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Dreigangbremsnabe für Fahrräder Die Erfindung betrifft eine Dreigangnabe
für Fahrräder mit einer Rücktrittbremse, einer axial beweglichen Kupplungseinrichtung,
mittels derer ein beliebiger Gang willkürlich einschaltbar ist, und einem in der
Nabe angeordneten Umlaufräderwechselgetriebe, dessen Planetenradträger und äußeres
Zentralrad die Antriebskraft über je ein Klinkengesperre auf die Radnabe mit einem
derartigen Spiel übertragen, daß der Planetenradträger oder das äußere Zentralrad
sowie der Bremsschaltkörper trotz des Eingriffs der Vorwärtsgangkupplung zwecks
Lösens der Bremse in Vorwärtsrichtung drehbar sind.
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Bei den bekannten Hinterradbremsnaben wird die Bremse durch den Rücktritt
der Pedale betätigt, d. h. durch Ausübung eines regelbaren Druckes auf die Pedale
nach rückwärts. Sie müssen so eingerichtet sein, daß das Fahrrad rückwärts geschoben
werden kann, ohne daß die Bremse in Tätigkeit tritt. Diese Aufgabe wird durch die
verschiedenen bekannten Ausführungen gelöst, die dabei aber den Nachteil haben,
daß gleichzeitig mit der Abbremsung des Rades durch Betätigen der Pedale die Klinke,
die beim Vorwärtsgang die Bewegung des Umlaufrädergetriebes auf die Radnabe überträgt,
mit den daransitzenden Zähnen im Eingriff ist und ein Lösen der Bremse in Vorwärtsrichtung
erschwert. Wenn das Rad auf diese Weise scharf blockiert ist, dann kann die Bremse
nicht durch den auf die Pedale ausgeübten Vorwärtsdruck gelöst
werden.
Auf alle Fälle muß auf die Pedale oder das Fahrrad oder auf beide eine erhebliche
Kraft ausgeübt werden, durch die das Getriebe beschädigt werden kann, ehe die Bremse
sich löst.
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Es ist ferner eine Dreigangnabe für Fahrräder mit einer Rücktrittbremse
bekanntgeworden mit einer axial beweglichen Kupplungseinrichtung, mittels derer
ein beliebiger Gang willkürlich einschaltbar ist, und mit einem in der Nabe angeordneten
Umlaufräderwechselgetriebe, dessen Planetenradträger und äußeres Zentralrad die
Antriebskraft über je ein Klinkengesperre auf die Radnabe mit einem derartigen Spiel
übertragen, daß der Planetenradträger oder das äußere Zentralrad sowie der Bremsschaltkörper
trotz des Eingriffes der Vorwärtsgangkupplung zwecks Lösens der Bremse- in Vorwärtsrichtung
drehbar sind. Bei dieser Nabe ist das Spiel dadurch gegeben, daß die Klinken der
Kupplungseinrichtung mit ihren Achsen in Umfangsrichtung in Schlitzen gleiten können.
Da es bei dieser Nabe mittels des Spiels allein nicht möglich ist, das Fahrrad auch
bei angezogener Bremse nach rückwärts zu schieben, sind ferner weitere Klinken vorgesehen,
die die Klinken beim Rückwärtsschieben des Fahrrads außer Eingriff mit dem den Bremskonus
antreibenden Organ bringen. Die Nabe ist daher kompliziert im Aufbau.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Dreigangnabe
zu schaffen, die das Problem, ein Fahrrad bei angezogener Bremse rückwärts zu verschieben,
mit einfacheren Mitteln löst und widerstandsfähiger als die bekannte Einrichtung
ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kupplungsmittel des Umlaufräderwechselgetriebes
mit Kupplungsmitteln von Klinkenträgerringen des Klinkengesperres mit Spiel verbunden
sind.
