DE810708C

DE810708C - Bicycle transmission hub with two transmissions that can be switched on alternately

Info

Publication number: DE810708C
Application number: DEP1154D
Authority: DE
Original assignee: Scintilla AG
Current assignee: Scintilla AG
Priority date: 1948-09-16
Filing date: 1948-12-31
Publication date: 1951-08-13
Also published as: CH267839A

Description

Fahrrad-Übersetzungsnabe mit zwei wechselweise einschaltbaren Übersetzungen Die Erfindung betrifft eine Fahrrad-Übersetzungsnabe mit zwei wechselweise einschaltbaren Übersetzungen, in welcher ein Planetengetriebe und je eine mit dem schnell laufenden und dem langsam laufenden Getriebeteil verbundene Sperrklinkengruppe für die Übertragung des Drehmomentes vom antreibenden auf den angetriebenen Radnabenteil eingebaut ist.Bicycle transmission hub with two gear ratios that can be switched on alternately The invention relates to a bicycle transmission hub with two alternately switchable Translations in which a planetary gear and one with the fast running and the pawl group connected to the low-speed transmission part for the transmission of the torque from the driving to the driven wheel hub part is built in.

Gegenüber bekannten Übersetzungsnaben für Fahrräder weist die Radnabe gemäß der Erfindung den Vorteil auf, daß zum Umschalten von einer Übersetzung auf die andere keine Betätigungen von Hand erforderlich sind, sondern nur eine kurze Rücktrittbewegung der Pedale. Ein weiterer Vorteil besteht im äußerst vereinfachten Aufbau der Nabe und ihres innern Schaltwerks, wodurch eine bedeutende Senkung der Herstellungskosten erzielt wird ohne Berücksichtigung des Wegfalles eines Handschalters. Die Erfindung besteht darin, daß die Nabe ein Steuernocken- und Steuerexzentersystem aufweist, welches auf eine Sperrklinkengruppe einwirkt und diese in Abhängigkeit von kurzen Rücktrittbewegungen der Pedale steuert, so daß die Sperrklinken mit ihren zugehörigen Sperrzähnen im Gegengetriebeteil abwechselnd in und außer Eingriff gelangen und die eine oder die andere Übersetzung einschalten.Compared to known translation hubs for bicycles, the wheel hub according to the invention has the advantage that to switch from a translation to the other no manual operations are required, only a short one Back pedaling movement of the pedals. Another advantage is that it is extremely simplified Structure of the hub and its internal rear derailleur, resulting in a significant reduction in Manufacturing costs are achieved without taking into account the omission of a manual switch. The invention consists in that the hub has a control cam and control eccentric system has, which acts on a pawl group and this as a function of short backward movements of the pedals controls, so that the pawls with their associated ratchet teeth in the counter gear part alternately in and get out of engagement and switch on one or the other translation.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar, und zwar zeigt Fig. i einen axialen Längsschnitt durch die Nabe und Fig. 2 einen ebensolchen, um 9o ° zum ersteren gedrehten Längsschnitt; Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. i ; Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie B-B in Fig. i ; Fig. 5 bis 8 zeigen Einzelheiten des Schaltwerks. In der Nabenhülse i ist an jedem Ende eine Kugellagerschale 2 bzw. 3 eingeschraubt. Die Kugellagerschale 2 bildet mit dem auf die fest stehende Nabenwelle 4 geschraubten Konus 5 und dem Kugelkranz 6 ein vollständiges Kugellager. Am anderen Nabenende ist ein Antriebskopf 7 angeordnet. Dieser weist einen zylindrischen Teil 8 auf, der sich in das Nabeninnere erstreckt und in der Kugellagerschale 3 leicht geführt ist. Am zylindrischen Teil angrenzend, befindet sich eine Kugellauffläche, die mit dem Kugelkranz 9 und der Kugellagerschale 3 ein Kugellager bildet, während das nach außen vorstehende Ende des Antriebskopfes 7 sich über einen Kugelkranz io auf einen zweiten, auf die Nabenwelle 4 geschraubten Konus i i abstützt. Der nach außen vorstehende Antriebskopfteil trägt außerdem noch ein Kettenzahnrad 12, über welches die Nahe angetrieben wird.The drawing represents an embodiment of the subject matter of the invention FIG. 1 shows an axial longitudinal section through the hub and FIG. 2 a longitudinal section of the same type rotated by 90 ° to the former; Fig. 3 is a cross section along the line A-A in Fig. i; Fig. 4 is a cross section taken on line B-B in Fig. I; Fig. 5 to 8 show details of the rear derailleur. In the hub shell i is a ball bearing shell 2 or 3 screwed in at each end. The ball bearing shell 2 forms with the cone 5 screwed onto the stationary hub shaft 4 and the Ball ring 6 a complete ball bearing. There is a drive head at the other end of the hub 7 arranged. This has a cylindrical part 8 which extends into the interior of the hub extends and is easily guided in the ball bearing shell 3. On the cylindrical part adjacent, there is a ball bearing surface with the ball ring 9 and the Ball bearing shell 3 forms a ball bearing, while the outwardly protruding end of the drive head 7 is on a ball ring io on a second, on the hub shaft 4 screwed cone i i supports. The outwardly protruding drive head part carries also a sprocket wheel 12, via which the Nahe is driven.

