DE69833837T2 - Antriebsnabe für Fahrrad - Google Patents

Antriebsnabe für Fahrrad

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DE69833837T2
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DE
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Grant
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gear
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Expired - Lifetime
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DE1998633837
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DE69833837D1 (de )
Inventor
Koshi Sakai-shi Tabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimano Inc
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Shimano Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/16Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the ground-wheel hub

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Nabenschaltung und insbesondere auf eine Naben-Innenschaltung zum Ändern der Drehgeschwindigkeit einer Eingabeeinheit bei einem ausgewählten Übersetzungsverhältnis und zur Übertragung des resultierenden Drehmoments auf eine Ausgabeeinheit und zur Ermöglichung des Schaltens dieses Übersetzungsverhältnisses durch Zentrifugalkraft.
  • Die japanische Patentveröffentlichung 4920656 beschreibt eine Naben-Innenschaltung, in welcher das Übersetzungsverhältnis automatisch durch Zentrifugalkraft geschaltet wird, ohne dass das Durchführen von Schaltvorgängen nötig ist. Diese Naben-Innenschaltung weist eine Nabenachse, einen zur Drehung um die Nabenachse befähigten Antriebselement, ein Nabengehäuse, ein Planetengetriebe zum Ändern der Drehgeschwindigkeit des Antriebselements und Übertragen des resultierenden Drehmoments auf das Nabengehäuse, einen Kupplungsmechanismus zum Übertragen des Abtriebs des Planetengetriebes auf das Nabengehäuse oder Unterbrechung einer derartigen Übertragung und eine zwischen dem Planetengetriebe und dem Nabengehäuse angeordnete Stützmuffe auf. Das Planetengetriebe weist ein Innenzahnrad, ein Sonnenrad, eine Vielzahl von Planetenrädern zum Eingriff in das Innenzahnrad und das Sonnenrad, und einen Träger zur Lagerung der Vielzahl von Planetenrädern auf. Der Träger ist einstückig mit dem Antriebselement ausgebildet, und die Rotation des Antriebselements wird an den Träger übermittelt.
  • Der Kupplungsmechanismus weist eine Sperrklinke zwischen dem Innenzahnrad und dem Nabengehäuse auf, wobei er die beiden verbindet, wenn sich die Sperrklinke mit dem Nabengehäuse verzahnt, und die beiden beim Entkuppeln auskuppelt. Das Nabengehäuse wird über den Planetengetriebe in einen hochgeschalteten Modus versetzt, wenn der Kupplungsmechanismus die beiden Komponenten verbunden hat, und wird, während er direkt mit dem Antriebselement verbunden ist, angetrieben, wenn die beiden Komponenten ausgekuppelt sind.
  • Der Kupplungsumschaltmechanismus schaltet den Kupplungsmechanismus zwischen einem verbundenen Zustand und einem ausgekuppelten Zustand durch eine übermittelnde Zentrifugalkraft, die durch Drehung erzeugt wird. Der Kupplungsumschaltmechanismus weist eine Gewichtshalterung auf, die drehbar um die Nabenachse montiert ist, ein Gewichtselement, das schwenkbar an der Gewichtshalterung montiert ist, und ein Steuerungselement, das in Antwort auf die Kippbewegung des Gewichtselements um die Nabenachse rotiert. Die Gewichtshalterung ist nicht-rotierbar mit dem Innenzahnrad verbunden. Das Steuerungselement verwendet eine kreisförmige Bewegung, um die Kupplungsklinke des Kupplungsmechanismus zwischen einer verriegelten Stellung und einer entkuppelten Stellung zu schalten. Ein vertikaler Steuerungsstift zur Verriegelung mit dem Steuerungselement ist in der Nähe des Mittelpunkts vorgesehen, um den das Gewichtselement schwenkt, und das Steuerungselement ist mit einem Schlitz zum Verriegeln mit dem Steuerungsstift versehen, sowie mit einem Steuerungsloch, um die Kupplungsklinke zu steuern. Das Verriegeln des Steuerungsstifts und des Schlitzes wandelt die Schwenkbewegung des Gewichtselementes in eine kreisförmige Bewegung des Steuerungselementes um. Die Stützmuffe ist drehbar auf der Nabenachse gelagert und durch einen gezahnten Anschluss mit dem Träger des Planetengetriebes verbunden. Eine Einwegkupplung ist zwischen der Stützmuffe und dem Nabengehäuse montiert.
  • In solch einer herkömmlichen Naben-Innenschaltung wird die Kupplungsklinke des Kupplungsmechanismus durch das Steuerungsloch des Steuerungselementes in einer Stellung gehalten, in der die Klinke vom Nabengehäuse getrennt ist, bis eine Rotationsgeschwindigkeit erreicht ist, welche das Auswärtsschwenken des Gewichtselementes bewirkt. Infolgedessen wird die Rotation, die vom Kettenrad an das Antriebselement übertragen wird, über die Stützmuffe und die Einweg kupplung weiter vom Träger zum Nabengehäuse übertragen, und das Nabengehäuse wird in einem direkt-verbundenen Modus betrieben. Der Steuerungsstift versetzt sich, wobei er bezüglich des Schlitzes gleitet, und lässt das Steuerungselement rotieren, sobald eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit erreicht und das Gewichtselement auswärtsgeschwenkt ist. Sobald dies geschehen ist, erhebt sich die Kupplungsklinke, gesteuert durch das Steuerungsloch, in die Stellung, in welcher sie mit dem Nabengehäuse verriegelt ist. Aus diesem Grund wird die Rotation, die vom Kettenrad an das Antriebselement übertragen worden ist, hochgeschaltet und über das Planetengetriebe vom Träger an das Innenzahnrad übertragen und wird über den Kupplungsmechanismus weiter an das Nabengehäuse übertragen, wodurch das Nabengehäuse in einen hochgeschalteten Modus versetzt wird.
  • In einer Anordnung, in welcher der Kupplungsmechanismus geschaltet und die Geschwindigkeit über die Zentrifugalkraft geändert wird, ist das Ausmaß der Kippbewegung sehr klein, da das Gewichtselement ein begrenztes Gehäusevolumen zur Verfügung hat. Die oben beschriebene herkömmliche Anordnung ist jedoch so, dass der Steuerungsstift eine im Vergleich zur Kippbewegung des Gewichtselements kurze Umdrehungsstrecke aufweist, da der Steuerungsstift in der Nähe des Mittelpunkts der Kippbewegung des Gewichtsträgers angeordnet ist. Das Steuerungselement kann deshalb nicht über bedeutende Strecken rotieren, wodurch es erforderlich wird, dass die Kupplungsklinke durch eine sehr kleine kreisförmige Bewegung zwischen einem ausgelenkten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand geschaltet wird.
  • Ein anderer Nachteil ist, dass aufgrund des begrenzten Gehäusevolumens, das für das Gewichtselement zur Verfügung steht, das Erreichen großer Zentrifugalkräfte schwierig ist. Es ist deshalb notwendig, die Wirksamkeit zu erhöhen, mit der im Kupplungsumschaltmechanismus die Kippbewegung in eine kreisförmige Bewegung umgewandelt wird. Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Anordnung ist jedoch die Effizienz, mit der die Kippbewegung in eine kreisförmige Bewegung umgewandelt wird, gering. Die kreisförmige Bewegung des Steuerungselements wird im Vergleich zur Kippbewegung des Gewichtselements behindert, und ein sanftes Schalten ist schwierig zu erreichen, da der in den Schlitz eingreifende Steuerungsstift veranlasst wird, am Schlitz entlang zu gleiten, um die Kippbewegung des Gewichtselements in eine Rotationsbewegung des Steuerungselements umzuwandeln.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die kreisförmige Bewegung des Steuerungselements bezüglich der Kippbewegung des Gewichtselements in einer Naben-Innenschaltung, in welcher das Schalten durch Zentrifugalkraft erfolgt, zu erhöhen.
  • Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Effizienz zu erhöhen, mit der die Kippbewegung des Gewichtselements in eine kreisförmige Bewegung des Steuerungselements umgewandelt wird, und in einer Naben-Innenschaltung, in welcher das Schalten durch Zentrifugalkraft erfolgt, ein sanftes Schalten zu vollziehen.
  • Eine Naben-Innenschaltung für ein Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits bekannt aus den DE-A-26 35 442, DE-A-1 911 548, DE-A-3 603 178, DE-A-1 750 897, DE-A-1 945 972 und DE-A-1 902 021.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist auf eine Naben-Innenschaltung für ein Fahrrad gemäß Anspruch 1 gerichtet, und umfasst eine Nabenachse, ein Antriebselement, ein Nehmerelement, einen Kraftübertragungsmechanismus, einen Kupplungsmechanismus und einen Kupplungsumschaltmechanismus. Die Nabenachse ist eine Achse, die an einem Fahrradrahmen befestigt werden kann. Die Antriebseinheit kann um die Nabenachse rotieren und kann mit der Antriebseinheit verbunden werden. Das Nehmerelement kann um die Nabenachse rotieren und kann mit der Abtriebseinheit verbunden werden. Der Kraftübertragungsmechanismus ist ein Mechanismus, der zwischen der Antriebseinheit und dem Nehmerelement angeordnet ist und dazu konstruiert, die von dem Antriebselement aufgenommene Rotationsgeschwindigkeit zu ändern und das resultierende Drehmoment an das Nehmerelement zu übertragen. Der Kupplungsmechanismus ist ein Mechanismus zum Verbinden und Auskuppeln des Nehmerelements und des Antriebselements. Der Kupplungsumschaltmechanismus weist ein Gewichtselement auf, das unter der Wirkung einer rotationsbewirkten Zentrifugalkraft um ein erstes seiner Enden von einer ersten Position auf dem inneren Umfang in eine zweite Position auf dem äußeren Umfang geschwenkt werden kann, ein Steuerungselement, das sich kreisförmig um die Nabenachse zwischen einer verbundenen Position, in welcher der Kupplungsmechanismus in einem verbundenen Zustand ist und einer ausgekuppelten Stellung, in welcher der Mechanismus in einem ausgekuppelten Zustand ist, bewegen kann und einem Verriegelungsmechanismus, um das Steuerelement in Antwort auf die Bewegung eines zweiten Endes des kippenden Gewichtselementes zu rotieren, wobei genannter Verriegelungsmechanismus einen mit dem Gewichtselement verbundenen ersten Verbindungsstift umfasst, einen mit dem Steuerungselement verbundenen zweiten Verbindungsstift, und ein Verbindungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungsstift angebracht ist, um dieses Steuerungselement und das zweite Ende dieses Gewichtselements über eine vorbestimmte Entfernung zu trennen und zu verbinden.
  • Bei dieser Naben-Innenschaltung bewegt sich das Gewichtselement von der ersten Position in die zweite Position, wenn die Eingabeeinheit sich zu drehen beginnt, und eine vorgeschriebene Zentrifugalkraft auf das Gewichtselement wirkt. Das Steuerungselement ist in einer ausgekuppelten oder verbundenen Position angeordnet, wenn sich das Gewichtselement in der ersten Position befindet. Der Kupplungsmechanismus nimmt einen ausgekuppelten Zustand an, wobei der Mitnehmer und die Gewichtshalterung ausgekuppelt werden, und die Drehgeschwindigkeit des Mitnehmers verändert und durch den Kraftübertragungsmechanismus ausgegeben und über die Gewichtshalterung auf den Nehmer übertragen wird, wenn das Steuerungselement die ausgekuppelte Position erreicht hat. Zusätzlich nimmt der Kupplungsmechanismus einen verbundenen Zustand an, wobei der Mitnehmer und die Gewichtshalterung verbunden werden und die Drehung des Mitnehmers über die Gewichtshalterung unverändert an den Nehmer ausgegeben wird, wenn das Steuerungselement die verbundene Position erreicht hat. Das Steuerungselement dreht sich aus der ausgekuppelten Position in die verbundene Position oder aus der verbundenen Position in die ausgekuppelte Position, wenn sich das Gewichtselement aus der ersten Position in die zweite Position bewegt. Infolgedessen tritt eine Umschaltung durch Schalten des Kraftübertragungsmechanismus zur direkten Verbindung auf, wenn sich das Steuerungselement aus der ausgekuppelten Position in die verbundene Position bewegt hat, und es tritt eine Umschaltung von der direkten Ver bindung zum Schalten des Kraftübertragungsmechanismus auf, wenn sich das Steuerungselement aus der verbundenen Position in die ausgekuppelte Position bewegt. In diesem Fall kann die Umdrehungsstrecke des Verriegelungselements bezüglich der Kippbewegung des Gewichtselements vergrößert werden, und die kreisförmige Bewegung des Bremselementes kann erweitert werden, da sich das Steuerungselement in Antwort auf die von dem anderen Ende des Gewichtselements unter der Wirkung des Verriegelungsmechanismus durchgeführte Bewegung kreisförmig bewegt. (Das zweite Ende ist vom Mittelpunkt der Kippbewegung des ersten Endes des Gewichtselements entfernt angeordnet.)
  • Wahlweise umfasst der Kupplungsumschaltmechanismus ein Gewichtselement, das an einem seiner Enden schwenkbar am Nehmerelement montiert ist und das unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die durch die Rotation des Nehmerelements ausgeübt wird, von einer ersten Position am inneren Umfang in eine zweite Position am äußeren Umfang schwenkt, ein Steuerungselement, das sich zwischen einer verbundenen Position, in der sich der Kupplungsmechanismus in einem verbundenen Zustand befindet, und einer ausgekuppelten Position, in der sich der Mechanismus in einem ausgekuppelten Zustand befindet, kreisförmig um die Nabenachse bewegt, und ein Verriegelungsmechanismus, um das Steuerungselement in Antwort auf die Bewegung des anderen Endes des kippenden Gewichtselements zu drehen.
  • In dieser Naben-Innenschaltung schwenkt das Gewichtselement in der ersten Position um sein erstes Ende in die zweite Position, wenn der Montageabschnitt des Gewichtselements zu rotieren beginnt und eine vorbestimmte Zentrifugalkraft auf das Gewichtselement einwirkt. Das Steuerungselement ist in einer ausgekuppelten Stellung oder in einer verbundenen Position angeordnet, wenn sich das Gewichtselement in der ersten Position befindet. Der Kupplungsmechanismus nimmt einen ausgekuppelten Zustand an, wobei das Antriebselement und das Nehmerelement ausgekuppelt werden, und die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebselements wird geändert und an das Nehmerelement durch den Kraftübertragungsmechanismus ausgegeben, wenn das Steuerungselement die ausgekuppelte Stellung erreicht hat. Ferner nimmt der Kupplungsmechanismus einen verbundenen Zustand an, wenn das Steuerungselement seine verbundene Position erreicht hat, wobei das Antriebselement und das Nehmerelement verbunden wer den und die Drehung des Antriebselements unverändert an das Nehmerelement ausgegeben wird. Der Verriegelungsmechanismus veranlasst das Steuerungselement dazu, in Antwort auf die Bewegung des zweiten Endes des Gewichtselements aus einer ausgekuppelten Position in eine verbundene Position zu rotieren, oder von der verbundenen Position in die ausgekuppelte Position zu rotieren, wenn das Gewichtselement von der ersten Position in die zweite Position schwenkt. Infolgedessen tritt eine Umschaltung durch Schalten des Kraftübertragungsmechanismus zur direkten Verbindung auf, wenn sich das Steuerungselement aus der ausgekuppelten Position in die verbundene Position bewegt hat, und es tritt eine Umschaltung von der direkten Verbindung zum Schalten des Kraftübertragungsmechanismus auf, wenn sich das Steuerungselement aus der verbundenen Position in die ausgekuppelte Position bewegt. In diesem Fall kann die Umdrehungsstrecke des Verriegelungselements bezüglich der Kippbewegung des Gewichtselements erhöht werden, und die kreisförmige Bewegung des Bremselements kann erweitert werden, da sich das Steuerungselement in Antwort auf die Bewegung, die durch das andere Ende des Gewichtselements unter der Wirkung des Verriegelungsmechanismus durchgeführt wird, kreisförmig bewegt (das zweite Ende ist vom Mittelpunkt der Kippbewegung des ersten Endes des Gewichtselements entfernt angeordnet). Darüber hinaus kann der Fahrer Gänge in Abhängigkeit von der Fahrradgeschwindigkeit schalten, da das Gewichtselement durch die Rotation des Nehmerelements zum Schwenken veranlasst wird.
