DE69702874T2

DE69702874T2 - Antriebsnabe mit Bremse für Fahrrad

Info

Publication number: DE69702874T2
Application number: DE69702874T
Authority: DE
Inventors: Mitsugu Hanada
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: CN1165759A; TW331547B; CN1065491C; EP0795462A2; EP0795462A3; JPH09249182A; US5833040A; DE69702874D1; EP0795462B2; JP3044190B2; EP0795462B1; DE69702874T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrradgetriebe, und insbesondere auf ein internes Fahrradgetriebe, welches eine Rücktrittbremseinheit enthält.
Ein intern montiertes Fahrradgetriebe, welches eine Rücktrittbremseinheit enthält, ist aus dem US-Patent 3,937,309 bekannt. Diese interne Nabe beinhaltet eine Nabenachse, ein in bezug auf die Nabenachse drehbar montiertes Antriebselement, ein drehbar um die Nabenachse montiertes Nabengehäuse und ein zwischen diesem Antriebselement und dem Nabengehäuse angeordnetes Planetengetriebe, um die Drehbewegung des Antriebselements über verschiedene Kraftübertragungspfade auf das Nabengehäuse zu übertragen. Das Planetengetriebe enthält ein von einem Planetenradträger unterstütztes Planetenrad zur Drehung um diese Nabenachse, und ein mit dem Planetenrad kämmendes Hohlrad. Das Getriebe sieht drei Gänge vor, welche von der axialen Lage einer Kupplungseinheit, welche an ein Antriebselement gekoppelt ist, abhängen. Genauer gesagt, wird ein hoher Gang vorgesehen, wenn die Kupplung so mit dem Planetenradträger verbunden ist, daß die vom Antriebselement kommende Vorwärtsdrehkraft vom Planetenrad, welches am Planetenradträger befestigt ist, über dieses Hohlrad auf das Nabengehäuse übertragen wird. Ein mittlerer Gang wird vorgesehen, wenn der Kupplungskörper mit dem Hohlrad verbunden und die Drehkraft in Vorwärtsrichtung des Antriebselements direkt vom Hohlrad auf das Nabengehäuse übertragen wird. Eine niedrige Geschwindigkeitsstufe wird vorgesehen, wenn dieser Kupplungskörper mit diesem Hohlrad verbunden ist und die Drehkraft in Vorwärtsrichtung dieses Antriebselementes auf dieses Nabengehäuse über dieses Hohlrad, dieses Planetenrad und diesen Planetenradträger übertragen wird.
Solche Getriebe beinhalten üblicherweise eine Rücktrittbremseinheit, wobei die Drehkraft in Rückwärtsrichtung vom Antriebsorgan bewirkt, daß sich ein Bremskegel, der am Planetenradträger vorgesehen ist, in der axialen Richtung bewegt. Diese Bewegung des Bremskegels in der axialen Richtung bewirkt, daß sich ein Bremsschuh ausdehnt und daher eine Bremswirkung erzeugt wird. Ungünstigerweise muß die Drehkraft in Rückwärtsrichtung vom Antriebselement denselben Übertragungspfad durchlaufen, welcher auch für die Vorwärtsdrehung des Antriebselements benutzt wird. Daher wird bei einer vorgegebenen Kraft auf die Pedale in der Bremsrichtung eine unterschiedliche Bremskraft auf das Rad aufgebracht, welche vom Übertragungspfad abhängt, der zum Zeitpunkt des Bremsens ausgewählt ist. Als Folge davon besteht das Risiko, daß die resultierende Bremskraft, welche auf das Rad aufgebracht wird, unterschiedlich von dem ist, was der Fahrer beabsichtigt, und unzureichend oder zu hoch sein kann.
Aus der US 4,240,533 ist ein intern montiertes Fahrradgetriebe, welches eine Rücktrittbremseinheit enthält, bekannt. Die Nabe enthält hierbei eine Nabenachse, ein Antriebselement und ein in bezug zur Nabenachse drehbar montiertes Nabengehäuse. Ein Planetengetriebe ist zwischen dem Antriebselement und dem Nabengehäuse angeordnet, um die Drehkraft vom Antriebselement auf das Nabengehäuse über verschiedene Drehkraftübertragungspfade zu übertragen. Das Planetengetriebe enthält Planetenräder, einen Planetenradträger und ein mit den Planetenrädern kämmendes Hohlrad. Die Bremskraft des Antriebselementes wird immer direkt auf das Hohlrad aufgebracht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine innen montierte Fahrradgangschaltung, welche eine Rücktrittbremseinheit enthält, wobei die Bremskraft, welche auf die Räder wirkt, unabhängig von dem gewählten Übertragungspfad die gleiche ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Getriebenabe mit einer Rücktrittsbremseinheit eine Nabenachse, ein in Bezug auf die Nabenachse drehbar montiertes Antriebselement, ein in Bezug auf die Nabenachse drehbar montiertes Nabengehäuse und ein zwischen diesem Antriebselement und diesem Nabengehäuse angeordnetes Planetengetriebe um die Drehbewegung des Antriebselements über verschiedene Kraftübertragungspfade auf das Nabengehäuse zu übertragen. Dieses Planetengetriebe weist dabei ein von einem Planetenradträger unterstütztes Planetenrad zur Drehung um diese Nabenachse und ein mit dem Planetenrad kämmendes Hohlrad auf. Der Planetenradträger beinhaltet eine Vertiefung, welche in der Umfangsrichtung desselben gebildet wird, und das Hohlrad beinhaltet ein Kerbverzahnung, welche in