DE4133988A1 - Gangschaltnabe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Nabe mit Planetengetriebe als
Gangschaltung für Fahrräder und dergleichen und bezieht
sich insbesondere auf Naben, in denen zwei oder mehr Sonnen
räder wahlweise mit entsprechenden Zahnradelementen eines
zusammengesetzten oder Verbundplanetenrades zur Antriebs
übertragung in Eingriff bringbar sind.
Es ist bekannt, eine Nabe mit Planetengetriebe als Gang
schaltung mit fünf Gängen für ein Fahrrad vorzusehen, bei
der zusammengesetzte Antriebsräder mit einem gemeinsamen
Zahnkranz kämmen und geeignet sind, jeweils mit einem Son
nenrad zusammenzuwirken, welches zur Antriebsübertragung
wahlweise mit ihnen in Eingriff bringbar ist.
Bei dieser Anordnung sind die Sonnenräder auf der Naben
welle drehbar und verschiebbar zur einheitlichen Bewegung
in axialer Richtung angebracht, um das eine oder andere
Sonnenrad wahlweise in eine entsprechende Formation einzu
rücken, die drehfest auf der Welle sitzt.
Bei der genannten Anordnung ist der Planetenradkäfig mit
der Nabenhülse verbindbar, um je nach dem Nabenzustand eine
Antriebsverbindung vom Planetenradkäfig zur Nabenhülse her
zustellen. Hierzu dienen axial bewegliche Klinken, die im
Planetenradkäfig angebracht und geeignet sind, mit Rastzäh
nen zusammenzuwirken, die in einer Stirnkappe auf der Nabe
vorgesehen sind. Der Zahnkranz ist mit der Nabenhülse mit
tels radialer Klinken verbindbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Einrichtung
zur Verfügung zu stellen, mit der die jeweiligen Sonnenrä
der wahlweise in eine Arbeitsweise der Antriebsübertragung
gebracht werden können und insbesondere eine Einrichtung zu
schaffen, die einfacher als die bekannte aufgebaut ist und
weniger Platz erfordert, so daß innerhalb der Nabe Raum zur
Verfügung steht für eine andere Anordnung oder Auslegung
weiterer Einheiten.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe geht
im einzelnen aus Anspruch 1 hervor. Weitere Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften
Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausfüh
rungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Umlaufgetriebeanordnung
einer bekannten Fünfgangnabe mit den Einrichtungen,
durch die die Sonnenräder wahlweise drehfest auf
der Welle festgesetzt werden;
Fig. 2 eine Umlaufgetriebeanordnung gemäß der Erfindung in
einer Ansicht ähnlich Fig. 1;
Fig. 3A, 3B und 3C einen in der Anordnung gemäß Fig. 2 vor
gesehenen Gangwählkeil in einer Ansicht im Schnitt,
von vorn bzw. von oben;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Wählkeils gemäß
Fig. 3;
Fig. 5 eine Vorderansicht eines ersten Sonnenrades der in
Fig. 2 gezeigten Anordnung; und
Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 5, die aber ein
zweites Sonnenrad zeigt.
Zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung einer bekannten Fünf
gangnabe für Fahrräder mit durch Seilzug betätigter Bremse
gehört ein erstes Sonnenrad 11 und ein zweites Sonnenrad
12, die drehbar und verschiebbar auf einer Nabenwelle 13
angeordnet sind und mit entsprechenden Zahnradelementen 14,
15 von Verbundplanetenrädern 16 zusammenwirken, die in ei
nem Planetenradkäfig 17 abgestützt sind, der koaxial mit
der Nabenwelle 13 angeordnet ist. Außerhalb der Verbundpla
netenräder 16 ist ein Zahnkranz 18 angeordnet, der mit ih
nen in Antriebseingriff steht.
