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Planetenräder-Wechselgetriebe, insbesondere zur Geschwindigkeitsänderung
bei Fahrrädern Die Erfindung betrifft ein Planetenräder-Wechselgetriebe, insbesondere
für Fahrräder, bei dem konische Umlaufräder mit zwei auf gemeinsamer Achse drehbaren
konischeil Zahnrädern in Eingriff stehen, die durch ein Wechselgetriebe miteinander
verbunden sind.
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Verbindungen zweier Zahnkränze eines Differentialgetriebes mittels
eines Wechselgetriie bes sind an sich bekannt, doch sind diese Anordnungen ganz
und gar nicht zur Verwendung bei Fahrradnaben geeignet.
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Dieses Anwendungsgebiet fordert von den zu verwendenden Getrieben
neben geringster räumlicher Ausdehnung eine genügende Anzahl von Geschwindigkeitswechseln,
welche jedoch weder zu kleine noch zu große Geschwindigkeitsänderungen mit sich
bringen dürfen.
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Erfindungsgemäß wird .nun diesen Forderungen dadurch genügt, daß das
die konischen Zahnräder verbindende Wechselgetriebe als Stirnräderumlaufgetriebe
ausgebildet ist. Die Kraftübertragung erfolgt dabei von dem einen der beiden gleichachsigen
Zahnräder auf den Träger der konischen Umlaufräder oder umgekehrt von diesem Träger
auf eines der beiden auf gemeinsamer Achse drehbaren Zahnräder.
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Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist
in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die grundsätzliche Anordnung,
auf die die Erfindung sich bezieht, Abb. z eine Ausführungsform des Getriebes in
schematischer Darstellung, Abb. g einen Teil einer zweiten Ausführungsform.
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In Abb. i sind schematisch zwei konische Zahnkränze i und a dargestellt,
die sich gleichachsig gegenüberliegen. Zwischen denn Zahnkränzen sind konische Planetenräder
3 angeordnet, die durch bekannte, nicht dargestellte Mittel gehalten werden.
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Wenn der Zahnkranz i in Bewegung gesetzt wird, hängt die Geschwindigkeit
der Drehung der Planetenräder um die gemeinsame Achse der Zahnkränze i und z von
dem Sinne und der Geschwindigkeit der Drehung des Zahnkranzes z ab.
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Wenn man mit wi die Drehgeschwindigkeit des Zahnkranzes i bezeichnet,
mit w2 die Geschwindigkeit des Zahnkranzes z, dann ist die Geschwindigkeit der Planetenräder
um die Achsen der Zahnkränze i, a
Bei dem Getriebe soll w2 geändert d. h. also die Geschwindigkeit des Zahnkranzes
a.
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Die in Abb. z dargestellte Vorrichtung besteht aus zwei konischen
Zahnkränzen und 5,
die von zwei. Gehäuseteilen 6 und 7 getragen
werden und um eine feststehende Achse 8 umlaufen.
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Auf der Achse 8 ist frei drehbar eine Muffe 9 mit zwei Zahnritzeln
io und i i. Die Muffe 9 wird auf der Achse 8durch irgendeine Vorrichtung, die der
Einfachheit halber nicht dargestellt ist, axial unverschiebbar festgehalten. Ferner
drehen sich zwei Kränze 12 und 13 Nebenfalls um die Achse B. Diese Kränze sind mit
Armen 14 bzw. 15 versehen, auf .denen sich Planetenräder 16 und 18 drehen. In der
Zeichnung sind die Kränze 12, i 3 im Schnitt gezeichnet,- die Arme jedoch nicht.
Bei .der dargestellten Ausführungsform sind die Planetenräder 16 auf dem Arm 14
mit einem einfachen Zahnkranz versehen. Sie greifen auf der einen Seite in das Kitzel
io sein, auf der anderen Seite in eine Innenverzahnung 17 am G:ehäusetei17. Auf
dem Arm 15 sind dagegen. zwei Zahnräder 18 und 19 vorgesehen. Die Verzahnung 18
greift in das Kitzel i i ein und die Verzahnung i9 in ein Kitzel 2o, welches sich
auf der Muffe g dreht und am Gebäusetei16 festsitzt. Alle Planetenräder haben eine
breitere Verzahnung als ,die Kitzel oder die Zahnkränze, mit denen sie in Eingriff
stehen, so daß der Eingriff bewahrt wird, wenn die Zahnkränze 12 und, 13 auf der
Welle 8 seitlich verschoben werden. Die Muffe 9 ist an. ihren beiden Enden mit seitlichen
Kupplungsverzahnungen 21 und 22 versehen. Ferner sind auf der Achse 8 urdrehbar
und urverschiebbar neben dien Gehäuseteilen 6 und 7 befestigte Schellen 23 und 2q.
