DE814982C

DE814982C - Epicyclic gearbox

Info

Publication number: DE814982C
Application number: DEP24936D
Authority: DE
Inventors: William Brown
Original assignee: Sturmey Archer Gears Ltd
Current assignee: Sturmey Archer Gears Ltd
Priority date: 1940-04-20
Filing date: 1948-12-15
Publication date: 1951-09-27

Description

Umlaufräderwechselgetriebe Das Umlaufräderwechselgetriebe gemäß der Erfindung soll seine Hauptanwendung bei Nabengetrieben für Fahrräder finden, bei denen das Getriebe in einem Gehäuse eingeschlossen oder gelagert ist, das einen Teil des Antriebs bildet. Die Erfindung kann jedoch auch bei Getrieben für andere Zwecke angewendet werden, einschließlich derjenigen, bei denen das Getriebe in einem festen Gehäuse eingeschlossen ist, gleichgültig ob die Mittelachse feststeht, wie bei einer Fahrradnabe, oder nicht.Epicyclic gear change The epicyclic gear change according to the Invention is to find its main application in hub gears for bicycles at which the transmission is enclosed or stored in a housing, the one Forms part of the drive. However, the invention can also be applied to gearboxes for others Purposes, including those where the transmission is in one Fixed housing is enclosed, regardless of whether the central axis is fixed, as with a bicycle hub, or not.

Die Erfindung betrifft ein Umlaufräderwechselgetriebe mit unmittelbarer Übertragung vom treibenden Teil auf den getriebenen Teil oder wahlweiser Übertragung durch eines von mehreren gleichachsigen, wahlweise schaltbaren, mit ergänzenden Umlaufrädern kämmenden, auf einem gemeinsamen innenverzahnten Ring treibenden Zentralrädern.The invention relates to a planetary gear change transmission with direct Transfer from the driving part to the driven part or optional transfer through one of several coaxial, optionally switchable, with additional Central gears meshing with planetary gears and driving on a common internally toothed ring.

Die erfinderischen Kennzeichen eines solchen Umlaufräderwechselgetriebes bestehen darin, daß der Antrieb auf das getriebene Glied wahlweise durch auf dem innenverzahnten Ring befestigten Sperrklinken oder durch an dem Umlaufräderträger befestigten Sperrklinken erfolgt, wobei die Zahl der erzielbaren, wahlweisen Übersetzungsverhältnisse doppelt so groß ist wie die Zahl der Zentralräder plus r.The inventive features of such a planetary gear change transmission consist in the fact that the drive on the driven member optionally by on the internally toothed ring attached pawls or by on the planetary gear carrier Attached pawls takes place, with the number of achievable, optional gear ratios is twice as large as the number of central gears plus r.

Bei den bisher bekannten Anordnungen war die größte Zahl der Übersetzungs- bzw. Gangstufen, die mit einem einzigem Umlaufrädersatz erzielt werden konnte, drei. Gemäß der Erfindung soll die Zahl der Übersetzungsstufen erhöht werden, ohne daß eine wesentliche Veränderung des Aufbaus der bisher verwendeten Teile benötigt wird.In the previously known arrangements, the largest number of translation or gear steps that could be achieved with a single planetary gear set, three. According to the invention, the Number of gear ratios increased without a significant change in the structure of the previously used Parts is needed.

Gemäß der Erfindung sind zwei oder mehr gleichachsige Zentralräder für, diesen Umlaufrädersatz vorgesehen, mit Zusatzumlaufrädern, die in einen gemeinsamen innenverzahnten Ring eingreifen, und Mittel sind vorgesehen, um nach Wahl das eine oder das andere dieser Räder in den Antrieb einzuschalten. Dieser innenverzahnte Ring kann eine Reihe von Getriebezähnen haben und nur in-einen Teil zusammengesetzter Umlaufräder eingreifen, oder er kann in unabhängige Zahnräder von verschiedenen Durchmessern eingreifen, die auf verschiedenen Achsen sitzen; oder der innenverzahnte Ring kann zwei oder mehr Reihen von Getriebezähnen von verschiedenem Durchmesser haben, wobei jeder Teil seinen eigenen Satz Umlaufräder hat, je nach der benötigten Übersetzung.According to the invention, there are two or more coaxial central gears for, this set of rotating gears provided, with additional rotating gears, which in a common internally toothed ring engage, and means are provided to select one or to switch the other of these wheels into the drive. This internally toothed Ring can have a number of gear teeth and only compounded in one part Planetary gears mesh, or it can be in independent gears of different ones Intervene diameters that sit on different axes; or the internally toothed one Ring can have two or more rows of gear teeth of different diameters each part has its own set of planetary gears, depending on what is needed Translation.