einer Umfangsrichtung desselben gebildet wird. Eine Kupplung, welche eine Eingriffs- Teileinheit aufweist, ist beweglich in einer Längsrichtung dieser Achse zwischen einer ersten Position, einer Stand-by-Position und einer zweiten Position. Die Eingriffs- Teileinheit greift mit der Vertiefung im Planetenradträger ineinander, um Drehkraft auf den Planetenradträger zu übertragen, wenn die Kupplung sich in der ersten und der Stand-by-Position befindet und die Eingriffs-Teileinheit greift in die Kerbverzahnung in dem Hohlrad ein, wenn sich die Kupplung in der zweiten Position befindet. Eine Belastungseinrichtung drückt die Kupplung von der zweiten Position in Richtung der Stand-by-Position, und eine Einrichtung zur erzwungenen Bewegung bewegt die Kupplung erzwungenermaßen von der Stand-by-Position in Richtung der zweiten Position, wenn eine Vorwärtsdrehkraft auf das Antriebselement aufgebracht wird.
In einer spezielleren Ausführungsform ist die Vertiefung durch eine Kontaktfläche, eine Seitenfläche und eine Bodenfläche definiert, welche auf einem ringförmigen Bereich des Planetenradträgers gebildet werden. Die Einrichtung zur erzwungenen Bewegung ist durch eine geneigte Oberfläche gebildet, welche benachbart zu dieser Kontaktfläche dieser Vertiefung ist, um die Eingriffs-Teileinheit zu kontaktieren und die Kupplung auf die Kerbverzahnung zu zu bewegen, wenn eine Vorwärtsdrehkraft auf das Antriebselement aufgebracht wird, und die Eingriffs-Teileinheit sich in der Stand-by- Position befindet. Das Hohlrad ist beweglich in Richtung der Längsrichtung dieser Achse und eine Belastungseinrichtung für das Hohlrad drückt dieses Hohlrad auf den Planetenradträger hin. Die Kerbverzahnung beinhaltet eine geneigte Oberfläche, um die Eingriffs-Teileinheit zu kontaktieren und das Hohlrad in die Richtung der Längsrichtung der Achse gegen die Kraft der Hohlrad-Belastungseinrichtung des Hohlrads zu drücken, wenn ein Rückwärtsdrehmoment auf das Antriebselement aufgebracht wird. Dies führt die Eingriffs-Teileinheit umgekehrt in die Stand-by-Position zurück. Als Ergebnis wird erreicht, daß ein Rückwärtsdrehmoment immer direkt auf den Planetenradträger aufgebracht wird, um die gleiche Bremskraft der Rücktrittbremse unabhängig von dem gewählten Übertragungspfad zu erzeugen.
Fig. 1 zeigt eine teilgeschnittene Ansicht einer speziellen Ausführungsform einer intern montierten Fahrradgangschaltung, welche eine Rücktrittsbremseinheit entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des Getriebes, welches in Fig. 1 gezeigt ist, im Zustand eines hohen Ganges;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht des Getriebes, das in Fig. 1 gezeigt ist, im Zustand eines mittleren Ganges;
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht des Getriebes aus Fig. 1 im Zustand eines niedrigen Ganges;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht des Getriebes aus Fig. 1 im Zustand eines niedrigen Ganges und bei auf das Getriebe aufgebrachter Rückwärtsdrehkraft;
Fig. 6 ist eine detaillierte Darstellung, welche die Lage einer Eingriffs-Teileinheit einer Kupplung in Beziehung zu einer Vertiefung, welche im Planetenradträger gebildet ist, und einer Kerbverzahnung, welche im Hohlrad gebildet ist, zeigt, wenn das Getriebe im Zustand eines hohen Ganges ist;
Fig. 7 ist eine detaillierte Darstellung, welche die Lage einer Eingriffs-Teileinheit einer Kupplung in Beziehung einer Vertiefung, welche im Planetenradträger gebildet ist, und einer Kerbverzahnung, welche im Hohlrad gebildet ist, zeigt, wenn das Getriebe im Zustand eines mittleren Gangs ist;
Fig. 8 ist eine detaillierte Darstellung, welche die Lage einer Eingriffs-Teileinheit einer Kupplung in Beziehung einer Vertiefung, welche im Planetenradträger gebildet ist, und einer Kerbverzahnung, welche im Hohlrad gebildet ist, zeigt, wenn das Getriebe in einem Stand-By-Zustand ist;
Fig. 9 ist eine detaillierte Darstellung, welche die Lage einer Eingriffs-Teileinheit einer Kupplung in Beziehung einer Vertiefung, welche im Planetenradträger gebildet ist, und einer Kerbverzahnung, welche im Hohlrad gebildet ist, zeigt, wenn das Getriebe im Zustand eines niedrigen Ganges ist;
Fig. 10 ist eine Querschnittsseitenansicht einer speziellen Ausführungsform eines Planetenradträgers, welcher in dem Getriebe, welches in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet wird;
Fig. 11 ist eine Draufsicht des Planetenradträgers, der in Fig. 10 gezeigt ist;
Fig. 12 ist eine Querschnittsseitenansicht einer speziellen Ausführungsform eines Hohlrades, welches in dem Getriebe, das in Fig. 1 gezeigt ist, benutzt wird;
Fig. 13 ist eine Draufsicht des Hohlrades, welches in Fig. 12 gezeigt ist;
Fig. 14 ist eine Querschnittsseitenansicht einer speziellen Ausführungsform eines Kupplungskörpers, welcher in dem Getriebe, das in Fig. 1 gezeigt ist, benutzt wird, und
