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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrradgetriebe und spezieller
auf ein internes Fahrradgetriebe, welches Gänge schaltet, wenn ein Antriebselement
in einer vorbestimmten Drehstellung ist.
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Interne
Fahrradgetriebe weisen häufig
Planetengetriebemechanismen auf. Ein Planetengetriebemechanismus
weist ein Hohlrad, ein Sonnenrad, Planetenräder, welche in das Hohlrad
und das Sonnenrad eingreifen, und einen Träger zur Lagerung des Planetengetriebes
auf. Es ist bekannt, dass interne Fahrradgetriebe, welche solche
Planetengetriebemechanismen aufweisen, dazu verwendet werden, Gänge zu schalten,
indem wahlweise irgendeines der einzelnen Elemente des Planetengetriebemechanismus' mit der Hilfe eines
Kupplungsmechanismus, welcher Sperrklinken aufweist, ge- oder entsperrt
werden. Die Sperrklinken werden durch einen Kupplungsbetätigungsmechanismus,
der zur Aufnahme der Spitzen der Sperrklinken eine Aufnahmeöffnung aufweist,
zwangsweise in die sperrende Richtung bewegt.
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Wenn
die Sperrklinken des Kupplungsmechanismus in einem gesperrten Zustand
sind und es gewünscht
ist, den Gang zu schalten, wird eine große Kraft benötigt, um
die Sperrklinken zu einem Zeitpunkt auszuklinken, in dem das Getriebe
einer Antriebskraft unterworfen ist. Daher ist die Gangschaltungsbetätigung anstrengend
und schwierig auszuführen,
es sei denn, dass der Radfahrer aufhört, in die Pedale zu treten,
wobei auf diese Weise die Komplexität der Schaltungsbetätigung erhöht wird.
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Die
ungeprüfte
japanische Patentanmeldung 64-18792 beschreibt eine vordere Schaltungsvorrichtung,
die so zur Vereinfachung des Gangschaltens gestaltet ist, dass die
Gänge während des
Pedaltretens geschaltet werden können.
Diese vordere Schaltungsvorrichtung weist eine Kupplungssperre zum
Schalten der Sperrklinken zwischen einer gesperrten und einer ungesperrten
Position auf. Die Kupplungssperre wird durch einen Kupplungsbetätigungsmechanismus
betätigt
und die Sperrklinken werden zwangsweise in die entsperrende Richtung gedrückt. Jedoch
werden die Sperrklinken eher indirekt durch die Kupplungssperre
betätigt,
als direkt durch den Kupplungsbetätigungsmechanismus. Im Ergebnis
ist der Mechanismus zum Ausfüh ren
des Gangschaltens kompliziert und das Gesamtgewicht und die Kosten
des Getriebes sind erhöht.
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Die
EP 0 531 608 offenbart eine
Gangschaltungsvorrichtung für
ein Fahrrad gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Allgemein
ausgedrückt
zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein internes Fahrradgetriebe
zur Verfügung
zu stellen, das leicht zu schalten ist, selbst beim Pedaltreten,
wobei das Getriebe eine einfachere Struktur als bekannte Getriebe
aufweist. Die Erfindung kann auf ein internes Getriebe, welches
an den vorderen Kurbelarmen befestigt ist, auf ein internes Getriebe,
welches Teil einer Radnabe bildet, oder irgendein ähnliches
Getriebe angewendet werden.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist die Fahrradgangschaltungsvorrichtung
ein Antriebselement, einen Mitnehmer, einen Kraftübertragungsmechanismus,
welcher mit dem Antriebselement und dem Mitnehmer verbunden ist, um
eine Rotationskraft von dem Antriebselement auf den Mitnehmer über eine
Vielzahl von Kraftübertragungspfaden
zu übertragen,
und eine Kupplung zur Auswahl eines Kraftübertragungspfads aus der Vielzahl
von Kraftübertragungspfaden
in dem Kraftübertragungsmechanismus
auf. Ein Kupplungsbetätigungsmechanismus
veranlasst die Kupplung nur dann einen der Vielzahl von Kraftübertragungspfaden
auszuwählen,
wenn sich das Antriebselement in einer vorbestimmten Drehstellung
befindet. Wenn gewünscht
kann die vorbestimmte Stellung eine Stellung sein, in der gerade
nicht eine starke Antriebskraft auf das Antriebselement ausgeübt wird.