Mit Getrieben dieser Art, die den abwechselnden Klauen- und Zahnradantrieb besitzen, von denen das eine überrannt wird, wenn das andere arbeitet, und von denen das andere freigegeben wird, wenn das eine arbeitet, können drei Geschwindigkeiten durch Bewegen eines Schaltgliedes nach und nach durch drei Stellungen erzielt werden, nämlich eine Übersetzung ins Langsame, ein direkter Antrieb und eine Übersetzung ins Schnelle. Das sind die normalen Übersetzungsverhältnisse dieser Getriebeart. In manchen Formen der vorliegenden Erfindung wird die Auswahl der abwechselnd eingreifenden Räder für eine vierte Geschwindigkeit, auch eine Übersetzung ins Langsame, die in der Beschreibung als Zusatzgeschwindigkeit bezeichnet wird, durch eine weitere Fortbewegung des Schaltgliedes in derselben Richtung erhalten, aber so, daß diese vierte Geschwindigkeit zusätzlich zur dritten Geschwindigkeit tritt, nicht aber an deren Stelle. Eine Begrenzung dieser Form der Erfindung besteht darin, daß es nicht möglich ist, sowohl eine Übersetzung ins Schnelle als auch eine Übersetzung ins Langsame mit dem benutzten Zusatzantriebrad zu erzielen.With gears of this type, which have the alternating claw and gear drive owned by which one is overrun when the other is working, and by those the other is released, when one is working, three speeds can be used can be achieved by moving a switching element gradually through three positions, namely a translation into slow speed, a direct drive and a translation in a hurry. These are the normal gear ratios for this type of gearbox. In some forms of the present invention, the selection of alternate intervening Wheels for a fourth speed, also a gear ratio to slow, which in is referred to as the additional speed in the description, by further movement of the switching element in the same direction, but so that this fourth speed occurs in addition to the third speed, but not in its place. A limitation This form of the invention consists in the fact that it is not possible to do both a translation into the fast as well as a translation into the slow with the used additional drive wheel to achieve.

Bei anderen Ausführungsformen jedoch und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Zusatzschaltglied vorgesehen, durch das die abwechselnd arbeitenden Räder unabhängig von der Bewegung des ersten Auswählgliedes ausgewählt werden können, d. h. unabhängig davon, ob das Umlaufsystem auf Übersetzung ins Schnelle, direkten Antrieb oder Übersetzung ins Langsame eingestellt ist. Eine solche Doppelschaltung ermölicht es, Übersetzung ins Schnelle und Übersetzung ins Langsame mit jedem der Antriebsräder zu erzielen, so daß die Summe der Geschwindigkeiten des Getriebes stets eine mehr (die den direkten Antrieb darstellt) als das Doppelte der Anzahl der Antriebräder ist.In other embodiments, however, and in accordance with a further feature the invention, an additional switching element is provided through which the alternately working Wheels can be selected independently of the movement of the first selector, d. H. regardless of whether the circulation system is on translation into fast, direct Drive or gear ratio is set to slow. Such a double circuit enables fast translation and slow translation with each of the To achieve drive wheels, so that the sum of the speeds of the transmission always one more (which represents the direct drive) than twice the number the drive wheels is.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele eines Getriebes nach der Erfindung, angewendet auf ein Fahrradnabenwechselgetriebe.The drawing shows embodiments of a transmission according to the Invention applied to a bicycle hub change transmission.

Fig. i ist ein senkrechter Schnitt durch ein Viergangnabengetriebe in seiner Mittelebene. Fig. 2 und 3 sind Querschnitte nach den Linien 2-2 und 3-3 von Fig. i in kleinerem Maßstab.Fig. I is a vertical section through a four speed hub transmission in its median plane. Figures 2 and 3 are cross-sections along lines 2-2 and 3-3 of Fig. i on a smaller scale.

Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform, in der das Getriebe fünf Gänge hat.Fig. 4 is a vertical section through a modified embodiment, in which the transmission has five gears.

Fig. 5 ist ein Schnitt wie Fig.4 einer Ausführungsform mit sieben Gängen.FIG. 5 is a section like FIG. 4 of an embodiment with seven Corridors.

In Fig. i bis 3 ist i eine feststehende Mittelachse, auf deren Enden je ein Konus 2 sitzt, die auf Kugellagern 3 den Teil 4 mit dem Kettenrad 5 und ein Stützglied 6 tragen, das ein Ende des NabenkörPers 7' trägt. Das andere Ende des Nabenkörpers ruht auf einem Stützglied 8, das durch Kugellager 9 auf dem Teil 4 gelagert ist. Die Teile 6 und 8 sind mit Innenverzahnungen io bzw. i i versehen. Um die Mittelachse i liegt -ein Umlaufräderträger 12, in dem drei doppelt verzahnte Umlaufräder 13 auf Zapfen 14 gelagert sind. An dem einen Ende des Umlaufräderträgers sind Sperrklinken 15 angeordnet, die in die Zähne io des Teiles 6 eingreifen. In den Zahnkranz mit kleinerem Durchmesser der Umlaufräder 13 greift ein innenverzahnter Ring 16 ein, der bei 17 Sperrkliniken trägt, die in die Zähne i i des Teiles 8 eingreifen.In Figs. I to 3, i is a fixed central axis on the ends of which each a cone 2 sits, the part 4 with the sprocket 5 and a on ball bearings 3 Carry support member 6, which carries one end of the NabenkörPers 7 '. The other end of the The hub body rests on a support member 8, which is supported by ball bearings 9 on the part 4 is stored. The parts 6 and 8 are provided with internal gears io and i i, respectively. Around the central axis i lies a planetary gear carrier 12 in which three double-toothed ones Planetary gears 13 are mounted on journals 14. At one end of the rotating gear carrier pawls 15 are arranged, which engage in the teeth io of the part 6. In the ring gear with the smaller diameter of the planetary gears 13 engages an internally toothed Ring 16, which carries locking clinics at 17, which engage in the teeth i i of part 8.

An dem anderen Ende des Umlauf räderträgers 12 sind seitliche Klauen 18 vorgesehen. Der innenverzahnte Ring 16 hat zwei Reihen innerer, nebeneinanderliegender Klauen i9 und 2o. Auf der Achse i ist gleitbar mittels eines Schaltgliedes 21 und eines Keiles 21" gegen den Widerstand einer Feder 22 eine Gleitklaue 23 angeordnet, die entweder in die Klauen 18 des Umlaufräderträgers oder in die Klauen i9 oder 2o des innenverzahnten Ringes 16 eingreifen kann, wodurch, wie in den bekannten Ausführungen, drei Geschwindigkeitsstufen geschaltet werden können.At the other end of the circulation wheel carrier 12 are lateral claws 18 provided. The internally toothed ring 16 has two rows of inner, adjacent ones Claws i9 and 2o. On the axis i is slidable by means of a switching element 21 and a wedge 21 "against the resistance of a spring 22 a sliding claw 23 is arranged, either in the claws 18 of the planetary gear carrier or in the claws i9 or 2o of the internally toothed ring 16 can engage, whereby, as in the known Versions, three speed levels can be switched.

Lose und gleitbar auf der Achse i sitzen zwei Zentralräder 24 und 25, die dauernd in die größeren bzw. kleineren Zahnkränze der Umlaufräder 13 eingreifen. Das Rad 24 kann in innere Klauen 26 eines festen Ringes 27 eingreifen, so daß es durch letzteren festgehalten wird, während das Rad 25 seitliche Klauen 28 trägt, die in feste Klauen 29 der Achse zum Festhalten des Rades eingreifen. Diese beiden Zentralräder können, obwohl sie unabhängig voneinander drehbar sind, axial als Einheit bewegt werden, mittels eines Keiles 3o auf dem Schaltglied 21 und einer die Achse umgebenden Feder 31. Das Rad 24 sitzt auf einer Büchse, die mit einem Flansch versehen ist, um die Mitnahme für die axiale Bewegung zu gewährleisten. Das Schaltglied 21 hat einen verminderten Durchmesser dort, wo es den Keil 3o durchquert, so daß es diesen Keil erst beeinflußt, wenn der Ansatz gib damit in B_ erührung kommt.Two central gears 24 and 24 sit loosely and slidably on the axis i 25, which continuously engage in the larger or smaller ring gears of the planetary gears 13. The wheel 24 can engage in inner claws 26 of a fixed ring 27 so that it is held by the latter while the wheel 25 carries lateral claws 28, which engage in fixed claws 29 of the axle to hold the wheel in place. These two Central gears, although they can be rotated independently of one another, axially as a unit are moved by means of a wedge 3o on the switching element 21 and the axis surrounding spring 31. The wheel 24 sits on a sleeve which is provided with a flange is to ensure the entrainment for the axial movement. The switching element 21 has a reduced diameter where it crosses the wedge 3o, so that it This wedge is only influenced when the approach comes into contact with it.