Fig. 15 ist eine Draufsicht des Kupplungskörpers, welcher in Fig. 14 gezeigt wird.
Fig. 1 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer speziellen Ausführungsform einer innen montierten Fahrradschaltung, welche eine Rücktrittbremseinheit entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält. Das Getriebe 1 umfaßt eine Nabenachse 2, welche an dem Fahrradrahmen befestigt ist, und eine Längsrichtung X hat; ein Antriebselement 3 und ein Nabengehäuse 4, welche von der Nabenachse 2 so gestützt werden, daß sie sich um die Längsrichtung X drehen können; ein Planetengetriebe 5, das die Kraft zwischen dem Antriebselement 3 und dem Nabengehäuse 4 überträgt; eine Kupplung 6, die wahlweise den Kraftübertragungspfad zwischen dem Antriebselement 3 und dem Nabengehäuse 4, welches vom Planetengetriebe 5 benutzt wird, schaltet; und eine Rollenbremse 8, welche selbst als Rücktrittsbremseinheit bekannt ist.
Das Antriebselement 3 welches als Eingangskomponente für diese Getriebenabe 1 dient, sieht um seine äußere Umfangsfläche herum ein Zahnrad 31 vor, welches die Kraft, welche von der Kette übertragen wird, aufnimmt. Weiterhin ist die interne Nabenschaltung 1 mit einem ersten Kugellagermechanismus 11 ausgestattet, welcher einen äußeren Kugellagerring 32 beinhaltet, welcher um die innere Umfangsfläche des Antriebselements 3 zwischen dem Antriebselement 3 und der Nabenachse 2 gebildet wird, einen inneren Kugellagerring 21, welcher in der Nabenachse 2 gebildet wird und Kugeln 12, welche zwischen diesen beiden Kugellagerringen gelagert sind.
Das Nabengehäuse 4, welches als Ausgangskomponente für diese interne Gangschaltung arbeitet, hat um seine äußere Umfangsfläche herum gebildet ein Paar Nabenflansche 41, welche benutzt werden, um die Speichen (nicht gezeigt) eines Fahrrad-Rades zu verbinden. Weiterhin ist die interne Nabenschaltung 1 mit einem zweiten Kugellagermechanismus 13 ausgestattet, welcher einen äußeren Kugellagerring 43 enthält, welcher um die innere Umfangsfläche des Nabengehäuses 4 zwischen dem Nabengehäuse 4 und dem Antriebselement 3 gebildet ist, einen inneren Kugellagerring 33, welcher um die äußere Umfangsfläche des Antreibers 3 gebildet wird und Kugeln 14, welche zwischen diesen beiden Kugellagerringen liegen. Ein ähnlicher dritter Kugellagermechanismus 15 ist zwischen dem Nabengehäuse 4 und einem Bremsarm 80, der an der Nabenachse 2 befestigt ist, vorgesehen.
Das Planetengetriebe 5 besteht aus einem Sonnenrad 51, welches um die äußere Umfangsfläche der Nabenachse gebildet wird, drei Planetenrädern 53, welche in der Umfangsrichtung angeordnet sind, um mit diesem Sonnenrad 51 ineinanderzugreifen, einem zylindrischen Planetenradträger 52, der sich einer Radachse 55 bedient, um diese Planetenräder 53 drehbar zu lagern, und einem mit diesem Planetenrädern 53 kämmenden Hohlrad 54. Die Einzelheiten des Planetenradträgers 52 sind in den Fig. 10 und 11 gezeigt, während die Einzelheiten des Hohlrades 54 in den Fig. 12 und 13 gezeigt sind.
Das Hohlrad 54 ist so beschaffen, daß es sich entlang der Längsrichtung X bewegen kann, und es wird von einer Spiralfeder 54b in Richtung des Planetenradträgers betrieben. Ein Ende des Hohlrades 54 ist mit einer Sperrklinkenkupplung 16 ausgestattet, welche als Einwegkupplung arbeitet, welche Drehung in der Antriebsrichtung des Fahrrades überträgt. Diese Sperrklinkenkupplung 16 selbst ist bekannt und besteht aus einer schwingenden Sperrklinke 16a, welche mit einer Ratsche 44, welche um die innere Umfangsfläche des Nabengehäuses herum gebildet ist, ineinandergreift, einem Stützbolzen 16b, welcher schwingend diese schwingende Sperrklinke 16a mit dem Hohlrad 54 verbindet und einer Sperrklinkenfeder 16c, welche diese schwingende Sperrklinke 16a in Richtung des Einkuppelns betreibt. Eine Rollenkupplung 17, welche als Einweg-Kupplung arbeitet, der Drehung in der Antriebsrichtung des Fahrrades überträgt, ist zwischen dem Planetenradträger 52 und dem Nabengehäuse 4 vorgesehen; mit anderen Worten, die Übertragung der Kraft vom Planetengetriebe 5 auf das Nabengehäuse 4 verläuft über zwei Pfade, nämlich einen Übertragungspfad vom Hohlrad 54 auf das Nabengehäuse 4 über die Sperrklinkenkupplung 16 und einen Übertragungspfad vom Planetenradträger 52 auf das Nabengehäuse 4 über die Rollenkupplung 17.
