DE914942C

DE914942C - Multi-speed change gear, especially for bicycles

Info

Publication number: DE914942C
Application number: DEM257A
Authority: DE
Inventors: Leon Meynol
Original assignee: LEON MEYNOL
Current assignee: LEON MEYNOL
Priority date: 1945-09-20
Filing date: 1949-10-29
Publication date: 1954-07-12

Description

Mehrgängiges Wechselgetriebe, insbesondere für Fahrräder Die Erfindung bezieht sich auf ein insbesondere für Fahrräder bestimmtes Getriebe, bei dem man wahlweise mehrere Gänge mit verschiedenen Geschwindigkeiten einschalten kann.Multi-speed change gear, especially for bicycles The invention refers to a gearbox especially intended for bicycles in which one can selectively switch on several gears at different speeds.

Bekannte Getriebe dieser Art sind vorzugsweise derart konstruiert, daß man beim Schalten ein Kettenrad verschiebt und es mit dem einen oder dem anderen von mehreren in einem Getriebekasten gelagerten Zahnrädern in Eingriff bringt. Diese Geschwindigkeitswechselgetriebe sind jedoch ziemlich kompliziert und daher kostspielig herzustellen; sie arbeiten beim Schalten häufig nicht eindeutig und einwandfrei und lassen sich praktisch nur dann stoßfrei betätigen, wenn z. B. bei Fahrradgetrieben der Radfahrer vorsorglich auf Freilauf gegangen ist, also den Antrieb des Hinterrades unterbrochen hat. Demgegenüber bezweckt die Erfindung, ein insbesondere in ein Fahrrad einzubauendes Wechselgetriebe für vorzugsweise drei Geschwindigkeiten zu schaffen, das einerseits einfach zu fertigen ist und andererseits einen geschmeidigen Schaltvorgang gewährleistet und durch die Bewegung eines einzigen Hebels geschaltet werden kann.Known transmissions of this type are preferably constructed in such a way that that when shifting a sprocket one shifts it with one or the other meshes with several gears mounted in a gear box. These However, speed change transmissions are quite complicated and therefore expensive to manufacture; they often do not work clearly and correctly when switching and can practically only be operated smoothly when z. B. in bicycle transmissions As a precaution, the cyclist has freewheeled, i.e. the drive of the rear wheel interrupted. In contrast, the invention aims, in particular in a bicycle to create a change gearbox for preferably three speeds, which on the one hand is easy to manufacture and on the other hand a smooth switching process guaranteed and can be switched by the movement of a single lever.

Das Getriebe nach der Erfindung baut sich wie folgt auf: Eine der Gangzahl des Getriebes entsprechende Anzahl von Zahnkränzen verschiedenen Durchmessers, teils innen, teils außen verzahnt, ist starr mit dem Antriebsrad, vorzugsweise dem Kettenrad einer Fahrradhinterachse, verbunden und exzentrisch zu dieser Achse angeordnet. In jeden dieser Zahnkränze greift ein ihm zugeordneter Zahnkranz ein, der fest mit je einem Sperrzahnkranz verbunden iisb, wobei beide letztgenannten Zahnkranzgruppen konzentrisch zur Achse des angetriebenen Rades drehbar in einem mit diesem starr verbundenen Gehäuse gelagert sind. Zur Kupplung dieses Gehäuses und damit zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die angetriebene Achse mit der Geschwindigkeit, die dem jeweils eingeschalteten Gang des Getriebes entspricht, sind Sperrklinken vorgesehen, die in denjenigen Sperrzahnkranz eingreifen, der mit dem Zahnkranz der jeweils gewählten Getriebestufe verbunden ist.The transmission according to the invention is structured as follows: A number of gear rings of different diameters corresponding to the number of gears of the transmission, partly internally and partly externally toothed, is rigidly connected to the drive wheel, preferably the chain wheel of a bicycle rear axle, and is arranged eccentrically to this axis. In each of these sprockets, an associated ring gear it is engaged, the IISB fixedly connected with a respective ratchet ring, both latter groups are ring gear rotatably supported concentrically to the axis of the driven wheel in a rigid housing connected thereto. To couple this housing and thus to transfer the drive torque to the driven axle at the speed that corresponds to the gear of the transmission, pawls are provided which engage in the ratchet ring that is connected to the ring gear of the selected gear stage.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist, und zwar in der Hauptsache in Fig. i und .2, von denen Fig. i den Schnitt nach Linie I-I der Fig. 2 und Fig. 2 einen axialen Längsschnitt durch die Hinternabe eines mit dem neuen Getriebe ausgerüsteten Fahrrades veranschaulicht. Weitere Einzelheiten sind in den Fig. 3 bis i i dargestellt, auf deren Bedeutung an den entsprechenden Stellen der Beschreibung hingewiesen wird.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment which is shown in the drawing, namely mainly in FIGS. 1 and 2, of which FIG. I shows the section along line II of FIG. 2 and FIG Illustrated longitudinal section through the rear hub of a bicycle equipped with the new transmission. Further details are shown in FIGS. 3 to ii, the meaning of which is pointed out at the appropriate points in the description.