Bei der Betätigung liegt bei der in Fig. i dargestellten Stellung der Räder das Rad 24 fest, während das Rad 25 leer um die feste Achse i umläuft. Wird das Schaltglied 21 axial in bekannter Weise bewegt, so kann man, wie bei bekannten Bauarten, drei Geschwindigkeitsstufen erzielen; die Übersetzung ins Langsame wird erhalten, wenn die Gleitklaue 23 in die Klauen 20 eingreift und die Sperrklinken 17 freigegeben hat; der Ansatz erb ist dann bis zum Keil 30 gekommen, und die Gleitklaue 23 ist axial festgestellt worden entweder durch die vollständige Kompression der Feder 22 oder dadurch, daß der Keil 21a an das Ende seines Schlitzes gelangt ist. Wenn man nun das Schaltglied weiter nach rechts (Fig. 1) gegen den Widerstand der kleineren aber stärkeren Feder 21 c bewegt, werden die Räder 24 und 25 axial verschoben, so daß erst das Rad 24 frei und dann das Rad 25 über die Klauen 28, 29 festgestellt wird, wodurch, da die zwei Räder verschiedene Durchmeser haben, ein Zusatzübersetzungsverhältnis erhalten wird, d. h. eine andere Übersetzung ins Langsame, so daß das Getriebe vier Geschwindigkeiten hat. Bei der umgekehrten Bewegung des Schaltgliedes 21 wird, da die Räder 21c stärker als die Feder 22 ist, die Klaue 23 in der äußersten rechten Stellung gehalten (Fig. 1), bis die Räder in ihre äußerste linke Stellung gekommen sind, Wegen der Kompressionsfeder 21c bewegt das Schaltglied 21 elastisch das Kupplungselement zwischen festen Grenzen, während es, wetiti die vordere Grenzlage erreicht ist, die beiden Räder 24, 25 zwischen den Kupplungen 26, 29 zwangsläufig bewegt. Bei Freigabe des Schaltgliedes 21 bringen alle Federn infolge ihrer Federkraft die Teile in ihre Anfangsstellungen zurück.During actuation, the wheel 24 is fixed in the position of the wheels shown in FIG. If the switching member 21 is moved axially in a known manner, three speed levels can be achieved, as in the case of known types; the translation into the slow speed is obtained when the sliding claw 23 engages the claws 20 and has released the pawls 17; the approach erb has then come to the wedge 30 , and the sliding claw 23 has been axially locked either by the complete compression of the spring 22 or by the fact that the wedge 21a has reached the end of its slot. If you now move the switching element further to the right (Fig. 1) against the resistance of the smaller but stronger spring 21c, the wheels 24 and 25 are axially displaced so that first the wheel 24 is free and then the wheel 25 via the claws 28 , 29 is established, whereby, since the two wheels have different diameters, an additional transmission ratio is obtained, that is, a different transmission to slow speed, so that the transmission has four speeds. In the reverse movement of the switching member 21, since the wheels 21c is stronger than the spring 22, the pawl 23 is held in the rightmost position (Fig. 1) until the wheels have come to their leftmost position because of the compression spring 21c the switching member 21 moves the coupling element elastically between fixed limits, while it, when the front limit position is reached, the two wheels 24, 25 between the clutches 26, 29 inevitably move. When the switching element 21 is released, all springs bring the parts back into their initial positions due to their spring force.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform werden die Räder 24 und 25 durch das Schaltglied 21 nicht beeinflußt, sondern haben stattdessen ein unabhängiges Schaltglied 32. Bei dieser Ausführungsform steht das Antriebsrad 25 normal fest durch Eingreifen der Klauen 28 und 29, es kann aber durch Betätigung des Schaltgliedes 32 freigegeben werden; die Weiterbewegung dieses Schaltgliedes gegen die Feder 32a bewirkt die Feststellung des Rades 24 durch Eingreifen der Klauen 26. Wenn das Schaltglied 32 das Rad 24 gegen den Druck der Feder 32a zieht, muß das Rad 25 wegen der schwächeren Feder 25a folgen. Dadurch kann die Gleitklaue 23 in eine der drei Stellungen bewegt werden, um Übersetzung ins Schnelle, direkten Antrieb oder Übersetzung ins Langsame zu ergeben, ganz gleich, welches von den Rädern 24 und 25 arbeitet. Im ganzen werden daher fünf verschiedene Gangstufen durch diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht. In Wirklichkeit werden sechs Gänge erreicht, zwei von diesen sind aber direkte Antriebe, so daß sich nur fünf Gangstufen ergeben.In the embodiment shown in FIG. 4, the wheels 24 and 25 are not influenced by the switching element 21, but instead have a independent switching element 32. In this embodiment, the drive wheel 25 is stationary normally fixed by engaging the claws 28 and 29, but it can by actuation the switching element 32 are released; the further movement of this switching element against the spring 32a causes the locking of the wheel 24 by engaging the claws 26. When the switching member 32 pulls the wheel 24 against the pressure of the spring 32a, must the wheel 25 will follow because of the weaker spring 25a. This allows the slide claw 23 be moved into one of the three positions for fast, direct translation To give drive or transmission to slow, no matter which of the wheels 24 and 25 works. In total, therefore, five different gear steps are achieved through this Embodiment of the invention allows. In reality, six gears are achieved but two of these are direct drives, so that there are only five gear steps.