Das Schalten zwischen den oben erwähnten zwei Übertragungspfaden wird durch den Kupplungskörper 6 durchgeführt. Der Kupplungskörper 6 kann in einer ersten Position, einer mittleren Position und einer zweiten Position in Richtung der Längsrichtung X eingestellt werden, wobei eine Kupplungsbetätigungseinheit 9 benutzt wird, welche mit einer Schalteinheit mittels eines Schaltkabels (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Kupplungskörper 6 kann sich zu diesem Ende entlang der Längsrichtung X bewegen und kann sich auf der Nabenachse 2 drehen. Der Kupplungskörper 6 in dieser Ausführungsform umfaßt ein erstes Kupplungsteil 60 und einen zweites Kupplungsteil 65, wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt. Um die beiden Teile zu verbinden, so daß eine Drehmomentsübertragung möglich ist, ist eine innere Nutenkomponente 61 an einem Ende des ersten Kupplungsteils 60 vorgesehen. Eine äußere Nutenkomponente 66 ist an einem Ende des zweiten Kupplungsteils 65 vorgesehen, und die Kopplung dieser Nutenkomponenten 61 und 66 bezieht die beiden Teile 60 und 65 ein, so daß eine Übertragung von Drehmomenten möglich ist. Das andere Ende des ersten Kupplungsteiles 60 ist mit einer äußeren Nutenkomponente 62 versehen, welches mit einer inneren Nutenkomponente 34, welche um die innere Umfangsfläche des Antriebselements 3 gebildet ist, kämmt. Als Folge davon dreht sich der erste Kupplungsteil 60 zusammen mit dem Antriebselement 3 und kann in Richtung der Längsrichtung X in bezug auf den Antreiber 3 verschoben werden.
Ein Übertragungsweg-Unterbrechungselement 68, welches mit der schwingenden Sperrklinke 16a zusammenarbeitet, ist um die äußere Umfangsfläche des zweiten Kupplungsteils 65 herum vorgesehen. Dieses Übertragungsweg- Unterbrechungselement 68 wirkt auf die schwingende Sperrklinke 16a und schlägt sie herunter, wenn der Kupplungskörper 6 sich nach rechts von der ersten Position bewegt und die mittlere Position erreicht, wodurch die schwingende Sperrklinke 16a und die Ratsche 44 entkoppelt werden. Die Form dieses Übertragungswegs- Unterbrechungselements 68 ist so beschaffen, daß dieses Übertragungsweg- Unterbrechungselement 68 auf die schwingende Sperrklinke 16a innerhalb des Bereiches der Bewegung des Kupplungskörpers 6 von der mittleren Position zur zweiten Position wirkt und die schwingende Sperrklinke 16a untenliegend gehalten wird.
Vier Eingriffs-Teileinheiten 67, welche in der radialen Richtung nach außen stehen, sind in der Umfangsrichtung am anderen Ende des zweiten Kupplungsteils 65 angeordnet. Diese Eingriffs-Teileinheiten 67 greifen mit 12 Kerbverzahnungen 54a in Form von axialen Nuten ineinander, welche in der Umfangsrichtung um die innere Umfangsfläche des Hohlrades 54 gebildet und angeordnet sind oder mit vier Vertiefungen 70 in Form von axialen Nuten, welche in der Umfangsrichtung um die innere Umfangsoberfläche des Planetenradträgers geformt und gebildet sind. Genauer gesagt sind die Eingriffs- Teileinheiten 67 mit den Vertiefungen 70 des Planetenradträgers eingekoppelt, wenn der Kupplungskörper 6 in der ersten Position und/oder der mittleren Position liegt, und es sind die Eingriffs-Teileinheiten 67 mit den Kerbverzahnungen 54a des Hohlrades 54 eingekoppelt, wenn der Kupplungskörper 6 nach rechts (in Fig. 1) bewegt wird und in der zweiten Position liegt.
Die Beziehung zwischen der Kerbverzahnung 54a des Hohlrades 54, den Vertiefungen 70 des Planetenradträgers und den Eingriffsteileinheiten 67 des Kupplungskörpers 6 werden unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 9 beschrieben. Diese Figuren sind Aufbaupläne, welche für die Beschreibung benutzt werden, und obwohl die Formen der Vertiefungen 70 und der Kerbverzahnungen 54a tatsächlich so beschaffen sind, daß sie in der Umfangsrichtung angeordnet sind, werden sie hier in abgewickelter Form dargestellt. Die Pfeile in den Figuren zeigen die Antriebsrichtung des Fahrrades an. Drehung in dieser Richtung wird in dieser Beschreibung oft als Vorwärtsdrehrichtung bezeichnet und Drehung in der entgegengesetzten Richtung wird als Rückwärtsdrehrichtung bezeichnet.
Die Vertiefung 70 wird im wesentlichen aus einer Kontaktfläche 72 mit der Schrägfläche 71, welche die Seitenfläche auf der Seite in der Vorwärtsdrehrichtung bildet, gebildet, und einer Bodenfläche 73. Die geneigte Führungsfläche 71 wird unten im Detail erläutert, aber sie ist als eine Einrichtung zur erzwungenen Bewegung ausgebildet, um die Eingriffs-Teileinheit 67 des Kupplungskörpers 6, welche sich an der Stand-By- Position befindet, in Richtung der Kerbverzahnung 54a des Hohlrades 54 zu Beginn der Übertragung von Vorwärtsdrehkraft zu bewegen. Wenn sich der Kupplungskörper 6 in der ersten Position befindet, kommt die Eingriffsteileinheit 67 mit der Kontaktoberfläche 72 in der Pos. a, welche durch die strichpunktierte Linie in Fig. 6 angezeigt wird in Kontakt, und die Vorwärtsdrehkraft sowie die Rückwärtsdrehkraft des Antreibers 3 werden auf den Planetenradträger 52 übertragen. Wenn der Kupplungskörper 6 in der mittleren Position liegt, kommt die Eingriffs-Teileinheit 67 in der Pos. b, welche durch die strichpunktierte Linie in Fig. 7 angezeigt ist, in Kontakt mit der Kontaktfläche 72, und die Vorwärtsdrehkraft sowie die Rückwärtsdrehkraft des Antriebselements 3 wird auf den Planetenradträger 52 übertragen. Wenn der Kupplungskörper 6 in der Stand-By-Position ist, kommt die Eingriffs-Teileinheit 67 in der Pos. c, welche durch die strichpunktierte Linie in Fig. 8 angezeigt ist, in Kontakt mit der Kontaktfläche 72 und das Rückwärtsdrehmoment des Antreibers 3 wird auf den Planetenradträger 52 übertragen. Wenn sich der Kupplungskörper 6 in der zweiten Position befindet, kommt die Eingriffs-Teileinheit 67 in der Pos. d, welche durch die strichpunktierte Linie in Fig. 9 angezeigt ist, in Kontakt mit der Kerbverzahnung 54a und die Vorwärtsdrehkraft des Antriebselements 3 wird auf das Hohlrad 54 übertragen.