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Vorteilhaft besteht die Vorwärtsgangkupplung aus zwei Ratschenkupplungen,
von denen die eine eine Übersetzung und die ändere eine Untersetzung in Verbindung
mit dem Umlaufräderwechselgetriebe ergibt, und es ist ferner eine Schaltklaue zum
Gangwechsel und zum Ausschalten der einen Kupplung vorgesehen, zwischen der und
dem äußeren Zentralrad des Umlaufräderwechselgetriebes die einen mit Spiel versehenen
Kupplungsmittel liegen, wie dies bei der bekannten Nabe gleichfalls der Fall ist,
während die anderen Kupplungsmittel zwischen dem Umlaufräderträger und der Kupplung
angeordnet sind. Außerdem ist zwischen dem Umlaufräderträger und der Rücktrittbremse
eine Bremsschaltvorrichtung vorgesehen, die vorzugsweise aus zwei mit ihren einander
zugekehrten Flachseiten durch eine nockenartige Kupplung miteinander verbundenen
Platten besteht, von denen die eine zwangläufig mit dem Umlaufräderträger gekuppelt
ist, während die andere durch Reibung mit einem gegen Drehung gesicherten Teil der
Rücktrittbremse kuppelbar ist, der vorteilhaft als geschlitzter Bremsring ausgebildet
ist und sich beim Anziehen der Bremse, d. h. beim Betätigen der Bremsschaltvorrichtung
bremsend gegen den Innenumfang der Bremsnabe bzw. der einen Nabenkappe legt. Nähere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigt Fig. I einen Längsschnitt durch eine
Hinterradbremsnabe mit Umlaufräderwechselgetriebe für Fahrräder, der nach Linie
B-O-B der Fig. 2 und D-O-D der Fig. 3 verläuft, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie
A-A der Fig. I, Fig. 3 einen Querschnitt' nach Linie C-C der Fig. I, Fig. 4 einen
Längsschnitt durch das Bremsschaltglied nach Fig. I, der in Richtung der durch die
Mitte der Kugel gehenden Sehne und senkrecht zu dem Radius der Nabe durch die Kugel
gelegt ist, und Fig.5 eine schaubildliche Wiedergabe des in Fig. I dargestellten
Bremsringes.
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Die in der Zeichnung dargestellte Rücktrittbremsnabe enthält eine
Achse I, auf der ein inneres Zentralrad 2 sitzt, das entweder ein Ganzes mit der
Achse bildet oder auf ihr befestigt ist. Dieses innere Zentralrad 2 greift in Umlaufräder
3 ein, die auf Zapfen 4 sitzen, welche in dem Umlaufräderträger 5 gelagert sind,
der an einem Ende einen Fortsatz 5" aufweist, welcher mit Schlitzen 5b (Fig. 2)
versehen ist. Die Zapfen 4 besitzen Ansätze 4a, welche, wie nachstehend noch näher
ausgeführt werden wird, zum Kuppeln des Antriebskettenrades mit dem Umlaufräderträger
dienen. Gegen das innere Zentralrad 2 liegt ein Druckring 6 an, an den sich ein
Klauenträger 7 anschließt, der mit Klauen 7a versehen ist, welche in die Schlitze
5b des Umlauf räderträgers 5 fassen. Der Klauenträger 7 ist von einem mit
Nuten versehenen Klinkenträgerring 8 umgeben. In diesem Ring sitzen Rippen 8a. An
dem Ring sind Klinken 9 mittels Stifte Io befestigt (Fig. 2). Diese Klinken liegen
in abgeflachten Ausnehmungen 8c. Die Abmessungen der Klauen 7a und der Rippen 8a
sind so gewählt, daß bei einer Drehbewegung zwischen dem Klinkenträgerring 8 und
dem Klauenträger 7 und damit dem Umlaufräderträger 5 jedes gewünschte Spiel vorhanden
ist. Die beiden zuletzt genannten Teile sind mit geringem oder überhaupt keinem
Spiel durch die in die Schlitze 5b eingreifenden Klauen 7a verbunden. In dem Klauenträger
7 sind vorzugsweise drei Vertiefungen 7b (Fig.4) vorgesehen, die Kugeln II aufnehmen.
Dem Klauenträger 7 ist eine am Umfang kegelig verlaufende Platte 1ß zugeordnet,
die entsprechende Ausnehmungen 12, besitzt. Diese Platte 12 weist ferner Schlitze
i2b auf (Fig. i), durch die von dem Klinkenträgerring 8 hervorstehende Klauen 8v
fassen, so daß, obgleich die Platte 12 sich in axialer Richtung von dem Klinkenring
8 wegbewegen kann, sie doch seiner Drehbewegung folgen muß. Die Platte 12 ist von
einem geschlitzten und dadurch spreizbaren Bremsring 13 (Fig. 5) aus geeignetem
Material, wie z. B. Phosphorbronze, umgeben. Dieser Bremsring ist innen als Doppelkegel
13, ausgebildet. Die kegelige Fläche des einen Kegels 13a ist dem kegeligen Umfang
einer Platte 14 zugekehrt, welche in dem Bremsring liebt. Die Platte 14 hat eine
Mittelbohrung,
mit der sie auf der Achse des inneren Zentralrades
2 befestigt ist. Sie weist ferner einen in einen Schlitz I3b des Bremsringes I3
eingreifenden Ansatz 14, auf, wodurch eine gegenseitige Drehbewegung beider Teile
unterbunden, aber eine axiale Bewegung zueinander ermöglicht ist. Ein ebenfalls
auf der Achse des inneren Zentralrades 2 sitzender Lagerkörper I5 faßt mit vorstehenden
Ansätzen 1,5b in entsprechende Nuten I4b, die in der Bohrung der Platte I4 sitzen.