Zu der Nabe gehören ferner in einer Richtung wirksame Kupp
lungsmittel 19, 20 zwischen dem Planetenradkäfig 17 und der
Nabenhülse 21 sowie zwischen dem Zahnkranz 18 und der Na
benhülse 21 und ein von Hand betätigbarer Wählmechanismus
22, mit dem der Antriebsübertragungsweg zu dem Umlaufge
triebe und durch dasselbe und damit das von der Nabe zur
Verfügung gestellte Übersetzungsverhältnis bestimmt werden
kann, dies alles auf bekannte Weise.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird das eine
oder andere der beiden Sonnenräder 11, 12 auf der Naben
welle 13 verriegelt, um als Reaktionsglied für die Verbund
planetenräder 16 zu dienen durch Gleitbewegung derselbe in
zusammenwirkenden Eingriff mit einer entsprechenden Forma
tion, die entweder drehfest auf der Welle befestigt oder an
ihr vorgesehen ist.
Im einzelnen weist das Sonnenrad 11 in axialer Richtung
weisende Klauen 23 zur Zusammenwirkung mit radial ausge
richteten Klauen 24 an der Nabenwelle 13 auf, während das
erste Sonnenrad 12 mit einem Kragen 25 in Eingriff bringbar
ist, der eine Innenverzahnung 26 zur Aufnahme der Zähne 27
des Sonnenrades 12 hat. Eine Bewegung der Sonnenräder 11,
12 in axialer Richtung der Nabe zum wahlweisen Verriegeln auf
der Nabenwelle 13 wird durch axiale Einstellung einer An
zeigestange 28 bewirkt, die über einen Klotz oder Keil 29
wirkt, welcher in einem Schlitz 30 in der Welle gegen eine
Innenschulter 31 am Sonnenrad 11 verschiebbar ist, wobei
die Bewegung der Sonnenräder 11, 12 in Richtung nach außen
aus der Nabe heraus entgegen der Kraft einer Rückstellfeder
32 erfolgt.
Es ist ersichtlich, daß für die axiale Bewegung der Sonnen
räder 11, 12, die nötig ist, um den Eingriff des jeweiligen
Zahnrades mit den Verriegelungsmitteln 24, 27 herzustellen,
damit das betreffende Zahnrad drehfest auf der Nabenwelle
13 gehalten und das nicht gewählte Sonnenrad aus seinem
Eingriff mit den entsprechenden Verriegelungsmitteln 27, 24
gelöst wird, Raum innerhalb der Nabe erforderlich ist, und
das hat eine einschränkende Wirkung auf den in der Nabe für
andere Einheiten verfügbaren Platz. Beispielsweise ist
klar, daß die in einer Richtung wirkenden Kupplungsmittel
19 zwischen dem Planetenradkäfig 17 und der Nabenhülse 21
axiale Klinken aufweisen, die auf die Stirnkappe 34 der
Nabe wirken, da nicht genügend Platz zur Verfügung steht
für radiale Klinken.
Ferner ist die Anordnung der Sonnenräder und der Einrich
tungen zum wahlweisen Verriegeln derselben auf der Naben
welle verhältnismäßig kompliziert und entsprechend teuer.
Mit diesem besonderen Bereich der Nabe befaßt sich die Er
findung, gemäß der vorgeschlagen wird, statt axial bewegli
cher Sonnenräder, die wahlweise mit entsprechenden Verrie
gelungseinrichtungen in Eingriff bringbar sind, Sonnenräder
vorzusehen, die in bezug auf die Nabenspindel axial fixiert
sind und daß deren wahlweise Verriegelung auf der Naben
welle mittels eines Wählklotzes oder Wählkeils bewirkt
wird, der in axialer Richtung der Nabenwelle zwischen und
in Eingriff mit den Zahnrädern bewegbar ist und mit ihnen
so zusammenwirken kann, daß er das gewählte Zahnrad auf der
Nabenwelle gegen eine Umdrehung sichert.
Fig. 2 zeigt eine Fahrradnabe mit einer Gangschaltung in
Form eines Umlaufgetriebes und mit einer durch Seilzug be
tätigten Bremse, die ein erstes und ein zweites Sonnenrad
41, 42 aufweist, die beide auf der Nabenwelle 33 frei dreh
bar und axial in bezug auf dieselbe lokalisiert sind. Die
Sonnenräder 41, 42 stehen in Antriebseingriff mit entspre
chenden Zahnradelementen 43, 44 von zusammengesetzten oder
Verbundplanetenrädern 45, die in einem Planetenradkäfig 46
drehbar abgestützt sind und dabei in Antriebseingriff ste
hen mit einem Zahnkranz 47.
