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Viergängiges Schaltgetriebe, insbesondere für Fahrräder Die Erfindung
betrifft ein viergängiges Schaltgetriebe> insbesondere für Fahrräder mit oder ohne
Hilfskraftmasohine und für Motorfahrräder, aber auch für zahlreiche sonstige Anwendungen.
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Das Schaltgetrieb nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch vier
in der gleichen Ebene angeordnete und konzentrische mit verschiedenen Geschwindigkeiten
von einem beliebigen Antriebselement gedrehte Gesperreringe sowie zwei an einem
zu den Gesperreringen konzentrischen drehbaren, das Abtriebselement bildenden Körper
angebrachte Klinken, von denen die äußere Klinke zwischen den beiden äußeren Gesperreringen
und die innere Klinke zwischen den beiden inneren Gesperreringen zu liegen kommt,
wobei die Klinken beim Verschwenken mit Hilfe einer Außenkraft und entsprechender
Cbertragungsorgane mit den Gesperreringen so zusammenarbeiten, daß die äußere Klinke
entweder mit inneren Zähnen des äußersten Gesperreringes oder mit äußeren Zähnen
des nächst kleineren Gesperreringes oder die innere Klinke entweder mit äußeren
Zähnen des innersten Gesperreringes oder mit inneren Zähnen des zweitkleinsten Gesperreringes
in Eingriff gebracht werden kann. Vorzugsweise sind die Gesperreringe mit normalen
Verzahnungen versehen, welche im Eingriff mit
Antriebszahnkränzen
stehen, die sich um eine zu den Gesperreringen exzentrische Achse drehen. Dabei
ist der das Abtriebselement bildende Körper und eine die Antriebszahnkränze tragende
Scheibe der--irt ausgebildet und gegeneinander abgedichtet, daß sic ein Gehäuse
bilden, wobei an dem -Körper der anzutreibende Teil des Fahrzeuges, z. B. das Hinterrad
eines Fahrrades, befestigt ist. Die Antriebszahnkränze liegen vorzugsweise in einer
Ebene, und die Gesperreringe sind derart in einer unmittelbar benachbarten parallelen
Ebene angeordnet, daß der Raumbedarf des Ganzen insbesondere in Richtung der Achse
sehr beschränkt wird.
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Die Anordnung und die Wirkungsweise eines solchen Schaltgetriebes
-,werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben, die ein für ein Fahrrad
bestimmtes Ausführungsbeispiel darstellen.
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Fig. i und 2 schließen sich gegenseitig in der Ebene A-A an und stellen
einen axialen Schnitt durch das Getriebe dar; Fig.3 bis 6 sind lotrechte Schnitte
gemäß .der Linie B-B der Fig. i, wobei die Klinken jeweils in den Lagen für den
zweiten, ersten, dritten und vierten Gang dargestellt sind; Fig. 7 ist eine Draufsicht
des auf der Lenkstange befestigten Schalthebels: Fig. 8 ist ein zur Erklärung dienendes
Schema. Das Getriebe bestellt aus zusammenhängenden Teilen 1, 2. 3, 4, 5, 6, die
durch die Trethebel oder durch einen im Rahmen befestigten Motor um einen feststehenden
zylindrischen Körper oder Zapfen 35 in Drehung versetzt werden.
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Die Teile 1, 2, 3, 4 sind Antriebszahnkränze, die auf die Achse x-x
des Zapfens 35 zentriert sind und mit der Scheibe 5 umlaufen. Die Zahnkränze i und
2 sind unmittelbar an dieser Scheibe befestigt, der erste ist mit einer Außenverzahnung,
der zweite mit einer Innenverzahnung versehen. Der Kranz 3 mit Außenverzahnung hängt
mit einer nicht gezahnten Ringscheibe 32 zusammen, die selbst am Kranz 2 befestigt
ist. Der Kranz4 mit Innenverzahnung hängt mit einer nicht gezahnten Ringscheibe
31 zusammen, die selbst am Kranz i befestigt ist. Das aus den konzentrischen Kränzen
1, 2, 3, 4 und der Scheibe 5 bestehende Ganze wird von einem Kettenrad 6 bewegt,
über das die vom Fahrer oder von der Kraftmaschine angetriebene Kette läuft.