In diesem Fall kann es wünschenswert
sein, dass der Kupplungsbetätigungsmechanismus
die Kupplung veranlasst, jeden einzelnen der Vielzahl von Kraftübertragungsfaden
nur dann aus auszuwählen,
wenn sich das Antriebselement in einer vorbestimmten Drehstellung
befindet.
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Die
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sollen nun als bloße Beispiele mit Bezug zu den
beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
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1 eine
Seitenansicht eines Fahrrads ist, welches ein bestimmtes Ausführungsbeispiel
eines internen Fahrradgetriebes gemäß der vorliegenden Erfin dung
aufweist;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer bestimmten Ausführungsform einer Schaltsteuervorrichtung
zur Verwendung mit dem internen Fahrradgetriebe gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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3 eine
teilweise Querschnittsansicht des in 1 dargestellten
internen Fahrradgetriebes ist;
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4 eine
bruchstückhaft
querschnittsartige Aufrissansicht eines Bereichs des internen Fahrradgetriebes
ist, der mit der Kurbel zusammenwirkt;
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5 eine
Explosionsansicht einer bestimmten Ausführungsform eines Kupplungsbetätigungsmechanismus
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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6 eine
Detailansicht eines bestimmten Ausführungsbeispiels einer Nockenscheibe
und einer Drehscheibe verwendet in dem Kupplungsbetätigungsmechanismus
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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7 eine
Detailansicht des internen Fahrradgetriebes ist, welche die eingerastete
Kupplung zeigt; und
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8 eine
Detailansicht des internen Fahrradgetriebes ist, welche die Kupplung
in ausgekuppeltem Zustand zeigt.
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1 ist
eine Seitenansicht eines Fahrrads, welches eine bestimmte Ausführungsform
eines internen Fahrradgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweist. Das dargestellte Fahrrad ist ein Freizeitfahrrad, welches
einen Rahmen 1 mit einer Rahmeneinheit 2 von Doppelringart
und einer Vordergabel 3; eine Lenkerkomponente 4;
einen Sattel 11; eine Antriebskomponente 5, ausgestattet
mit einer 2-Gang internen Gangsschaltungskurbel 18; ein Vorderrad 6;
ein Hinterrad 7; Vorder- und Hinterbremsvorrichtung 8 (nur
die vordere ist in der Figur gezeigt); und ein Schaltsteuerelement 9 zur
bequemen Bedienung der internen Gangsschaltungskurbel 18 aufweist.
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Die
Lenkerkomponente 4 weist einen Lenkervorbau 14 auf,
der an dem oberen Bereich der Vordergabel 3 befestigt ist
und einen Lenker 15, der an dem Lenkervorbau 14 befestigt
ist. Bremshebel 16 und Griffe 17, die einen Teil
der Bremsvorrichtung 8 bilden, sind an jedem Ende des Lenkers 15 montiert. Das
Schaltsteuerelement 9 ist an dem rechtsseitigen Bremshebel 16 montiert
und mit einem Gangschaltungszug (wie unten beschrieben) mit der
internen Gangsschaltungskurbel 18 verbunden.
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Wie
in 2 dargestellt, weist das Schaltsteuerelement 9 eine
Haupteinheit 20 auf, welche integral mit einem Bremsbügel ausgebildet
ist, welcher den rechtsseitigen (Vorderrad)-Bremshebel 16 schwenkbar
lagert, und ein Steuerelement 23, welches drehbar an der
Haupteinheit 20 montiert ist. Die Haupteinheit 20 weist
einen Auswahlanzeiger 22 auf, um den ausgewählten Gang
(einer von zwei Gängen: H
und L) anzuzeigen. Außerdem
ist das äußere Gehäuse 21a eines
Gangschaltungszugs 21 an der Haupteinheit 20 befestigt.