Der Lagerkörper I5 weist ferner an seiner anderen Seite Ansätze I5b auf, die in
entsprechende Nuten eines Hebelarmes I6 fassen. Der Lagerkörper I5 ist mittels Muttern
I7 auf der Achse des inneren Zentralrades 2 gesichert. Das Mittel zum Befestigen
des Hebelarmes I6 am Fahrradrahmen ist nicht dargestellt und kann in jeder bekannten
Weise ausgeführt sein. Ferner ist ein Lagerkörper I8 vorgesehen, der über Kugeln
Ig von dem Lagerkörper I5 getragen wird und mit einem Nabengehäuse 2o mittels Rippen
18a gekuppelt ist. Im innenliegenden Ende des Lagerkörpers I8 befindliche Schlitze
I8;, (Fig. I und 2) bilden die Ratsche für die Klinken g. Der innere Umfang des
Lagerkörpers I8 dient als Bremstrommel für den spreizbaren Bremsring I3.
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In dem anderen Ende des Nabengehäuses 2o ist einweiterer Lagerkörper
2I eingeschraubt, der nach innen gerichtete Ratschenzähne ZIa besitzt. Dieser Körper
ruht auf Kugeln 22, die von einem die Antriebskraft in das Getriebe einleitenden
Teil 23 getragen werden, der seinerseits über Kugeln 24 uni einen Lagerkörper 25
läuft, welcher auf die Achse I aufgeschraubt ist. Auf dem die Antriebskraft einleitenden
Teil 23 ist ein Kettenrad 26 mittels einer Sicherungsmutter 27 befestigt. Der Getriebesatz
wird durch ein äußeres Zentralrad 28 vervollständigt, das mit den Umlaufrädern 3
im Dingriff steht. Ein an dem äußeren "Zentralrad 28 sitzender Ansatz 28a trägt
einen innen genuteten Klinkenring 29 (untere Hälfte Fig. I) und ist mit Schlitzen
28b versehen (Fig. 3), in die nach innen ragende, am Klinkenring 29 sitzende Vorsprünge
29a hineinragen. Die Bohrung des äußeren Zentralrades 28 weist ferner nach innen
ragende Antriebsklauen oder Rippen 28c auf. Die Abmessungen der Vorsprünge 29, und
der Schlitze 28b sind so gewählt, daß das gewünschte Spiel in Drehrichtung zwischen
dem Klinkenring 29 und dem äußeren Zentralrad 28 vorhanden ist. Mit den Klinkenring
29 sind Klinken 3o durch Stifte 3I verbunden. Ferner sind Schlitze 29b vorgesehen,
durch die das eine Ende der Klinken 3o durch den Ring nach außen hindurchragt und
mit den Ratschenzähnen 2Ia in Eingriff gelangt. Auf der Achse I sitzt eine verschiebbare
Hülse 32, auf der ein Schaltklauenteil 33 gelagert ist, welcher sich in axialer
Richtung in Schlitzen 23a des die Antriebskraft einleitenden Teiles 23 verschieben
kann. Seine Bewegung wird dabei durch einen Stift 34 (Fig. 3) gesteuert, der in
einen in der Achse I sitzenden Schlitz Ia eingreift. Der Schaltklauenteil 33 wird
durch einen Druckring 35 und eine Feder 36 nach links gedrückt, solange er nicht
durch die Betätigung einer Stange 37, welche mit dem Stift 34 verschraubt ist und
in einer Bohrung 11, der Achse I liegt, nach rechts verschoben wird. Der Schaltklauenteil
33 arbeitet mit den Ansätzen 4, der Zapfen 4 des Umlaufräderträgers oder, wie in
Fig. I dargestellt, mit den Rippen 28C oder bei weiterer Rechtsbewegung, bei der
er noch mit den Rippen 28C, in Verbindung bleibt, mit den innenliegenden Enden der
Klinken 30 zusammen und bringt ihre äußeren Enden außer Eingriff mit den Ratschenzähnen
2Ia. Die Klinken g- und 30 werden normalerweise in ihre äußeren oder Eingriffsstellungen
durch Federn 9a und 30a gedrückt, die auf ihren rechten Seiten liegen.