Der Antrieb der Nabe des Hinterrades erfolgt in üblicher Weise mittels einer vom Tretkurbelgetriebe bewegten Kette, die das Kettenrad i, dessen Nabe auf einem Ansatz der Achse io in Kugellagern 9 läuft, in Drehung versetzt. Starr mit dem Kettenrad i verbunden, und zwar durch Befestigung auf einer Scheibe:2 bzw. einer zweiten Scheibe 8 mittels Bolzen 7, sind drei Zahnkränze 3,4 und 5, von denen die Kränze 3 und 5 mit Außen-, der Kranz 4 mit Innenverzahnung versehen sind. Die Räder 1, 3, 4 und 5 laufen um die Achse 0' um, die exzentrisch zur Achse 0 der Hinterradnabe liegt.The hub of the rear wheel is driven in the usual way by means of a chain moved by the pedal crank mechanism, which sets the chain wheel i, the hub of which runs on a shoulder of the axis io in ball bearings 9 , in rotation. Rigidly connected to the chain wheel i, namely by fastening on a disk: 2 or a second disk 8 by means of bolts 7, three sprockets 3, 4 and 5, of which the rims 3 and 5 with outer, the ring 4 with Internal teeth are provided. The wheels 1, 3, 4 and 5 revolve around the axis 0 ' , which is eccentric to the axis 0 of the rear wheel hub.

Mit jedem der Räder 3, 4, 5 steht ein entsprechend innen oder außen verzahntes Zahnrad 11, 13, 15 in ständigem Eingriff, und zwar 11 mit 3, 13 mit 4 und 15 mit 5. Starr mit jedem der Zahnräder 11, 13, 15 ist je ein Sperrklinkenzahnrad 12, 14, 16 verbunden, und zwar 12 mit 11, 14 mit 13 und 16 mit 15.With each of the wheels 3, 4, 5 a corresponding internally or externally toothed gear 1 1, 1 3, 15 is in constant engagement, namely 1 1 with 3, 13 with 4 and 15 with 5. Rigid with each of the gears 11, 13, 15 each have a ratchet gear 12, 14, 16 connected, namely 12 with 11, 14 with 13 and 16 with 15.

Die drei Räderpaare 11, 1:2 bzw. 13, 14 bzw. 15, 16 sind auf je einem Kugelkranz in den tellerartigen Teilen 17 bzw. 18 eines Gehäuses gelagert, das durch einen Gehäuseteil ig abgeschlossen ist und sämtliche Getrieberäder 3 bis 16 dicht umschließt; zur Sicherung der miteinander verschraubten Gehäuseteile 17 und ig dient ein Mutterring 20. Am einer zum Gehäuse gehörenden Ringscheibe:2i greift der mit :2:2 bezeichnete Speichensatz des Hinterrades an, während der andere Speichensatz in üblicher Weise an einem Flansch am entgegengesetzten Ende der Nabe angreift. Die Drehachse der Räderpaare i i, 12 und 13, 14 sowie 15, 16 und des Gehäuses ist die Mittelachse 0 der Hinterradnabe.The three pairs of wheels 11, 1: 2 or 13, 14 or 15, 16 are each mounted on a ball ring in the plate-like parts 17 and 18 of a housing which is closed by a housing part and tightly encloses all gears 3 to 16 ; A nut ring 20 is used to secure the screwed together housing parts 17 and ig. On an annular disk belonging to the housing: 2i, the spoke set of the rear wheel, labeled 2: 2, engages, while the other spoke set is usually attached to a flange at the opposite end of the hub attacks. The axis of rotation of the pairs of wheels ii, 12 and 13, 14 and 15, 16 and of the housing is the center axis 0 of the rear wheel hub.