Wenn das Pedal niedergedrückt wird, und, als Folge davon, sich die Eingriffs- Teileinheit 67 in der Antriebsrichtung in einem Zustand, in dem die Eingriffs- Teileinheit 67 des Kupplungskörpers 6, welcher in der Stand-By-Position ist, die Vertiefung 70 erreicht hat, dreht, kommt die Eingriffsteileinheit 67 in Kontakt mit der geneigten Oberfläche 71 und als Folge dieser Neigung rutscht sie entlang der axialen Richtung und auf das Hohlrad 54 zu. Wenn sie über die geneigte Führungsfläche 71 rutscht, bis sie in Kontakt mit dem Hohlrad 54 ist, rückt die Eingriffs-Teileinheit 67 in die Kerbverzahnung 54a ein, wobei eine Stufenbeziehung erreicht wird, welche mit derjenigen der Kerbverzahnung 54 übereinstimmt, und die Vorwärtsdrehkraft des Antriebselements 3 wird auf das Hohlrad 54 übertragen wird. Um eine Phasenbeziehung zu erhalten, in der die Eingriffs-Teileinheit 67 mit der Kerbverzahnung 54a zusammenpaßt, während die Eingriffs-Teileinheit 67 über die geneigte Oberfläche 71 rutscht, und dann, als Folge davon, die Vertiefung 70, wird der Abstand D1 in der Umfangsrichtung von der geneigten Führungsfläche 71 zur nächsten Vertiefung 70 größer eingestellt als der Abstand D2 in der Umfangsrichtung der Kerbverzahnungen 54a. Weiterhin kann sich das Hohlrad 54 in Richtung der Längsachse X bewegen, um die Eingriffs-Teileinheit 67 aufzunehmen, bis die Eingriffsprojektion 67 in die Kerbverzahnung 54a eintritt. Dies erlaubt es der Eingriffs-Teileinheit 67, sich zwischen den Planetenradträger 52 und das Hohlrad 54 zu bewegen, ohne daß die Eingriffsteileinheit 67 zwischen dem Planetenradträger 52 und dem Hohlrad 54 eingeklemmt wird.
Wenn das Pedal rückwärts gedreht wird um zu bremsen, und, als Folge davon, die Eingriffs-Teileinheit 67 in der umgekehrten Richtung der Antriebsrichtung in einen Zustand, in dem der Kupplungskörper 6 sich in der zweiten Position befindet, gedreht wird, und das Fahrrad vorwärts gefahren wird, d. h. in einem Zustand, in dem die Eingriffs-Teileinheit 67 mit dem Hohlrad 54 an der Position innerhalb der Kerbverzahnung 54a, welche durch d angezeigt ist, eingekoppelt ist, kommt die Eingriffs- Teileinheit 67 in Kontakt mit der geneigten Oberfläche 54c, welche auf der Seitenfläche der Rückwärtsdrehrichtungsseite der Kerbverzahnung 54a gebildet wird. Das Hohlrad 54 wird weg vom Planetenradträger 52 gegen die Kraft der Spiralfeder 54b bewegt, und die Eingriffs-Teileinheit 67 tritt selbst auch in die Vertiefung 70 ein. Um dieser Bewegung der Eingriffs-Teileinheit 67 von der Kerbverzahnung 54a zur Vertiefung 70 willen, ist eine kraftgebende Feder 69 als Treibmittel vorgesehen, um den Kupplungskörper 6 in Richtung der Planetenradträgers zu bewegen. Die Eingriffs-Teileinheit 67, die in Kontakt mit der Seitenfläche 74 der Vertiefung 70 ist, überträgt die Rückwärtsdrehkraft auf den Planetenradträger 52 und aktiviert die Rollenbremse 8.
Die Bedienung der internen Dreigangnabe mit einer Rücktrittbremseinheit in der oben diskutierten Ausführungsform wird nun beschrieben.
Die hohe Gangstufe kann erreicht werden, indem der Kupplungskörper 6 in die erste Position eingestellt wird, d. h. indem die Eingriffs-Teileinheit 67 in die a-Position eingestellt wird. Dieser Zustand ist in den Fig. 2 und 6 gezeigt. Die Vorwärtsdrehkraft, welche vom Antriebselement über die Kette empfangen wird, wird über den Kupplungskörper 6 auf den Planetenradträger 52 übertragen, welcher mit der Eingriffs-Teileinheit 67 des Kupplungskörpers 6 eingekoppelt ist. Da die schwingende Sperrklinke 16a der Sperrklinkenkupplung 16 durch die Sperrklinkenfeder 16c mit der Ratsche 44 eingekoppelt ist, wird die Vorwärtsdrehkraft, welche auf den Planetenradträger 52 aufgebracht wird, durch die Arbeit der Planetenräder 53 und des Sonnenrades 51 verstärkt, bevor sie auf das Hohlrad 54 übertragen wird und wird dann auf das Nabengehäuse durch die Sperrklinkenkupplung 16 übertragen. Da die Geschwindigkeit des Nabengehäuses 4 höher ist als die Geschwindigkeit des Planetenradträgers 52, überläuft die Rollenkupplung 17. Wenn in diesem Zustand das Pedal rückwärts gedreht wird, um zu bremsen, trifft die Eingriffs-Teileinheit 67 die Seitenfläche 74 der Vertiefung 70 und überträgt die umgekehrte Rotationskraft auf den Planetenradträger 52. Wenn der Planetenradträger 52 rückwärts angetrieben wird, wird die Rollenkupplung 17 aktiviert und das Nabengehäuse gebremst.