Der innere Zugdraht 21b des Gangschaltungszugs 21 ist
an dem Steuerelement 23 befestigt und wird aus dem äußeren Gehäuse 21a durch
Drehung des Steuerelements 23 herausgezogen oder hineingeschoben.
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Das
Antriebselement 5 weist die interne Gangsschaltungskurbel 18 auf,
die an der zylindrischen Tretlagerkomponente 2a der Rahmeneinheit 2 montiert
ist (3); eine Kette 19, welche um die interne
Gangsschaltungskurbel 18 herum gewickelt ist; und eine
hintere Nabe 10, an der ein Nabenzahnrad montiert ist.
Wie in den 3 und 4 dargestellt, weist
die innere Gangsschaltungskurbel 18 eine Tretlagerachse
(Antriebselement) 31 auf, ein Tretlager 32, das
in der Tretlagerkomponente 2a der Rahmeneinheit 2 montiert
ist und welches dazu gestaltet ist, die Tretlagerachse 31 drehbar
zu lagern, linke und rechte Kurbelarme 33a und 33b,
welche drehfest mit den linken und rechten Enden der Tretlagerachse 31 verbunden
sind, eine Komponente 34 der Schaltungsvorrichtung, welche
mit zwei Schaltungsübersetzungen
ausgestattet und um die Außenseite
der Tretlagerachse 31 angeordnet ist, ein Zahnrad (Mitnehmer 35),
welches mit der Tretlagerachse 31 über die Schaltvorrichtungskomponente 34 verbunden
ist. Die Tretlagerachse 31 ist ein hohles zylindrisches Element,
welches (im Querschnitt) ungefähr
rechteckige, sich verjüngende
Flächen 31a an
beiden Enden aufweist, wobei die linken und rechten Kurbelarme 33a und 33b drehfest
an den sich verjüngenden Flächen 31a montiert
sind. Die Kurbelarme 33a und 33b sind mit Sperrbolzen 31b fixiert.
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Das
Tretlager 32 weist eine zylindrische Hauptlagereinheit 41 zur
Lagerung der Tretlagerachse 31 auf, ein zylindrisches Tretlagergehäuse 42, welches
integral an dem rechten Ende (3) der Hauptlagereinheit 41 ausgebildet
ist, und eine zylindrische Mutter 43, welche an dem linken
Ende der Hauptlagereinheit 41 montiert ist. Das Tretlager 32 ist in
der Tretlagerkomponente 2a durch Anziehen der Hauptlagerein heit 41,
welche durch das rechte Ende der Tretlagerkomponente 2a eingeführt ist,
mit der zylindrischen Mutter 43 montiert.
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Wie
in 7 dargestellt, weist das Gehäuse 42 eine Wandkomponente 42a,
eine zylindrische Komponente 42b, die integral mit der
Wandkomponente 42a um das Äußere der Wandkomponente 42a herum
ausgebildet, und einen Vorsprung 42c um das Innere der
Wandkomponente 42a auf. Eine ringförmige scheibenartige Führungsscheibe 44 ist
mit Bolzen an der Wandkomponente 42a des Gehäuses 42 wie in 5 dargestellt
befestigt, so dass das Gehäuse 42 drehfest
mit der Führungsscheibe 44 an
der Rahmeneinheit 2 befestigt ist. Ein Anschlag 44a,
der an der Rahmeneinheit 2 befestigt ist, ein Zughalter 44b, welcher
von dem Anschlag 44a nach vorne hervorsteht, und ein Federbefestigungselement 44c (4)
sind um einen Umfang der Führungsscheibe 44 ausgeformt.
Ein Ende des äußeren Gehäuses 21a des
Schaltungszugs 21 (dessen anderes Ende an der Haupteinheit 20 des
Schaltungssteuerungselements 9 befestigt ist) ist an dem
Zughalter 44b befestigt. Ein Ende einer Spiralfeder 86 zum
Zurückdrängen einer
nachfolgend erwähnten
Drehscheibe 81 (6) ist an dem Federbefestigungselement 44c befestigt.