Wie Fig. i erkennen läßt, sind die beiden größeren Sperräder 16 und 14 mit ihren gleichsinnig verlaufenden Sperrzahnflanken einander gegenüber angeordnet, und zwar (vgl. Fig.2) in der gleichen Ebene. Zwischen ihnen liegt eine Sperrklinke:23, die in den Fig. 4, 5 und 6 näher veranschaulicht ist. Gemäß Fig. 5, die den Schnitt nach Linie V-V der Seitenansicht in Fig. 4 wiedergibt, ist die Klinke 23 schwingend in einem Ring 24 gelagert, der fest in eine Bohrung des Gehäuseteils 17 eingesetzt ist. In ihrer mittleren Lage, in der sie sich außer Eingriff befindet (F'ig. 4), wird die Klinke 23 von einem Stift 28 gehalten, der durch eine Ausnehmung des Gehäuseteils 17 hindurch in eine Rast der Klinke 23 eingreifen kann und unter der Wirkung einer Andruckfeder 29 steht, die in einem Gehäuse 3o des Teils 17 ihr Widerlager hat (vgl. besonders Fig. 6, die den,Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 5 zeigt). Die Sperrklinke 23 steht ferner in Verbindung mit einer Feder 3 1 (Fig. 4 und 5), die an einem Stift 3:2 des Gehäuseteils 17 gelagert ist.As can be seen in FIG. 1, the two larger ratchet wheels 16 and 14 are arranged opposite one another with their ratchet tooth flanks running in the same direction, namely (see FIG. 2) in the same plane. Between them lies a pawl: 23, which is illustrated in more detail in FIGS. 4, 5 and 6. Referring to FIG. 5, which shows the section along line VV of the side view in Fig. 4, the pawl 23 is mounted to oscillate in a ring 24, which is fixedly inserted in a bore of the housing part 17. In its central position, in which it is disengaged (F'ig. 4), the pawl 23 supported by a pin 28 which can engage in a catch of the pawl 23 through a recess of the housing part 17 and passes under the effect of a pressure spring 29 is standing, which has its abutment in a housing 3o of part 17 (see, in particular, FIG. 6, which shows the section along line VI-VI of FIG. 5 ). The pawl 23 is also connected to a spring 3 1 (FIGS. 4 and 5) which is mounted on a pin 3: 2 of the housing part 17.

In das kleinste, innenverzahnte Sperrad 12 (Fig. 1, 2 und 4) kann eine am Gehäuseteil 18 auf einem Stift 26 (Fig. 4) gelagerte, nicht willkürlich steuerbare Sperrklinke 25 eingreifen, und zwar unter der Wirkung einer Andruckfeder 27. Die Flanken des Sperrades verlaufen in einer solchen Richtung und die Klinke 26 ist derart angeordnet, daß bei Stillstand der Tretkurbel und damit des Kettenrades i der Freilauf möglich ist.In the smallest, internally toothed ratchet wheel 12 (Fig. 1, 2 and 4) a non-arbitrarily controllable pawl 25 mounted on the housing part 18 on a pin 26 (Fig. 4) can engage, under the action of a pressure spring 27. The flanks of the ratchet wheel extend in such a direction and the pawl 26 is arranged in such a way that freewheeling is possible when the pedal crank and thus the chain wheel i are at a standstill.

