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Geschwindigkeitswechselgetriebe Gegenstand der Erfindung ist ein Geschwindigkeitswechselgetriebe
mit zwischen dem treibenden und dem getriebenen Teil vorgesehenem Planetengetriebe,
dessen wesentliches Kennzeichen darin besteht, daß das Sonnenrad, der Planetenradträger,
die Planetenräder und der innenverzahnte Außenkranz des Planetengetriebes zu einer
auf einer feststehenden Achse axial verschiebbaren Einheit zusammengebaut sind:,
wobei der Planetenradträger, der Außenkranz und gegebenenfalls auch das Sonnenrad
bzw. ein mit diesem verbundener Übertragungsteil mit Kupplungsorganen, vorzugsweise
Kupplungsklauen, versehen sind, die mit ent: sprechenden Gegenorganen bzw. Gegenklauen
am treibenden und getriebenen Teil durch Axialverschiebung der vorgenannten Einheit
wahlweise in Eingriff treten. Die Kupplungsorgane bzw. deren Gegenorgane sind dabei
derart angeordnet, daß in :der Mittelstellung der treibende Teil mit dem getriebenen
Teil über den Außenkranz direkt gekuppelt ist, wogegen der Kraftfluß in der einen
Endstellung vom treibenden Teil über den Außenkranz, die Planetenräder und: den
Planetenradträger zum getriebenen Teil (Übersetzung ins Langsame) und in der anderen
Endstellung vom treibenden Teil über den Planetenradträger, die Planetenräder und
den Außenkranz zum getriebenen Teil (Übersetzung ins Schnelle) verläuft.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Getriebe zusätzlich
mit einem Rückwärtsgang ausgestattet sein, und zwar zweckmäßig in der Weise, daß
auf der Welle Kupplungsorgane
vorgesehen sind, welche das Sonnenrad
während der drei. vorerwähnten Vorwärtsgänge mit der Welle kuppeln, d. h. blockieren,
hingegen in der dem Rückwärtsgang entsprechenden Axialverschiebungslage der Getriebeeinheit
freigeben und gleichzeitig in dieser Lage den Planetenradträger mit der Achse kuppeln
(blockieren), wobei die vom treibenden Teil über den Außenkranz und die an Ort drehbaren
Planetenräder dem Sonnenrad erteilte Drehbewegung unter Vermittlung des obengenannten,
mit dem Sonnenrad verbundenen: Übertragungsteils auf .den getriebenen Teil im Sinn
eines Retourlaufes desselben übertragen.
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Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf besonders zweckmäßige
bauliche Ausgestaltungen des Getriebes bzw. maßgebender Bauteile desselben, wobei,
vor allem im Zusammenhang mit dem vorher beschriebenen grundsätzlichen Aufbau des
Getriebes nicht nur eine klaglose Funktion bzw. Schaltbärkeit desselben, sondern
auch der Vorteil eines äußerst gedrängten Aufbaues erreicht wird, wodurch sich das
erfindungsgemäße Getriebe in ganz besonderem Maße für die Verwendung bei Fahrrädern
und insbesondere für den Einbau in Radnaben, eignet. Von wesentlichem Vorteil ist
dabei noch der Umstand, daß sämtliche Gänge (auch der Retourlauf) mit einem einzigen
Planetensystem, welches im einfachsten Fall lediglich aus drei Zahnrädern bestehen
kann, erhalten werden, da sich hierdurch nicht nur der innere Aufbau des Getriebes
vereinfacht und verbilligt, sondern auch die Störungsanfälligkeit vermindert ist:
Die Zeichnung veranschaulicht Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und
zwar zeigt Abb. i einen axialen Längsschnitt durch das Getriebe in: schematischer
Darstellung und Abb. 2 einen Schnitt quer zur Getriebeachse nach der Linie II-II
der Abb. i, während die Abb. 3 bis 5 die den :drei Gängen -entsprechenden Stellungen
der Kupplungsorgane im vergrößerten Maßstab wiedergeben; Abb. 6 zeigt den Einbau
dieses Getriebes in ,die Hinterradnabe eines Fahrrades als bevorzugtes Anwendungsbeispiel;
Abb. 7 stellt den axialen Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform, des
Getriebes dar, und Abb.8 veranschaulicht einen Schnitt quer zur Getriebeachse nach
der Linie VIII-VIII der Abb. 7; die Abb. g bis i r zeigen verschiedene Schaltstellungen
dieses Getriebes.