Zwischen dem Planetenradkäfig 46 und der Nabenhülse 50 und
zwischen dem Zahnkranz 47 und der Nabenhülse 50 sind in ei
ner Richtung wirksame Kupplungen 48, 49 vorgesehen, und mit
einem von Hand betätigbaren Wählmechanismus 51 kann der An
triebsübertragungsweg zu dem in Betrieb zu setzenden Um
laufgetriebe und durch dasselbe festgelegt werden.
Um das eine oder andere Sonnenrad 41, 42 wahlweise drehfest
auf der Nabenwelle 33 zu fixieren und damit das gewählte
Sonnenrad 41, 42 in Bereitschaft zur Antriebsübertragung zu
bringen, ist ein Wählklotz oder Wählkeil 52 radial inner
halb der Sonnenräder 41, 42 vorgesehen, der in einem diame
tralen Schlitz 53 in der Nabenwelle 33 frei verschiebbar
ist und sich daraus zum wahlweisen Antriebseingriff mit den
Sonnenrädern 41, 42 erstreckt. Zu der Nabe gehört eine am
Wählkeil 52 befestigte Einstelleinrichtung 54, bei deren
Betätigung der Wählkeil 52 in axialer Richtung der Naben
welle 33 verschiebbar ist, wobei er unter der Steuerung ei
ner Rückstellfeder 55 steht, die zwischen einer in die Na
benwelle 33 eingeschraubten Anschlagshülse 56 und der ande
ren Stirnseite des Wählkeils 52 abgestützt ist.
Der Wählkeil 52 hat, wie Fig. 3 und 4 im einzelnen zeigen,
in Draufsicht eine sechseckige Gestalt, wobei die Oberseite
57 und die Unterseite 58 des Wählkeils teilzylindrische
Form haben und die Flanken 59 eben sind. Der Wählkeil hat
Seitenflächen 60, 61, die so spitz zulaufen, daß sich zu
beiden Seiten einer führenden/nachlaufenden Kante 63 eine
Abschrägung 62 ergibt.
Die äußerste Seitenfläche 60 des Wählkeils 52 ist bei 64
mit einer Ausnehmung versehen und in der Mitte dieser Aus
nehmung hat der Wählkeil ein Gewindeloch 65 zur Aufnahme
des mit Gewinde versehenen Endes einer Wählstange 66 der
Einstelleinrichtung 54. Im Boden der Ausnehmung ist koaxial
mit dem Gewindeloch eine Nut 67 vorgesehen, die das innere
Ende der Rückstellfeder 55 aufnimmt.
Das erste Sonnenrad 54 ist, wie Fig. 5 zeigt, an seiner In
nenfläche mit einer Keilverzahnung 68 zur Aufnahme der En
den des Wählkeils 52 versehen, der frei, aber in enger
Gleitberührung mit der Keilverzahnung aufgenommen wird, so
daß die Bohrung im Sonnenrad folglich kreuzförmige Gestalt
hat, damit der Keil darin in verschiedenen relativen Win
kelstellungen aufgenommen werden kann.
Das zweite Sonnenrad 42 ist, wie Fig. 6 zeigt, ähnlich mit
einer Keilverzahnung versehen, wobei die dem ersten Sonnen
rad benachbarte Fläche des zweiten Sonnenrades eine Ansen
kung 69 hat, damit freier Raum für die führende Fläche des
Wählkeils 52 zur Verfügung steht, wenn dieser anfangs in
Eingriff gleitet, insbesondere aber um sicherzustellen, daß
die Flanken 59 des Wählkeils sich ordentlich von der Keil
verzahnung des einen Sonnenrades 41 oder 42 lösen, ehe sie
mit der Keilverzahnung des anderen Sonnenrades 42 oder 41
in Eingriff treten, wenn die Einstelleinrichtung 54 betä
tigt wird.