  • Wahlweise kann der Kupplungsumschaltmechanismus ein Gewichtselement umfassen, das mit seinem ersten Ende schwenkbar am Antriebselement montiert ist und welches unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die durch die Rotation des Antriebselements ausgeübt wird, von einer ersten Position am inneren Umfang in eine zweite Position am äußeren Umfang geschwenkt wird, ein Steuerungselement, das sich kreisförmig um die Nabenachse zwischen einer verbundenen Position, in welcher der Kupplungsmechanismus in einem verbundenen Zustand ist und einer ausgekuppelten Position, in welcher der Mechanismus in einem ausgekuppelten Zustand ist, und einem Verriegelungsmechanismus, um das Steuerungselement in Antwort auf die Bewegung des anderen Endes des kippenden Gewichtselements zu rotieren.
  • Bei dieser Naben-Innenschaltung schwenkt das Gewichtselement in der ersten Position um sein erstes Ende in die zweite Position, wenn das Antriebselement zu drehen beginnt und eine vorbestimmte Zentrifugalkraft auf das Gewichtselement wirkt. Das Verriegelungselement veranlasst das Steuerungselement in Antwort auf die Bewegung des zweiten Endes des Gewichtselements von der ausgekuppelten Position in die verbundene Position oder von der verbundenen Position in die ausgekuppelte Position zu rotieren, wenn das Gewichtselement von der ersten Position in die zweite Position schwenkt. Infolgedessen tritt ein Umschalten vom Schalten des Kraftübertragungsmechanismus zur direkten Verbindung auf, wenn sich das Steuerungselement aus der ausgekuppelten Position in die verbundene Position bewegt hat, und es tritt ein Umschalten von der direkten Verbindung zum Schalten des Kraftübertragungsmechanismus auf, wenn sich das Steuerungselement aus der verbundenen Position in die ausgekuppelte Position bewegt. In diesem Fall kann die Umdrehungsstrecke des Eingriffselements im Vergleich zur Kippbewegung des Gewichtselements erhöht werden, und die kreisförmige Bewegung des Bremselements kann erweitert werden, da sich das Steuerungselement in Antwort auf die Bewegung, die durch das andere Ende des Gewichtselements unter der Wirkung des Verzahnungsmechanismus durchgeführt wird, kreisförmig bewegt (das zweite Ende ist vom Mittelpunkt der Kippbewegung des ersten Endes des Gewichtselements entfernt angeordnet). Darüber hinaus kann der Fahrer nach Belieben Gänge schnell schalten, da das Gewichtselement durch die Rotation des Antriebselements zum Schwenken veranlasst wird.
  • Vorzugsweise trennt und verbindet der Verriegelungsmechanismus das Steuerungselement und das zweite Ende des Gewichtselements über eine vorbestimmte Entfernung. In diesem Fall dreht sich das Verbindungselement des Verriegelungsmechanismus, und das Steuerungselement bewegt sich kreisförmig aufgrund der Kippbewegung des Gewichtselements, wodurch die beiden Elemente während der kreisförmigen Bewegung des Steuerungselementes mehr durch eine Drehbewegung als durch ein Gleiten bewegt werden. Infolgedessen wird die Kippbewegung des Gewichtselements mit höherer Effizienz als im Fall des Gleitens in eine kreisförmige Bewegung des Steuerungselements umgewandelt, wodurch ein sanftes Schalten zwischen den Gängen ermöglicht wird.
  • Vorzugsweise ist der Zentrifugalumschaltmechanismus ferner mit einem Spannelement versehen, um das Steuerungselement in Richtung einer ausgekuppelten Position oder einer verbundenen Position zu schieben. In diesem Fall wird das Gewichtselement, ohne geschwenkt zu werden, in der ersten Position gehalten, da das Steuerungselement in Richtung einer ausgekuppelten Position oder einer verbundenen Position geschoben wird, sogar wenn das Gewichtselement dazu neigt, unter der Wirkung der Schwerkraft in die erste Position oder die zweite Position zu schwenken, wenn keine Zentrifugalkraft aufgebracht wird. Eine zusätzliches Merkmal ist, dass selbst wenn ein einzelnes Steuerungselement mit einer Vielzahl von Gewichtselementen versehen ist, alle Gewichtselemente in der ersten Position gehalten werden können, indem lediglich das Steuerungselement angeregt wird, ohne dass die einzelnen Gewichtselemente angeregt werden.
  • Vorzugsweise ist das Nehmerelement zumindest teilweise um das Innere des Antriebselements herum angeordnet, wobei der Kupplungsmechanismus ein Verbindungsklinkenelement umfasst, das an der äußeren Umfangsfläche des Nehmerelements montiert ist, während es zwischen einem ausgelenkten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand schwenken kann, und dass durch das Steuerungselement zwischen dem ausgelenkten Zustand und dem ausgekuppelten Zustand geschaltet wird; ein gezahntes Verbindungselement, das an der inneren Umfangsoberfläche des Antriebselements vorgesehen ist, und welches das Verbindungsklinkenelement im ausgelenkten Zustand sperren kann. In diesem Fall nimmt das Verbindungsklinkenelement einen ausgekuppelten Zustand an, und die Rotation des Antriebselements wird nicht an das Nehmerelement übertragen, wenn der ausgekuppelte Zustand durch das Steuerungselement aufgebaut ist. Wenn der ausgelenkte Zustand aufgebaut ist, wird das Verbindungsklinkenelement durch das erste Spannelement in Richtung des ausgelenkten Zustands geschoben, und die Spitze dieses Elements wird durch das gezahnte Verbindungselement gesperrt. Die Rotation des Antriebselements wird deshalb direkt an das Nehmerelement übertragen. Diese Anordnung ermöglicht es, einen Kupplungsmechanismus zu erhalten, in welchem verbundene und ausgekuppelte Zustände durch eine einfache Konstruktion aufgebaut werden können, welche die Kippbewegung des Verbindungsklinkenelements einbezieht.
  • Vorzugsweise ist das Antriebselement derart mit einem gezahnten Verbindungselement versehen, dass das Verbindungsklinkenelement im ausgelenkten Zustand nicht gesperrt wird, wenn das Antriebselement entgegen der Bewegungsrichtung rotiert. In diesem Fall kann eine einfache Konstruktion verwendet werden, um einen Kupplungsmechanismus aufzubauen, dem eine Freilauffunktion verliehen ist, um das Nehmerelement selbst dann rotieren zu lassen, wenn der Fahrer während der Rotation aufhört, die Pedale zu treten und wenn der Fahrer angehalten hat.
  • Vorzugsweise ist der Kraftübertragungsmechanismus ein Planetengetriebe, der ein mit dem Antriebselement verbindbares Innenzahnrad umfasst, ein Sonnenrad, das an der äußeren Umfangsseite der Nabenachse vorgesehen ist, eine Vielzahl von Planetenrädern, die mit dem Innenzahnrad und dem Sonnenrad kämmen und einen Rahmenkörper, der um die Nabenachse rotieren kann, der die Planetenräder drehbar lagert und der mit dem Nehmerelement verbunden werden kann. In diesem Fall wird die Rotation das Antriebselement vom Innenzahnrad an das Planetengetriebe übertragen, in der Geschwindigkeit vermindert, und an das Nehmerelement des Rahmenkörpers ausgegeben. Aus diesem Grund wird die Rotation des Antriebselements in der Geschwindigkeit vermindert und an das Nehmerelement über den Planetengetriebe übertragen, indem der Kupplungsmechanismus zunächst in einen ausgekuppelten Zustand gebracht wird. Infolgedessen wird die Rotation des Antriebselements in der Geschwindigkeit reduziert und während des Starts auf das Nehmerelement übertragen, wodurch es möglich ist, die Pedale leicht zu treten und den Startsprint zu beschleunigen. Eine anderes Merkmal ist, dass die Rotation durch das Planetengetriebe hocheffizient übertragen werden kann, ohne dass während des normalen Fahrens die Übertragungseffizienz vermindert wird, da eine direkt Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem Nehmerelement erreicht werden kann, indem der Kupplungsmechanismus durch die Wirkung der Zentrifugalkraft in einen verbundenen Zustand gebracht wird. Darüber hinaus können Übersetzungsverhältnisse in einem Bereich zwischen hohen Übersetzungsverhältnissen bis zu niedrigen Übersetzungsverhältnissen mit Hilfe des Planetengetriebe innerhalb eines engen Volumens leicht erzielt werden.
  • Vorzugsweise ist das Innenzahnrad einstückig mit der inneren Umfangsoberfläche des Antriebselements ausgebildet, und das Sonnenrad ist einstückig mit der äu ßeren Umfangsfläche der Nabenachse ausgebildet. In diesem Teil wird die Montage im Vergleich zu dem Fall vereinfacht, in welchem das Innenzahnrad und das Sonnenrad getrennt montiert werden.
  • Wahlweise kann der Kraftübertragungsmechanismus ein Planetengetriebe sein, der ein mit dem Nehmerelement verbindbares Innenzahnrad umfasst, ein Sonnenrad, das an der äußeren Umfangsoberfläche der Nabenachse vorgesehen ist, eine Vielzahl von Planetenrädern, die mit dem Innenzahnrad und dem Sonnenrad kämmen, und einem Rahmenkörper, der um die Nabenachse rotieren kann, der die Planetenräder drehbar lagert, und der mit dem Antriebselement verbunden werden kann. In diesem Fall wird die Rotation des Antriebselements vom Rahmenkörper auf das Planetengetriebe übertragen, in der Geschwindigkeit erhöht, und vom Innenzahnrad an das Nehmerelement ausgegeben. Aus diesem Grund wird die Rotation des Antriebselements während der Anfahrt direkt an das Nehmerelement übertragen, und die Rotation wird mit hoher Effizienz übertragen, da der Kupplungsmechanismus zunächst in einen ausgelenkten Zustand gebracht wird und zwischen dem Antriebselement und dem Nehmerelement eine direkte Verbindung erreicht wird. Eine anderes Merkmal ist, dass die Rotation in der Geschwindigkeit erhöht und während normaler Fahrt vom Antriebselement über das Planetengetriebe an das Nehmerelement übertragen werden kann, da der Kupplungsmechanismus in einen direkt verbundenen Zustand gebracht werden kann, in dem er durch die Vermittlung der Zentrifugalkraft in einen ausgekuppelten Zustand geschaltet wird. Zusätzlich können Übersetzungsverhältnisse, die in einem Bereich zwischen hohen Übersetzungsverhältnissen bis niedrigen Übersetzungsverhältnissen liegen, innerhalb eines engen Bereiches mit Hilfe des Planetengetriebe leicht erzielt werden.
  • Wahlweise kann der Kraftübertragungsmechanismus ein Planetengetriebe sein, der ein Innenzahnrad umfasst, das an der inneren Umfangsfläche des zweiten Antriebselements ausgebildet ist, ein Sonnenrad, das derart an der äußeren Umfangsoberfläche der Nabenachse vorgesehen ist, dass ein Kämmen mit dem Innenzahnrad erreicht wird, eine Vielzahl von Planetenrädern, die mit dem Innenzahnrad und dem Sonnenrad kämmen, und einen Rahmenkörper, der um die Nabenachse drehen kann, der die Planetenräder drehbar lagert, und der mit dem Nehmerelement verbunden werden kann. In diesem Fall kann das gewünschte Untersetzungsverhältnis mit einem kompakten Aufbau erreicht werden.
  • Vorzugsweise weisen die Planetenräder ein erstes Getriebeelement mit einem kleinen Durchmesser zum Kämmen mit dem Innenzahnrad auf, und ein zweites Getriebeelement mit einem großen Durchmesser, das konzentrisch mit, und in der Nähe der axialen Richtung des ersten Getriebeelements angeordnet ist, und das zum Kämmen mit dem Sonnenrad gestaltet ist. In diesem Fall kann ein Übersetzungsverhältnis erreicht werden, das einem Doppelverhältnis mit einer vergleichsweise kleinen Anzahl von Zähnen am Innenzahnrad entspricht.
  • Wahlweise können die Planetenräder ein erstes Getriebeelement mit einem kleinen Durchmesser zum Kämmen mit dem Sonnenrad umfassen, und ein zweites Getriebeelement mit einem großen Durchmesser, das konzentrisch mit, und in Nähe zur axialen Richtung des ersten Getriebeelements angeordnet ist, und das zum Kämmen mit dem Innenzahnrad gestaltet ist. In diesem Fall kann ein weiter Bereich an Übersetzungsverhältnissen mit einer vergleichsweise kleinen Anzahl von Zähnen am Innenzahnrad erreicht werden.
  • Vorzugsweise umfasst die vorliegende Erfindung ferner eine Einwegkupplung, die zwischen dem Planetengetriebe und dem Nehmerelement angeordnet ist und die das Nehmerelement in Antwort auf die Rotation des Planetengetriebe in Bewegungsrichtung zu einer Rotation in Bewegungsrichtung veranlasst. In diesem Fall kann die Rotation in Bewegungsrichtung alleine vom Planetengetriebe zum Nehmerelement übertragen werden, und keine Rotation wird vom Antriebselement an das Nehmerelement über die Einwegkupplung übertragen, wenn das Nehmerelement mit einer höheren Geschwindigkeit als das Antriebselement in Bewegungsrichtung rotiert.
  • Vorzugsweise ist die Einwegkupplung zwischen dem Nehmerelement und dem Rahmenkörper des Planetengetriebes angeordnet. In diesem Fall kann die Rotation in eine einzige Richtung, ungeachtet von Unterschieden im Antrieb, auf das Innenzahnrad oder den Rahmenkörper übertragen werden.
  • Vorzugsweise ist das Gewichtselement am äußeren Umfang des Nehmerelements angeordnet; das Steuerungselement ist am inneren Umfang des Nehmerelements angeordnet; und das Verbindungselement durchtritt das Nehmerelement und verbindet das Gewichtselement und das Steuerungselement. In diesem Fall erhöht sich die Zentrifugalkraft, die auf das Gewichtselement einwirkt, bei derselben Rotationsgeschwindigkeit, und eine bessere Antwort wird während der Kupplungsumschaltung erzielt, da das Gewichtselement auf dem äußeren Umfang des Nehmerelements angeordnet ist.