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Von
den Kurbelarmen 33a und 33b weist der Kurbelarm 33a auf
der linken Seite die gleiche Struktur wie ein herkömmlicher
Kurbelarm auf. Der Kurbelarm 33b auf der rechten Seite
weist ein pfannenförmiges
Gehäuseelement 50 in
der Nähe
seines unteren Endes auf, und ein Ansatz 51 ist in der
Mitte des Gehäuseelements 50 ausgebildet.
Ein Teil der Komponente 34 der Schaltungsvorrichtung und
eine Umkehr-Ein-Wege-Kupplung 52 sind
in dem Gehäuseelement 50 montiert.
Die Ein-Wege-Kupplung 52 überträgt ausschließlich die
Rückwärtsdrehung
der Kurbelarme 33a und 33b auf das Zahnrad 35 über die Komponente 34 der
Schaltungsvorrichtung. Ein rechtsseitiger Nabenkegel 53 ist
um das äußere des Ansatzes 51 montiert,
wobei dieser sich um einen vorgeschriebenen Winkel in Drehrichtung
drehen kann, und die Ein-Wege-Kupplung 52 mit der Komponente 34 der
Schaltungsvorrichtung über
den rechtsseitigen Nabenkegel 53 verbunden. Ein Käfig 53a zum
Auskuppeln der unten beschriebenen Ein-Wege-Kupplung 55 während einer
Rückwärtsdrehung
ist an der Fläche
auf der linken Seite des rechtsseitigen Nabenkegels 53 befestigt.
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Die
Komponente 34 der Schaltungsvorrichtung weist einen Planetengetriebemechanismus 60 auf,
welcher zwei Kraftübertragungspfade
(einen direkt verbundenen Übertragungspfad
und einen untersetzten Übertragungspfad)
aufweist, einen Kupplungsmechanismus 61 zur Auswahl eines
der beiden Kraftübertragungspfade
und einen Kupplungsbetätigungsmechanismus 62,
der dazu gestaltet ist, den Kupplungsmechanismus 61 zur
Ausführung
der Auswahlvorgänge
zu veranlassen, und in dieser Weise zu erlauben, dass wenigstens
einer dieser Auswahlvorgänge
bei gleicher Ausrichtung der Kurbelarme 33a und 33b mit
dem oberen und dem unteren Totpunkt ausgeführt wird.
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Wie
in 7 dargestellt, weist der Planetengetriebemechanismus
ein Sonnenrad 63 auf, welches in dem Gehäuse 42 angeordnet
und mit der Tretlagerachse 31 über die Ein-Wege-Kupplung 55 verbunden
ist, ein Hohlrad 64, welches um das Innere der zylindrischen
Komponente 42b des Gehäuses 42 herum
ausgebildet ist, drei Planetenräder 65 (nur eines
ist dargestellt) in Eingriff mit dem Sonnenrad 63 und dem
Hohlrad 64, und einen Träger 66 zur drehbaren
Lagerung der drei Planetenräder 65.
Das Sonnenrad 63 ist koaxial bezüglich der Tretlagerachse 31 um
deren Äußeres angeordnet,
und ist mit der Tretlagerachse 31 über die Ein-Wege-Kupplung 55 verbunden.
Die Ein-Wege-Kupplung 55 überträgt ausschließlich die
Vorwärtsdrehung
(Drehung im Uhrzeigersinn in 4) der Tretlagerachse 31 auf
das Sonnenrad 63. Die drei Planetenräder 65 sind in regelmäßigen Abständen in
Umfangsrichtung beabstandet und mit einem großen Zahnrad 65a und
einem Nabenzahnrad 65b versehen, welche in axialer Richtung
ausgerichtet sind. Das große
Zahnrad 65a greift in das Hohlrad 64 ein, und
das Nabenzahnrad 65b greift in das Sonnenrad 63 ein.
Die Planetenräder 65 sind
auf dem Träger 66 durch
eine Zahnradachse 67 drehbar gelagert.
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Der
Träger 66 ist
ein ungefähr
zylindrisches Element, welches in seinem äußeren Umfangsbereich drei Aussparungen
zur Aufnahme der drei Planetenräder 65 aufweist.