Innerhalb der Nabenhülse befindet sich auf der Nabenwelle 4 das Sonnenrad 13 des Planetengetriebes, in welches zwei Planetenräder 14 eingreifen. Die Planetenräder sind in einem Planetenradhalter 15 auf Achsen 16 ,gelagert, wobei der Planetenradhalter mit den Planetenrädern in einem Planetenkäfig 17 angeordnet ist. Der Planetenkäfig besitzt im wesentlichen Topfform. Nahe der Bodenplatte ist seine Wandung beidseitig durchbrochen, und in die so entstandenen Öffnungen kann der Planetenradhalter 15 seitlich eingeschoben werden. Er wird vorteilhaft in der richtigen Lage dadurch gesichert, daß die Planetenradachsen 16 verlängert und die verlängerten Enden in passende Bohrungen der Bodenplatte des Planetenkäfigs gelagert werden. Der Durchmesser der verlängerten Enden wird zweckmäßig größer gemacht als der übrige Teil der Achsen, um diese in ihrer Längsrichtung zu sichern. Die Zentrierung des Planetenkäfigs 17 in der Nabe wird so bewerkstelligt, daß eine Bohrung in seiner Bodenplatte auf einem zylindrischen Teil der Nabenwelle 4 gelagert und der offene Rand am entgegengesetzten Ende des Käfigs durch eine Führung in der Kugellagerschale 2 gestützt ist.The sun gear is located on the hub shaft 4 inside the hub shell 13 of the planetary gear, in which two planet gears 14 engage. The planet gears are mounted in a planetary gear holder 15 on axles 16, the planetary gear holder is arranged with the planet gears in a planet cage 17. The planetary cage essentially has the shape of a pot. Its wall is on both sides near the base plate broken through, and the planetary gear holder 15 can be pushed in from the side. This makes him advantageous in the right position secured that the planetary gear axles 16 extended and the extended ends in suitable holes in the base plate of the planetary cage are stored. The diameter the extended ends are expediently made larger than the rest of the axles, to secure them in their longitudinal direction. The centering of the planetary cage 17 in the hub is done so that a hole in its bottom plate on a cylindrical part of the hub shaft 4 and the open edge on the opposite The end of the cage is supported by a guide in the ball bearing shell 2.