  • Vorzugsweise umfasst das Antriebselement ein erstes Antriebselement, das mit der Eingabeeinheit verbunden ist, und ein zweites Antriebselement, das mit dem ersten Antriebselement in der Richtung der Nabenachse ausgerichtet ist und das nicht-rotierbar mit dem ersten Antriebselement verbunden ist; und wobei das Nehmerelement auf dem äußeren Umfang des zweiten Antriebselements angeordnet ist. In diesem Fall kann der äußere Durchmesser der Nabe vermindert werden, und man erhält eine kompakte Schaltung, indem der Kupplungsumschaltmechanismus auf dem äußeren Umfang des zweiten Antriebselements plaziert wird.
  • Vorzugsweise ist der Kraftübertragungsmechanismus zwischen der Nabenachse und dem inneren Umfang des zweiten Antriebselements angeordnet. In diesem Fall kann der Kraftübertragungsmechanismus in den Mittelpunktsbereich der Nabe gesetzt werden, da dieser Mechanismus zwischen der Nabenachse und dem inneren Umfang des zweiten Antriebselements angeordnet ist, welches im Mittelpunktsbereich angeordnet ist. Infolgedessen ist die Nabenachse weniger oft der Wirkung schnell veränderlicher Kräfte ausgesetzt.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1 zeigt eine Seitenansicht eines Fahrrads gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt einen Längsschnitt der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt einen Teilquerschnitt der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt eine Schemazeichnung eines Planetengetriebes.
  • 5 zeigt eine explodierte perspektivische Teilansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt Querschnitt VI/VI der 3 in einem ausgekuppelten Zustand der Kupplung.
  • 7 zeigt eine Vorderansicht eines Steuerelements in einem ausgekuppelten Zustand der Kupplung.
  • 8 zeigt Querschnitt VI/VI der 3 in einem ausgelenkten Zustand der Kupplung.
  • 9 zeigt eine Vorderansicht des Steuerungselements in einem eingekuppelten Zustand der Kupplung.
  • 10 zeigt einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die 11a und b zeigen Querschnitt VI/VI der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ausgekuppeltem bzw. ausgelenkten Zuständen der Kupplung.
  • 12 zeigt einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 13 zeigt eine explodierte Schrägansicht des Kupplungsumschaltmechanismus gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 14a und b zeigen Querschnitt VI/VI der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ausgekuppeltem bzw. ausgelenkten Zuständen der Kupplung.
  • 15 zeigt eine Vorderansicht des Steuerungselements gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 16 zeigt Querschnitt XVI-XVI der 15.
  • 17 zeigt einen Längsschnitt einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 18 und 19 zeigen eine explodierte schräge Teilansicht des Kupplungsumschaltmechanismus gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 20a und b zeigen Querschnitt VI-VI der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ausgekuppeltem bzw. ausgelenkten Zuständen der Kupplung.
  • 21a und b zeigen vergrößerte Querschnittsansichten des Bereichs nahe der Kupplungsklinke in 20a bzw. b.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
  • 1 zeigt ein BMX-Fahrrad, das einen Rahmen 1 aufweist, der aus einem diamantförmigen Rahmenkörper 2 besteht, einer Vorderradgabel 3, einem Lenker 4, einer Antriebselementeinheit 5, einem Vorderrad 6, einem Hinterrad 7, das mit einer zweistufigen Naben-Innenschaltung 10 versehen ist, und einer cantileverartigen Seitenzughinterradbremsvorrichtung 9, um das Hinterrad 7 zu bremsen.
  • Bestandteile wie der Sattel 11, der Lenker 4, das Vorderrad 6 und das Hinterrad 7 sind am Rahmen 1 montiert.
  • Der Lenker 4 weist einen Lenkervorbau 14 auf, der am oberen Ende der Vorderradgabel 3 befestigt ist, und eine Lenkstange 15, die am Lenkervorbau 14 befestigt ist. Ein Bremshebel 16 und ein Griff 17, die der Hinterradbremsvorrichtung 9 zugrunde liegen, sind am rechten Ende der Lenkstange 15 montiert.
  • Die Antriebselementeinheit 5 umfasst ein Kettenrad 18, das im unteren Bereich des Rahmenkörpers 2 montiert ist, eine um das Kettenrad 18 gelegte Kette 19, und eine Naben-Innenschaltung 10, die mit einem Kettenrad 20 ausgestattet ist.
  • Die Naben-Innenschaltung 10 ist eine zweistufige Schaltung, die einen untersetzten und einen direkt verbundenen Kraftübertragungspfad aufweist. Diese Naben-Innenschaltung 10 ist zwischen ein Paar von Hinterradgabelenden 2a des Fahrradrahmenkörpers 2 montiert, so wie in 2 gezeigt. Die Naben-Innenschaltung 10 weist eine Nabenachse 21 auf, die in den Hinterradgabelenden 2a befestigt ist, ein Antriebselement 22, das um die Außenseite eines Endes der Nabenachse 21 derart montiert ist, dass es sich kreisförmig um die Nabenachse herum bewegen kann, ein Nehmerelement 23, das weiter außen um die Außenseite der Nabenachse 21 und des Antriebselements 22 angeordnet ist und das mit dem Hinterrad 7 verbunden ist, ein Planetengetriebe 24, das um die Innenseite des Antriebselements 22 angeordnet ist, ein Kupplungsmechanismus 25, um das Antriebselement 22 und das Nehmerelement 23 zu verbinden und auszukuppeln, ein Kupplungsumschaltmechanismus 26, um den Kupplungsmechanismus 25 zu schalten, und eine Einwegkupplung 27, um Rotation in Fahrtrichtung ausschließlich vom Planetengetriebe 24 auf das Nehmerelement 23 zu übertragen. Das rechte Ende des Antriebselements 22 (2) ist durch eine Lagerkomponente 31 und die Nabenachse 21 drehbar gelagert, und das linke Ende ist durch eine Lagerkomponente 32 in dem Nehmerelement 23 drehbar gelagert. Die zwei Enden des Nehmerelements 23 sind durch Lagerkomponenten 33 und 34 an der Nabenachse 21 drehbar gelagert.
  • Die Nabenachse 21 ist ein Element, das an den hinteren Gabelenden 2a des Fahrradrahmenkörpers 2 fixiert ist. Gewindeteilabschnitte zum Fixieren oder zum anderweitigen Sichern der Achse in den hinteren Gabelenden 2a sind auf beiden Enden der Nabenachse 21 gebildet. Ein Teilabschnitt 21a mit großem Durchmesser ist auf der Nabenachse 21 etwas rechts (in 2) des mittleren Ab schnitts gebildet und das Sonnenradgetriebe 50 des Planetengetriebes 24 ist auf der rechten Seite des Teilabschnitts 21a mit großem Durchmesser gebildet. Die Nabenkonuselemente 37 und 38 weisen jeweils armförmige Nabenkonusflächen 31a und 34a für die Lagerkomponenten 31 und 34 auf und sind auf die Montageteilabschnitte der Nabenachse 21, die in Bezug auf die hinteren Gabelenden 2a nach innen liegen, geschraubt.
  • Das Antriebselement 22 ist eine Komponente, um die Rotation des Kettenrads 20 zu übertragen. Wie in 3 gezeigt, umfasst das Antriebselement 22 eine erste zylindrische Komponente 40 (das rechte Ende dieser Komponente ist durch die Lagerkomponente 31 drehbar gelagert) und eine zweite zylindrische Komponente 41, die nicht rotierbar mit der ersten zylindrischen Komponente 40 verbunden ist (das linke Ende der zweiten zylindrischen Komponente ist durch die Lagerkomponente 32 drehbar gelagert).
  • Die erste zylindrische Komponente 40 umfasst einen Teilabschnitt 42 mit einem kleinen Durchmesser an der rechten Seite von 3, und einen Teilabschnitt 43 mit großem Durchmesser, der sich aus der linken Seite des Teilabschnitts 42 mit kleinem Durchmesser heraus aufweitet. Ein Gehäusezwischenraum 44 zur Aufnahme des Planetengetriebes 24 ist innerhalb der ersten zylindrischen Komponente 40 ausgebildet. Die äußere Umfangsfläche an einem Ende des Teilabschnitts 42 mit kleinem Durchmesser ist mit einem Außengewinde 42a versehen, und auf dieses ist zur Befestigung des Kettenrades 20 eine Gegenmutter 45 aufgeschraubt. Ein aus äußeren Verzahnungen zusammengesetzter Kettenradbefestigungsabschnitt 42b ist an der äußeren Umfangsfläche des Teilabschnitts 42 mit kleinem Durchmesser in der Nähe des Außengewindes 42a gebildet, wobei das Kettenrad 20 nicht rotierbar befestigt ist. Das Innenzahnrad 51 des Planetengetriebes 24 ist an der inneren Umfangsfläche des Teilabschnitts 42 mit kleinem Durchmesser an der Seite gebildet, die den Teilabschnitt 43 mit großem Durchmesser zugewandt ist. Eine armförmige Kugelhalterfläche 31b für die Lagerkomponente 31 ist an der inneren Umfangsfläche an einem Ende des Teilabschnitts 42 mit kleinem Durchmesser gebildet. Die Lagerkomponente 31 umfasst die Kugelhalterfläche 31b, die Nabenkonusfläche 31a und eine Vielzahl von Kugeln 31c, die zwischen dem Kugelhalter 31b und der Nabenkonusfläche 31a liegt.
  • Ein Innengewinde 43a, welches an der inneren Umfangsfläche an einem Ende des Teilabschnitts 43 mit großem Durchmesser gebildet ist, ist auf das Außengewinde 41a aufgeschraubt, das auf der Stirnfläche der zweiten zylindrischen Komponente 41 gebildet ist, wodurch die zweite zylindrische Komponente 41 nicht rotierbar verbunden wird. Ein Dichtungsring 23 zum Abdichten der durch das Nehmerelement 23 gebildeten Lücke ist über die äußere Umfangsfläche des Teilabschnitts 43 mit großem Durchmesser angebracht.
  • Die zweite zylindrische Komponente 41 ist ein Element, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige der ersten zylindrischen Komponente 40, in Gewindeeingriff mit der inneren Umfangsfläche der ersten zylindrischen Komponente. Das mit dem Innengewinde 43a gewindeartig zu verbindende Außengewinde 41a ist auf der äußeren Umfangsfläche des Endabschnitts ausgebildet. Ein Stopper 41b, der gegen die Spitze des Teilabschnitts 43 mit großem Durchmesser der ersten zylindrischen Komponente 40 in der Nähe des Außengewindes 41a lehnt, ist auf der äußeren Umfangsfläche der zweiten zylindrischen Komponente 41 gebildet. Der Außendurchmesser des Stoppers 41b ist im wesentlichen von derselben Größe wie der Außendurchmesser des Teilabschnitts 43 mit großem Durchmesser der ersten zylindrischen Komponente 40. Die Lagerkomponente 32 und der Kupplungsmechanismus 25 sind um das Innere der zweiten zylindrischen Komponente 41 herum angeordnet. Aus diesem Grund werden die Kugelhalterfläche 32b der Lagerkomponente 32 und das gezahnte Verbindungselement 70 des Kupplungsmechanismus 25 auf der inneren Umfangsfläche der zweiten zylindrischen Komponente 41 gebildet. Die Lagerkomponente 32 umfasst die Kugelhalterfläche 32b, eine Nabenkonusfläche 32a, die an der äußeren Umfangsfläche an einem Ende des Kraftübertragungskörpers 61 (siehe unten) für das Nehmerelement 23 gebildet ist und einer Vielzahl von Kugeln 32c, die zwischen der Kugelhalterfläche 32b und der Nabenkonusfläche 32a liegt.
  • Die derartige Bildung des Antriebselements 22 aus einer zweiteiligen Struktur, die aus der ersten zylindrischen Komponente 40 und der zweiten zylindrischen Komponente 41 zusammengesetzt ist, macht es möglich, das Planetengetriebe 24 entlang der Nabenachse 21 zu montieren, ohne den Außendurchmesser des Abschnitts, der von der zweiten zylindrischen Komponente 41 gebildet wird, im Vergleich zum Außendurchmesser des Abschnitts, der von der ersten zylindrischen Komponente 40 gebildet wird, zu vergrößern, selbst wenn eine Lagerkomponente 32 vorgesehen ist. Der Außendurchmesser der gesamten Nabe kann deshalb reduziert werden.
  • Wie in 2 gezeigt, ist das Nehmerelement 23 ein zylindrisches Element, dass durch das Antriebselement 22 angetrieben wird und zur Drehung des Hinterrads 7 ausgestaltet ist. Das Nehmerelement 23 weist ein Nabengehäuse 60 auf, das teilweise um die Außenseite des Antriebselements 22 angeordnet ist, und einen Kraftübertragungskörper 61, der durch einen Fixierbolzen 66 an den Nabengehäuse 60 befestigt ist, und der um die Innenseite des Antriebselements 22 angeordnet ist. Dieser Kraftübertragungskörper 61 hat zusätzlich zu seiner Funktion als Körper zur Übertragung von Kraft vom Antriebselement 22 oder vom Planetengetriebe 24 auf das Nabengehäuse 60 die Funktion, als Gewichtshalterung für den unten beschriebenen Kupplungsumschaltmechanismus 26 zu dienen.
  • Das Nabengehäuse 60, welches ein zylindrisches Element aus Aluminium sein kann, umfasst ein Mechanismusgehäuse 62 mit einem großen Durchmesser zur Aufnahme des Antriebselements 22, des Kupplungsumschaltmechanismus 26 und dergleichen und eine schmale zylindrische Komponente 63 mit einem kleinen Durchmesser, die einstückig mit dem Mechanismusgehäuse 62 gebildet ist. Nabenflansche 64 und 65 zur Befestigung der Speichen (nicht gezeigt) des Hinterrads 7 sind auf den äußeren Umfangsflächen des Mechanismusgehäuses 62 und der schmalen zylindrischen Komponente 63 einstückig gebildet. Wie in 3 gezeigt, ist das rechte Ende der schmalen zylindrischen Komponente 63 zur nicht rotierbaren Befestigung des Kraftübertragungskörpers 61 mit einer Außenverzahnung 63a versehen, und die innere Umfangsfläche ist mit einer Innengewinde 63b zum Gewindeeingriff mit dem Fixierbolzen 66 versehen. Ein Zwischenraum zur Aufnahme der Lagerkomponente 34 ist im linken Ende (2 der schmalen zylindrischen Komponente 63) gebildet und ein Kugelhalterelement 35, das mit einer Kugelhalterfläche 34b (die ein Element der Lagerkomponente 34 ist) versehen ist, ist in diesem Zwischenraum gesichert. Die Lagerkomponente 34 umfasst die Nabenkonusfläche 34a, die Kugelhalterfläche 34b und eine Vielzahl von Kugeln 34e, die zwischen der Kugelhalterfläche 34b und der Nabenkonusfläche 34a liegt. Eine Staubkappe 36 ist über der Lagerkomponente 34 angebracht.