Gemäß Fig. 5 können mehr als zwei Zentralräder vorhanden sein, und zwar sind in dieser Figur drei solche Räder dargestellt. Bei dieser Bauart bewegen sich, wie dargestellt, die Räder nicht axial, sondern werden mit Hilfe eines inneren Gleitkeiles 33 ausgewählt, der in das eine oder das andere Rad bewegt werden kann, um es mit der festen Achse zusammenzuhalten. Irgendeine andere Form einer Auswählvorrichtung kann verwendet werden. Mit drei Rädern .können sieben Gangstufen erhalten werden, nämlich direkter Gang, drei Übersetzungen ins Schnelle und drei Übersetzungen ins Langsame.According to FIG. 5, there may be more than two central gears, and although three such wheels are shown in this figure. Move with this type of construction As shown, the wheels are not axially, but with the help of an inner one Sliding wedge 33 selected, which can be moved in one or the other wheel, to hold it together with the fixed axis. Any other form of selector can be used. With three wheels, seven gears can be obtained, namely direct gear, three translations in the fast and three translations in Slow.

In den dargestellten abgeänderten Ausführungsformen werden die unabhängigen Schaltglieder von verschiedenen Enden der Achse betätigt; das ist aber nicht notwendigerweise so. Sie könnten beide vom selben Ende der Achse betätigt werden, entweder eins in dem anderen, oder Seite an Seite, und sie könnten durch getrennte Drähte o. dgl. oder mit Hilfe einer Leerlauf- und Additionsbewegungsvorrichtung durch einen einzelnen Draht o. dgl. betätigt werden.In the illustrated modified embodiments, the independent Switching elements operated from different ends of the axle; but that is not necessarily the case so. They could both be operated from the same end of the axis, either one in the other, or side by side, and they could be separated by separate wires or the like. or by means of an idle and add motion device by a single one Wire o. The like. Be operated.

Claims

PATENT CLAIM: Epicyclic gear change transmission with direct transmission from the driving part to the driven part or optional transmission through one of several coaxial, optionally switchable, central gears meshing with supplementary planetary gears, driving on a common internally toothed ring, characterized in that the drive to the driven member is optionally through pawls (17) attached to the internally toothed ring (16) or by pawls (15) attached to the planetary gear carrier (12), the number of achievable, optional transmission ratios being twice as large as the number of central gears plus 1.