Der dem Planetengetriebe zugehörige Zahnkranz 18 ist im Getriebegehäuse i9 eingearbeitet, und der am Zahnkranz angrenzende Teil des Getriebegehäuses zentriert sich auf einem Teil des äußeren Umfanges des Planetenkäfigs 17, während ein anderer Teil des Getriebegehäuses auf dem in die Nahe sich erstreckenden zylindrischen Teil des Antriebskopfes 7 gelagert ist. Mit dem Getriebegehäuse i9 ist eine aus zwei diametral angeordneten Klinken bestehende Sperrklinkengruppe 20 verbunden. Diese Sperrklinken sind in im Getriebegehäuse eingearbeiteten Ausnehmungen um Achsen 21 drehbar angeordnet, so daß ihre Sperrkanten, unter dem Einfluß von Federn 34 (Fig. 4), in die Zahnlücken 22 in einem Teil der Kugellagerschale 3 eingreifen können.The ring gear 18 belonging to the planetary gear is in the gear housing i9 incorporated, and the part of the gear housing adjacent to the ring gear is centered on part of the outer periphery of the planetary cage 17, while another Part of the gear housing on the cylindrical part extending into the vicinity of the drive head 7 is mounted. The i9 gearbox is one of two diametrically arranged pawls existing pawl group 20 connected. These Ratchets are in recesses machined in the gear housing around axes 21 rotatably arranged so that their locking edges, under the influence of springs 34 (Fig. 4), into which tooth gaps 22 can engage in a part of the ball bearing shell 3.

Eine zweite Sperrklinkengruppe 23 (Fig. i) ist gegen das freie Ende des Planetenkäfigs 17 an diesem angeordnet und wirkt mit den im Innern der Kugellagerschale 2 eingearbeiteten Sperrzähnen 24 zusammen. Zwecks Verstärkung des Planetenkäfigs kann in denselben, in der Mittelquerebene der Sperrklinkengruppe 23, eine Scheibe 25 von passender Form eingesetzt und gesichert werden, beispielsweise durch Stifte 26.A second pawl group 23 (Fig. I) is against the free end of the planetary cage 17 is arranged on this and acts with the inside of the ball bearing shell 2 incorporated ratchet teeth 24 together. To strengthen the planetary cage can in the same, in the central transverse plane of the pawl group 23, a washer 25 of a suitable shape can be inserted and secured, for example by pins 26th