Um eine Fehlausrichtung im Winkel zwischen dem Wählkeil 52
und der Keilverzahnung des jeweiligen Sonnenrades 41, 42,
auf das sich der Keil zubewegt, auszugleichen und insbeson
schen dem Sonnenrad und dem Wählkeil im Fall einer Fehlaus
richtung bei der Einstellung zu vermeiden, ist das zweite
Sonnenrad 42 so angebracht, daß es entgegen der Kraft einer
zwischen dem Sonnenrad 42 und dem Planetenradkäfig 46 ange
ordneten Rückstellfeder 70 begrenzt axial in Richtung aus
der Nabe heraus bewegbar ist. Die Rückstellfeder 70 erlaubt
allerdings nur eine geringfügige axiale Verlagerung des
zweiten Sonnenrades 42, während der Wählkeil 52 und die
Keilverzahnung 68 sich in fluchtende Ausrichtung miteinan
der begeben, was es dem zugespitzten führenden Ende des
Wählkeils ermöglicht, in die Keilverzahnung einzugreifen.
Der Wählkeil ist in axialer Richtung der Nabe so bemessen,
daß ein gleichzeitiger Antriebseingriff der Flanken des
Wählkeils mit dem ersten und zweiten Sonnenrad vermieden
wird, wobei die spitz zulaufenden Stirnflächen so gestaltet
sind, daß sie die axiale Bewegung des Wählkeils in Ein
stellrichtung bei Eingriff mit beiden Zahnrädern fördern
durch die Reaktion zwischen der Abschrägung und der Keil-
Verzahnüng des betreffenden Sonnenrades.
Es hat sich gezeigt, daß durch axiale Lokalisierung der
frei drehbaren Sonnenräder in bezug auf die Nabenwelle und
durch das wahlweise Festsetzen der Sonnenräder auf der Na
benwelle entsprechend dem erforderlichen Umlaufgetriebe
Raum im Kern für andere Einheiten der Nabe freigemacht
wird. Bei der hier gezeigten Nabe können radial wirkende
Klinken zur Übertragung von Antriebskraft vom Planetenrad
käfig auf die Nabenhülse anstatt der axial wirkenden Klin
ken beim Stand der Technik benutzt werden.
Ferner ist der komplizierte Aufbau vermieden, der beim
Stand der Technik nötig ist für eine Einrichtung zum Ver
riegeln der axial beweglichen Sonnenräder auf der Naben
welle, und es ist eine vereinfachte Konstruktion möglich.
Es ist klar, daß die Erfindung wahlweise den Einschluß ei
nes von mehreren Sonnenrädern in das wirksame Getriebe ei
nes Umlaufgetriebes mit zusammengesetzten Planetenzahnrä
dern betrifft und sich auf die Art und Weise sowie Mittel
bezieht, mit denen diese Wahl getroffen wird und das ge
wählte Sonnenrad in Antriebsübertragungseingriff gelangt.
Die Verstellung zwischen den einzelnen Antriebsübertra
gungspfaden von einem Eingabeglied, beispielsweise einem
Fahrer zur Gangschaltungsnabe für das ausgewählte wirksame
Getriebe erfolgt auf bekannte Weise, so daß weder die Ein
richtungen noch das Verfahren zum Bewirken der Verstellung
hier im einzelnen beschrieben zu werden braucht.
Auch ist die Konstruktion und Arbeitsweise einer mittels
Seilzug betätigten Bremse, falls eine solche vorgesehen
ist, bekannt und braucht nicht naher beschrieben zu werden.
Zwar weist das unter Hinweis auf Fig. 2 beschriebene Aus
führungsbeispiel zwei Sonnenräder auf, so daß sich eine
Nabe mit einer Fünfgangschaltung ergibt, es ist jedoch
klar, daß auch eine Schaltung mit sieben Gängen erzielbar
ist, wenn drei Sonnenräder vorgesehen werden, die jeweils
in bezug auf die Nabenwelle frei drehbar und wahlweise
festsetzbar sind durch eine entsprechende Einstellung des
Wählkeils in axialer Richtung der Nabe.