Die mittlere Gangstufe kann erreicht werden, indem der Kupplungskörper 6 auf eine mittlere Position zwischen der ersten Position und der zweiten Position eingestellt wird, d. h. indem die Eingriffs-Teileinheit 67 in die b-Position eingestellt wird. Dieser Zustand ist in den Fig. 3 und 7 gezeigt. Die Vorwärtsdrehkraft, die vom Antriebselement 3 über die Kette empfangen wird, wird über den Kupplungskörper 6 auf den Planetenradträger 52 übertragen, welcher immer noch mit der Eingriffs-Teileinheit 67 des Kupplungskörpers 6 eingekuppelt ist. Da die schwingende Sperrklinke 16a der Sperrklinkenkupplung 16 durch das Übertragungsweg-Unterbrechungselement 68 des zweiten Kupplungsteils 65 von der Ratsche 44 getrennt worden ist, wird die Vorwärtsdrehkraft, welche auf den Planetenradträger 52 gegeben wurde, direkt auf das Nabengehäuse 4 über die Rollenkupplung 17 übertragen. Wenn in diesem Zustand das Pedal rückwärts gedreht wird um zu bremsen, trifft die Eingriffs-Teileinheit 67 die Seitenfläche 74 der Vertiefung 70 genau wie in der hohen Geschwindigkeitsstufe und überträgt die Rückwärtsdrehkraft auf den Planetenradträger 52. Wenn der Planetenradträger 52 rückwärts angetrieben wird, wird die Rollenkupplung 17 aktiviert, und das Nabengehäuse wird gebremst.
Die niedrige Geschwindigkeitsstufe kann ereicht werden, indem der Kupplungskörper 6 von der Stand-By-Position in die zweite Position gebracht wird, d. h. indem die Eingriffsteileinheit 67 von der Position c in die Position d gebracht wird. Dieser Zustand ist in den Fig. 5 und 9 gezeigt. Die Vorwärtsdrehkraft, die vom Antriebselement 3 über die Kette aufgenommen wird, wird über den Kupplungskörper 6 auf das Hohlrad 54 übertragen, welches mit der Eingriffs-Teileinheit 67 des Nabenkörpers 6 kämmt. Da die schwingende Sperrklinke 16a der Sperrklinkenkupplung 16 immer noch von der Ratsche 44 durch das Übertragungsweg-Unterbrechungselement 68 des zweiten Kupplungsteils 65 getrennt ist, wird die Drehkraft in Vorwärtsrichtung, welche auf das Hohlrad 54 aufgebracht wird, durch die Arbeit der Planetenräder 53 und des Sonnenrads 51 vermindert, bevor sie auf den Planetenradträger 52 übertragen und dann auf das Nabengehäuse durch die Rollenkupplung 17 übertragen wird. Wenn in diesem Zustand das Pedal rückwärts gedreht wird um zu bremsen, trifft die Eingriffs- Teileinheit 67 die geneigte Oberfläche 54c, welche auf der Seitenfläche in der Rückwärtsdrehrichtung der Kerbverzahnung 54a gebildet wurde; das Hohlrad 54 wird weg vom Planetenradträger 52 bewegt, und die Eingriffs-Teileinheit 67 tritt in die Vertiefung 70 ein. Wenn der Kupplungskörper 6 die Stand-By-Position zwischen der mittleren und der zweiten Position erreicht, d. h. wenn die Eingriffs-Teileinheit 67 sich in Richtung der Position c bewegt, überträgt die Eingriffs-Teileinheit 67, die in Kontakt mit der Seitenfläche 74 der Vertiefung 70 ist, die Rückwärtsdrehkraft auf den Planetenradträger 52 und aktiviert die Rollenbremse 8. Dieser Zustand ist in den Fig. 4 und 8 gezeigt. Mit anderen Worten, wenn Vorwärtsdrehkraft vom Antriebselement 3 auf den Kupplungskörper 6 in einen Zustand, in dem der Kupplungskörper 6 durch die Bedienungseinheit 9 auf eine Stand-By-Position eingestellt wurde, übertragen wird, d. h. in einen Zustand, in dem die Eingriffs-Teileinheit 67 auf die Position C eingestellt wurde, rutscht die Eingriffs-Teileinheit 67 durch die Wirkung der geneigten Oberfläche 71 auf das Hohlrad 54 zu und gelangt in die Kerbverzahnung 54a. Als Folge davon fährt das Fahrrad in der niedrigen Gangstufe.
Wegen des oben gesagten ist, wenn die Pedale rückwärts gedreht werden um zu bremsen, der Kupplungskörper 6 immer im Eingriff mit dem Planetenradträger 52 gekoppelt, so daß die Rollenbremse 8 bei einem gleichbleibenden Niveau des Drehmomentes aktiviert werden kann, unabhängig davon, ob das Fahrrad im hohen Gang, im mittleren Gang oder im niedrigen Gang gefahren wird.
Während das oben gesagte eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, können weitere Veränderungen durchgeführt werden, ohne sich vom Gedanken der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Daher sollte der Gedanke der Erfindung nicht durch die speziellen eingefügten Strukturen begrenzt sein. Statt dessen soll der wahre Gedanke der Erfindung durch die folgenden Ansprüche festgelegt sein. Obwohl Bezugszeichen in den Ansprüchen verwendet werden, um die Bezugnahme auf die Figuren zu erleichtern, ist natürlich nicht beabsichtigt, die Erfindung durch eine solche Bezeichnung auf die Konstruktionen in den beigefügten Figuren zu begrenzen.