Das Getriebe zum Schalten der Sperrklinke 23 ist in Fig. 2 sowie in der Seitenansicht der Fig. 3 veranschaulicht und wie folgt ausgebildet: Undrehbar mit der Klinke 23 verbunden ist ein außerhalb am Gehäuseteil 17 gelagerter Hebel 33 (Fig. 5), in dessen erheblich größer bemessenes Auge ein Stift 40 am Ende eines Stößels 39 eingreift, der radial verschieblich in einem Gehäuseteil 38 der Hinterradnabe gelagert ist und an dessen innerem Ende ein im Gehäuse 38 gelagerter Winkelhebel 36 angreift. Mit seinem anderen Schenkel greift der Winkelhebel 36 in die Ringnut einer Muffe 35 ein, die durch einen Seilzug 34 gegen die Wirkung einer Feder 41 in der Nabe axial verschoben werden kann. Mit seinem anderen Ende ist das Drahtseil 34 an einem Hebel 4:2 befestigt (Fig. 9 bis i i), der in einem an den Fahrradrahmen 45 anklemmbaren Gehäuse 44 gelagert ist, das zu seiner Festlegung in den Schaltstellungen mit einem Rastsegment 43 versehen ist.The gear for switching of the locking pawl 23 is illustrated in Figure 2 and in the side view of Figure 3 and formed as follows:.. Non-rotatably connected to the pawl 23 is an outside mounted on the housing part 17 lever 33 substantially in its (Fig. 5) larger-sized eye engages a pin 40 at the end of a tappet 39 which is mounted radially displaceably in a housing part 38 of the rear wheel hub and at the inner end of which an angle lever 36 mounted in the housing 38 engages. With its other leg, the angle lever 36 engages in the annular groove of a sleeve 35 , which can be axially displaced by a cable 34 against the action of a spring 41 in the hub. The other end of the wire rope 34 is attached to a lever 4: 2 (FIGS. 9 to ii) which is mounted in a housing 44 which can be clamped onto the bicycle frame 45 and which is provided with a detent segment 43 to fix it in the switching positions.

Fig. 4 zeigt die steuerbare Sperrklinke:23 in ihrer Mittellage, in der sie durch das Einrasten des Federstiftes 28 (Fig. 5 und 6) gehalten wird. In ihr gibt sie die beiden Sperräder 16 und 14 frei, die hierbei lose umlaufen, während die Mitnahme über die Klinke 25 im Eingriff mit dem Sperrade 12 erfolgt, wodurch der kleinere Gang des Getriebes mit der niedrigsten Geschwindigkeit eingeschaltet ist. Hierbei ist davon auszugehen, daß die drei Klinkenräder 12, 14 und 16 mit entsprechend abgestufter Geschwindigkeit umlaufen.Fig. 4 shows the controllable pawl: 23 in its central position, in which it is held by the locking of the spring pin 28 (Fig. 5 and 6) . In it it releases the two ratchet wheels 16 and 14, which rotate loosely while the pawl 25 engages with the ratchet 12, whereby the lower gear of the transmission is switched on at the lowest speed. It is to be assumed here that the three ratchet wheels 12, 14 and 16 rotate at a correspondingly graduated speed.

Das Spiel des Stiftes 40 (Fig.:2 und 3) im Auge des Hebels 33 läßt hierbei ein Ausschwingen der jetzt im Freilauf arbeitenden Klinke:23 zu.The play of the pin 40 (FIGS. 2 and 3) in the eye of the lever 33 allows the pawl, which is now free-running, to swing out.

Zur Einschaltung des mittleren Ganges wird die Klinke 23 durch entsprechendes Umlegen des Hebels 4:2 über das Schaltgetriebe 34 bis 40 in die Lage nach Fig. 7 geschwenkt, in der sie mit dem Sperrrade 16 im Eingriff steht, das über die Zahnräder 5 und 15 das Gehäuse 17, 18 mitnimmt. Hierbei arbeitet die Klinke 25 im Freilauf, da die Urnfa-ngsgeschwindigkeit des Gehäuses auf jeden Fall größer als diejenige des Sperrades 12 ist.For turning of the middle gear, the pawl 23 by appropriately moving the lever. 4: pivoted 2 via the gearbox 34 to 40 in the position according to FIG 7, in which it communicates with the Sperrrade 16 in the engagement, which via the gears 5 and 15 the housing 17, 18 takes with it. Here, the pawl 25 works in freewheeling mode, since the catching speed of the housing is in any case greater than that of the ratchet wheel 12.

