DE945736C

DE945736C - Getriebe, insbesondere fuer Fahrradantriebe

Info

Publication number: DE945736C
Application number: DER12339A
Authority: DE
Inventors: Anton Ranger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-08-12
Filing date: 1953-08-13
Publication date: 1956-07-12

Description

AUSGEGEBEN AM 12. JULI 1956

R 12339IIJ 63k

Gegenstand der Erfindung ist ein Getriebe zur Änderung der Drehzahl von Wellen, Rädern, Naben usw., das insbesondere für Fahrradantriebe Verwendung finden soll, ohne jedoch auf diese beschränkt, zu sein.

Es sind Getriebe bekannt, bei denen eine angetriebene Scheibe mit Hilfe von Klemm- oder Sperrelementen von einer exzentrisch verstellbar zu dieser angeordneten, antreibenden Scheibe mitgenommen wird. In der angetriebenen Scheibe befindet sich eine zum Teil verzahnte Ringnut, in der mehrere kleine Klemm- oder Sperrelemente liegen, die durch in Radialnuten der antreibenden Scheibe eingreifende Mitnehmerzapfen bewegt werden. Die· Mitnahme der angetriebenen Scheibe erfolgt jeweils durch dasjenige Element, das auf Grund der Exzentrizität der antreibenden Scheibe die größte Geschwindigkeit besitzt. Die übrigen Elemente können nicht kuppeln, da wegen der geringeren Geschwindigkeit eine Verklemmung durch eine ao Kugel, eine Rolle oder Sperrklinken nicht erfolgen kann. Derartige Getriebe sind in der Praxis in der bekanntgewordenen Form nicht ohne weiteres anwendbar, da sie Mängel besitzen, die ihre Anwendung ausschließen. as

Zu diesen bekannten Getrieben gehört auch ein solches, bei dem die' Ringnut in der angetriebenen Scheibe verzahnt ausgebildet ist und in dieser Nut Sperrelemente angeordnet sind. Die Kupplung der aus zwei Teilen bestehenden Sperrelemente erfolgt

durch Klemmung, indem der eine Teil des Elementes mittels einer schrägen Gleitfläche bei Belastung einen zweiten verzahnten Teil gegen die Verzahnung der Ringnut andrückt. Eine derartige Anordnung hat den Nachteil, daß die Wege vom Zeitpunkt des Beginns der Belastung bis zur festen Kupplung und Kraftübertragung verhältnismäßig lang sind und die Sperrelemente außerdem wegen ihrer Länge sehr viel Platz benötigen, so daß auch ίο der gegenseitige Abstand der Sperrelemente weit sein muß, was aber keine einwandfreie kontinuierliche Drehung, sondern nur eine periodische Kraftübertragung zur Folge hat. Diese Mängel und der verhältnismäßig komplizierte Aufbau des Getriebes dürften maßgebend gewesen sein, daß es sich, obwohl' schon lange bekannt, in der Praxis nicht durchsetzen konnte.

Fernerhin sind Getriebe bekannt, bei denen ein äußerer, antreibender Ring eine Innenverzahnung so trägt, gegen die sich Sperrklinken abstützen, die an einem inneren angetriebenen Ring gelagert sind. Nachteilig bei diesen Getrieben ist der sehr geringe Verstellbereich und die begrenzte Belastbarkeit, da nur jeweils ein Zahn und eine Sperrklinke die Kraft übertragen; deshalb müssen die entsprechenden Teile sehr kräftig ausgebildet sein, was wiederum den gleichmäßigen Lauf des Getriebes stört.

Bei einer anderen bekannten Getriebeart sind die Sperrklinken in Gleitsteinen gelagert, die in einer verzahnten Ringnut geführt werden. Diese besitzen aber gleichfalls die zuvor erwähnten Mangel.