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Gemäß den Abb. i und 2 besteht das Getriebe aus dem treibenden Teil
i und dem getriebenen Teil 2, die beide auf der feststehenden. Getriebeachse 3 drehbar
gelagert sind. Die beiden Teile sind schalenartig ausgebildet und so angeordnet,
daß die Schalen mit ihren offenen Rändern einander zugekehrt sind. In dem dabei-
gebildeten Hohlraum ist das eigentliche Planetengetriebe untergebracht. Dieses weist
den durch die beiden Wangenteile 4, 5 gebildeten Planetenradträger 6 und' die zwischen
den Wangenteilen auf Bolzen? drehbar gelagerten Planetenräder 8 auf; die einerseits
mit dem innenliegenden Sonnenrad g und andererseits mit dem außenliegenden, innenverzahnten
@ Kranz (Außenkranz) io kämmen: Der Planetenradträger 6 bzw. dessen Wangenteile
4, 5 sind frei drehbar auf der Nabe des Sonnenrades g gelagert, wogegen das Sonnenrad
selbst unter dem Einfluß eines von außen betätngbaren Schiebekeiles i i steht, der
das Sonnenrad mit der feststehenden Achse :3 kuppelt und gleichzeitig seine Axialbewegung
unter Vermittlung der Schultern iia auf das Sonnenrad und damit auf die durch das
Planetengetriebe gebildete eigentliche Getriebeeinheit überträgt.
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Sowohl die Wangenteile 4, 5 als auch der Außenkranz io sind an ihrem
Außenrand mit je einem Kranz Kupplungsklauen 12, 13 bzw. 14 versehen, die je nach
Verschiebung der vorerwähnten Getriebeeinheit mit den am treibenden und getriebenen
Teil i bzw. 2 angeordneten, nach innen vorragenden Gegenklauen 15 bzw. 16 zusammenwirken
können. Zwischen den Rändern. der schalenartigen Teile r und 2 ist der Distanzring
(Gleitring) a eingelegt.
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Die Wirkungsweise dieses Getriebes ist nun folgende: Die in den Abb.
r und 3 wiedergegebene Stellung der Getriebeteile entspricht der so-genannten Mittelstellung;
In dieser werden durch die Klauen 14 des Außenkranzes io, welche mit den Klauen
15 und 16 zusammenwirken, der treibende und der getriebene Teil i bzw. 2 direkt
gekuppelt (Normalgang).
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Wird die Getriebeeinheit mittels des Schiebekeiles i i im Sinn des
Pfeiles p1 (Abb. i) nach links in die Stellung gemäß Abb.4 verschoben, so kommen
die Klauen 15 des treibenden Teils 1 mit den Klauen 12 des Planetenradträgers bzw.
des Wangenteils 4 desselben: in Eingriff, während die Klauen 16: des getriebenen
Teils :2 mit den Klauen 14 des Außenkranzes io im Eingriff bleiben. Der Kraftflüß
verläuft demnach vom treibenden Teil i über den Planetenradträger 6, die Achsen
7 der Planetenräder, die Planetenräder 8, den durch die Abwälzung der letzteren
auf dem Sonnenrad hewegten Außenkranz io zum' getriebenen Teil 2 (Übersetzung ins
Schnelle).
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Wird die Getriebeeinheit hingegen im Sinn des Pfeiles p2 (Abb. i)
nach rechts in die Stellung gemäß Abb. 5 verschoben, so kommen die Klauen 16 des
getriebenen Teils 2 in Eingriff mit den Klauen 13 des Planetenradträgers 6 bzw.
des Wangenteils 5 desselben, während die Klauen 15 des treibenden Teils i mit den
Klauen 14 des Außenkranzes io kämmen. In dieser Stellung: ergibt sich also ein Kraftfluß
vom treibenden Teil i über den Außenkranz io, die Planetenräder 8, deren Achsen
7, den Plänetenradträger 6 b.zw. dessen Wanbenteil 5 zum getriebenen Teil 2 (Übersetzung
ins Langsame).