Die benachbarten Enden des Antriebskopfes und des Getriebegehäuses i9 sind starr zusammengekuppelt. Zu diesem Zweck ist der betreffende Teil des Antriebskopfes mit Kupplungsklauen 27 (Fig. 2) versehen, welche in entsprechende, in das Getriebegehäuse eingearbeitete Nuten 28 eingreifen, so daß, wenn der Antriebskopf 7 durch das Kettenrad 12 angetrieben wird, das Getriebegehäuse i9 sich stets zwangsweise mitdreht. Dabei werden die Planetenräder 14 durch den Zahnkranz 18 des Getriebegehäuses i9 auf dem Sonnenrad 13 abgewälzt, wodurch der Planetenkäfig 17 mitgedreht wird. Es befinden sich somit in normalem Betriebe, vom Antriebskopf ausgehend, das Getriebegehäuse i9 und der Planetenkäfig 17 in dauernder, gleichgerichteter Umdrehung, wobei sich das letztgenannte Organ entsprechend dem Übersetzungsverhältnis der Getriebezahnräder mit gegenüber dem Antriebskopf 7 und dem Getriebegehäuse i9 verminderter Geschwindigkeit dreht. Wenn also beim Umdrehen die Sperrklinken 20 mit ihren zugehörigen Zahnlücken 22 im Eingriff sind, dann findet direkte Übertragung statt, und die Nabe dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das antreibende Kettenrad 12. Dabei wirken die Sperrklinken 23 als Freilauf, denn ihr Träger, der Planetenkäfig 17, weist eine durch die Übersetzung verminderte Drehzahl auf, wodurch die Klinken 23 durch ihre zugehörigen Zahnlücken 24 überholt werden und daher nicht zum Eingriff gelangen können. Gelangen dagegen, indem durch eine mechanische Einrichtung die Klinken 2o außer Eingriff gehalten werden, die Klinken 23 zum Eingriff mit ihren Zahnlücken 24, dann wird die Nabe mit der dem Planetenkäfig eigenen verminderten Geschwindigkeit angetrieben.The adjacent ends of the drive head and the gear housing i9 are rigidly coupled together. For this purpose, the relevant part of the drive head is provided with coupling claws 27 (Fig. 2) which engage in corresponding grooves 28 machined into the gear housing so that when the drive head 7 is driven by the sprocket 12, the gear housing i9 is always forcibly rotates. The planet gears 14 are rolled by the ring gear 18 of the gear housing i9 on the sun gear 13, whereby the planetary cage 17 is rotated. There are thus in normal operation, starting from the drive head, the gear housing i9 and the planetary cage 17 in continuous, rectified rotation, the latter organ rotating at a reduced speed compared to the drive head 7 and the gear housing i9 according to the transmission ratio of the gear wheels. So if when turning the pawls 20 with their associated tooth gaps 22 are in engagement, then direct transmission takes place, and the hub rotates at the same speed as the driving sprocket 12. The pawls 23 act as a freewheel because their carrier, the Planetary cage 17 has a reduced speed due to the translation, as a result of which the pawls 23 are overtaken by their associated tooth gaps 24 and therefore cannot engage. If, on the other hand, the pawls 20 are held out of engagement by a mechanical device, the pawls 23 come into engagement with their tooth gaps 24, then the hub is driven at the reduced speed inherent in the planetary cage.