Um zu einem brauchbaren Getriebe zur annähernd stufenlosen Änderung der Drehzahl der Abtriebswelle usw. zu kommen, das sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für Fahrradantriebe eignet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in der verzahnten Ringnut der angetriebenen Scheibe solche Sperrklötze angeordnet sind, deren der Nutverzahnung gegenüberliegende Fläche eine mit dieser korrespondierende Verzahnung besitzt, die sich über die ganze Länge der Sperrklötze erstreckt, und die bei Drehung der antreibenden Scheibe durch schräg liegend angeordnete Nuten, in die die Mitnahmezapfen der Sperrklötze eingreifen, gegen die Verzahnung der Ringnut angepreßt werden, um so eine formschlüssige Verbindung zu bewirken. Durch die Verzahnung der gesamten Oberfläche der Sperrklötze wird eine hohe Belastbarkeit der jeweils die Kraft übertragenden Sperrklötze erreicht, wobei diese trotzdem klein gehalten werden können; wesentlich ist aber vor allem, daß die Anpressung der Sperrklötze durch die schrägen Radialnuten erfolgt, wodurch die bekannten Andruck- oder Kiemmittel überflüssig werden und eine kurze Länge der Sperrklötze sowie geringe Abstände der einzelnen Sperrklötze voneinander einzuhalten möglich ist. Es hat sich herausgestellt, daß es, um ein einwandfrei arbeitendes, ausreichend belastbares und keinem nennenswerten Verschleiß unterliegendes Getriebe zu. erhalten, notwendig ist, die für die Kraftübertragung wirksamen Flächen so groß wie nur irgend möglich zu machen und dafür zu sorgen, daß der Belastungswechsel von einem Sperrklotz zum nachfolgenden schnellstmöglich erfolgt, um Geschwindigkeitsdifferenzen und dadurch hervorgerufene Drehschwingungen zu vermeiden, die sich für die Lebensdauer der Verzahnungen äußerst ungünstig auswirken. Aus diesem Grunde muß die verzahnte Fläche so lang wie überhaupt möglich sein, also der Länge der Sperrklötze entsprechen und die Möglichkeit gegeben sein, daß sich die Sperrklötze so dicht wie nur möglich nähern können. Dies ließ sich aber mit keinem der bekannten Elemente erreichen, da bei diesen die Sperrung bzw. Klemmung, oder beides, durch schräge Gleitflächen erzielt wird, die zwangläufig eine große Länge der Elemente zur Folge haben müssen. Aus den vorerwähnten Gründen sind auch die Sperrelemente mit einer Sperrklinke ungeeignet. Durch die schräg liegenden, die Anpressung bewirkenden Nuten können die kleinen Sperrklötze eine Länge erhalten, die im günstigsten Verhältnis zu der Anzahl der Klötze und der Getriebeleistung steht.

Günstig wirkt sich gegebenenfalls die Anbringung einer an sich bekannten kleinen Feder an bzw. in den Sperrklötzen an der der Verzahnung abgekehrten Seite aus, um die Sicherheit des Eingriffs noch zu erhöhen.

Für die exzentrische Verschiebung der beiden Getriebeteile gegeneinander bestehen bereits die verschiedensten Vorschläge, so auch ein solcher, bei dem ein Winkelhebel um eine feste Achse, an der er mit einem Schenkel aufgehängt ist, geschwenkt wird, um die antreibende Scheibe auf- bzw. abwärts zu bewegen.

Bei dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Getriebe erfolgt die exzentrische Verstellung der antreibenden Scheibe mit Hilfe eines Stellhebels, der mit einer Buchse auf der Welle oder Achse des Getriebes gelagert ist und der einen radialen, senkrecht zur Bewegungsrichtung der antreibenden Scheibe angeordneten Schlitz trägt, in den ein Stift oder Zapfen der Lagerscheibe eingreift, die ein Langloch trägt, in dem die Achse oder Welle bewegt werden kann und um die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Wälzlagers die antreibende Scheibe gelagert ist. Durch Schwenken des Stellhebels stützt sich dieser auf der Welle oder Achse ab und drückt den im Schlitz geführten Stift oder Zapfen nach außen oder innen, wodurch die Verschiebung der antreibenden Getriebescheibe bewirkt wird. Diese Ausbildung der Verstelleinrichtung hat sich als besonders zweckmäßig und vorteilhaft erwiesen, da sie vor allem von festen Punkten außerhalb des Getriebes unabhängig ist.