  • Der Kraftübertragungskörper 61 kann ein aus Chrom-Molybdän-Stahl gefertigtes gestuftes zylindrisches Element sein. Wie in 3 gezeigt, ist auf der inneren Umfangsfläche des linken Endes eine innere Verzahnung 61a zum Eingreifen in die äußere Verzahnung 63a der schmalen zylindrischen Komponente 63 gebildet. Die Nabenkonusfläche 32a für die Lagerkomponente 32 ist auf der äußeren Umfangsfläche am rechten Ende des Kraftübertragungskörpers 61 gebildet, und Sperrklinkenzähne 80, die einen Teil der Einwegkupplung darstellen, sind auf der inneren Umfangsfläche des rechten Endes gebildet. Zusätzlich ist auf der inneren Umfangsfläche in der Nähe der Sperrklinkenzähne 80 eine Kugelhalterfläche 33b für die Lagerkomponente 33 gebildet. Die Lagerkomponente 33 umfasst die Kugelhalterfläche 32b, eine Nabenkonusfläche 33a, die in Form eines Arms auf dem linken Ende des Teilabschnitts 21a mit großem Durchmesser der Nabenachse 21 gebildet ist und eine Vielzahl von Kugeln 33c, die zwischen der Nabenkonusfläche 33a und der Kugelhalterfläche 33d liegt. Ein sich verjüngender Abschnitt 61b ist auf der inneren Umfangsfläche des Kraftübertragungskörpers 61 in der Nähe des Abschnitts, der die Kugelhalterfläche 33b darstellt, gebildet.
  • Wie in 2 gezeigt, ist der Fixierbolzen ein hohler zylindrischer Bolzen, und das Nabengehäuse 60 und der Kraftübertragungskörper 61 sind aus konzentrische Weise sicher befestigt. Der Kopf 66a des Fixierbolzens 66 ist mit einer sich verjüngenden Fläche 66b zum Verriegeln mit dem sich verjüngenden Abschnitt 61b versehen, was die Ausrichtung und Befestigung des Kraftübertragungskörpers 61 und des Nabengehäuses 60 ermöglicht.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst das Planetengetriebe 24 das auf der Nabenachse 21 gebildete Sonnenrad 50, das Innenzahnrad 51, das im Teilabschnitt 42 mit kleinem Durchmesser der ersten zylindrischen Komponente 40 des Antriebselements 22 gebildet ist, einen Träger 52, der auf dem Teilabschnitt 21a mit großem Durchmesser der Nabenachse 21 rotierbar montiert ist und drei auf dem Träger 52 rotierbar gelagerte Planetenräder 53. Der Träger 52 ist ein als Überwurfflansch geformtes Element, welches die Nabenachse 21 durchläuft; und drei Getriebegehäuse 52a sind in umlaufender Richtung, in regelmäßigen Abständen verteilt, an der äußeren Umfangsfläche dieses Elements gebildet. Drei Getriebeachsen 54 zur rotierbaren Halterung der Planetenräder 53 sind am Träger 52 befestigt. Die Planetenräder 53 weisen ein erstes Getriebeelement 53a mit kleinem Durchmes ser zum Kämmen mit dem Innenzahnrad 51 auf und ein zweites Getriebeelement 53b mit großem Durchmesser zum Kämmen mit dem Sonnenrad 50. Das erste Getriebeelement 53a und das zweite Getriebeelement 53b sind aneinander angrenzend in axialer Richtung gebildet. Folglich bestehen die Planetenräder 53 aus zwei Getriebeelementen 53a und 53b, wodurch es möglich ist, ein Übersetzungsverhältnis zu erhalten, das einem Doppelverhältnis mit einer kleineren Anzahl von Zähnen auf dem inneren Zahnradgetriebe, als dies bei einem einzigen Zahnradelement der Fall ist, entspricht.
  • Hier kann, wie in 4a gezeigt, das Übersetzungsverhältnis GR für eine Untersetzung zwischen dem Antrieb des Innenzahnrads und dem Trägerabtrieb durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: GR = 1/(1 + (Zs/Zr) × (Zp2/Zp1)),wobei Zs die Anzahl von Zähnen auf dem Sonnenrad 50 ist, Zr die Anzahl von Zähnen auf dem Innenzahnrad 51, Zp1 die Anzahl von Zähnen auf dem ersten Zahnradelement 53a eines Planetenrades 53 und Zp2 die Anzahl von Zähnen auf dem zweiten Zahnradelement 53b ist.
  • Hier kann, wenn von Zähnen Zs auf dem Sonnenrad auf 15, die Anzahl von Zähnen Zr auf dem Innenzahnrad auf 57, die Anzahl von Zähnen Zp1 auf dem ersten Zahnradelement auf 28, und die Anzahl von Zähnen Zp2 auf dem zweiten Zahnradelement auf 13 festgesetzt wird, das folgende Ergebnis erhalten werden: GR = 1/(1 + (15/57) × (13/28)).
  • Demzufolge beträgt das Übersetzungsverhältnis GR 0,891, und ein einzelner Umlauf des Antriebselements 22 wird auf das Nehmerelement 23 übertragen, nachdem dessen Geschwindigkeit auf 0,891 Umdrehungen reduziert worden ist.
  • Das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 24 sollte innerhalb eines Bereichs von 0,8 bis 9,5 fallen. In diesem Fall kann der Startsprint beschleunigt werden, und der Außendurchmesser der Naben-Innenschaltung 10 kann reduziert werden, selbst wenn ein Herunterschalten bei einem Doppelverhältnis durchgeführt wird.
  • Das Übersetzungsverhältnis GR kann, wenn eine Untersetzung mit Hilfe des aus einem einzelnen Zahnradelement bestehenden Planetenrads durchgeführt wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: GR = 1/(1 + (Zs/Zr)).
  • In diesem Fall wird das Übersetzungsverhältnis GR lediglich durch die Anzahl von Zähnen Zr auf dem Innenzahnrad und die Anzahl von Zähnen Zs auf dem Außenzahnrad bestimmt. Nun soll die Gleichung 0,891 = 1/1 + (15/Zr)) in einem Versuch gelöst werden, ein Übersetzungsverhältnis von 0,891 mit dem zuvor erwähnten Doppelverhältnis zu erhalten, indem angenommen wird, dass die Anzahl von Zähnen Zs auf dem Sonnenrad 15 ist. Infolgedessen beträgt die Anzahl von Zähnen Zr auf dem Innenzahnrad 123, und der Außendurchmesser des Antriebselements 22 wird mindestens um das Doppelte im Vergleich zu einem Fall, bei dem das Zahnrad zwei Zahnradelemente aufweist, vergrößert.
  • Wie in den 3, 5 und 6 gezeigt, weist der Kupplungsmechanismus 25 Sperrklinkenzähne 70 (die auf der inneren Umfangsfläche der zweiten zylindrischen Komponente 41 des Antriebselements 22 gebildet sind), zwei Kupplungsklinken 71, die in die Sperrklinkenzähne 70 eingreifen können und ein Federelement 72 zum Spannen der Kupplungsklinken 71 auf. Die Sperrklinkenzähne 70 sind als Sägezähne auf der inneren Umfangsfläche der zweiten zylindrischen Komponente 41 gebildet. Die Kupplungsklinken 71 sind auf der äußeren Umfangsfläche des Kraftübertragungskörpers 61 montiert, während sie zwischen einem ausgelinkten Zustand, in dem sie in die Sperrklinkenzähne eingreifen, und einem ausgekuppelten Zustand, in dem sie von den Sperrklinkenzähnen 70 getrennt sind, wechseln können. Klinkengehäuse 73 zur Aufnahme der Kupplungsklinken 71 sind an zwei Positionen auf der äußeren Umfangsfläche des Kraftübertragungskörpers 61 vorgesehen. Das Federelement 72, das in einem gewickelten Zustand in einer Rille 74, die in der äußeren Umfangsfläche des Kraftübertragungskörpers 61 ausgebildet ist, positioniert ist, drückt die Kupplungsklinken 71 in einen ausgelinkten Zustand. Erst wenn sich die Kupplungsklinken 71 in einem ausgelenkten Zustand befinden und sich das Antriebselement 22 in Bewegungsrichtung dreht, wird die Drehung des Kupplungsmechanismus 25 auf den Kraftübertragungskörper 61 des Nehmerelements 23 übertragen.
  • Der Kupplungsumschaltmechanismus 26 weist eine Steuerplatte 75 zum Schalten der Kupplungsklinken 71 zwischen einem ausgelenkten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand auf, einen Bewegungsmechanismus 76 zur Bewegung der Steuerplatte 75 auf hin- und hergehende Weise um die Nabenachse und eine Gewichtshalterung, die gleichsam als Kraftübertragungskörper 61 wirkt.
  • Wie in 7 gezeigt, ist die Steuerplatte 75 ein flaches Element, das als modifizierter Ring geformt ist und in seinem mittleren Abschnitt durch den Kraftübertragungskörper 61 drehbar gelagert wird. Ein sich radial nach außen erstreckender Haken 75a ist auf der Außenkante der Steuerplatte 75 gebildet. Zusätzlich sind zwei Steuerfenster 75b zum Steuern der Kupplungsklinken 71 zwischen dem inneren und äußeren Umfang gebildet. Die Kupplungsklinken 71 sind derart angeordnet, dass sie sich von den Steuerfenstern 75b in Richtung des Bewegungsmechanismus 76 erstrecken. Die Steuerfenster 75b sind mit Auskupplungsrahmen 75d zum Halten der Kupplungsklinken 71 in einem ausgekuppelten Zustand sowie mit Verbindungsrahmen 75e zum Schalten der Klinken in einen ausgelenkten Zustand versehen. Die durch das Federelement 72 gespannten Kupplungsklinken 71 können in einen ausgelenkten Zustand angehoben werden, in dem die Verbindungsrahmen 75e derart geformt sind, dass sie sich von den Auskupplungsrahmen 75d radial nach außen erstrecken. Der Haken 75a, die Steuerfenster 75b und alle anderen Komponenten sind 180° voneinander entfernt platziert (je nach Anzahl der Elemente), um eine ausgewogene Drehung zu erzielen. Zusätzlich sind zwischen dem inneren und äußeren Umfang zwei Durchgangslöcher 75b gebildet, welche die kippbaren Achsen 87 der Gewichtshalterung 85 (siehe unten) unterbringen. Die Steuerplatte 75 wird normalerweise durch den unten beschriebenen Federmechanismus 79 in einer ausgekuppelten Position (in 6 und 7 gezeigt) gehalten. Zu diesem Zeitpunkt werden die Spitzen der Kupplungsklinken 71 durch die Auskupplungsrahmen 75d der Steuerfenster 75b gestoppt und die Klinken werden in einem ausgekuppelten Zustand gehalten.
  • Wie in 5 gezeigt, weist der Bewegungsmechanismus 76, der auf der linken Seite der Steuerplatte 75 angeordnet ist, zwei kippbare Gewichtselemente 77, Verbindungen 78 zum Verbinden der zwei jeweiligen Gewichtselemente 77 und der Steuerplatte 75 sowie einen Federmechanismus 79 zum Spannen der Steuerplatte 75 im Uhrzeigersinn in 6 auf.
  • Die Gewichtselemente 77 weisen zwei Gewichtshalter 85 auf, die auf der Endseite 61c des Kraftübertragungskörpers 61 schwenkbar montiert sind, sowie Gewichte 86, die an den Spitzen der Gewichtshalter 85 montiert sind. Die zwei Gewichtshalterungen 85 können aus einem Polyacetalharz gefertigt sein. Die Gewichtshalterungen 85 sind derart geformt, dass sie einen Bogen um den Kraftübertragungskörper 61 bilden, und sind auf die gleiche Weise 180 Grad voneinander entfernt um den Kraftübertragungskörper 61 positioniert. Ansätze 85a sind mit den Basen der Gewichtshalterung 85 integral ausgebildet, und aus zwei vorstehenden Stiften zusammengesetzte Gewichtshalterungskomponenten 85b sind mit den Spitzen der Gewichtshalterung integral ausgebildet. Die kippbaren Achsen 87 verlaufen durch die Ansätze 85a. Die kippbaren Achsen 87 verlaufen ebenfalls durch die Durchgangslöcher 75c, und die Spitzen dieser Achsen sind am Kraftübertragungskörper 61 fixiert. Zusätzlich sind auf den Seiten, die den Gewichtshalterungskomponenten 85b gegenüberliegen, Verbindungsstifte 85d mit den Spitzen der Gewichtshalterung 85 integral gebildet. Die Verbindungsstifte 85d werden zum drehbaren Montieren der Verbindungen 78 verwendet. Die Gewichte 86, die aus Blei oder Stahl gefertigte fächerförmige Elemente sein können, sind durch zwei Stifte der Gewichtshalterungskomponenten 85c fixiert.
  • Die Verbindungen 78 sind Elemente zum Drehen des Bremsteils 75 als Reaktion auf die Bewegung der Spitzen der Gewichtselemente 77, die um ihre Basen schwenken. An ihren beiden Enden sind die Steuerplatte 75 und die Spitzen der Gewichtshalterung 85 verbunden. Die Verbindungen 78 sind aus Metall gefertigte flache Elemente. Ein Ende jedes Verbindungselements ist mit einem runden Loch zum Einführen der Verbindungsstifte 85d versehen, und das andere Ende ist mit einem runden Loch zum Einführen eines Verbindungsstifts 78a versehen, der verwendet wird, um eine Verbindung mit der Steuerplatte 75 zu erzielen.
  • Wie in 6 gezeigt, weist der Federmechanismus 79 eine Schraubenfeder 88, deren eines Ende am Haken 75a befestigt ist, sowie einen Feder krafteinstellmechanismus 89 zum Einstellen der Federkraft der Schraubenfeder 88 auf. Die Schaltzeit kann durch Einstellen der Federkraft der Schraubenfeder 88 eingestellt werden. Die Schaltzeit kann auch durch Ersetzen der Gewichte 86 variiert werden.
  • Wie in 6 gezeigt, weist eine Einweg-Kupplung 27, die nach Art einer Klinkenkupplung gestaltet sein kann, Sperrklinkenzähne 80 auf, die auf der inneren Umfangsfläche des Kraftübertragungskörpers 61 ausgebildet sind, Kupplungsklinken 81, die auf der äußeren Umfangsfläche des Trägers 52 des Planetengetriebe 24 montiert sind, während sie zwischen einem verbundenen Zustand und einen ausgekuppelten Zustand wechseln können, sowie einen Federteil (nicht gezeigt) zum Spannen der Kupplungsklinken 81 in einen verbundenen Zustand. Bei der Einweg-Kupplung 27 werden die Kupplungsklinken 81 normalerweise in einen verbundenen Zustand angehoben, und die Drehung des Trägers 52 wird auf den Kraftübertragungskörper 61 übertragen, wenn sich dieser Träger in Bewegungsrichtung dreht. Wenn sich der Kraftübertragungskörper 61 mit höherer Geschwindigkeit als der Träger 52 in Bewegungsrichtung dreht, wird keine Drehung übertragen.
  • Die innere Schaltnabe 10 weist, aufgrund des Vorhandenseins eines derartigen Planetengetriebes 24, Kupplungsmechanismus 25, Kupplungs-Umschaltmechanismus 26 und einer Einweg-Kupplung 27, die folgenden Pfade auf: einen untersetzten Kraftübertragungspfad, der sich aus dem Antriebselement 22, dem inneren Zahnradgetriebe 50, dem Planetengetriebe 24, dem Träger 52 und dem Nehmerelement 23 zusammensetzt; und einen direkt verbundenen Kraftübertragungspfad, der sich aus dem Antriebselement 22, dem Kupplungsmechanismus 25 und dem Nehmerelement 23 zusammensetzt.