Die äußere Umfangsfläche des
linken Endes des Trägers 66 ist
in dem Gehäuse 42 durch
eine Lagerkomponente 69 drehbar gelagert. Der Träger 66 kann
daher um die Tretlagerachse 31 rotieren. Das Zahnrad 35 ist
drehfest an dem rechten Ende des Trägers 66 montiert.
Die Ein-Wege-Kupplung 52 ist an der inneren Umfangsfläche am rechten
Ende des Trägers 66 montiert,
und der Kupplungsme chanismus 61 ist an der inneren Umfangsfläche an dem
linken Ende des Trägers 66 montiert.
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Der
Kupplungsmechanismus 61 überträgt die Vorwärtsdrehung der Tretlagerachse 31 ausschließlich in
dem "Kupplung-Ein" oder eingekuppelten
Zustand auf den Träger 66 und
trennt den Träger 66 und
die Tretlagerachse 31 in dem "Kupplung-Aus" oder ausgekuppelten Zustand. Der Kupplungsmechanismus 61 weist
zwei Sperrklinken 70 auf, welche an der Tretlagerachse 31 montiert
sind, wobei diese zwischen einem verbundenen Zustand und einem ausgekuppelten
Zustand schwenken können,
ein Federelement 71, um die zwei Sperrklinken 70 in
den verbundenen Zustand zu spannen, und einen Sperrzahn 72,
der auf einer inneren Umfangsfläche
des Trägers 66 ausgebildet
ist. Die Sperrklinken 70 sind so angeordnet, dass sie dem
inneren Umfangsbereich am linken Ende des Trägers 66 gegenüberliegen
und sind in regelmäßigen Intervallen
in Umfangsrichtung beabstandet. Der Sperrzahn 72 ist in
Form einer Welle auf dem inneren Umfang ausgebildet, der den Sperrklinken 70 des
Trägers 66 gegenüberliegt. Im
Ergebnis dreht sich der Träger 66 rückwärts über die
Ein-Wege-Kupplung 52, wenn die Kurbelarme 33a und 33b sich
rückwärts drehen
(gegen den Uhrzeigersinn in 4), und
der Träger 66 dreht
sich vorwärts
zusammen mit der Tretlagerachse 31, wenn die Tretlagerachse 31 sich
vorwärts
dreht (im Uhrzeigersinn in 4), wobei
der Kupplungsmechanismus 61 im „Ein"-Zustand ist.
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Der
Kupplungsbetätigungsmechanismus 62 ist
ein Mechanismus zum zwangsweisen Bewegen der Sperrklinken 70 des
Kupplungsmechanismus' 61 aus
einem verbundenen in einen getrennten Zustand. Wie in 5–7 dargestellt,
weist der Kupplungsbetätigungsmechanismus 62 eine
Nockenscheibe 80 auf, die derart angeordnet ist, dass sie
der linken Seite des Trägers 66 über eine
Lücke gegenüberliegt,
eine gegenüberliegende
Drehscheibe 81, die derart angeordnet ist, dass die Wandkomponente 42a des
Gehäuses 42 zwischen
der Nockenscheibe 80 und der Drehscheibe 81 eingeschoben
ist, drei Verbindungsstifte 82, um die Nockenscheibe 80 und
die Drehscheibe 81 zu verbinden, und drei Spiralfedern 83,
um die Nockenscheibe 80 zum Träger 66 zu spannen.
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Die
Nockenscheibe 80 ist an der Wandkomponente 42a des
Gehäuses 42 durch
die drei Verbindungsstifte 82 gelagert, wobei sie sich
axial nach links und rechts bewe gen kann. Außerdem ist der innere Umfangsbereich
der Nockenscheibe 80 durch den Vorsprung 41c des
Gehäuses 42 bewegbar
gelagert. Nocken 85, welche in Richtung des Trägers 66 hervorstehen,
sind an zwei um 180 Grad beabstandeten Positionen ausgebildet. Die
Nocken 85 weisen eine ebene Fläche 85a, welche sich
in 5 nach rechts erstreckt, und eine geneigte Führungsfläche 85b auf,
die derart ausgebildet ist, dass der äußere Umfang der ebenen Fläche 85a über ihren
inneren Umfang in Richtung einer Bezugsfläche 85c unter der
ebenen Fläche 85a hinausreicht.