Die erwähnte mechanische Einrichtung ist ein Steuernocken- und Steuerexzentersystem und besteht im wesentlichen aus einer Nockenscheibe 29 und einer Exzenterscheibe 3o. Diese beiden Scheiben sind nebeneinander auf der Nabenwelle 4 unabhängig voneinander und auf der Nabenwelle drehbar angeordnet, und zwar zweckmäßig symmetrisch zu einer senkrecht zur Nabenachse durch die Klinkenmitte gehenden Ebene, und sind als flache Scheiben mit ihrer Funktion entsprechender Form ausgebildet. Die Nockenscheibe 29 weist beispielsweise an ihrem kreisrunden Umfang radiale Einschnitte 31, 32 (Fig. 5) von verschiedener Tiefe auf, deren annähernd radial gerichtete Begrenzungsflächen Nocken 31', 31" und 32', 32" bilden. je ein Einschnitt 31 und 32 ist einer der vorgesehenen Sperrklinken 2o zugeordnet. Die Exzenterscheibe 30 (Fig. 6) weist für jede der Sperrklinken 2o eine exzentrische Auflauffläche 33 und eine Nase 33' auf. Die Sperrklinken 2o andererseits weisen auf der der Sperrkante gegenüberliegenden Seite eine hakenförmige Verlängerung 20' .auf, die mit der Nockenscheibe 29 und der Exzenterscheibe 30 in der Weise zusammenwirkt, daß in der einen Drehrichtung der Nabe der Haken 2ö sich gegen einen der Nocken 31', 32' und die Nase 33' anlegt und, solange die Nabe angetrieben wird, beide Scheiben in der gleichen Richtung mitdreht. Sobald auf die andere Übersetzung umgeschaltet werden soll und zu diesem Zwecke die Pedale eine kurze lZücl:trittl>e#«egung ausführen, wird in bezug auf die Nockenscheibe 29 der Haken 20', je nach seiner augenblicklichen Betriebsstellung, sich gegen Gien einen der Nocken 31", 32" anlegen und die Scheibe rückwärts drehen. Die Exzenterscheibe 30 wird dagegen durch die Rücktrittbewegung nicht rückwärts gedreht, weil ihre exzentrischen Auflaufflächen 33 unter den Haken 20' weggleiten und die Klinken 20 so Weit um ihre Achsen 21 drehen, bis die Nocken 31" bzw. 32" an den Haken nicht mehr angreifen können und die Nockenscheibe 29 dadurch frei wird und sich ebenfalls nicht mehr dreht. Auf diese Weise werden die Haken 20' in einem gewollten Augenblick aus den Einschnitten 31 in die andern Einschnitte 32 befördert, oder umgekehrt, und die Sperrkanten der Klinken in eine andere Betriebsstellung in bezug auf die Zahnlücken 22, d. h. mit denselben in oder außer Eingriff gebracht.The mentioned mechanical device is a control cam and control eccentric system and consists essentially of a cam disk 29 and an eccentric disk 3o. These two disks are arranged side by side on the hub shaft 4 independently of each other and rotatably on the hub shaft, expediently symmetrically to a plane passing through the center of the pawl perpendicular to the hub axis, and are designed as flat disks with a shape corresponding to their function. The cam disk 29 has, for example, on its circular circumference, radial incisions 31, 32 (FIG. 5) of different depths, the approximately radially directed boundary surfaces of which form cams 31 ', 31 "and 32', 32". one incision 31 and 32 is assigned to one of the intended pawls 2o. The eccentric disk 30 (FIG. 6) has an eccentric run-up surface 33 and a nose 33 'for each of the pawls 2o. The pawls 2o, on the other hand, have a hook-shaped extension 20 'on the side opposite the locking edge, which cooperates with the cam disk 29 and the eccentric disk 30 in such a way that, in one direction of rotation of the hub, the hooks 2ö are against one of the cams 31' , 32 'and nose 33' and, as long as the hub is driven, both disks rotate in the same direction. As soon as a switch is to be made to the other gear ratio and for this purpose the pedals perform a short movement, the hook 20 'with respect to the cam disk 29, depending on its current operating position, moves against one of the cams 31 Put on ", 32" and turn the disc backwards. The eccentric disk 30, however, is not rotated backwards by the backward movement because its eccentric run-up surfaces 33 slide away under the hook 20 'and rotate the pawls 20 around their axes 21 until the cams 31 "and 32" no longer engage the hook can and the cam 29 is thereby free and also no longer rotates. In this way, the hooks 20 'are conveyed at a desired moment from the incisions 31 into the other incisions 32, or vice versa, and the locking edges of the pawls are brought into another operating position with respect to the tooth gaps 22, ie into or out of engagement with the same .