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Das Getriebe arbeitet wie folgt: Wenn der Schaltklauenteil 33 mit
den Zapfen 4 in Eingriff gelangt, dann ergibt sich eine Übersetzungszunahme. Der
Antrieb auf das Nabengehäuse 2o erfolgt von dem treibenden Teil 23, 23a über den
Schaltklauenteil 33 zu den Ansätzen 4, der Zapfen 4 und von hier über die Umlaufräder
3 auf das äußere Zentralrad 28 und von dort auf den Klinkenring 29 über die Vorsprünge
29a und anschließend über die Klinken 3o auf den Lagerkörper 2I. Da das äußere Zentralrad
28 sich schneller dreht als der Umlaufräderträger 5, gleiten die Ratschenzähne I8b
des anderen, mit dem Nabengehäuse 2o verbundenen Lagerkörpers I8 über die Klinken
9, die mit dem Umlaufräderträger 5 verbunden sind.
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Wenn der Schaltklauentei1 33 in seiner Mittelstellung ist, in der
er mit den innenliegenden Rippen 28e des äußeren Zentralrades 28, wie in Fig. i
dargestellt im Eingriff ist, dann findet ein direkter Antrieb statt, da er jetzt
das äußere Zentralrad 28 direkt über die Rippen 28, antreibt und dann, wie vorher,
die Klinken 3o. Das Rädergetriebe ist außer Eingriff und läuft leer mit.
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Bei einer weiteren Bewegung des Schaltklauenteiles 33 nach rechts,
bei der er unter die Klinken 30 gelangt, bleibt er noch immer mit den Rippen
28, im Eingriff. Die Klinken 30 werden durch Ausrasten ihrer anderen
Enden aus den Ratschenzähnen 21, ausgerückt, so daß die Klinken 9, die mit den Ratschenzähnen
i86 im Eingriff sind, den Antrieb übernehmen, wodurch eine Untersetzung entsteht.
Die Kraftübertragung erfolgt von dein treibenden Teil 23 über den Schaltklauenteil
33 direkt auf das äußere Zentralrad 28 und von hier über die Umlaufräder 3 und die
Klinken 9 auf den Lagerkörper 18. Diese Schaltmethode mittels verschiedener Klinkensätze
ist an sich bekannt.
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Die Bremse arbeitet wie folgt: Das Spiel zwischen dem Klinkenring
29 und dem äußeren Zentralrad 28, das am größten in der in Fig. 3 gezeigten Stellung
ist, wird bei irgendeiner Vorwärtsbewegung des Nabengehäuses 2o (mit seinen Lagerkörpern
18 und 21) relativ zu den Klinkenringen 8 und 29 in Richtung der oben in Fig. 2
und 3 eingezeichneten Pfeile entweder bei Freilauf des Fahrrades oder beim Rücktritt
durch den Reibungszug der Klinken 30 auf die Ratsche 21" beseitigt. Beim
Vorwärtsantrieb durch die Klinken 9 und die durch die Nuten 18b (z. B. unter Verwendung
des unter den Klinken 30 liegenden Schaltklauenteiles 33) gebildete
Ratsche
treffen die Ansätze 7a gegen die Ansätze 8a (Stellung nach Fig. 2), während der
Klauenträger 7 und die Platte i2 sich in der in Fig. 4 gezeigten Stellung befinden,
wobei die Kugeln II in dem tiefsten Teil jeder Ausnehmung I2a sitzen. Beim Freilauf
oder beim Antrieb durch den Schaltklauenteil 33 gleitet die durch die Nuten I8b
gebildete Ratsche über die Klinken 9. Der Reibungszug der Klinken 9 reicht dabei
aus, um die Platte 12 durch den Klinkenring 8 vorwärts zu drehen, wodurch gerade
so viel zwischen den Ansätzen 8a und 7a vorhandenes. Spiel ausgeglichen wird, wie
notwendig ist, damit die in den Ausnehmungen I2a und 7b liegenden Kugeln II eine
Axialbewegung der Platte 12, bewirken und sie in Eingriff mit der konischen Innenfläche
13a des Bremsringes 13 bringen. Infolge eines derartigen Vorganges hat der Umlaufräderträger
5 noch Spiel, ehe der Vorwärtsantrieb durch die Klinken 9 erfolgt. Durch jede weitere
Rückwärtsdrehung der Pedale wird der Umlaufräderträger 5 des Rädergetriebes und