Claims

1. Getriebenabe mit einer Rücktrittbremseinheit mit:

einer Nabenachse (2);

einem in bezug auf die Nabenachse (2) drehbar montierten Antriebselement (3);

einem in bezug auf die Nabenachse (2) drehbar montierten Nabengehäuse (4);

einem zwischen diesem Antriebselement (3) und diesem Nabengehäuse (4) angeordneten Planetengetriebe (5), um die Drehbewegung des Antriebselements (3) über verschiedene Kraftübertragungspfade auf das Nabengehäuse (4) zu übertragen, wobei dieses Planetengetriebe (5) folgendes aufweist:

ein von einem Planetenradträger (52) unterstütztes Planetenrad (53) zur Drehung um diese Nabenachse (2); und

ein mit dem Planetenrad (53) kämmendes Hohlrad (54);

einer in einer Längsrichtung (X) dieser Achse (2) zwischen einer ersten Position (a, b), einer Stand-by-Position (c) und einer zweiten Position (d), beweglichen Kupplung (6);

dadurch gekennzeichnet, daß

die Kupplung (6) eine Eingriffs-Teileinheit (67) aufweist;

das Hohlrad (54) mit einer in einer Umfangsrichtung gebildeten Kerbverzahnung (54a) versehen ist;

der Planetenradträger (52) mit einer in einer Umfangsrichtung gebildeten Vertiefung (70) versehen ist;

die Eingriffs-Teileinheit (67) mit der Vertiefung (70) in dem Planetenradträger (52) im Eingriff steht, um ein Drehmoment auf den Planetenradträger (52) zu übertragen, wenn sich die Kupplung (6) in der ersten Position (a, b) und der Stand-by-Position (c) befindet;

die Eingriffs-Teileinheit (67) in die Kerbverzahnung (54a) in dem Hohlrad (54) eingreift, um ein Drehmoment auf das Hohlrad (54) zu übertragen, wenn sich die Kupplung (6) in der zweiten Position (d) befindet;

eine Belastungseinrichtung (69) vorgesehen ist, um die Kupplung (6) von der zweiten Position (d) zu der Stand-by- Position (c) hin zu drücken; und

eine Einrichtung zur erzwungenen Bewegung (71) die Kupplung (6) erzwungenermaßen von der Stand-by-Position (c) zu der zweiten Position (d) bewegt, wenn ein Vorwärtsdrehmoment auf das Antriebselement (3) aufgebracht wird.

2. Getriebenabe nach Anspruch 1, worin die Einrichtung zur erzwungenen Bewegung (71) eine in dem Planetenradträger (52) gebildete geneigte Oberfläche (71) aufweist, um die Eingriffs-Teileinheit (67) zu kontaktieren und die Kupplung (6) auf die Kerbverzahnung (54a) zu zu bewegen, wenn ein Vorwärtsdrehmoment auf das Antriebselement (3) aufgebracht wird.

3. Getriebenabe nach Anspruch 2, worin die Vertiefung (70) durch eine Kontaktoberfläche (72), eine Seitenoberfläche (74) und eine Grundfläche (73) definiert ist, gebildet auf einem ringförmigen Bereich des Planetenradträgers (52).

4. Getriebenabe nach Anspruch 3, worin sich die geneigte Oberfläche (71) benachbart zu der Kontaktoberfläche (72) befindet.

5. Getriebenabe nach Anspruch 3, worin die Kerbverzahnung (54a) auf einem ringförmigen Bereich des Hohlrads (54) gebildet ist.

6. Getriebenabe nach Anspruch 1, worin das Hohlrad (54) in dieser Längsrichtung (X) dieser Achse (2) beweglich ist, und welche weiter Hohlrad-Belastungseinrichtungen (54b) aufweist, um das Hohlrad (54) auf den Planetenradträger (52) hin zu drücken.

7. Getriebenabe nach Anspruch 6, worin die Kerbverzahnung (54a) eine geneigte Oberfläche (54c) aufweist, um die Eingriffs-Teileinheit (67) zu kontaktieren und das Hohlrad (54) in der Längsrichtung (X) der Achse (2) gegen die Kraft der Hohlrad-Belastungseinrichtungen (54b) zu drücken, wenn ein Rückwärts-Drehmoment auf das Antriebselement (3) aufgebracht wird.

8. Getriebenabe nach Anspruch 1, welche weiterhin einen ersten Einweg-Übertragungsmechanismus (16) beinhaltet, welcher zwischen dem Hohlrad (54) und dem Nabengehäuse (4) angeordnet ist und worin der erste Einweg- Übertragungsmechanismus (16) ausgebildet ist, um Drehbewegung des Antriebselements (3) auf das Nabengehäuse (4) zu übertragen, wenn sich die Kupplung (6) in der ersten Position (a) befindet.

9. Getriebenabe nach Anspruch 8, worin die Kupplung (6) ein Übertragungsweg-Unterbrechungselement (68) beinhaltet, um den ersten Einweg-Übertragungsmechanismus (16) außer Eingriff zu bringen, wenn sich die Kupplung (6) in einer Zwischenposition (b) zwischen der ersten Position (a) und der zweiten Position (d) befindet, und welche weiterhin einen zweiten Einweg-Übertragungsmechanismus (17) aufweist, welcher zwischen dem Planetenradträger (52) und dem Nabengehäuse (4) angeordnet ist, worin der zweite Einweg- Übertragungsmechanismus (17) ausgebildet ist, um Drehbewegung des Antriebselements (3) auf das Nabengehäuse (4) zu übertragen, wenn sich die Kupplung in der Zwischenposition (b) befindet.

10. Getriebenabe nach Anspruch 9, worin das Übertragungsweg- Unterbrechungselement (68) den ersten Einweg- Übertragungsmechanismus (16) außer Eingriff bringt, wenn sich die Kupplung (6) in der zweiten Position (d) befindet und worin der zweite Einweg-Übertragungsmechanismus (17) ausgebildet ist, um Drehbewegung von dem Antriebselement (3) auf das Nabengehäuse (4) zu übertragen, wenn sich die Kupplung in der zweiten Position (d) befindet.