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Der Zapfen 35 ist fest auf eine Achse 36 aufgezogen, deren Mittellinie
y-v nicht mit der Achse x-x' zusammenfällt und deren Enden in der Hinterradgabel4o,
41 des Fahrrades befestigt sind.
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Auf dieser Achse läuft das Gehäuse i i, das zum Antreiben des Hinterrades
dient, wobei die Speichen dieses Rades beispielsweise in Umfangswulste 28, 29 des
Gehäuses eingehängt sind. Die Drehung des Gehäuses um die Achse 36 wird durch zwei
Klinken 16 und 17 bewirkt, die schwenkbar auf am Gehäuse befestigten Zapfen 18,
i9 gelagert sind, wobei die Klinken selbst abwechselnd voll Gesperreringen 12, 13,
14, 15 mitgenommen werden, die sich kon7entrisch zur Aolise y-3i und getrennt voneinander
im Gehäuse drehen können. Die Gesperreringe i2 und 13 sind z. B. sanft reibend in
und auf einem kreisförmigen Flansch iia gelagert, der am Gehäuse befestigt ist.
Der Gesperrering 14 läuft in der Umfangswand i il des Gehäuses, während der Gesperrering
15 auf dem Gehäuse 42 eines auf der Achse 36 befestigten Kugellagers 38 sitzt.
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Die Übertragung der Drehbewegung von den Antriebszahnkränzen 1, 2,
3, 4 auf die Gesperreringe 12, 13, 14, 15 zur Mitnahme der Klinken 16, 17, wird
durch den beständigen Eingriff der Antriebszahnkränze 1, 9, 3, 4 mit den Verzahnungen
7, B. 9, io der Gesperreringe 12, 13, 14, 15 bewirkt.
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Die Durchmesser der verschiedenen VerzaInu:ngen sind derart bestimmt,
daß bei einer gegebenen Umlaufgeschwindigkeit des aus den Teilen 1, 2, 3, 4, 5 bestehenden
Ganzen die Getriebe 7, 12; 8, 13; 9, 14; io, 15, die beständig jeweils mit
den Antriebszahnkränzen 1, 2, 3, 4, 5 im Eingriff stehen, mit verschiedenen Umlaufgeschwindigkeiten
angetrieben werden, wobei das. Getriebe 7, 12 mit der kleinsten, das Getriebe 9,
14 mit einer größeren, das Getriebe 8, 13 mit einer noch größeren und' das Getriebe
io, 15 mit der größten Geschwindigkeit umläuft (Fig.8).
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Läuft z. B. bei dem dargestellten Beispiel der treibende Teil mit
einer Drehzahl von 12o, so betragen die Drehzahlen der Getriebe 7, 12; 9, 14; 8,
13; 10, 15 jeweils 1o6, 115, 130 und 145.
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Die Klinken 16, 17 werden vom Fahrer mit Hilfe eines Schalthebels
34 betätigt (Fig. 7), der auf der Lenkstange hngeordnet ist und durch ein Zugmittel
23 mit einer Muffe 22 verbunden ist, die auf der Achse 36 axial gleiten kann und
von einer Druckfeder 24 beeinflußt wird. Das Zugmittel gleitet in einer Längsnut
der Achse 36. Der Schalthebel 34, der das Bestreben. hat, sich unter der Einwirkung
des Zugmittels 23 von rechts nach links zu verschwenken, läßt sich in vier verschiedenen
Lagen mit Hilfe eines Zahnsektors 33 feststellen, gegen den er federnd anliegt.
Die Zahlen 1, 2, 3, 4 dieses Zahnsektors zeigen die Lagen an, in die der Schalthebel
zur Erzielung der vier entsprechenden Gänge gebracht werden muß.
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Die axialen Verschiebungen der Muffe 22 bewirken das gleichzeitige
Verschwenken zweier Winkelhebel 2o und 21, welche auf im Gehäuse i i befestigten
Zapfen:2oa, 21a gelagert sind. Der Hebel 2o greift an einen Schieber 25 an, der
in einer Radialnu:t des Gehäuses gleitet und einen Zapfen 25a trägt, der lose mit
einem Loch 1611 der Klinke 16 im Eingriff steht. Ein Finger 21b, der die Verlängerung
des einen Armes des Hebels 21 bildet, steht ebenfalls lose im Eingriff mit einem
Loch 17a der Klinke 17.