mit Kupplungsverzahnungen 25 bzw. 26 vorgesehen. Die Schellen 23 und 2¢ sind auf
die Achse 8 aufgekeilt oder ixt anderer Weise damit starr verbunden. Die Kränze
12 und 13 sind ebenfalls mit seitlichen Verzahnungen 27, 28, 29 und 3o versehen,
die mit den Verzahnungen 25, 21, 22 oder 26 in Eingriff kommen können. Die Kränze
12 und 13 besitzen innere Ringnuten 32 und 31, in welche an Stangen 35 und 36 angeordnete
Finger 3q. und 33 vom Innern der Achse her eingreifen können. Zu diesem Zweck ist
die Achse 8 hohl ausgebildet und mit geeigneten Schlitzen für den Durchtritt der
Finger 33 und 34 versehen. Zwischen den Zahr1-kränzen,s und q. sind die konischen
Planetenräder 37 angeordnet, die zusammen in einem nicht :dargestellten Gehäuse
gelagert sind, das um die Achse 8 umläuft. Das Gehäuse 6 wird bei der dargestellten
Ausführungsform vom Kettenrad 38 her angetrieben, und je nach der Stellung der Stangen
35 und 36 wird bei gleichbleibender Geschwindigkeit ,des Rades 38 die Geschwindigkeit
des Umlaufs des Gehäuses der Planetenräder 37 um die Achse 8 geändert. Entsprechend
den. vier Geschwindigkeiten sind vier verschiedene Stellungen zu berücksichtigen
i. Die Stange 35 ist (nach links) herausgezogen, die Stange 36 ist (nach rechts)
in die Achse hineingeschoben. In diesem Fall sind die Kränze 12 und 13 .einerseits
.durch die Verzahnungen 2 i und 28, anderseits durch die Verzahnungen 22 und 29
gekuppelt. Die Planetenräder 16, 18, i 9 drehen sich dann nicht um ihre Achsen.
Der Gehäuseteil 7 wird von dem Gehäuseteil 6 mit gleicher Geschwindigkeit mitgenommen.
Das Gehäuse der konischen Planetenräder 37 läuft mit den beiden Zahnkränzen q: und
5 mit der Geschwindigkeit des Rades 38 um.
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2. Die Stange 3 5 ist in die Achse 8 hineingeschoben, die Stange 36
herausgezogen. Die Kränze 12 und 13 sind dann mit den Schellen 23 und 24 gekuppelt,
welche feststehen. Das Kitzel i i wird durch die doppelten Planetenräder 18, 19
in gleichem Sinne wie der Gehäuseteil 6, aber mit anderer Geschwindigkeit gedreht.
Der Gehäuseteil ? wird dann zu dem Gehäuseteil 6 in entgegengesetztem Sinne und
mit,einertGeschwindigkeit gedreht, die von der Größe der Übersetzung abhängt. Die
Planetenräder 37 drehen sich dann sehr schnell um ihre eigenen Achsen, aber sehr
langsam um die Achse B.
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3. Beide Stangen 3 5 und 3 6 sind herausgezogen. Das Kitzel io läuft
mit gleicher Geschwindigkeit wie das Rad 38 um.. Das Gehäuse 7 läuft zu dem Gehäuseteil
6 wie im vorhergehenden Fall in entgegengesetzter Richtung und mit anderer Geschwindigkeit.
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q.. Beide Stangen 35 und 36 sind, wie in Abb. 2 dargestellt, in die
Achse 8 hineingeschoben. Das Kitzel i i läuft in gleichem Sinne wie der Gehäusetei16,
aber mit anderer Geschwindigkeit, und durch Vermittlung von Muffe g und Kranz i
2 wird der Gehäusetei17 mit :derselben Geschwindigkeit unmittelbar mitgenommen.
Bei der dargestellten Ausführungsform muß der Gehäusetei17 sich schneller drehen
als der G ehäuseteil 6, und die Planetenräder 37 werden um die Achse 8 mit einer
Geschwindigkeit gleich der Hälfte der beiden Gehäuse laufen.
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Abb.3 zeigt eine abgeänderte Anordnung der Planetenräder an dem Kranz
i2.
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Die Arme 14 tragen hier zwei Planetenräder 16 und 39, die durch eine
Hohlwelle 41 starr miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 7 besitzt außer der Innenverzahnung
17 seine zweite Innenverzahnung 40. Die Zähne der Kupplungen 25 der Schelle 23 und
27 des Kranzes 12 sind sehr lang, wie dies Abb.3 erkennen läßt, ausgeführt.
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Der Kranz 12 kann dann drei Stellungen einnehmen
i.
die Stellung nach Abb.3, in welcher der Kranz 12 mit der Muffe 9 gekuppelt ist,
2. die Stellung, in welcher die Kuppelzähne 25 und 27 nur mit den Enden ihrer Zähne
ineinandergreifen, wobei das Rad 16 nur so weit verschoben wird, daß es infolge
seiner Länge in Eingriff mit dem Zahnrad i o und dem Zahnkranz 17 bleibt, 3. die
Stellung, bei der die Kuppelzähne 25 und 27 ganz ineinandergreifen, wobei das Rad
16 den Zahnkranz 17 freigibt, aber in Eingriff mit dem Zahnrad io bleibt, und da.s
Rad 39 in Eingriff kommt mit dem Zahnkranz 4o. - In dieser dritten Stellung wird
die Geschwindigkeit des Gehäuses 7 in bezug auf die vorhergehende Stellung verringert.
Durch passende Wahl der Durchmesser der Verzahnungen, Planetenräder und Zahnkränze
kann man den vollständigen Stillstand der konischen Planetenräder gegen Drehung
um die Achse 8 für eine Stellung des Zahnkranzes 13 erreichen.
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Für die Planetenräder 16 in Abb. 2 kann man auch eine Ausführung wie
beim Kranz 13 wählen, und dann ergibt sich, daß alle Geschwindigkeiten gemäß den
oben angegebenen Fällen 2, 3 und 4 größer als die Geschwindigkeiten im Fall i sind.
Die Stangen 35 und 36 werden durch einen geeigneten Nocken gesteuert. Jede andere
Steuerungsvorrichtung kann aber auch benutzt werden.