dem Planetenradträger 18 die Planetenradwellen 29 bevorzugt werden, kann es in eini­ gen Fällen vorteilhaft sein, am Planetenradträger 18 Innenmitnehmer­ nasen vorzusehen, in welche ein Vielnutprofil am inneren Ende der Wählhülse 14 eingreifen.

Claims (4)

1. Nabe mit einem Gangschaltgetriebe für ein Zweirad, Dreirad oder dergleichen mit eingebautem Nabenmantel (11), einem Planetengetriebe, das ein Sonnenrad (16), ein mit diesem gleichachsig und in radialer Deckungsstellung angeordnetes Außenrad (19), einen ebenfalls mit dem Sonnenrad (16) gleichachsigen Planetenradträger (18) und eine Mehrzahl von im Planetenradträger (18) drehbar gelagerten und mit dem Sonnenrad (16) und dem Außenrad (19) kämmenden Planetenrädern (17) umfaßt, zugehörigen, zwischen dem Nabenmantel (11) und dem Außenrad (19) sowie zwischen dem Nabenmantel (11) und dem Planetenradträger (18) angeordneten einsinnig wirkenden Kupplungen (20, 24), einem Antreiber (12), einer manuell einstellbaren, axial verschiebbaren Wählhülse (14), die mit dem Antreiber (12) drehmomentübertragend verbunden ist und mit dem Planetenträger (18) und dem Außenrad (19) wahlweise drehmomentübertragend kuppelbar ist, mit einer durch den Planetenradträger (18) betätigbaren Rücktrittbremse und einem wahlweise zweisinnig wirkenden und durch die Wählhülse (14) steuerbaren Klinkengesperre (27; 55, 56), welches im Antriebsstrang zwischen dem Antreiber (12) und dem Außenrad (19) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antreiber (12) und Wählhülse (14) ein Drehspiel besteht, um das sich bei Drehrichtungsumkehr der Antreiber (12) gegenüber der Wählhülse (14) verdrehen kann, und daß an der Wählhülse (14) angeordnete Klinkenbetätigungsflächen (31, 60) bei einer Relativverdrehung zwischen Antreiber (12) und Wählhülse (14) das Klinkengesperre (27; 55, 56; 28) wechselweise steuern.

2. Nabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweisinnig wirkende Klinkengesperre (27, 28) eine zweisinnig wirkende Klinke (27) umfaßt, welche wahlweise mit der Antriebs- oder der Bremsflanke (42, 45) eines an dem Außenrad vorgesehenen Sperrzahnes (28) in Eingriff bringbar ist, und daß die Klinkenbetätigungsflächen (31) durch ein an der Wählhülse (14) vorgesehenes Nutprofil (31) gebildet werden, welches mit Nockenflächen (43) an den Klinken (27) zusammenwirkt.

3. Nabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweisinnig wirkende Klinkengesperre (55, 56; 28) entgegengesetzt gerichtete Antriebs- und Bremsklinken (55, 56) umfaßt, die in Taschen (51, 53; 52, 54) aufgenommen und federnd vorgespannt sind, und daß die Klinkenbetätigungsflächen (60) an einem Klinkenbetätigungsglied (57) ausgebildet sind, welches einen ringförmigen Körper umfaßt, der einen äußeren Ansatz (60) in die Antriebs- und Bremsklinken (55, 56) überdeckender Anordnung besitzt, wobei der Ansatz Fenster (61) bildende Öffnungen aufweist, die wahlweise gemäß der Relativverdrehung zwischen der Wählhülse (14) und dem Antreiber (12) bezüglich der Klinken (55, 56) ausgerichtet werden können.

4. Nabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Klinkenbetätigungsglied (57) drehfest und axial verschiebbar auf der Wählhülse (14) gelagert ist.