' In weiterer Ausbildung des Getriebes gemäß der iao Erfindung soll die Antriebsscheibe aus zwei Teilen bestehen und so ausgebildet und angeordnet sein, daß der eine, innere, der angetriebenen Scheibe gegenüberliegende Teil, der die schräg liegenden radialen Nuten trägt, bei der Vorwärtsdrehung des äußeren Teiles von diesem mitgenommen wird,

aber bei Rückwärtsdrehung sich diesem gegenüber verdreht, wobei an sich bekannte Mittel, wie z. B. schräge Gleit- oder Laufflächen für entsprechende Vorsprünge oder Wälzkörper auf einer schrägen Lauffläche, eine axiale Verschiebung und damit ein Anpressen gegen die angetriebene, die Ringnut tragende Scheibe bewirken. Erst dadurch kann die angetriebene Scheibe auch rückwärts gedreht und eine bekannte Freilaufbremse in der Nabe des ίο Hinterrades betätigt werden. Auf diese Weise wird es möglich, das Getriebe für alle Fahrradantriebe verwenden zu können.

Damit die Freilaufbremse sofort bei Rückdrehung der angetriebenen Scheibe in Tätigkeit tritt, sind zwischen dem äußeren Teil der angetriebenen Scheibe und dem axial verschiebbaren, inneren, ringförmigen Teil in Umfangsrichtung wirkende Federn angeordnet, die beim Aufhören der Vorwärtsdrehung der angetriebenen Scheibe den inneren Teil um einen geringen Betrag zurückdrehen, wodurch dieser gerade an der angetriebenen Scheibe anliegt.

Die Sperrklötze können in verschiedenster, an sich bekannter Weise von der angetriebenen Scheibe bewegt werden, so z. B. mit seitlichen Zapfen, auf denen vorteilhafterweise Rollen sitzen, die in die Radialnuten der antreibenden Scheibe eingreifen. Das Getriebe kann auf verschiedene Weise angetrieben werden. Entweder wird die antreibende Scheibe in Drehung versetzt und zur Veränderung der Drehzahl der angetriebenen Welle exzentrisch verschoben, oder die antreibende Scheibe wird, ohne daß ihre Lage im Räume verändert wird, d. h., ohne daß eine Verdrehung erfolgt, auf einer Kurve, z. B. einem Kreis oder einer Ellipse, bewegt.

In den Fig. 1 bis 9 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung an Hand besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele dargestellt.

Fig. ι zeigt einen Ausschnitt aus der angetriebenen Scheibe, in deren verzahnter Ringnut ein Sperrklotz im Eingriff mit der Verzahnung der Ringnut liegt;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Fahrradgetriebe gemäß der Erfindung;

Fig. 3 zeigt die entsprechende Stirnansicht auf dieses Getriebe;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein entsprechendes Getriebe, bei dem die antreibende Scheibe aus zwei Teilen besteht,

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Innenseite des von der antreibenden äußeren Scheibe mitgenommenen lia.gteils, der bei axialer Verschiebung eine Verklemmung mit der angetriebenen Scheibe bewirkt

und somit eine Rückdrehung der angetriebenen Scheibe ermöglicht;

Fig. 6 bis 8 zeigen je einen Rundschnitt durch die antreibende Scheibe und das daran anliegende axial verschiebbare Ringteil zur Darstellung der die axiale Verschiebung bewirkenden Mittel;

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Pendelfutters zum Antrieb des erfindungsgemäßen Getriebes in schematischer Darstellung.

Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Außenwand 1 der Ringnut 2 verzahnt; der Sperrklotz 3 greift mit seiner Verzahnung 4 in die Nutverzahnung § ein, wenn auf den Zapfen 6 durch die gestrichelt angedeutete Nut 7 der antreibenden Scheibe ein Druck auf den Sperrklotz 3 ausgeübt wird. y₀

In den Fig. 2 und 3 ist ein für den besonderen Verwendungszweck als Fahrradgetriebe ausgebildeter Erfindungsgegenstand dargestellt. Die angetriebene Scheibe 8 wird mit ihrem Gewinde 9 auf die nicht dargestellte Antriebsnabe einer Fahrradfreilaufnabe aufgeschraubt. Die antreibende Scheibe iq wird durch das Kettenrad 11 in Drehung vei&eizt. Die exzentrische Verstellung der Aniriebsseite erfolgt durch den Hebel 12, dessen Lagerbuchse 13 auf die Hinten adachse 14 des Fahrrades aufgesteckt ist. In dem Hebel 12 befindet sich ein Schlitz 15, in den der Stift 16, der in der Lagerscheibe ι J sitzt, eingreift. Die Scheibe 17 ermöglicht eine exzentrische Verschiebung des Getriebes gegenüber der Achse 14, da diese in dem Langloch r8 geführt ist. Die Verschiebung erfolgt durch Schwenken des Hebels 12 um die Achse 14, wobei der Schlitz 15 den Stift 16 nach oben oder unten drückt und dadurch die antreibende Scheibe 10 des Getriebes verschiebt. Zwischen der Lager- go scheibe 17 und der Nabe 19 der Antriebsscheibe 10 sind Rollen 20 angeordnet.

Wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, wird die antreibende Scheibe 21 über die Nabe 22 von dem Kettenrad 23 in Drehung versetzt. An der Innenseite der antreibenden Scheibe 21 befindet sich der axial verschiebbare Ring 24, der durch Kugein 25 von der antreibenden Scheibe 21 mitgenommen wird (vgl. Fig. 6). Der Ring 24 besitzt schräg liegende radiale Nuten 26, in die die Rollen 27, die auf den Zapfen 28 der Sperrklötze 29 sitzen, eingreifen. Bei Vorwärtsdrehung der Antriebsseite, die gegenüber der angetriebenen Scheibe 30 exzentrisch verstellt ist, erfolgt die Mitnahme der angetriebenen Scheibe 30 durch die in deren Ringnut 2 sich bewegenden Sperrklötze 29, wobei - jeweils derjenige Klotz die Mitnahme der angetriebenen Scheibe 30 bewirkt, dessen Umfangsgeschwindigkeit am größten ist.

Zwischen der antreibenden Scheibe 21 und dem Klemmring 24 angeordnete Federn 31 (vgl. Fig. 8) bewirken bei Stillstand des Antriebsrades 21 eine geringe Zurückdrehung des Klemmringes 24, wodurch die Kugeln 25 auf den schrägen Flächen 32 auflaufen und eine Anlage der Fläche 33 an die Fläche 34 der angetriebenen Scheibe 30 bewirken. Bei Rückdrehung erfolgt eine Anpressung des Klemmringes 24 an die angetriebene Scheibe 30 und damit eine Mitnahme zwecks Betätigung einer Freilaufbremse. Die Mitnahme des Ringelementes 24' (vgl. Fig. 7) durch die angetriebene Scheibe 21' kann auch durch Nasen 35 mit schräger Gleitfläche

36 erfolgen, die auf einer entsprechenden Gleitfläche

37 des Ringelementes 24' bei Rückwärtsdrehung emporgleiten und somit die axiale Verschiebung des Ringelementes 24' bewirken.