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Man ersieht insbesondere aus Abb. i deutlich den durch die erfindungsgemäße
Konstruktion erzielten gedrängten Aufbau des gesamten Getriebes. Wie schon eingangs
erwähnt, ist dadurch das Getriebe besonders für den Einbau in die Naben von
Fahrrädern
od. dgl. geeignet. Abb. 6 veranschaulicht beispielsweise einen solchen Einbaufall.
Die Getriebeteile selbst sind in dieser Abbildung mit denselben Bezugszeichen versehen.
wie in den Abb-. i und 2. Der treibende Teil i des Getriebes steht über eine Kupplung
17 mit dem in üblicher Weise durch ein Kettenritzel od. dgl. i 8 in Umdrehung versetzten
eigentlichen Antriebsteil i9 in Verbindung. Der getriebene Teil 2 kann seine Drehbewegung
über einen in an sich bekannter Weise ausgebildeten Freilauf 2o auf den Nabenkörper
2i übertragen, der gegenüber der feststehenden Achse 3 frei drehbar abgestützt ist.
Das Getriebe und der Freilauf 2o sind dabei in entsprechenden, nur über einen Teil
der Nabenlänge verlaufenden Erweiterungen 2fa bzw. 2iv untergebracht. Die Verstellung
des Schiebekeiles i i erfolgt entgegen der Wirkung der Feder 22 von außen durch
einen Kettenzug, Gestänge od. dgl. 23. Die Funktion des Getriebes ist die gleiche
wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den Abb. i und 2.
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Die Abb.7 und 8 veranschaulichen eine abgeänderte Ausführungsform
des Getriebes, gemäß welcher außer den drei Vorwärtsgängen auch ein Rückwärtsgang
vorgesehen ist, wie dies insbesondere für Autogetriebe in Frage kommt. Zu diesem
Zweck sind, Mittel vorgesehen, welche in. einer bestimmten Verschiebungslage der
Getriebeeinheit den Planetenradträger 6 auf der feststehenden Achse 3 blockieren,
wobei gleichzeitig das Sonnenrad 9 des Planetengetriebes freigegeben wird, so daß
sich dieses auf der Achse 3 frei drehen kann. Diese Mittel werden beim dargestellten
Ausführungsbeispiel durch zwei Gruppen von auf der Achse 3 sitzenden Federn 25 bzw.
26 gebildet, von denen die eine Gruppe 25 mit dem Sonnenrad 9, hingegen die andere
Gruppe 26 mit dem Planetenradträger 6 bzw. dessen Wannenteil d. zusammenwirkt. Die
Federn 25 sind dabei in ihrer Länge so bemessen, daß sie während aller drei
Vorwärtsgänge mit dem Sonnenrad 9 bzw. dem mit diesen verbundenen Übertragungsteil
27 im. Eingriff bleien. Erst wenn die Getriebeeinheit in ihre rechte Endstellung
gemäß Abb. i i gebracht ist, treten die Federn 25 außer Eingriff, während dann die
Federn 26 im Sinn eines Blochierens des Planetenradträgers 6 zur Wirkung
kommen. Der z. B. scheibenförmige Übertragungsteil 27 dient zur Übertragung der
Drehbewegung des Sonnenrades auf den getriebenen Teil -2 beim Rückwärtsgang, zu
welchem Zweck der Übertragungstei127 fest mit dem Sonnenrad verbunden ist und an
seinem Außenrand Kupplungsklauen 28 trägt, die in der rechten Endstellung der Getriebeeinheit
(Abb. i i) mit den Gegenklauen 16 des getriebenen Teils 2 in Eingriff kommen.