  • Wenn der Fahrer während des Starts auf die Pedale tritt und das Fahrrad vorantreibt, wird die sich daraus ergebende Drehung über das Kettenrad 20 auf das Antriebselement 22 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Steuerplatte 75 in einer ausgekuppelten Position, und die Kupplungsklinken 71 werden durch die Steuerplatte 75 in einem ausgekuppelten Zustand gehalten. Demzufolge besteht zwischen dem Antriebselement 22 und dem Kraftübertragungskörper 61 keine Verbindung, und die Drehung des Antriebselement 22 wird entlang des untersetzten Kraftübertragungspfads auf den Kraftübertragungskörper 61 übertragen. Infolgedessen wird die Drehung des Kettenrads 20 während des Starts auf das Nabengehäuse 60 übertragen, nachdem seine Geschwindigkeit zum Beispiel auf 0,891 reduziert wurde. Es ist deshalb möglich, während des Starts leicht auf die Pedale zu treten und einen Startsprint durchzuführen.
  • Wie in 8 und 9 gezeigt, schwenken die Gewichtselemente 77 nach außen gegen die Wirkung der durch die Schraubenfeder 88 der Steuerplatte 75 ausgeübten Spannkraft, wenn der Kraftübertragungskörper 61 eine Drehgeschwindigkeit über einem bestimmten Niveau erzielt. Dieses Niveau wird durch das Einstellen des Federmechanismus 79, die Masse der Gewichte oder dergleichen bestimmt. Wenn sich die Gewichtselemente 77 auf diese Weise bewegen, wird die Steuerplatte 75 entgegen dem Uhrzeigersinn in 8 mittels der Verbindungen 78 gedreht, bis sie eine verbundene Position erreicht. Wenn die Steuerplatte 75 die verbundene Position erreicht hat, positionieren sich die Verbindungsrahmen 75e des Steuerfensters 75b an den Spitzen der Kupplungsklinken 71, und die Kupplungsklinken 71 werden durch die Spannkraft des Federelements 72 in einen ausgelenkten Zustand angehoben. Infolgedessen wird die Drehung des Antriebselements 22 in Bewegungsrichtung direkt auf den Kraftübertragungskörper 61 entlang des direkt verbundenen Kraftübertragungspfads übertragen, und die Drehung des Kettenrads 20 wird unverändert auf das Hinterrad 7 übertragen. Demzufolge wird ein Hochschalten durchgeführt, sobald die Drehgeschwindigkeit ein bestimmtes Niveau überschritten hat. Während dieses regulären Fahrens gibt es in der Übertragungseffizienz des Planetengetriebes 24 keine Reduzierung, weil das Antriebselement 22 und das Nehmerelement 23 direkt verbunden werden.
  • Wenn die Drehgeschwindigkeit des Kraftübertragungskörpers 61 während des Kurvenfahrens oder dergleichen unter ein vorgeschriebenes Niveau fällt, werden die Gewichtselemente 77 durch die Schraubenfeder 88 in ihren anfänglichen ausgekuppelten Zustand zurückgeführt und die Drehung des Antriebselements 22 wird auf das Nehmerelement 23 entlang des untersetzten Kraftübertragungspfads übertragen. Da in diesem Fall die Gewichtselemente 77 am Kraftübertragungskörper 61 montiert sind, der einen Teil des Nehmerelements 23 bildet, werden die Gänge immer in Richtung höherer Geschwindigkeiten (in Richtung der direkt ver bundenen Position), sobald das Hinterrad 7 eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit überschreitet. Dies geschieht auch dann, wenn das Antriebselement 22 nicht rotiert, das heißt, wenn der Fahrer nicht die Pedale tritt. Ein auf die Fahrradgeschwindigkeit reagierendes Schalten kann deshalb auf einer gleichmäßigen Basis erreicht werden. Infolgedessen kann während der Anfahrt, beim Kurvenfahren und in anderen Fällen, die den Übergang von einer niedrigen Geschwindigkeit zu einer höheren Geschwindigkeit erfordern, ein rasches Schalten und eine schnelle Beschleunigung erzielt werden, zum Beispiel in einem Fahrradrennen, wenn es das Ziel ist, während längerer Zeitspannen hohe Geschwindigkeiten beizubehalten.
  • Obwohl die oben beschriebene erste Ausführungsform sich auf ein Beispiel bezog, in welchem ein Planetengetriebe mit Planetenrädern, das aus zwei Zahnrädern bestand, verwendet wurde, um ein Übersetzungsverhältnis zu erzielen, das einem Doppelverhältnis entspricht, ist es ebenso möglich, ein aus einem einzelnen Zahnradelement bestehendes Planetengetriebe zu verwenden, wenn das Doppelverhältnis nicht benötigt wird, so wie z. B. im Fall eines Straßenfahrrads. 10 stellt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, welche einem solchen Fall entspricht. In der nun folgenden Beschreibung werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um identische oder ähnliche Teile zu bezeichnen, und nur bedeutende Unterschiede zwischen den Strukturen werden beschrieben.
  • So wie in der ersten Ausführungsform, umfasst die Naben-Innenschaltung 10 in 10 eine Nabenachse 21, ein Antriebselement 22, ein Nehmerelement 23, ein Planetengetriebe 24, einen Kupplungsmechanismus 25, einen Kupplungsumschaltmechanismus 26 und eine Einwegkupplung 27.
  • Das Antriebselement 22 weist eine einstückige Struktur auf, die sich von der Struktur der Ausführungsform, die oben beschriebenen wurde, unterscheidet. Ein Gehäusezwischenraum zur Aufnahme des Planetengetriebes 24 wird innerhalb des Antriebselements 22 gebildet. Ein Kettenradbefestigungsabschnitt 42b, der aus einem Außengewinde besteht, ist an der äußeren Umfangsfläche am Ende des Antriebselements 22 gebildet. Das Innenzahnrad 51 des Planetengetriebes 24 ist an der inneren Umfangsfläche des Antriebselements 22 gebildet. Zusätzlich sind armförmige Kugelhalterflächen 31b und 32b für die Lagerkomponenten 31 bzw. 32 derart gebildet, dass das Innenzahnrad 51 zwischen diese eingelegt ist. In allen anderen Gesichtspunkten ist die Struktur der Lagerkomponenten 31 und 33 dieselbe wie in der oben beschriebenen Ausführungsform. Sperrklinkenzähne 70, die sägezahnförmig sind und die den Kupplungsmechanismus 25 begründen, sind an der inneren Umfangsfläche der linken Endes des Antriebselements 22 in Umfangsrichtung (z. B. an vier äquidistanten Positionen) gebildet.
  • Das Nehmerelement 23 weist ein Nabengehäuse 60 und einen Kraftübertragungskörper 61 auf, der mit dem Nabengehäuse 60 vernietet ist. Das Nabengehäuse 60 weist eine zylindrische Komponente 90 auf, einen rechten Gehäuseflansch 91, der an das rechte Ende (in 10) der zylindrischen Komponente 90 genietet ist, einen Flanschansatz 92, der an das linke Ende der zylindrischen Komponente 90 genietet ist und einen linken Nabenflansch 93, der an die äußere Umfangsfläche des Flanschansatzes 92 genietet ist. All diese Komponenten können aus einem Weichstahl gebaut sein, der für herkömmliche strukturelle Anwendungen konzipiert ist. Zusätzlich ist eine Kunstharzhaube 94 zur Aufnahme der Gewichtselemente 77 des Kupplungsumschaltmechanismus 26 näher am Mittelpunkt vorgesehen, weg von der rechtsliegenden Flanschbefestigungskomponente der zylindrischen Komponente 90.
  • Der rechte Nabenflansch 91 ist als abgestufte Schale formgepresst, welche die Steuerungsplatte des Kupplungsmechanismus und des Kupplungsumschaltmechanismus 26 aufnimmt.
  • Abgesehen von der Struktur der Planetenräder 53 ist das Planetengetriebe 24 identisch mit dem in der obigen Ausführungsform Beschriebenen. Die Planetenräder 53 bestehen aus einem einzigen Zahnradelement. Geht man in diesem Fall davon aus, dass am Sonnenrad 50 die Anzahl der Zähne Zs 18, am Innenzahnrad 51 die Anzahl der Zähne Zr 48 und die Anzahl der Spitzen Zp der Planetenräder 53 14 beträgt, dann wird das Übersetzungsverhältnis GR GR = 1/(1 + (Zs/Zr)) = 1/(1 + (18/48)) = 0,727,sein, unabhängig von der Anzahl der Zähne der Planetenräder 53.
  • Der Kupplungsmechanismus 25 umfasst Sperrklinkenzähne 70, Kupplungsklinken 71, die mit den Sperrklinkenzähnen 70 kämmen und ein Federelement 72, um die Kupplungsklinken 71 zu spannen. Die Kupplungsklinken 71 sind an der äußeren Umfangsfläche des Kraftübertragungskörpers 61 montiert, wobei es möglich ist, dass diese zwischen einem ausgelenkten Zustand, in welchem sie mit den Sperrklinkenzähnen 70 kämmen, und einem ausgekuppelten Zustand, in welchem sie von der Sperrklinkenzähnen 70 getrennt sind, wechseln. So wie in der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Kupplungsklinken 71 durch die Steuerungsplatte 75 des Kupplungsumschaltmechanismus 26 gesperrt.
  • Wie in 11 gezeigt, umfasst der Kupplungsumschaltmechanismus 26 eine ringförmige Steuerungsplatte 75 und einen Bewegungsmechanismus 76, um die Steuerungsplatte 75 kreisförmig um die Nabenachse zu bewegen.
  • Die Steuerungsplatte 75 wird durch einen Kraftübertragungskörper 61 zwischen der in 11b gezeigten ausgelenkten Position und der in 11a gezeigten ausgekuppelten Position gehalten, wobei sie sich kreisförmig um die Nabenachse bewegen kann. Steuerungsfenster 75b zur Steuerung der Kupplungsklinken 71 sind zwischen dem Innen- und dem Außenumfang der Steuerungsplatte 75 gebildet. Diese Steuerungsfenster 75b sind in derselben Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform gestaltet, und ein Ende einer jeden Kupplungsklinke 71 ist in diese Fenster eingesetzt. Die Steuerungsplatte 75 wird normalerweise durch einen Federmechanismus (nicht gezeigt) in der in 11a gezeigten ausgekuppelten Position gehalten.
  • Der Bewegungsmechanismus 76 umfasst drei kippbare Gewichtselemente 77, Verbindungen 78 zur Verbindung der Gewichtselemente 77 und der Steuerungsplatte 75 und einen Federmechanismus (nicht gezeigt), um die Steuerungsplatte 75 in 11 im Uhrzeigersinn zu spannen.
  • Die Gewichtselemente 77 umfassen Gewichtshalter 85, die schwenkbar an der Stirnseite 61c (10) des Kraftübertragungskörpers 61 zwischen der in 11a gezeigten ersten Position und der in 11b gezeigten zweiten Position montiert sind (die zweite Position ist bezüglich der ersten Position außenliegend). Die Gewichtselemente 77 weisen ebenso Gewichte 86 auf, die an den Spitzen der Ge wichtshalter 85 montiert sind. Die drei Gewichtshalter 85 sind in derselben Weise 120 Grad voneinander beabstandet um den Kraftübertragungskörper 61 angeordnet. Ansätze 85a, die als Kippmittelpunkte dienen, sind an den Basen der Gewichtshalter 85 gebildet, und Gewichtsmontageabschnitte 85b, welche die Gewichte 86 in ihrem Inneren aufnehmen, sind an den Spitzen gebildet. Zusätzlich sind Verbindungsansätze 85c in den Bereichen der Gewichtsmontageabschnitte 85b gebildet, die näher an den Spitzen liegen. Eine Schwenkachse 87, deren Basisspitze an der Stirnseite 51c des Kraftübertragungskörpers 61 befestigt ist, ist auf den Ansätzen 85a montiert. Verbindungsstifte 85d sind an den Verbindungsansätzen 85c montiert.
  • Die Verbindungen 78 sind Elemente, die zur Verbindung der Steuerungsplatte 75 und der Spitzen der Gewichtshalter 85 gestaltet sind und zur kreisförmigen Bewegung der Steuerungsplatte 75 um die Nabenachse als Antwort auf die Kippbewegung der Spitzen der Gewichtselemente 77. Ein Ende jeder Verbindung 78 ist durch einen Verbindungsstift 85d schwenkbar gelagert, und das andere Ende ist durch einen Verbindungsstift 78a schwenkbar gelagert, welcher an der Steuerungsplatte 75 montiert ist.
  • Alle anderen strukturellen Eigenschaften und Schaltungsvorgänge sind dieselben, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, und ihre Beschreibung wird deshalb weggelassen.
  • In einer solchen Anordnung ist die Steuerungsplatte 75 stets an den Spitzen der Gewichtselemente 77 über Verbindungen 78 (wie in der oben beschriebenen Ausführungsform) befestigt, wodurch es möglich ist, die kreisförmige Bewegung der Steuerungsplatte bezüglich des Schwenkens des Gewichtselements 77 zu steigern. Zusätzlich kann das Schalten entsprechend der Fahrradgeschwindigkeit durchgeführt werden, da die Gewichtselemente 77 an dem Antriebselement 23 montiert sind.
  • In den oben beschriebenen beiden Ausführungsformen waren die Gewichtelemente 77 an dem Nehmerelement 23 montiert, aber es ist ebenso möglich, die Gewichtselemente 77 am Antriebselement 22 zu montieren, wie in 12 gezeigt. Wenn die Gewichtselemente 77 durch die Rotation des Antriebselements 22 auf diesem Weg geschwenkt werden, kann der Fahrer Gänge nach Belieben sicher schalten, da ein Durchführen des Schaltens unmöglich ist, bevor Kraft auf die Pedale aufgebracht wird. In der nun folgenden Beschreibung der dritten Ausführungsform werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um identische oder ähnliche Elemente zu bezeichnen und nur bedeutende Unterschiede zwischen den Strukturen werden beschrieben.
  • In 12 umfasst die Naben-Innenschaltung 10, welche hauptsächlich bei Straßenfahrrädern in derselben Weise wie in der zweiten Ausführungsform verwendet wird, eine Nabenachse 21, ein Antriebselement 22, ein Nehmerelement 23, ein Planentengetriebe 24, ein Kupplungsmechanismus 25, ein Kupplungsumschaltmechanismus 26 und eine Einwegkupplung 27, so wie in der zweiten Ausführungsform.
  • Das Antriebselement 22 weist eine einstückige Struktur in derselben Art wie in der zweiten Ausführungsform auf. Ein Gehäusezwischenraum zur Aufnahme des Planetengetriebes 24 ist innerhalb des Antriebselements 22 gebildet. Ein aus einer Verzahnung bestehender Kettenradbefestigungsabschnitt 42b ist an der äußeren Umfangsfläche am Ende des Antriebselements 22 gebildet. Das Innenzahnrad des Planetengetriebes 24 ist an der inneren Umfangsfläche des Antriebselements 22 gebildet. Zusätzlich sind armförmige Kugelhalterflächen 31b und 32b für die Lagerkomponenten 31 bzw. 32 derart gebildet, dass das Innenzahnrad 51 zwischen diese eingelegt ist. In allen anderen Gesichtspunkten ist die Struktur der Lagerkomponenten 31 und 32 dieselbe wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen. Sperrklinkenzähne 70, die als Sägezähne geformt sind und die dem Kupplungsmechanismus 25 zugrunde liegen, sind an der inneren Umfangsfläche am linken Ende des Antriebselements 22 in Umfangsrichtung (z. B. an sechs äquidistanten Positionen) gebildet.