Die Nocken 85 sind derart gestaltet, dass sie die Sperrklinken 70 des Kupplungsmechanismus' 61 aus
dem verbundenen Zustand in den getrennten Zustand bewegen, indem sie
die Drehung der Tretlagerachse 31 während der Sperrungsaufhebung
verwenden. Genauer sind die Führungsflächen 85b der
Nocken 85 gestaltet, um die Sperrklinken 70 entlang
der inneren Umfangsfläche
der Nockenscheibe 80 zu führen, wenn die Sperrklinken 70 aus
dem verbundenen Zustand in den getrennten Zustand durch die Drehung
der Tretlagerachse 31 abgesenkt wurden. Diese Führungsflächen 85b sind
an Positionen ausgebildet, in welchen die zwei Sperrklinken 70 gleichzeitig
in einen getrennten Zustand abgesenkt werden, wenn die Kurbelarme 33a und 33b in
der Nähe
des oberen und des unteren Totpunkts sind.
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Wie
in 6 dargestellt, ist die Drehscheibe 81 als
eingekerbter Ring ausgebildet mit drei Durchgangslöchern 81a,
um die drei Verbindungsstifte 82 aufzunehmen, welche in
regelmäßigen Intervallen
in Umfangsrichtung beabstandet sind. Die Drehscheibe 81 ist
in dem Gehäuse 42 durch
den mittleren der drei Verbindungsstifte 82 drehbar gelagert,
welche durch die Durchgangslöcher 81a durchgeführt sind.
Nockenkomponenten 87 sind auf der linken Seite in 6 in
den Gebieten ausgebildet, an denen die Durchgangslöcher 81a vorgesehen
sind. Die Nockenkomponenten 87 weisen eine ebene Fläche 87a auf,
welche nach links hervorsteht, und eine abgeschrägte Fläche 87b, welche von
der ebenen Fläche 87a in
Umfangsrichtung zu einer Bezugsfläche 87c unterhalb
der ebenen Fläche 87a geneigt
ist. Eine Anschlagsscheibe 82a, welche als ein Nockenmitnehmer
für die
Nockenkomponenten 87 fungiert, ist an den Verbindungsstiften 82 befestigt
und wird durch die Drehung der Drehscheibe 81 dazu veranlasst,
sich nach links und rechts zu bewegen. Die Spiralfedern 83 sind
im gespannten Zustand um die Außenseiten
der Verbindungsstifte 82 angeordnet und spannen die Nockenscheibe 80 in
dieser Weise in 6 nach rechts.
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Ein
sich radial erstreckender Vorsprung 81b, welcher an einem
Ende der Drehscheibe 81 vorgesehen ist, weist eine Höhlung 81c und
einen Federnanschlag 81d auf. Eine Anschlagsmutter 89,
welche an dem inneren Zugsdraht 21b des Gangschaltungszugs 21 befestigt
ist, ist in der Höhlung 81c montiert. Außerdem ist
ein Ende der Spiralfeder 86 (deren anderes Ende an dem
Federbefestigungselement 44c der Führungsscheibe 44 befestigt
ist) an dem Federnanschlag 81d befestigt. Die Drehscheibe 81 wird in
dieser Weise ständig
in 6 im Uhrzeigersinn gespannt.
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Die
Komponente 34 der Schaltungsvorrichtung überträgt Antriebskraft
entlang eines der folgenden beiden Kraftübertragungspfade: 1) einem
direkt verbundenen Übertragungspfad
um Antriebskraft von der Tretlagerachse 31 direkt auf das
Zahnrad 35 über
den Kupplungsmechanismus 61 und den Träger 66 zu übertragen;
2) einen untersetzten Übertragungspfad
zur Übertragung
von Antriebskraft auf das Zahnrad 35 über das Sonnenrad 63,
die Planetenräder 65 und
den Träger 66.