Claims (8)
1. Nabe mit Planetengetriebe als Gangschaltung mit einer
Nabenwelle, einer Vielzahl von nebeneinander auf der Naben
welle frei drehbar angebrachten Sonnenrädern, die wahlweise
auf drehfeste Weise mit der Nabenwelle verbindbar sind, ei
nem mit der Nabenwelle koaxialen Planetenradkäfig, einer
Vielzahl zusammengesetzter Planetenräder, die in dem Käfig
drehbar angebracht sind und jeweils ein Zahnradelement auf
weisen, das mit einem entsprechenden Sonnenrad radial
fluchtet und mit diesem in Antriebseingriff steht, einem
mit dem Planetenzahnrad und den Sonnenrädern koaxial ange
ordneten und mit dem Verbundplanetenrad in Antriebseingriff
stehenden Zahnkranz, einer Nabenhülse, zwischen dem Plane
tenradkäfig und der Nabenhülse sowie zwischen dem Zahnkranz
und der Nabenhülse angeordneten, in einer Richtung wirksa
men Kupplungsmitteln und Kupplungsmitteln, die so betätig
bar sind, daß sie ein ausgewähltes der Vielzahl von Sonnen
rädern drehfest mit der Nabenwelle verbinden, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sonnenräder (41, 42) in bezug auf die
Nabenwelle (33) axial fixiert sind, und daß die Kupplungs
mittel einen Wählkeil (52) aufweisen, der in axialer Rich
tung der Nabenwelle (33) bewegbar und wahlweise mit einem
entsprechenden der Vielzahl von Sonnenrädern in Eingriff
bringbar ist und dasselbe auf der Nabenwelle drehfest
macht.
2. Nabe mit Planetengetriebe als Gangschaltung nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählkeil (52) in
einem Schlitz in der Nabenwelle (33) in Längsrichtung be
grenzt bewegbar aufgenommen ist, und daß die Sonnenräder
(41, 42) Ringform haben und an ihren jeweiligen Innenflä
chen eine Keilverzahnung (68) aufweisen, in der der Wähl
keil (52) zum Zusammenwirken aufnehmbar ist.
3. Nabe mit Planetengetriebe als Gangschaltung nach An
spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählkeil
(52) an seinen entgegengesetzten Enden spitz zulaufende
Flächen (62) hat, die an den Enden eine führende bzw. nach
laufende Kante (63) bestimmen.
4. Nabe mit Planetengetriebe als Gangschaltung nach An
spruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählkeil
(52) ebene Flanken (59) zum führenden Eingriff mit dem
Schlitz aufweist.
5. Nabe mit Planetengetriebe als Gangschaltung nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Sonnenräder (41, 42) vorgesehen sind.
6. Nabe mit Planetengetriebe als Gangschaltung nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine der einander benachbarten Flächen von zwei
beliebigen aufeinanderfolgenden Sonnenrädern mit einer An
senkung (69) versehen ist.
7. Nabe mit Planetengetriebe als Gangschaltung nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Sonnenrad in axialer Richtung gegen eine fe
dernd nachgiebige Hemmung begrenzt bewegbar angebracht ist.
8. Nabe mit Planetengetriebe als Gangschaltung nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wählkeil (52) im Grundriß sechseckige Gestalt hat, und
daß die Oberseite und Unterseite (57, 58) desselben teilzy
lindrische Form haben.
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GB (1) | GB9022270D0 (de) |
Cited By (3)
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WO2002030733A1 (de) | 2000-10-12 | 2002-04-18 | Hermann Schmidt | Mehrganggetriebe für fahrräder |
DE19828829B4 (de) * | 1998-06-27 | 2004-08-05 | Kun Teng Industry Co., Ltd., Ta-Ya Hsiang | Fünfgangnabe |
DE102018119309A1 (de) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | Ningbo Zhangxing Import And Export Co., Ltd | Internes Dreigang-Doppelkupplungsgetriebe |
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- 1991-10-14 JP JP3264929A patent/JPH06129500A/ja active Pending
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DE19828829B4 (de) * | 1998-06-27 | 2004-08-05 | Kun Teng Industry Co., Ltd., Ta-Ya Hsiang | Fünfgangnabe |
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