  • Das Nehmerelement 23 weist ein Nabengehäuse 60 und einen Kraftübertragungskörper 61 auf, welcher durch Verschrauben in das Nabengehäuse 60 befestigt ist. Das Nabengehäuse 60 weist eine zylindrische Komponente 100 auf, einen rechten Nabenflansch 101, der an das rechte Ende (in 12) der zylindrischen Komponente 100 genietet ist und einen linken Nabenflansch 103, der an die äußere Umfangsfläche am linken Ende der zylindrischen Komponente 100 genietet ist. All diese Komponenten können aus Walzstahl gemacht sein, der für herkömmliche Strukturanwendungen konzipiert ist. Der rechte Nabenflansch 101 ist ein Element, das als abgestufter Zylinder geformt ist und an der Innenseite mit einem Raum versehen ist, um den Kupplungsmechanismus 25 oder den Kupplungsumschaltmechanismus 26 aufzunehmen.
  • Das Planetengetriebe 24 ist ähnlich dem in der zweiten Ausführungsform Beschriebenen, und die Planetenräder 53 bestehen aus einem einzelnen Zahnradelement. Wie in der zweiten Ausführungsform wird das Übersetzungsverhältnis GR 0,727 sein, wenn man davon ausgeht, dass am Sonnenrad 50 die Anzahl der Zähne ZS 18 ist, am Innenzahnrad 51 die Anzahl der Zähne ZR 48 ist und die Anzahl der Spitzen ZP der Planetenräder 53 14 ist. Der Kupplungsmechanismus 25 umfasst Sperrklinkenzähne 70, Kupplungsklinken 71, die mit den Sperrklinkenzähnen 70 kämmen und ein Federelement 72, um die Kupplungsklinken 71 zu spannen. Die Kupplungsklinken 71 sind schwenkbar an der äußeren Umfangsfläche des Kraftübertragungskörpers 61 montiert, wobei es möglich ist, dass sie zwischen einem ausgelenkten Zustand, in welchem sie mit den Sperrklinkenzähnen 70 kämmen und einem ausgekuppelten Zustand, in welchem sie von den Sperrklinkenzähnen 70 getrennt sind, wechseln. So wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Kupplungsklinken 71 durch die Steuerungsplatte 75 des Kupplungsumschaltmechanismus 26 gestoppt.
  • Wie in 13 gezeigt, umfasst der Kupplungsumschaltmechanismus 26 eine ringförmige Steuerungsplatte 75 und einen Bewegungsmechanismus 76, um die Steuerungsplatte 75 kreisförmig um die Nabenachse zu bewegen.
  • Die Steuerungsplatte 75 wird durch einen Kraftübertragungskörper 61 zwischen der in 14b gezeigten ausgelenkten Position und der in 14a gezeigten ausgekuppelten Position gehalten, wobei es möglich ist, dass er sich kreisförmig um die Nabenachse bewegt. Steuerungsaussparungen 75b zur Steuerung der Kupplungsklinken 71 sind an der rechten Fläche der Steuerungsplatte 75 gebildet, wie in den 15 und 16 gezeigt. Diese Kontrollaussparungen 75b umfassen kreisförmige Auskupplungsaussparungen 75f, die durch Aushöhlen der rechten Seitenfläche der Steuerungsplatte 75 gebildet werden und Verbindungsaussparungen 75g mit großem Durchmesser, die in den Auskupplungsaussparungen 75f an sechs Positionen gebildet sind, die in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind. Die Verbindungsaussparungen 75g sind an Positionen gebildet, welche dieselben Phasen aufweisen wie die Sperrklinkenzähne 70, wenn sich die Steuerungsplatte 75 in der ausgelenkten Position befindet. Infolgedessen kämmen die Kupplungsklinken 71 mit beliebigen Sperrklinkenzähnen 70 und ausschließlich eine Rotation in Fahrtrichtung wird direkt von dem Antriebselement 22 an den Kraftübertragungskörper 61 übertragen, wenn sich die Steuerungsplatte 75 in der verbundenen Position befindet und ein Ende der Kupplungsklinken 71 an den Verbindungsaussparungen 75g der Steuerungsaussparungen 75b ruht. Zusätzlich sind das Antriebselement 22 und der Kraftübertragungskörper 61 ausgekuppelt und eine Rotation, deren Geschwindigkeit durch das Planetengetriebe 24 vermindert wurde, wird vom Träger 52 über die Einwegkupplung 27 an den Kraftübertragungskörper 61 übertragen, wenn die Steuerungsplatte 75 eine ausgekuppelte Position erreicht und die Kupplungsklinken 71 gegen die Auskupplungsaussparungen 75f gepresst werden.
  • Drei Befestigungsstifte 78a sind in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung auf der linken Seitenfläche der Sperrungsplatte 75 senkrecht eingebaut. Ein Ende der unten beschriebenen Verbindungen 78 wird rotierbar mit den Verbindungsstiften 78a verbunden. Die Steuerungsplatte 75 wird normalerweise durch den in 13 gezeigten Federmechanismus 79 in Richtung der in 14a gezeigten ausgekuppelten Position geschoben.
  • Wie in 13 gezeigt, umfasst der Bewegungsmechanismus 76 drei kippbare Gewichtselemente 77, drei Verbindungen 78, um die Gewichtselemente 77 und die Steuerungsplatte 75 zu verbinden, einen Federmechanismus 79, um die Steuerungsplatte 75 in 14 im Uhrzeigersinn zu spannen und eine scheibenförmige Gewichtshalterung 82, die zwischen der Steuerungsplatte 75 und den Gewichtselementen angeordnet ist.
  • Die Gewichtselemente 77 umfassen zum Beispiel Zinkgewichtshalter 85, die auf der Gewichtshalterung 28 zwischen der in 14a gezeigten ersten Position und der in 14b gezeigten zweiten Position schwenkbar montiert sind (die zweite Position ist in Bezug auf die erste Position nach außen verlagert). Die Gewichtselemente 77 weisen ebenso Gewichte 86 auf, welche derart geformt sind, dass ihr eines Ende an den Spitzen der Gewichtshalter 85 montiert ist. Die drei Gewichtshalter 85 sind in der selben Weise um 120° voneinander versetzt um den Kraftübertragungskörper 61 herum angeordnet. Ansätze 85a, die als Kippmittelpunkte dienen, sind an den Basen der Gewichtshalter 85 gebildet und Verbindungsansätze 85c sind an ihren Spitzen gebildet. Schwenkachsen 87, deren Spitzen an der linken Seitenfläche der Gewichtshalterung 82 befestigt sind, sind in den Ansätzen 85a montiert. Verbindungsstifte 85d sind in den Verbindungsansätzen 85c montiert.
  • Die Verbindungen 78 sind Elemente, die zur Verbindung der Steuerungsplatte 75 und den Spitzen der Gewichthalter 85 und zur kreisförmigen Bewegung der Steuerungsplatte um die Nabenachse in Antwort auf die Kippbewegung der Spitzen der Gewichtselemente 77 gestaltet sind. Ein Ende einer jeden Verbindung 78 ist durch einen Verbindungsstift 85d schwenkbar gelagert und das andere Ende ist durch einen Verbindungsstift 78a schwenkbar gelagert, welcher auf der Steuerungsplatte 75 senkrecht angeordnet ist.
  • Die Gewichtshalterung 82 ist in axialer Richtung der Nabenachse 21 mit Hilfe von drei an der linken Seitenfläche des Antriebselements 22 senkrecht positionierten Befestigungsstiften 83 in einem Abstand vom Antriebselement 22 befestigt. Die Steuerungsplatte 75 ist zwischen dem Antriebselement 22 und der Gewichtshalterung 82 angeordnet. Aus diesem Grund sind in der Steuerungsplatte 75 an drei in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen Schlitze 75i gebildet, um die Befestigungsstifte 83 hindurchtreten zu lassen. Zusätzlich sind Durchgangslöcher 82b an drei in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen gebildet, um die Verbindungsstifte 78a, die zur Verbindung der Verbindungen 78 und der Steuerungsplatte 75 gestaltet sind, durchtreten zu lassen, da die Gewichtshalterung 82 zwischen der Steuerungsplatte 75 und den Gewichtselementen 77 angeordnet ist.
  • Der Federmechanismus 79 weist eine zusammengepresste Spiralfeder 88 auf, welche an einem Ende von der Steuerungsplatte 75 und an dem anderen Ende durch die Gewichtshalterung 82 über die Vermittlung eines Sperrstifts 84 festgehalten wird. Die Steuerungsplatte 75 ist mit einem Federstopper 88a versehen und die Gewichtshalterung 82 ist mit drei Sperrlöchern 82c versehen. Die zeitliche Koordination des Schwenkbeginns der Gewichtselemente 77 kann auf drei ver schiedene Stufen eingestellt werden, indem der Sperrstift 84 in einem der Sperrlöcher 82c montiert wird.
  • Da in dieser Anordnung die Gewichtselemente 77 mit Hilfe der Gewichtshalterung 82 am Antriebselement 22 montiert sind, wird die Steuerungsplatte 75 durch den Federmechanismus 79 in die ausgekuppelte Position gebracht und ein untersetzter Zustand wird beibehalten, solange das Antriebselement nicht rotiert. Sobald der Fahrer die Pedale zu treten beginnt, wird das Antriebselement 22 rotiert, seine Rotation überschreitet eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit (welche durch die Spannkraft des Federmechanismus, der Masse der Gewichte 86 und dergleichen bestimmt ist), die Gewichtselemente 77 schwenken auswärts und ein direkt verbundener Zustand wird hergestellt. Die Gänge können deshalb entsprechend den Vorlieben des Fahrers auf sichere Weise geschaltet werden. Im besonderen Fall von bei vergleichsweise geringen Geschwindigkeiten gefahrenen Fahrrädern sowie Straßenfahrrädern beeinträchtigt das Schalten von Gängen durch Rotation auf der Seite des Nehmerelements 23 das Treten der Pedale und verursacht Ermüdung, wenn aufgrund von wiederholtem Treten der Pedale eine direkte Verbindung hergestellt wird. Dieser Missstand kann jedoch überwunden werden, indem die Gewichtselemente 77 am Antriebselement 22 montiert werden. Es sollte beachtet werden, dass es aufgrund der langsamen Schaltzeiten für den Fall von bei höheren Geschwindigkeiten gefahrenen Rennfahrrädern besser ist, die Gewichtselemente 77 am Nehmerelement 23 zu montieren. Alle anderen strukturellen Eigenschaften und Schaltabläufe sind die selben wie in den obigen Ausführungsformen und ihre Beschreibung wird deshalb weggelassen.
  • In einer solchen Anordnung ist die Steuerungsplatte 75 über die Verbindungen 78 (wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen) stets mit den Spitzen der Gewichtselemente 77 verbunden, wodurch es möglich ist, die kreisförmige Bewegung der Steuerungsplatte in Bezug auf das Schwenken der Gewichtselemente 77 zu erhöhen.
  • Wie in 17 gezeigt, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, sind die Gewichtselemente 77 in der selben Weise wie in der ersten oder zweiten Ausführungsform am Nehmerelement 23 montiert, aber die Gewichtselemente 77 sind in Bezug auf das Nehmerelement 23 weiter auswärts an geordnet, wodurch die auf die Gewichtselemente 77 wirkende Zentrifugalkraft verstärkt wird. Zusätzlich ist das Planetengetriebe 24 an der linken Seite von 17 angeordnet (anders als in der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform), wodurch das auf die Nabenachse 21 aufgebrachte Drehmoment vermindert wird. In der nun folgenden Beschreibung werden die selben Bezugszeichen zur Bezeichnung von identischen oder ähnlichen Elementen verwendet und nur bedeutende Unterschiede zwischen den Strukturen werden beschrieben.
  • In 17 umfasst die Naben-Innenschaltung 10, die hauptsächlich an Straßenfahrrädern verwendet wird, eine Nabenachse 21, ein Antriebselement 22, ein Nehmerelement 23, ein Planetengetriebe 24, einen Kupplungsmechanismus 25, einen Kupplungsumschaltmechanismus 26 und eine Einwegkupplung 27.
  • Die Nabenachse 21 ist ein Element, das an den Hinterradgabelenden 2a eines Fahrradrahmenkörpers 2 befestigt ist. Ein Teilabschnitt 21a mit großem Durchmesser ist an der Nabenachse 21 etwas rechts (in 16) des zentralen Abschnitts der Nabenachse 21 gebildet und das Sonnenrad 50 des Planetengetriebes 24 ist an der linken Seite des Teilabschnitts 21a mit großem Durchmesser an der Grenze mit einem Teilabschnitt 21b mit kleinem Durchmesser gebildet. Nabenkonuselemente 37 und 38 mit armförmigen Nabenkonusflächen 31a und 34a für die Lagerkomponenten 31 bzw. 34 sind auf die Montageabschnitte der Nabenachse 21 geschraubt, die in Bezug auf die Hinterradgabelenden 2a einwärts liegen.
  • Das Antriebselement 22 ist ein Element, um die Rotation eines Kettenrades 20 zu übertragen. Das Antriebselement 22 umfasst eine erste zylindrische Komponente 40 (das rechte Ende dieser Komponente ist durch die Lagerkomponente 31 rotierbar gelagert) und eine zweite zylindrische Komponente 41, die nicht rotierbar mit der ersten zylindrischen Komponente 40 verbunden ist und rotierbar auf der Nabenachse 21 gelagert ist.
  • Ein Kettenradbefestigungsabschnitt 42b, bestehend aus einer äußeren Verzahnung, ist an der äußeren Umfangsfläche am rechten Ende der ersten zylindrischen Komponente 40 gebildet und ein Sprengring 45 zur Befestigung des Kettenrades 20 ist dort gesichert. Eine Nabenkonusfläche 33a für eine Lagerkompo nente 33 ist an der äußeren Umfangsfläche am linken Ende der ersten zylindrischen Komponente 40 gebildet. Eine Kugelhalterfläche 31b für die Lagerkomponente 31 ist an der inneren Umfangsfläche am rechten Ende der ersten zylindrischen Komponente 40 gebildet und eine Innenverzahnung 40a ist an der inneren Umfangsfläche des linken Endes gebildet. Die Lagerkomponenten 31, 33 bzw. 34 umfassen die Nabenkonusflächen 31a, 33a und 34a; die Kugelhalterflächen 31b, 33b und 34b; und eine Vielzahl von Kugeln 31c, 33c und 34c, die zwischen den beiden Flächen eingelegt sind. Die Kugelhalterflächen 33d und 34d sind in einer entsprechenden Weise an der inneren Umfangsfläche am rechten und linken Ende des Nehmerelements 23 gebildet.