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Die
Drehscheibe 81 wird durch den inneren Zugdraht 21a gezogen,
wenn das Getriebe in dem direkt verbundenen Zustand ist. Wenn dies
geschieht, sind die Verbindungsstifte 82 links und die
Nockenscheibe 80 fährt
in die Bereitschaftsstellung auf der linken Seite ein, wenn die
Anschlagsscheibe 82a auf der ebenen Fläche 87a der Nockenkomponente 87 ruht,
wie in 7 dargestellt. In diesem Zustand bleiben die Sperrklinken 70 der
Tretlagerachse 31 in einem verbundenen Zustand unbehindert
durch die Nockenscheibe 80. Im Ergebnis wird die Drehung
der Tretlagerachse 31 direkt auf den Träger 66 über die Sperrklinken 70 des
Kupplungsmechanismus 61 übertragen und dann auf das
Zahnrad 35 des Trägers 66.
Das Zahnrad 35 dreht sich daher mit der gleich hohen Geschwindigkeit
bezüglich
der Tretlagerachse 31.
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Wenn
jedoch das Schaltsteuerelement 9 zu einem niedrigeren Gang
bewegt wird, wird der innere Zugdraht 21b des Schaltungszugs 21 gelöst und die Drehscheibe 81 wird
durch die Spiralfeder 86 gezogen und veranlasst, sich in 6 im
Uhrzeigersinn zu drehen. Wenn dies geschieht, wird die Nockenscheibe 80 durch
die Spiralfeder 83 gespannt und nach rechts in die Betriebsposition
wie in 8 dargestellt gedrückt, da die Anschlagsscheibe 82a unter der
ebenen Fläche 87a angeordnet
ist.
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Eine
Drehung der Tretlagerachse 31 bewirkt in diesem Zustand,
dass die Spitzen der Sperrklinken 70 entlang des inneren
Umfangs geführt
werden, wenn die Sperrklinken 70 die Führungsflächen 85b der Nocken 85 als
Ergebnis dieser Drehung erreichen. Wenn die geführten Sperrklinken 70 die
innere Umfangsfläche
der Nockenscheibe 80 erreicht haben, wird die Nockenscheibe 80 durch
die Spiralfeder 83 gespannt und weiter nach rechts gedrückt und
die Sperrklinken 70 erfassen die innere Umfangsfläche der
Nockenscheibe 80, wobei sie aus dem verbundenen Zustand
in den getrennten Zustand, wie in 8 dargestellt,
zusammenfallen. Die Drehung der Tretlagerachse 31 wird
von der Ein-Wege-Kupplung 55 zum Träger 66 über das
Sonnenrad 63 übertragen, wenn
die Sperrklinken 70 in den getrennten Zustand abgesenkt
wurden. Das Zahnrad 35 dreht sich daher mit einer geringeren
Geschwindigkeit.
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Der
Zeitpunkt um die Sperrklinken 70 abzusenken, wird durch
die Position festgelegt, in welcher die Nocken 85 in der
Nähe des
oberen oder unteren Totpunkts angeordnet sind, und in diesem Ausführungsbeispiel
ist dies mit der Position der Kurbelarme 33a und 33b abgestimmt.
Die Sperrklinken 70 können
daher sanft abgesenkt werden, weil nahezu keine Antriebskraft durch
diese Klinken zu diesem Zeitpunkt übertragen wird.
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Das Übersetzungsverhältnis R
= (T1 × T3)/((T1 × T3) +
(T2 × T4)),
wobei T1 die Anzahl der Zähne
des großen
Zahnrads 65a ist, T2 die Anzahl der Zähne des Nabenzahnrads 65b,
T3 die Anzahl der Zähne
des Sonnenrads 63 und T4 die Anzahl der Zähne des
Hohlrads 64. Unter der Annahme, dass T1 = 24, T2 = 15,
T3 = 51 und T4 = 90 und Einsetzen dieser numerischen Werte in die
obige Gleichung erhält man
0,4755 als Übersetzungsverhältnis R.
In anderen Worten führt
das Zahnrad 35 0,4755 Umdrehungen jaus, wenn die Tretlagerachse 31 eine
volle Umdrehung macht.