Der Antrieb des Getriebes gemäß der Erfindung kann, wie dargestellt, entweder durch Drehung der antreibenden Scheibe io über das Kettenrad ii (vgl. Fig. 2) erfolgen oder durch Ausführung einer Pendelbewegung der antreibenden Scheibe; die an sich bekannten Mittel zur Erzielung einer derartigen Bewegung sind aus Fig. 9 erkennbar.

Die antreibende Scheibe io' besitzt in ihrer Mitte eine Bohrung 38, in die ein Kurbelzapfen. 39 eingreift, der in der Kurbel 40 der Antriebswelle 41 radial verschiebbar gelagert ist.

In der Außenseite der antreibenden Scheibe 10' befinden sich parallele Rillen 42, in der gegenüberliegenden Fläche der Zwischenscheibe 43 befinden sich korrespondierende Rillen 44, in denen Kugeln

45 angeordnet sind. Die Außenseite der Scheibe 43 und die Innenseite der Außenscheibe 46 tragen gleichfalls Rillen 47 und 48, die aber senkrecht zu den Rillen 42 und 44 angeordnet sind. In den RiI-len 42 und 44 liegen Kugeln 49. Die Außenscheibe

46 ist ortsfest gelagert.

Durch ein solches Pendelfutter ist es möglich, die antreibende Scheibe in der Weise zu bewegen, daß ihr Mittelpunkt auf einem Kreis geführt wird, ohne daß sie sich dabei .selbst verdreht.

Claims

Patentansprüche:

i. Getriebe, insbesondere für Fahrradantriebe, zur annähernd ,stufenlosen Änderung der Drehzahl von Wellen, Rädern, Naben usw., mit einer angetriebenen Scheibe, in deren einseitig verzahnter Ringnut mehrere Sperrklötze angeord-■ . net sind, die von Radialnuten einer antreibenden, exzentrisch verstellbaren Scheibe mitgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in der verzahnten Ringnut (2) angeordneten Sperrklötze (3) eine sich über ihre ganze Länge erstreckende, mit der Nutverzahnung (5) korrespondierende Verzahnung (4) besitzen und .durch schräg liegende Nuten (7) der Antriebsscheibe (10) gegen die Nutverzahnung angedrückt werden, wobei gegebenenfalls an oder in den Sperrklötzen an der der Verzahnung abgekehrten. Seite Federn angeordnet sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die antreibende Scheibe (10), gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Wälzlagers (20), von einer Lagerscheibe (17) mit einem Langloch (18) getragen wird, die einen nach außen ragenden Zapfen (16) trägt, der in einen Schlitz (15) eines mit einer Buchse (13) auf der Welle oder Achse (14) gelagerten Verstellhebels (12) eingreift.
3. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die antreibende Scheibe aus zwei Teilen (21, 24) besteht, die derart angeordnet und ausgebildet sind, daß der eine, der angetriebenen Scheibe (30) gegenüberliegende, innere, die Radialnuten (26) tragende Teil (24) bei Vorwärtsdrehung von dem äußeren Teil mitgenommen wird und bei Rückwärtsdrehung sich diesem gegenüber verdreht, wobei er mit Hilfe an sich bekannter Mittel, wie schrägen Gleit- oder Laufflächen für Vorsprünge bzw. Wälzkörper, axial verschoben wird, um eine Klemmverbindung mit der angetriebenen Scheibe (30) zwecks deren Rückwärtsdrehung herzustellen.
4. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Teilen (21, 24) der antreibenden Scheibe eine oder mehrere in Umfangsrichtung wirkende Federn (31) angeordnet sind.
5. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die antreibende Scheibe ohne Eigendrehung längs einer Kurve, wie einem Kreis oder einer Ellipse, bewegt wird.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 651 152;
französische Patentschriften Nr. 335 886,

665683,773965;

schweizerische Patentschriften Nr. 223 696,

230 616.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609555 7.56