Durch Umlegen des Hebels 42 in die entgegengesetzte Rast des Gehäuses 43, 44 wird die Klinke 23 unter der Wirkung der Feder 41 in die Lage nach Fig. 8 geschwenkt und dadurch mit dem Sperrad 1,4 in Eingriff gebracht, womit die größere Geschwindigkeit des Getriebes eingeschaltet ist. Die Klinke 25 arbeitet auch hierbei im Freilauf.By moving the lever 42 into the opposite detent of the housing 43, 44, the pawl 23 is pivoted under the action of the spring 41 into the position according to FIG. 8 and thereby brought into engagement with the ratchet wheel 1, 4, whereby the greater speed of the transmission is switched on. The pawl 25 also works in freewheeling mode.

Die Schaltung des Getriebes nach der Erfindung ist zuverlässig und eindeutig; sie arbeitet weich und stoßfrei. Das Getriebe ist aus einfachen Einzelteilen aufgebaut, die 1,eijeht herzustellen sind-. So lassen sichdie Zahn- und Sperräder mit Stanzwerkzeugen herstellen. Wie insbesondere Fig. :2 erkennen läßt, ist das gesamte Getriebe konstruktiv auf sehr geringem Raum zusammenzudrängen. Die Ausbildung des Gehäuses ermöglicht die Lagerung der in ihm umlaufenden Teile auf Kugelkränzen, wodurch die innere Reibung des Getriebes wesentlich verringert wird.The circuit of the transmission according to the invention is reliable and clear; it works softly and without bumps. The gearbox is made up of simple individual parts that are 1, easy to manufacture. The gears and ratchet wheels can thus be produced with punching tools. As can be seen in particular in Fig.: 2, the entire transmission is structurally to be pushed together in a very small space. The design of the housing enables the parts rotating in it to be mounted on ball races, which significantly reduces the internal friction of the transmission.

Claims

PA TE NTA NS PR Ü C H E: i. Multi-speed change gear, in particular for bicycles, characterized in that a group of partly internally and partly externally toothed ring gears (3, 4, 5) of different diameters, which are rigidly connected to the drive wheel (i), whose axis (0 ') is eccentric to the number of gears major axis (0) is the driven wheel, in constant engagement with a respective counter ring gear (11, 13, 15) is integral with a respective ratchet ring (12, 14, 16) and concentric with the main axis of rotation in a driven with your bike rigidly connected housing (17, 18, ig, 2o) is mounted, and that pawls (23, 25) are provided for engaging the ratchets for coupling the housing with one of the gear rims.

2. Change transmission according to claim i, characterized in that the housing with two pawls (23, 25) is provided and one of these pawls are associated (23) has three switching positions, in which they either with the one or in the other of two their teeth can engage opposing ratchet rims (14, 16) or can assume an inactive central position during which the drive torque is transmitted through the engagement of the other pawl (: 25) under the action of a spring. 3. Change gearbox according to claim 2, characterized in that the pawl ( 23) cooperating with the two ratchet rims (14, 16) is connected to an adjusting drive (34 to 40) which is arranged on and in the hub and whose drive element (34) is off this hub is brought out. 4. Change transmission according to claim 3, characterized in that a sleeve (35) is mounted longitudinally displaceably in the hub under the action of a spring (41) and is in engagement with a lever (36) which via a radially displaceable arm (39 ) engages the pawl (23). 5. Change transmission according to claim 2, 3 or 4, characterized in that a spring-action locking device is arranged on the housing (17) which seeks to keep the pawl (23) in its middle position. 6. Change transmission according to one of claims i to 5, characterized in that parts (17, 18) of the housing are designed such that they serve to support the ratchet rims (12, 14, 16).