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Jede der Klinken 16, 17 wird von einer Feder 26, 27 derart beeinflußt,
daß sie aus der Mittellage gebracht wird und jeweils entweder in die Innenverzahnung
1.4 oder 12 oder in die Außenverzahnung 13 oder 15 der Gesperreringe eingreift,
Die Wirkungsweise ist folgende: Es sind also zwei Mitnehmerklinken 16, 17 auf dem
Gehäuse i i angeordnet, und sie werden abwechselnd durch die Gesperreringe 12, 13,
i4., 15 mitgenommen. Die Funktion der sich drehenden Körper bestellt darin,
das
Hinterrad mittels der auf den Umfangswulsten 28 und 29 des Gehäuses ii angebrachten
Speichen mitzunehmen.
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Fig.3 zeigt die Hebel 2o, 21 in der Lage, in welcher der Zapfen 25a
und der Finger gib am weitesten von der Achse 36 abliegen. Der Schalthebel 3d. befindet
sich in der Lage 2 des Zahnsektors 33 (zweiter Gang). Der Gesperrering 14 nimmt
die Klinke 16 und demgemäß auch das Gehäuse i i mit, während der langsamer laufende
Gesperrering 12 die 1-Zlinlte 17 auf seinen Zähnen gleiten läßt. Die Gesperreringe
13 und 15 stehen nicht mit den Klinken in Eingriff.
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Fig.4 zeigt die Lage der Teile für den ersten Gang (der Schalthebel
34. steht in der Lage i des Zahnsektors 33), der Zapfen 25a ist dabei genügend weit
verschoben, um die Klinke 16 vom Gesperrering 14 abzurücken. Die Klinke 17 wird
allein vom Gesperrering 12 mitgenommen und überträgt auf das Gehäuse die Drehbewegung
mit der kleinsten Übersetzung.
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In der dritten Lage des Schalthebels (Fig.5) liegen der Zäpfen 25a
und der Finger gib genügend nahe an der Achse 36, um die beiden Klinken in Richtung
der Gesperreringe 13 und 15 zu verschwenken. Jedoch hält der Finger 21b die Klinke
17 noch genügend zurück, um den Eingriff mit dem Gesperrering 15 zu verhindern.
Die Klinke 16 wird allein vom Gesperrering 13 mitgenommen und überträgt die Drehbewegung
im dritten Gang auf das Gehäuse.
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Wird schließlich der Schalthebel in die Laged. (Fig.7) gebracht, so
gelangen die beiden Klinken 16, 17 (Fig. 6) jeweils in Eingriff mit den Gesperreringen
13 und 15. Da letzterer schneller läuft als der andere, nimmt er die Klinke 17 mit
und überträgt die Drehbewegung im vierten Gang auf das Gehäuse, während die Klinke
16 auf den Zähnen des Gesperreringes 13 gleitet. Die vier Gänge werden auf diese
Weise durch das einfache Verschwenken der Klinken um ihre Drehzapfen 18, i9 hergestellt.
Das Getriebe ist nach außen hin durch einen Dichtungsring 30 staubdicht abgeschlossen,
der eine Dichtungsstelle zwischen dem Gehäuse i i und der Scheibe j5 herstellt.
Das auf diese Weise ausgebildete Getriebe läuft ohne wesentliche Reibung infolge
der Anordnung eines Rollenlagers 37 auf dein Drehzapfen 35 und eines Kugellagers
39 auf der Achse 36 -und am anderen Ende des Drehzapfens.
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Ein Schaltgetriebe dieser Art eignet sich in besonders vorteilhafter
Weise für Fahrräder infolge seines sehr geringen Raumbedarfs, der sich aus der Anordnung
aller Verzahnungen in zwei sehr nahe -ineinander liegenden Ebenen ergibt.
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Ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen und ohne N',erlast ihrer
Vorteile kann man an der Schaltvorrichtung zum Verschwenken der Klinken, sowie ,in
der Anordnung der Einzelteile Änderungen treffen.