Zwecks Erhöhung der Sicherheit der Wirkung des Steuernocken- und Steuerexzentersystems muß ein zu leichtes Drehen der Scheiben 29 und 3o auf der Nabenwelle 4 verhindert werden. Zu diesem Zwecke werden sie mit einer ihre Bewegung hemmenden Spannvorrichtung zusammengebaut. Diese Spannvorrichtung besteht aus flachen Reibscheiben 35 (Fig. 7), die zwischen den Scheiben 29 und 30 sowie beidseitig derselben auf der N abenwelle befestigt sind, und einer Druckfeder 36, «-elche das ganze Scheibensystem gegen die Anlagefläche eines auf der '\@'elle angebrachten Ringes 37 anpreßt. Die Reibscheiben 35 sind gegen Verdrehung auf der N abenwelle gesichert, indem ihre Bohrung den seitlichen Abflachungen der Wellenenden angepaßt ist.To increase the safety of the action of the control cam and control eccentric system, too easy turning of the disks 29 and 3o on the hub shaft 4 must be prevented. For this purpose, they are assembled with a jig that prevents their movement. This tensioning device consists of flat friction disks 35 (Fig. 7), which are fastened between the disks 29 and 30 and on both sides of the same on the hub shaft, and a compression spring 36, "-which the whole disk system against the contact surface of one on the '\ @ 'Elle attached ring 37 presses. The friction disks 35 are secured against rotation on the hub shaft in that their bore is adapted to the lateral flats of the shaft ends.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Nocken- und Exzentersystem aus einer einzigen Scheibe 38 bestehen, wie in Fig. 8 dargestellt. Diese Scheibe (Fig. 8) weist je zwei Nocken oder Nasen 39, 40 und vier exzentrische Auflaufflächen 41 auf. Der Vorteil dieser .Ausfiihrung liegt in einer weiteren Vereinfachung, da eine Formscheibe und auch eine der Reibscheiben 35 wegfällt. Diese Einrichtung hat indessen auch einen Nachteil aufzuweisen, der darin besteht, daß die Rücktrittschaltbewegung der Pedale nur etwa halb so groß sein darf wie beim System mit einer Nocken- und einer Exzenterscheibe. Es kann sonst leicht vorkommen, daß zu weit geschaltet und die gleiche Übersetzung wieder eingeschaltet wird, weil mit Rücksicht auf die übersetzung vom großen auf das kleine Kettenrad der Rücktrittwinkel der Pedale nur etwa den dritten Teil desjenigen der Nabenwelle betragen kann.In a further embodiment, the cam and eccentric system can consist of a single disk 38 , as shown in FIG. 8. This disk (FIG. 8) has two cams or lugs 39, 40 and four eccentric run-up surfaces 41 each. The advantage of this embodiment lies in a further simplification, since a shaped disk and also one of the friction disks 35 are omitted. However, this device also has a disadvantage, which consists in the fact that the back pedaling movement of the pedals may only be about half as great as in the system with a cam and an eccentric disk. Otherwise it can easily happen that the gear is switched too far and the same gear ratio is switched on again, because with regard to the gear ratio from the large to the small sprocket, the retraction angle of the pedals can only be about the third part of that of the hub shaft.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Bicycle gear ratio hub with two alternately switchable gear ratios, in which a planetary gear and one pawl group each connected to the high-speed and low-speed gear parts are installed for the transmission of the torque from the driving to the driven wheel hub part, characterized by a control cam and control eccentric system, which acts on a pawl group and controls it as a function of short backward movements of the pedals, so that the pawls with their associated ratchet teeth in the transmission part alternately engage and disengage and switch on one or the other translation.

2. Bicycle translation close to claim i, characterized in that the control cam and control eccentric system consists of two Disks, a cam disk (29) and an eccentric disk (30), the both on the hub shaft (4) independently of each other and rotatable on the hub shaft are arranged.

3. Bicycle transmission hub according to claim i, characterized in that that the control cam and control eccentric system is combined into a disc (38), which are provided with both control cams (39, 4o) and control eccentrics (41) and is rotatably mounted on the hub shaft.

4. Bicycle translation hub according to claim i and 2, characterized in that the cam disk (29) and the eccentric disk (30) in a mounted on the hub shaft that inhibits the rotation of these disks Clamping device are arranged, which consists of friction disks (35) between the said Washers and both sides of the same are non-rotatably attached to the hub shaft, as well as a spring (36) pressing the entire system against a contact surface consists.

5. Bicycle transmission hub according to claim i and 3, characterized in that that the combined cam and eccentric disk (38) in one on the hub shaft attached, the rotation of the disc inhibiting clamping device is arranged, the one from friction disks (35), the one on both sides of the said disk on the hub shaft fixed so that it cannot rotate are, as well as from one the whole system against a contact surface pressing spring (36) consists.

6. Bicycle transmission hub according to Claim i, characterized in that the pawls (2o) of one group the pawl side opposite the locking edge is a hook-shaped extension (2ö), which in recesses (3i, 32) in the cam disk (29) and eccentric disk (30) intervenes, these disks continuously rotates in normal operation and with a short backward movement of the pedals in a different operating position with respect to brings the pawls.