11. Getriebenabe mit einer Rücktrittbremseinheit mit:

einer Nabenachse (2);

einem in bezug auf die Nabenachse (2) drehbar montierten Antriebselement (3);

einem in bezug auf die Nabenachse (2) drehbar montierten Nabengehäuse (4);

einem zwischen diesem Antriebselement (3) und diesem Nabengehäuse (4) angeordneten Planetengetriebe (5), um die Drehbewegung des Antriebselements (3) auf das Nabengehäuse (4) über verschiedene Kraftübertragungspfade zu übertragen, wobei dieses Planetengetriebe (5) folgendes aufweist:

ein mit einem Planetenrad (53) kämmendes Hohlrad (54);

dadurch gekennzeichnet, daß

die Kupplung (6) eine Eingriffs-Teileinheit (67) aufweist;

das Hohlrad (54) mit einer in einer Umfangsrichtung gebildeten Vielzahl von Kerbverzahnungen (54a) versehen ist;

der Planetenradträger (52) mit einer in einer Umfangsrichtung gebildeten Vielzahl von Vertiefungen (70) versehen ist;

die Eingriffs-Teileinheit (67) mit wenigstens einer der Vielzahl von Vertiefungen (70) in dem Planetenradträger (52) im Eingriff steht, um ein Drehmoment auf den Planetenradträger (52) zu übertragen, wenn sich die Kupplung (6) in der ersten Position (a, b) und der Stand- by-Position (c) befindet;

die Eingriffs-Teileinheit (67) mit wenigstens einer der Vielzahl von Kerbverzahnungen (54a) in dem Hohlrad (54) im Eingriff ist, um ein Drehmoment auf das Hohlrad (54) zu übertragen, wenn sich die Kupplung (6) in der zweiten Position (d) befindet;

12. Getriebenabe nach Anspruch 11, worin die Einrichtung zur erzwungenen Bewegung (71) eine in dem Planetenradträger (52) gebildete geneigte Oberfläche (71) aufweist, um die Eingriffs-Teileinheit (67) zu kontaktieren und die Kupplung (6) auf die Vielzahl von Kerbverzahnungen (54a) zu zu bewegen, wenn ein Vorwärtsdrehmoment auf das Antriebselement (3) aufgebracht wird.

13. Getriebenabe nach Anspruch 12, worin jede der Vielzahl von Vertiefungen (70) durch eine Kontaktoberfläche (72), eine Seitenoberfläche (74) und eine Grundfläche (73) definiert ist, gebildet in einer Umfangsrichtung auf einem ringförmigen Bereich des Planetenradträgers (52).

14. Getriebenabe nach Anspruch 13, welche weiterhin eine Vielzahl von geneigten Oberflächen (71) aufweist, worin sich eine der Vielzahl von geneigten Oberflächen (71) benachbart zu jeder Kontaktoberfläche (72) befindet.

15. Getriebenabe nach Anspruch 14, worin die Vielzahl von Kerbverzahnungen (54a) in einer Umfangsrichtung auf einem ringförmigen Bereich des Hohlrads (54) gebildet ist.

16. Getriebenabe nach Anspruch 15, worin eine Entfernung (D1) in der Umfangsrichtung zwischen der Kontaktoberfläche (72) von jeder Vertiefung (70) und der Seitenoberfläche (74) von der benachbarten Vertiefung (70) größer ist als eine Teilung (D2) in der Umfangsrichtung der Vielzahl von Kerbverzahnungen (54a).

17. Getriebenabe nach Anspruch 11, worin das Hohlrad (54) in dieser Längsrichtung (X) dieser Achse (2) beweglich ist, und welche weiter Hohlrad-Belastungseinrichtungen (54b) aufweist, um das Hohlrad (54) auf den Planetenradträger (52) hin zu drücken.

18. Getriebenabe nach Anspruch 17, worin jede der Vielzahl von Kerbverzahnungen (54a) eine geneigte Oberfläche (54c) aufweist, um die Eingriffs-Teileinheit (67) zu kontaktieren und das Hohlrad (54) in der Längsrichtung (X) der Achse (2) gegen die Kraft der Hohlrad-Belastungseinrichtungen (54b) zu drücken, wenn ein Rückwärts-Drehmoment auf das Antriebselement (3) aufgebracht wird.

19. Getriebenabe nach Anspruch 11, welche weiter einen ersten Einweg-Übertragungsmechanismus (16) beinhaltet, welcher zwischen dem Hohlrad (54) und dem Nabengehäuse (4) angeordnet ist, und worin der erste Einweg- Übertragungsmechanismus (16) ausgebildet ist, um Drehbewegung des Antriebselements (3) auf das Nabengehäuse (4) zu übertragen, wenn sich die Kupplung (6) in der ersten Position (a) befindet.

20. Getriebenabe nach Anspruch 19, worin die Kupplung (6) ein Übertragungsweg-Unterbrechungselement (68) beinhaltet, um den ersten Einweg-Übertragungsmechanismus (16) außer Eingriff zu bringen, wenn sich die Kupplung (6) in einer Zwischenposition (b) zwischen der ersten Position (a) und der zweiten Position (d) befindet, und welche weiterhin einen zweiten Einweg-Übertragungsmechanismus (17) aufweist, welcher zwischen dem Planetenradträger (52) und dem Nabengehäuse (4) angeordnet ist, worin der zweite Einweg- Übertragungsmechanismus (17) ausgebildet ist, um Drehbewegung von dem Antriebselement (3) auf das Nabengehäuse (4) zu übertragen, wenn sich die Kupplung in der Zwischenposition (b) befindet.

21. Getriebenabe nach Anspruch 20, worin das Übertragungsweg- Unterbrechungselement (68) den ersten Einweg- Übertragungsmechanismus (16) außer Eingriff bringt, wenn sich die Kupplung (6) in der zweiten Position (d) befindet, und worin der zweite Einweg-Übertragungsmechanismus (17) ausgebildet ist, um Drehbewegung von dem Antriebselement (3) zu dem Nabengehäuse (4) zu übertragen, wenn sich die Kupplung in der zweiten Position (d) befindet.