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Zur Verschiebung der Getriebeeinheit ist hier eine in einer Nut der
Achse 3 gleitbar geführte, von außen betätigbare Zugstange 3o vorgesehen, die mit
ihrer Nase 31 in eine zwischen dem Wannenteil 4. des Planeten.radträgers
und dem Sonnenrad 9 vorgesehene Au.snehmung (Ausdrehung) 32 eingreift. Die übrigen
Teile des Getriebes sind, soweit sie mit den Teilen des Getriebes. nach den Abb.
i und übereinstimmen, mit den gleichen Bezugszeichen wie dort versehen.
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Die Wirkungsweise des Getriebes nach den Abb:7 und 8 ist nun folgende:
Bei der in Abb.7 dargestellten Mittelstellung des Getriebes ist in Übereinstimmung
mit den Abb. i und 3 der Planetenradträger 6 frei drehbar, hingegen das Sonnenrad
9 durch die- Federn 25 auf der feststehenden Achse 3 blockiert. Es ergibt sich also
auch hier entsprechend den vorgenannten Abbildungen eine direkte Kupplung des treibenden
Teils i mit dem getriebenen Teil 2 unter Vermittlung der Klauen i4., 15, 16.
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Die Getriebestellung gemäß Abb.9 entspricht jener gemäß Abb. ,4. Auch
hier ist der treibende Teil i mittels der Klauen 15 und 12 mit dem frei drehbaren
Planetenradträger 6 gekuppelt, das Sonnenrad 9 durch die Federn 25 auf der feststehenden
Achse 3 blockiert und der Außenkranz to des Planetenradgetriebes zufolge des. Eingriffes
der Klauen 1q., 16 in kraftschlüssiger Verbindung mit dem getriebenen Teil 2 (Übersetzung
ins Schnelle).
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Die Getriebestellung nach Abb. to entspricht jener nach Abb. 5, da
auch hier der Planetenradträger 6 frei drehbar bleibt und das Sonnenrad 9 durch
die Federn 25 auf der feststehenden Achse 3 blockiert ist. In dieser Stellung ergibt
sich eine Übersetzung ins Langsame.
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Der Übertragungsteil 27 ist in. den drei vorerwähnten Stellungen
(Abb. 7, 9 und to) außer Eingriff.
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Zur Herbeiführung des Rückwärtslaufes des getriebenen Teils muß nun
die Getriebeeinheit aus der in Abb. to dargestellten Labe in ihre rechte Endluge
gemäß Abb. i i verschoben werden (Pfeil in Abb. to). Bei dieser Verschiebung kommen,
wie schon oben erwähnt, die Federn 25 außer Eingriff mit dem Sonnenrad 9, wogegen
die Federn 26 in den Wangentei1 d. des Planetenradträgers eingreifen und diesen
auf der Achse 3 blockieren. Außerdem treten dabei die Klauen 28 des Übertragungsteils
27 mit den Klauen 16 des getriebenen Teils ,:z in Eingriff. Die Klauen
15 des treibenden Teils i kämmen mit den Klauen i-. des Außenkranzes to.
In dieser Stellung wird die Drehbewegung des treibenden Teils i über die Klauen
14, 15 auf den Außenkranz to übertragen und von diesem über die an Ort drehbaren
Planetenräder 8 dem Sonnenrad 9, weiterhin dem Übertragungsteil 27 und über die
Klauen 16, 28 dem getriebenen Teil 2 vermittelt, wobei gleichzeitig eine Umkehr
des Drehsinns eintritt.
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Für das Schalten des Getriebes ist -es vorteilhaft, zwischen den einzelnen
Getriebegängen Leerläufe vorzusehen. Dies kann dadurch erzielt werden, daß man,
wie aus der Zeichnung leicht zu. ersehen ist, die Klauen 12, 13 an den Wannenteilen
d. und 5 sowie die Klauen, 2-8 am Übertragungsteil :27 so absetzt bzw. durch Eindrehungen:
33 derart schmal macht, daß neben den. Klauen freie Ringräume Perbleiben,
deren
Breite etwas größer ist als die Breite: der Klauen 15 und 16.