  • Die zweite zylindrische Komponente 41 ist ein Element, das sich in axialer Richtung erstreckt und nicht rotierbar mit der inneren Umfangsfläche der ersten zylindrischen Komponente 40 verbunden ist. Der Kupplungsmechanismus 25 und der Kupplungsumschaltmechanismus 26 sind um das Äußere der zweiten zylindrischen Komponente 41 angeordnet. Die äußere Umfangsfläche am rechen Ende der zweiten zylindrischen Komponente 41 weist einen kleineren Durchmesser auf als die äußere Umfangsfläche des linken Endes und die Außenverzahnung 41a für den Eingriff der Innenverzahnung 40a der ersten zylindrischen Komponente 40 ist auf dieser gebildet. Zusätzlich ist die äußere Umfangsfläche des Teilabschnitts mit großem Durchmesser mit Gehäuseaussparungen 41b (18 und 19) für die Kupplungsklinken 71 versehen, die Komponenten des Kupplungsmechanismus sind. Das Innenzahnrad 51 des Planetengetriebes 24 ist an der inneren Umfangsfläche am linken Ende des Teilabschnitts mit großem Durchmesser gebildet.
  • Das Gestalten des Antriebselements 22 in einer derartigen Weise als zweiteilige Struktur, die aus der ersten zylindrischen Komponente 40 und der zweiten zylindrischen Komponente 41 besteht, macht es möglich, das Planetengetriebe 24 auf der Nabenachse 21 links des Mittelpunkts zu montieren und den Kupplungsmechanismus 25 und den Kupplungsumschaltmechanismus 26 zwischen den zwei Komponenten in einer kompakten Anordnung zu positionieren. Der Außendurchmesser der gesamten Nabe kann deshalb reduziert werden.
  • Das Nehmerelement 23 ist eine zylindrische Komponente, die durch das Antriebselement 22 angetrieben wird und zur Drehung des Hinterrads 7 gestaltet ist.
  • Das Nehmerelement 23 weist ein Nabengehäuse 60 auf, das um das Äußere des Antriebselements 22 angeordnet ist, und ein Paar von Nabenflanschen 64 und 65, die zur Sicherung der Speichen gestaltet sind und in axialer Richtung in einem Abstand voneinander um das Äußere des Nabengehäuses 60 nicht rotierbar befestigt sind.
  • Das Nabengehäuse 60, welches ein abgestuftes zylindrisches Element (gefertigt z. B. aus Chrom-Molybdänstahl) ist, das sich nach links fortschreitend verjüngt, beherbergt in seinem Inneren das Antriebselement 22, den Kupplungsmechanismus 25, den Kupplungsumschaltmechanismus 26 und dergleichen. Sperrklinkenzähne 70 für den Kupplungsmechanismus 25 und Sperrklinkenzähne 80 für die Einwegkupplung 27 sind an gleichmäßigen Abständen auf der inneren Umfangsfläche des Nabengehäuses 60 gebildet. Öffnungen 60a, um die Verbindungen 78 (unter beschrieben) des Kupplungsumschaltmechanismus 26 durchtreten zu lassen, sind an drei Stellen in Umfangsrichtung im Nabengehäuse 60 gebildet.
  • Der Nabenflansch 64 ist nicht rotierbar an die äußere Umfangsfläche des Nabengehäuses 60 genietet. Der Nabenflansch 64 weist eine am Nabengehäuse 60 befestigte erste ringförmige Komponente 67a auf, eine zylindrische Komponente 64b, die sich vom äußeren Rand der ersten ringförmigen Komponente 46a in axialer Richtung auswärts erstreckt und eine zweite ringförmige Komponente 64c, die sich von der zylindrischen Komponente 64b radial nach außen erstreckt. Ein Raum zur Aufnahme der Gewichtselemente 77 (unten beschrieben) des Kupplungsumschaltmechanismus 26 ist im Inneren der zylindrischen Komponente 64b des Nabenflansches 64 gebildet. Dieser Raum ist mit einer Kunstharzhaube 94 abgedeckt. Der Nabenflansch 65 ist ein ringförmiges Element, das nicht rotierbar an das linke Ende des Nabengehäuses 60 genietet ist.
  • Das Planetengetriebe 24 umfasst das Sonnenrad 50, das auf der Nabenachse 21 gebildet ist, das Innenzahnrad 51, das auf der zweiten zylindrischen Komponente 41 des Antriebselements 22 gebildet ist, einen Träger 52, der drehbar auf dem Teilabschnitt 21b mit kleinem Durchmesser der Nabenachse 21 rotierbar montiert ist, und drei Planetenräder 53, die drehbar auf dem Träger 52 gelagert sind. Der Träger 52 ist ein Element, das als Überwurfflansch geformt ist, durch den die Nabenachse 21 tritt; und drei Getriebegehäuse 52a, die in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung beabstandet sind, sind an der äußeren Umfangsfläche dieses Elements gebildet. Drei Getriebeachsen 54 zur drehbaren Lagerung der Planetenräder 53 sind am Träger 52 befestigt. Die Planetenräder 43 kämmen mit dem Innenzahnrad 51.
  • Wie in 17 gezeigt, weist der Kupplungsmechanismus 25 Sperrklinkenzähne 70 auf (welche an der inneren Umfangsfläche des Nabengehäuses 60 gebildet sind), Kupplungsklinken 71, die an der äußeren Umfangsfläche der zweiten zylindrischen Komponente 41 des Antriebselements 22 angeordnet sind und mit den Sperrklinkenzähnen 70 kämmen können, und ein Federelement 72, um die Kupplungsklinken 71 zu spannen. Die Sperrklinkenzähne 70 sind an der inneren Umfangsfläche des Nabengehäuses 60 als Sägezähne gebildet. Die Kupplungsklinken 71 sind so montiert, dass sie zwischen einem verbundenen Zustand, in welchem sie mit den Sperrklinkenzähnen 70 kämmen, und einem ausgekuppelten Zustand, in welchem sie von der Sperrklinkenzähnen 70 getrennt sind, wechseln können. Das Federelement 72, welches in einem aufgewickelten Zustand in einer Rille 74 positioniert ist, welche an der äußeren Umfangsfläche des zweiten zylindrischen Elements 41 gebildet ist, schiebt die Kupplungsklinken 71 in einen verbundenen Zustand. Nur wenn die Kupplungsklinken 71 in einem verbundenen Zustand und das Antriebselement 22 in Fahrtrichtung rotiert, wird die Rotation des Kupplungsmechanismus 25 auf das Nabengehäuse 60 des Nehmerelements 23 übertragen.
  • Wie in den 17 bis 20 gezeigt, umfasst der Kupplungsumschaltmechanismus 26 eine Steuerungsplatte, um die Kupplungsklinken 71 zwischen einem ausgelenkten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand zu schalten und einem Bewegungsmechanismus, um die Steuerungsplatte 75 in einer hin- und herschwenkenden Weise um die Nabenachse zu bewegen und eine Gewichtshalterung 68.
  • Die Steuerungsplatte 75 ist ein flaches ringförmiges Element, das in seinem zentralen Abschnitt am Teilabschnitt mit kleinem Durchmesser der zweiten zylindrischen Komponente 41 drehbar gelagert ist. Eine Vielzahl von Kupplungssteuerungsvorsprüngen 75j, die sich in axialer Richtung erstrecken, sind am äußeren Rand der Steuerungsplatte 75 in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung gebildet. Die Abstände zwischen den Steuerungsvorsprüngen 75j sind gleich zu den Abständen zwischen den Sperrklinkenzähnen 70, die im Nabengehäuse 60 gebildet sind. Die Spitzen der Kupplungsklinken 71, die dem Bewegungsmechanismus 76 gegenüberstehen, sind derart angeordnet, das sie die Steuerungsvorsprünge 75j entlang ihrem Innenumfang berühren können. Die Steuerungsvorsprünge 75j sind zum Halten der Kupplungsklinken 71 in ausgekuppeltem Zustand gestaltet und wie in 21b gezeigt, wird ein ausgekuppelter Zustand hergestellt, wenn die Kupplungsklinken 71 zwischen den Steuerungsvorsprüngen 75j positioniert sind. Zusätzlich sind Verbindungsmontagekomponenten 75f zur drehbaren Montage der Verbindungen 78 des unten beschriebenen Bewegungsmechanismus 76 an den äußeren Rändern der Oberfläche auf der entgegengesetzten Seite der Abschnitte, welche die Steuerungsvorsprünge 75j der Steuerungsplatte 75 aufweisen, gebildet. Die Steuerungsanordnung für die Kupplungsklinken 71 wird deshalb vereinfacht, da der Zustand der Kupplungsklinken 71 mit Hilfe der Steuerungsvorsprünge 75j und der dazwischen liegenden Lücken gesteuert wird. Zusätzlich wird es durch das Bereitstellen von zahlreichen Steuerungsvorsprüngen 75j möglich, das Schalten zu beschleunigen, selbst wenn die Kupplungsklinken 71 und die Steuerungsplatte 75 bezüglich einander rotieren.
  • Die Gewichtshalterung 68 ist nicht rotierbar auf der rechten Seite des Nabenflansches 64 entlang der äußeren Umfangsfläche des Nabengehäuses 60 montiert. Die Gewichtshalterung 68 weist eine zylindrische Komponente 68a auf, die an der äußeren Umfangsfläche des Nabengehäuses 60 befestigt ist, und zwei Gelenckomponenten 68b, die sich radial nach außen erstrecken und die an der äußeren Umfangsfläche der zylindrischen Komponente 68a an regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die zylindrische Komponente 68a ist mit Öffnungen 68c versehen, um die Verbindungen 78 aufzunehmen. Die Gewichtselemente 77 des Bewegungsmechanismus 76 sind durch die Gelenkkomponenten 68b schwenkbar gelagert.
  • Der Bewegungsmechanismus 76, der an der rechten Seite (in 17) der Steuerungsplatte 75 angeordnet ist, umfasst drei kippbare Gewichtselemente 77, Verbindungen 78 zur Verbindung der drei Gewichtselemente 77 und der Steuerungsplatte 75 und einen Federmechanismus 79, um die Gewichtselemente 77 in
  • 19 entgegen dem Uhrzeigersinn zu spannen.
  • Die Gewichtselemente 77 sind schwenkbar an den Gelenkkomponenten 68b der Gewichtshalterung 68 montiert. Die Gewichtselemente 77 sind derart geformt, dass sie eine Kurve um die zylindrische Komponente 68a der Gewichtshalterung 68 bilden, und sind in derselben Weise 120 Grad voneinander entfernt, um die Gewichtshalterung 68 herum positioniert. Ansätze 77a sind einstückig mit den Basen der Gewichtselemente 77 gebildet, und Verbindungsmontagekomponenten 77b sind einstückig mit den Spitzen der Gewichtselemente gebildet. Schwenkachsen 87 treten durch die Ansätze 77a hindurch. Beide Enden der Schwenkachsen 87, die durch die Ansätze 77a treten, sind an den Gelenkkomponenten 68b befestigt. Verbindungsstifte 87d sind an den Verbindungsmontagekomponenten 77b befestigt. Die Verbindungsstifte 85d sind zur rotierbaren Montage der Verbindungen 78 gestaltet.
  • Die Verbindungen 78 sind Elemente, um das Bremselement 75 in Antwort auf die Bewegung der Spitzen der Gewichtselemente 77 zu rotieren, die um ihre Basen schwenken. Die Steuerungsplatte 75 und die Spitzen der Gewichtselemente 77 sind an ihren beiden Enden verbunden. Die Verbindungen 78 sind flache, aus Metall gefertigte Elemente. Ein Ende einer jeden Verbindung ist mit einem Rundloch versehen, um die Verbindungsstifte 85d einzusetzen, und das andere Ende ist mit einem Rundloch versehen, um einen Verbindungsstift 78a einzusetzen, der verwendet wird, um eine Verbindung mit der Bremsplatte 75 zu erzielen. Die Verbindungsmontagekomponenten 77b treten durch die Öffnungen 60a und 68c von Verbindungspositionen mit den Gewichtselementen 77 hindurch, erstrecken sich radial nach außen und sind mit der Steuerungsplatte 75 verbunden.
  • Der Federmechanismus 79 weist drei Spiralfedern 88 auf, die an einem Ende an den Spitzen der Gewichtselemente 77 gesichert sind und an dem anderen Ende an den Gelenkkomponenten 68b. Die Spiralfedern 88, welche die Gewichtselemente 77 in einen ausgekuppelten Zustand spannen, ermöglichen es, die Koordination des Schaltens durch eine Veränderung der einwirkenden Federkraft einzustellen.
  • Wie in 17 gezeigt, umfasst die Einwegkupplung 27, welche ein Klinkentyp sein kann, Sperrklinkenzähne 80, die an der inneren Umfangsfläche des Nabengehäuses 60 gebildet sind, Kupplungsklinken 81, die an der äußeren Umfangsflä che des Trägers 52 des Planetengetriebes 24 montiert sind, wobei sie zwischen einem ausgelenkten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand wechseln können und einem Federelement (nicht gezeigt), um die Kupplungsklinken 81 in einen ausgelenkten Zustand zu spannen. In der Einwegkupplung 27 sind die Kupplungsklinken 81 normalerweise in einen ausgelenkten Zustand erhoben, und die Rotation des Trägers 52 wird an das Nabengehäuse 60 übertragen, wenn der Träger in Fahrtrichtung rotiert. Es wird keine Rotation übertragen, wenn das Nabengehäuse 60 in Fahrtrichtung mit einer höheren Geschwindigkeit rotiert als der Träger 52.
  • Ähnlich der ersten Ausführungsform weist die Naben-Innenschaltung 10 in der vierten Ausführungsform derart gestaltet die folgenden Pfade auf:
    Einen untersetzten Kraftübertragungspfad, bestehend aus dem Antriebselement 22, dem Innenzahnrad 51, dem Planetengetriebe 24, dem Träger 52 und dem Nehmerelement 23; und einem direkt verbundenen Kraftübertragungspfad, bestehend aus dem Antriebselement 22, dem Kupplungsmechanismus 25 und dem Nehmerelement 23.
  • Wenn der Fahrer bei der Anfahrt auf die Pedale tritt und das Fahrrad antreibt, wird die resultierende Rotation über das Kettenrad 20 an das Antriebselement 22 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Steuerungsplatte 75 in der in 20a gezeigten ausgekuppelten Position, und die Kupplungsklinken 71 sind durch die Steuerungsplatte 25 in einem ausgekuppelten Zustand gehalten. In der ausgekuppelten Position sind die Steuerungsvorsprünge 75j und die Sperrklinkenzähne 70, wie in 21a gezeigt, wechselweise angeordnet, und die Kupplungsklinken 71 werden durch die Steuerungsvorsprünge 75j zurückgehalten und im ausgekuppelten Zustand gehalten. Folglich besteht keine Verbindung zwischen dem Antriebselement 22 und dem Nabengehäuse 60, und die Rotation des Antriebselements 22 wird entlang des untersetzten Kraftübertragungspfads an das Nabengehäuse 60 übertragen. Infolgedessen wird die Rotation des Kettenrads 20 während der Anfahrt mit reduzierter Geschwindigkeit an das Nabengehäuse 60 übertragen. Es ist deshalb möglich, die Pedale während der Anfahrt leicht zu treten.