der Klauenträger 7 im gleichen Rückwärtssinne gedreht, so daß die Pedale nach rückwärts
kein Spiel haben, bevor der Bremsdruck einsetzt. Die Reibung zwischen der festen
kegeligen Fläche I3a und der Platte 12 verhindert eine Rückwärtsdrehung der letzteren,
so daß die Kugeln i i in den Ausnehmungen 12, und 7b eine Axialbewegung der Platte
I2 gegen die Platte I4 bewirken. Die kegeligen Ränder dieser beiden Platten spreizen
in Verbindung mit den inneren kegeligen Flächen I3a den Bremsring 13, so daß er
sich gegen die Innenbohrung des Lagerkörpers i8 legt und die Bremse in Abhängigkeit
von dem von den Pedalen übertragenen Rückwärtsdruck anzieht. Das gesamte zwischen
den Rippen 8a des Klinkenringes 8 und dem Umlaufräderträger 5 über die Klauen 7,
des Klauenträgers 7 bestehende Spiel ist so bemessen, daß die Kugeln sich nicht
nach den Enden der Ausnehmungen bewegen. An Stelle der Kugeln und Ausnehmungen können
zusammenarbeitende Nokkenscheibenflächen verwendet werden; das Spiel wird dabei
so bemessen, daß die Nockenscheibenflächen nicht übereinander hinweggleiten können.
Durch Nachlassen des Druckes auf die Pedale oder durch Vorwärtstreten wird der Klauenträger
7 in Vorwärtsrichtung gedreht, wodurch die Bremse gelöst wird. Der Klauenträger
7 und der Umlaufräderträger 5 können ein Stück nach vorn bewegt werden, ehe die
Rippen 8a in die Klauen 7, eingreifen, wie in Fig. 2 dargestellt, oder ehe das Zentralrad
28 in die Vorsprünge 29" greift, wenn die Klinken 9 und 3o durch ihren Eingriff
in ihre Ratschen eine derartige relative Vorwärtsdrehung des Umlaufräderträgers
5 und des Klauenträgers 7 verhindern.
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Wenn das Fahrrad rückwärts fährt, dann werden die Klinken 9 von den
Ratschenzähnen I8b aufgefangen, da bei einem Umlaufrädergetriebe der dargestellten
Art der Umlaufräderträger immer langsamer läuft als das äußere Zentralrad. Die Platte
i2 wird dann mit derselben Geschwindigkeit rückwärts bewegt wie das Nabengehäuse
2o und die Bremse nicht angezogen, da der Klauenträger 7 nachschleift, bis die Ansätze
8a in die Klauen 7a eingreifen, wenn er mit derselben Geschwindigkeit nach hinten
mitgenommen wird. Wenn die Klinken 3o in die Ratschenzähne 2ia eingreifen, ehe die
Klinken 9 in Eingriff mit den Ratschenzähnen I8b gelangen, was durch willkürliche
Größen bedingt ist, dann findet infolge des Spieles zwischen dem Klinkenring 29
und dem äußeren Zentralrad 28 eine ausreichende Relativbewegung statt, durch die
die Klinken 9 den Klinkenring 8 und die Platte I2 nach rückwärts drehen, ehe eine
wirksame Rückwärtsbewegung auf den Klauenträger 7 und von hier auf die Bremse übertragen
werden kann. Wenn weiterhin das Hinterrad völlig durch eine äußerst scharfe Bremsung
blockiert ist, dann reicht das Spiel in den beiden Klinkenringen aus, um die Bremse
zu lösen, sogar wenn der eine oder beide Klinkensätze mit ihren Ratschen im Eingriff
sind.
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Es ergibt sich aus vorstehenden Ausführungen somit, daß die Bremse
jederzeit beim Rückwärtstreten benutzbar ist und daß das Fahrrad auch rückwärts
geschoben werden kann, ohne daß die Bremse wirksam wird und ferner eine Vorwärtsdrehung
des Getriebes zwecks Lösens der Bremse nicht durch Eingreifen eines Satzes der die
Kraft weiterleitenden Kupplungsklinken verhindert werden kann.
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Das Spiel zwischen dem Umlaufräderträger 5 und den Klauen 7a muß so
klein wie möglich gehalten, werden, da durch jedes zusätzliche Spiel das Anspringen
der Bremse verzögert wird.