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Hier
ist die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 35 während des
Herunterschaltens ungefähr ½ derer,
welche während
der direkten Verbindung erhalten wird. Daher kann im Vergleich mit
einem Fall, in dem die Planetenräder
aus einer einzigen gezahnten Komponente bestehen, eine größere Untersetzung
dadurch erzielt werden, dass die Planetenräder 65 aus einem großen Zahnrad 65a und
einem Nabenzahn rad 65b aufgebaut sind, und wobei die Komponenten
derart angeordnet sind, dass das große Zahnrad 65a in
das Hohlrad 64 eingreift und das Nabenzahnrad 65b in
das Sonnenrad 63 eingreift.
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Eine
Rückwärtsdrehung
der Kurbelarme 33a und 33b bewirkt, dass sich
die Tretlagerachse 31 und der rechtsseitige Nabenkegel 53 um
einen vorbestimmten Winkel relativ zueinander drehen, und der Käfig 53a entkoppelt
die Klinken der Ein-Wege-Kupplung 55.
Dies erfolgt, um eine Situation zu verhindern, in der das Sonnenrad 63,
welches durch den Träger 66 über die
Planetenräder 65 gedreht
wird, während einer
Rückwärtsdrehung
mit höherer
Geschwindigkeit gedreht wird als die Tretlagerachse 31 und
durch die zwei Ein-Wege-Kupplungen 52 und 55 gesperrt wird.
Im Ergebnis wird keine Antriebskraft auf den Planetengetriebemechanismus 60 durch
den Kupplungsmechanismus 61 oder die Ein-Wege-Kupplung 55 in
einer beliebigen Gangschaltungsposition übertragen. In diesem Ausführungsbeispiel
wird die Antriebskraft auf den Träger 66 über die
Ein-Wege-Kupplung 52 übertragen
und das Zahnrad 35 dreht sich rückwärts. Im Ergebnis kann ein Bremsen ausgeführt werden,
indem die rückwärtige Nabe 10 rückwärts gedreht
wird, sogar wenn eine Rücktrittsbremse
an der rückwärtigen Nabe 10 montiert
ist. Es ist jedoch unnötig,
die Ein-Wege-Kupplung 52 oder den
Käfig 53a an
einer rückwärtigen Nabe
zu montieren, welche keine Rücktrittsbremse
aufweist.
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Als
Ergebnis der vorliegenden Erfindung können Gänge in jedem beliebigen Zustand
geschaltet werden, da der Kupplungsmechanismus 61 direkt ausgewählt und
durch den Kupplungsbetätigungsmechanismus 62 betätigt werden
kann und da die Gänge
von einer höheren
Gangstufe zu einer niedrigeren Gangstufe ausgewählt und geschaltet werden können, wenn
die Anordnung bezüglich
des oberen oder unteren Totpunkts der Kurbelarme 33a und 33b ausgerichtet
ist. Die Gänge
können
daher unter geringer Kraftanstrengung ohne Erhöhung des Gewichts oder der
Kosten geschaltet werden.
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Obwohl
das beschriebene Ausführungsbeispiel
den Kupplungsmechanismus durch eine Nocke betätigt zeigt, ist die Struktur
des Kupplungsbetätigungsmechanismus' nicht auf diese
Nocke allein beschränkt.
Obwohl die beschriebene Ausführungsform einen
Fall betraf, in dem die vorliegende Erfindung für eine Zweigangschaltungsvor richtung
Anwendung fand, ist die Anzahl von Schaltstufen nicht auf zwei beschränkt und
kann jede beliebige Anzahl größer als
zwei sein. Ferner braucht der direkt verbundene Kraftübertragungspfad,
obwohl das beschriebene Ausführungsbeispiel
zwei Kraftübertragungspfade durch
einen Planetenangetriebenmechanismus zeigte, nicht notwendigerweise
einen Planetenangetriebenmechanismus einzubeziehen und kann einen
direkt verbundenen Nehmer und Mitnehmer aufweisen.
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Daher
sollte der Schutzbereich dieser Erfindung nicht auf die speziell
offenbarten Strukturen beschränkt
werden. Statt dessen sollte der wahre Schutzbereich dieser Erfindung
durch die nachfolgenden Ansprüche
bestimmt werden.