  • In einer Bewegung gegen die Wirkung der Spannkraft, die durch die Spiralfedern 88 ausgeübt wird, schwenken die Gewichtselemente 77 von der ausgekuppelten Position nach außen in die in 20b gezeigte verbundene Position, wenn das Nabengehäuse 60 eine Rotationsgeschwindigkeit oberhalb einer bestimmten Höhe erreicht. Diese Höhe wird die Federcharakteristik des Federmechanismus 79 oder durch die Masse der Gewichtselemente 77 bestimmt. Soweit dies geschieht, wird die Steuerungsplatte 75 durch die Vermittlung der Verbindungen 78 im Uhrzeigersinn aus der in 20 gezeigten ausgekuppelten Position in die in 20b gezeigte ausgelenkte Position rotiert. Wenn die Steuerungsplatte 75 die ausgelenkte Position erreicht hat, befinden sich die Steuerungsvorsprünge 75j und die Sperrklinkenzähne 70 in derselben Phase, wie in 21 gezeigt. Wenn die Kupplungsklinken 71 zwischen den Steuerungsvorsprüngen 75j angeordnet sind, wird die zurückhaltende Wirkung der Steuerungsvorsprünge 75j gelöst, die Spitzen der Kupplungsklinken 71 trennen sich von den Steuerungsvorsprüngen 75j und die Kupplungsklinken 71 werden durch die Spannkraft des Federelements 72 in einen ausgelenkten Zustand geführt. Infolgedessen greifen die Spitzen der Kupplungsklinken 71 in die Sperrklinkenzähne 70 ein, und die Rotation des Antriebselements 22 in Fahrtrichtung wird entlang des direkt verbundenen Kraftübertragungspfads direkt auf den Kraftübertragungskörper 61 übertragen, und die Rotation des Kettenrads 20 wird unverändert auf das Hinterrad 7 übertragen. Folglich wird ein Heraufschalten durchgeführt, sobald die Rotationsgeschwindigkeit eine bestimmte Höhe überschreitet. Es tritt keine Verminderung der Übertragungseffizienz durch das Planetengetriebe 24 während dieser regulären Fahrt auf, da das Antriebselement 22 und das Nehmerelement 23 direkt verbunden sind. Weil zu diesem Zeitpunkt die Gewichtselemente 77 an der Außenseite des Nabengehäuses 60 angeordnet sind, können große Zentrifugalkräfte auf die Gewichtselemente 77 aufgebracht werden, auch wenn die Rotationsgeschwindigkeit gering ist. Während dem Schalten kann deshalb eine bessere Antwort erzielt werden, und die Gänge können schneller geändert werden.
  • Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Nabengehäuses 60 während dem Kurvenfahren oder dergleichen unter ein vorbestimmtes Niveau fällt, werden die Gewichtselemente 77 durch die Spiralfedern 88 in ihren anfänglichen ausgekuppelten Zustand versetzt, die Kupplungsklinken 71 durch die Steuerungsvorsprünge 75j in den ausgekuppelten Zustand gebracht und die Rotation des Antriebsele ments 22 entlang des untersetzten Kraftübertragungsparts auf das Nehmerelement 23 übertragen.
  • In diesem Fall wirken starke Zentrifugalkräfte auf die Gewichtselemente 77, weil die Gewichtselemente 77 um das äußere des Nabengehäuses 60 montiert sind. Das Schalten kann deshalb in unmittelbarer Reaktion auf die Fahrradgeschwindigkeit durchgeführt werden.
  • In einer solchen Anordnung ist die Steuerungsplatte 75 über die Verbindungen 78 (wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen) stets mit den Spitzen der Gewichtselemente 77 verbunden, wodurch es möglich ist, die kreisförmige Bewegung der Steuerungsplatte bezüglich des Schwenkens der Gewichtselemente 77 zu erhöhen.
  • Die Struktur des Kraftüberträgers ist nicht auf ein Planetengetriebe allein beschränkt und kann ebenso Cycle Shifters® und andere kompakte Schaltungsmechanismen beinhalten.
  • Die Struktur der Verriegelungselemente zur Bewegung der Steuerungselemente in Antwort auf die Bewegung der Gewichtselemente ist nicht nur auf Verbindungen beschränkt und kann ebenso Strukturen beinhalten, die gleitende Stifte und Schlitze aufweisen, nockentragender Strukturen und andere Strukturen beinhalten, in welchen die Steuerungsplatte in Antwort auf die Bewegung von solchen Enden der Gewichtselemente, die auf der entgegengesetzten Seite bezüglich des Mittelpunkts der Kippbewegung dieser Elemente liegen, zu einer kreisförmigen Bewegung veranlasst wird.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde die Gangstufe von der Untersetzung zur direkten Verbindung geändert, doch das Ändern der Gangstufe von der direkten Verbindung zur Übersetzung ist auch möglich. In diesem Fall sollte das Antriebselement 22 mit dem Träger 52 verbunden werden, und die Kraft sollte vom Träger 52 auf das Innenzahnrad 51 übertragen werden, wie in 4b gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt kann mit einem Innenzahnrad, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der eines einzelnen Getriebeelements, ein großes Übersetzungsverhältnis erzielt werden, wenn bewirkt wird, dass das zweite Getriebeele ment 53b (das von den zwei Getriebeelementen 53a und 53b den größeren Durchmesser aufweist) in das Innenzahnrad 51 eingreift, und bewirkt wird, dass das erste Getriebeelement 53a in das Sonnenrad 50 eingreift. Zusätzlich sollten der Träger 52 und das Antriebselement 23 mit Hilfe der in 4a gezeigten Struktur miteinander verbunden werden, wenn es das Ziel ist, ein einem Doppelverhältnis entsprechendes Übersetzungsverhältnis zu erzielen.
  • Obwohl die oben beschriebene vierte Ausführungsform eine Bewegung des Nehmerelements 23 in Antwort auf die Bewegung der Gewichtselemente 77 vorsah, ist es ebenso möglich, eine Struktur zu verwenden, in der die Gewichtselemente 77 in Antwort auf die Bewegung des Antriebselements bewegt werden, so wie in der dritten Ausführungsform.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Umdrehungsstrecke des Verriegelungselementes bezüglich der Kippbewegung des Gewichtselements vergrößert werden, und die kreisförmige Bewegung der Bremselemente kann erweitert werden, da das Steuerungselement durch das Verriegelungselement dazu veranlasst wird, sich in Antwort auf die Bewegung eines Endes des Gewichtselements kreisförmig zu bewegen (dieses Ende ist versetzt vom Mittelpunkt der Kippbewegung, welcher nahe dem anderen Ende des Gewichtselements angeordnet ist).

Claims (17)

  1. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad zur Änderung der Umlaufgeschwindigkeit einer Antriebseinrichtung bei einer ausgewählten Übersetzung und Übertragung des Ergebnisses auf eine Abtriebseinrichtung, wobei die Übersetzung durch Zentrifugalkraft umgeschaltet werden kann, wobei die Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad folgendes aufweist: eine auf einem Fahrradrahmen (1) befestigbare Nabenachse (21); ein Antriebselement (22), welches um die Nabenachse (21) rotieren kann und mit der Abtriebseinrichtung verbunden werden kann; ein Nehmerelement (23), welches um die Nabenachse (21) rotieren kann und mit der Abtriebseinrichtung verbunden werden kann; einen zwischen dem Antriebselement (22) und dem Nehmerelement (23) angeordneten Kraftübertragungsmechanismus (61), welcher dafür vorgesehen ist, die von dem Antriebselement (22) abgenommene Umlaufgeschwindigkeit zu ändern und das Ergebnis auf das Nehmerelement (23) zu übertragen; einen Kupplungsmechanismus (25) zum Verbinden und Lösen des Nehmerelements (23) und des Antriebselement (22); und einen Kupplungsumschaltmechanismus (26) mit einem Gewichtselement (77), welches aufgrund einer durch Umlaufen um die Nabenachse (21) entstehenden Zentrifugalkraft von einer ersten Position auf dem Innenumfang um sein erstes Ende in eine zweite Position auf dem Außenumfang geschwenkt wird, ein Steuerelement (75), welches um die Nabenachse (21) herum zwischen einer ausgelenkten Position, in welcher der Kupplungsmechanismus (25) in einem ausgelenkten Zustand ist, und einer ausgekuppelten Position, in welcher der Mechanismus in einem ausgekuppelten Zustand ist, im Kreis beweglich ist; wobei der Kupplungsumschaltmechanismus (26) weiterhin einen Verriegelungsmechanismus aufweist, um das Steuerelement (75) als Reaktion auf die Bewegung des zweiten Endes des Gewichts (77) zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus einen ersten Verbindungszapfen (85d) aufweist, welcher an dem Gewichtselement (77) angebracht ist, einen zweiten Verbindungszapfen (78a), welcher an dem Steuerelement (75) angebracht ist, und ein Verbindungselement (78), welches zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungszapfen (85d, 78a) angebracht ist, welches das Steuerelement (75) und das zweite Ende des Gewichtselements (77) in einem vorgegebenen Abstand trennt und verbindet.
  2. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß Anspruch 1, wobei ein Gewicht um eines seiner Enden schwenkbar auf dem Nehmerelement (23) befestigt ist und aufgrund einer durch Umlaufen des Nehmerelements (23) aufgebrachten Zentrifugalkraft von der ersten Position auf dem Innenumfang in die zweite Position auf dem Außenumfang geschwenkt wird.
  3. Naben-Innenschaltung für ein Fahrrad gemäß Anspruch 1, wobei das Gewichtselement (77) um eines seiner Enden schwenkbar auf dem Antriebselement (22) befestigt ist und aufgrund einer durch Umlaufen des Antriebselements (22) aufgebrachten Zentrifugalkraft von der ersten Position auf dem Innenumfang in die zweite Position auf dem Außenumfang geschwenkt wird.
  4. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kupplungsumschaltmechanismus (26) außerdem mit einem ersten Spannelement (76) versehen ist, welches das Steuerelement (75) in die ausgekuppelte bzw. ausgelenkte Position schiebt.
  5. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Nehmerelement teilweise um die Innenseite des Antriebselements (22) angeordnet ist; wobei der Kupplungsmechanismus (25) folgendes aufweist: ein Klinkenverbindungselement (71) welches an der Außenumfangsfläche des Nehmerelements (23) so angebracht ist, dass es zwischen einem ausgelenkten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand hin und herschwenken kann und durch das Steuerelement (75) zwischen dem ausgelenkten Zustand und dem ausgekuppelten Zustand umgeschaltet wird; ein gezahntes Verbindungselement (70), welches an der Innenumfangsfläche des Antriebselements (22) vorgesehen ist und welches das Klinkenverbindungselement (71) in dem ausgelenkten Zustand arretieren kann; und ein zweites Spannelement (72), welches das Klinkenverbindungselement (71) in den ausgelenkten Zustand schiebt.
  6. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß Anspruch 5, wobei das Antriebselement (22) mit dem gezahnten Verbindungselement (70) versehen ist, so dass das Klinkenverbindungselement (71) nicht in dem ausgelenkten Zustand arretiert wird, wenn das Antriebselement (22) in einer Richtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung umläuft.
  7. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (61) ein Planetengetriebe (24) ist und folgendes aufweist: ein mit dem Antriebselement (22) verbindbares Innenzahnrad (51), ein Sonnenrad (50), welches auf der Außenumfangsfläche der Nabenachse (21) vorgesehen ist, eine Vielzahl von Planetenrädern (53), welche mit dem Innenzahnrad (51) und dem Sonnenrad (50) kämmen, sowie einen Rahmen (52), welcher um die Nabenachse (21) drehbar ist, auf welchem die Planetenräder (53) drehbar gelagert sind und welches mit dem Nehmerelement (23) verbunden werden kann.
  8. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß Anspruch 7, wobei das Innenzahnrad (51) mit der Innenumfangsfläche des Antriebselements (22) einstückig ausgebildet ist, und das Sonnenrad (50) mit der Außenumfangsfläche der Nabenachse (21) einstückig ausgebildet ist.
  9. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (61) ein Planetengetriebe (24) ist und folgendes aufweist: ein mit dem Nehmerelement (23) verbindbares Innenzahnrad (51), ein Sonnenrad (50), welches auf der Außenumfangsfläche der Nabenachse (21) vorgesehen ist, eine Vielzahl von Planetenrädern (53), welche mit dem Innenzahnrad (51) und dem Sonnenrad (50) kämmen, sowie ein Rahmen (52), welcher um die Nabenachse (21) drehbar ist, auf welchem die Planetenräder (53) drehbar gelagert sind, auf welchem die Planetenräder (53) drehbar gelagert sind und welches mit dem Antriebselement (22) verbunden werden kann.
  10. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Planetenräder (53) folgendes aufweisen: ein erstes Getriebeelement (53a) mit kleinem Durchmesser, welches mit dem Innenzahnrad (51) kämmt; und ein zweites Getriebeelement (53b) mit großem Durchmesser, welches konzentrisch zu und nahe der Axialrichtung des ersten Getriebeelements angeordnet ist und welches dazu vorgesehen ist, dass es mit dem Sonnenrad (50) kämmt.
  11. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Planetenräder (53) folgendes aufweisen: ein erstes Getriebeelement (53a) mit kleinem Durchmesser, welches mit dem Sonnenrad (50) kämmt; und ein zweites Getriebeelement (53b) mit großem Durchmesser, welches konzentrisch zu und nahe der Axialrichtung des ersten Getriebeelements angeordnet ist und welches dazu vorgesehen ist, dass es mit dem Innenzahnrad (51) kämmt.
  12. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, welche weiterhin aufweist: eine zwischen dem Planetengetriebe (24) und dem Nehmerelement (23) angeordnete Einwegkupplung (27), welche bewirkt, dass das Nehmerelement (23) in Fahrtrichtung umläuft als Reaktion auf die Rotation des Planetengetriebes (24) in Fahrtrichtung.
  13. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß Anspruch 12, wobei die Einwegkupplung (27) zwischen dem Nehmerelement (23) und dem Rahmen (52) des Planetengetriebes (24) angeordnet ist.
  14. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß Anspruch 2, wobei das Gewichtselement (77) auf dem Außenumfang des Nehmerelements (23) angeordnet ist, das Steuerelement (75) auf dem Innenumfang des Nehmerelements (23) angeordnet ist; und das Verbindungselement (78) durch das Nehmerelement (23) geführt wird und das Gewichtselement (77) mit dem Steuerelement (75) verbindet.
  15. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß Anspruch 14, wobei das Antriebselement (22) eine erste Antriebskomponente (40) aufweist, welche mit der Antriebseinrichtung verbunden ist, und eine zweite Antriebskomponente (41), welche mit der ersten Antriebskomponente (40) in Richtung der Nabenachse (21) ausgerichtet ist und drehfest mit der ersten Antriebskomponente verbunden ist; und das Nehmerelement (23) auf dem Außenumfang der zweiten Antriebskomponente (41) angeordnet ist.
  16. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß Anspruch 15, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (61) zwischen der Nabenachse (21) und dem Innenumfang der zweiten Antriebskomponente (41) angeordnet ist.
  17. Naben-Innenschaltung (10) für ein Fahrrad gemäß Anspruch 16, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (61) ein Planetengetriebe (24) ist und folgendes aufweist: ein auf der Innenumfangsfläche der zweiten Antriebskomponente (41) ausgebildetes Innenzahnrad (51), ein Sonnenrad (50), welches auf der Außenumfangsfläche der Nabenachse (21) vorgesehen ist, so dass es mit dem Innenzahnrad (51) kämmt, eine Vielzahl von Planetenrädern (53), welche mit dem Innenzahnrad (51) und dem Sonnenrad (50) kämmen, sowie einen Rahmen (52), welcher um die Nabenachse (21) drehbar ist, auf welchem die Planetenräder (53) drehbar gelagert sind und welcher mit dem Nehmerelement (23) verbunden werden kann.
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