DEST006013MA - - Google Patents

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 23. Februar 1953 Bekamrtgemacht am 16. Februar 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
Die Erfindung betrifft eine Hinterradbremsnabe für Fahrräder mit eingebautem Umlaufräderwechselgetriebe und Rücktrittbremse sowie einer Vorwärtsgangkupplung und die Bremse beim Anziehen mit dem Getriebe verbindende Kupplungsmittel.
Derartige Hinterradbremsnaben sind bekannt. Hierbei 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 Umlauf rädergetriebes auf die Radnabe überträgt, mit den daransitzendenZähiien 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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Die bisher bestehenden Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.
Sie unterscheidet sich von den bekannten Ausführungen mit Umlaufräderwechselgetriebe und Rücktrittbremse sowie Vo<nvärtsgangkupplung und die Bremse beim Anziehen mit dem Getriebe verbindende Kupplungsmittel vor allen Dingen dadurch, daß das Umlaufräderwechselgetriebe und die Vorwärtsgangkupplung über Kupplungsmittel miteinem
ίο derartigen Spiel miteinander verbunden sind, daß das äußere Zentralrad oder der Umlaufräderträger des Umlaufräderwechselgetriebes sowie der Brems-
■ schaltkörper trotz des Eingriffs der Vorwärtsgangkupplung zwecks Lösens der Bremse in Vorwärtsgangrichtung drehbar sind.
Vorteilhaft besteht die Vorwärtsgangkupplung aus zwei Ratschenkupplungen, von denen die eine eine Übersetzung und die andere eine Untersetzung in Verbindung mit dem Umlauf räderwechselgetriebe 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, 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. ι einen Längsschnitt durch eine Hinterradbremsnabe mit Umlaufräder-Wechselgetriebe 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. 1, 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. ι dargestellten Bremsringes.
Die in der Zeichnung dargestellte Rücktrittbremsnabe enthält eine Achse 1, 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 Umlauf räder 3 ein, die auf Zapfen 4 sitzen, welche in dem Umlaufräderträger 5 gelagert sind, der an einem Ende einen Fortsatz 5a aufweist, welcher mit Schlitzen 56 (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 ya versehen ist, welche in die Schlitze S& des Umlauf räderträgers 5 fassen. Der Klauenträger 7 ist von einem mit Nuten versehenen Klinkenträgerring 8 umgeben. In diesem Ring sitzen Rippen 8ß. An dem Ring sind Klinken 9 mittels Stifte 10 befestigt (Fig. 2). Diese Klinken liegen in abgeflachten Ausnehmungen 8C. Die Abmessungen der Klauen Ja und der Rippen 8a sind so gewählt, daß bei einer Drehbewegung zwisehen 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 5Ö eingreifenden Klauen Ja verbunden. In dem Klauenträger 7 sind vorzugsweise drei Vertiefungen yb (Fig. 4) vorgesehen, die Kugeln 11 aufnehmen. Dem Klauenträger 7 ist eine am Umfang kegelig verlaufende Platte 12 zugeordnet, die entsprechende Ausnehmungen I2a besitzt. Diese Platte 12 weist ferner Schlitze I26 auf (Fig. 1), durch die von dem Klinkenträgerring 8 hervorstehende Klauen S6 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 I3O ist dem kegeligen Umfang einer Platte 14 zugekehrt, welche in dem Bremsring liegt. 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 I36 des Bremsringes 13 eingreifenden Ansatz I4a 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 15 faßt mit vorstehenden Ansätzen i5a in entsprechende Nuten I46, die in der Bohrung der Platte 14 sitzen. Der Lagerkörper 15 weist ferner an seiner anderen Seite Ansätze I56 auf, die in entsprechende Nuten eines Hebelarmes 16 fassen. Der Lagerkörper 15 ist mittels Muttern 17 auf der Achse des inneren. Zentralrades 2 gesichert. Das Mittel zum Befestigen des Hebelarmes 16 am Fahrradrahmen ist nicht dargestellt und kann in jeder bekannten Weise ausgeführt sein. Ferner ist ein Lagerkör-, per 18 vorgesehen, der über Kugeln 19 von dem Lagerkörper 15 getragen wird und mit einem Nabengehäuse 20 mittels Rippen1 ΐ8α gekuppelt ist. Im innenliegenden Ende des Lagerkörpers 18 befindliche Schlitze i86 (Fig. ι und 2) bilden die Ratsche für die Klinken 9. Der innere Umfang des Lager-
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körpers 18 dient als Bremstrommel für den spreizbaren Bremsring 13.
In dem anderen Ende des Nabengehäuses 20 ist ein weiterer Lagerkörper21 eingeschraubt, der nach innen gerichtete Ratschenzähne 2ia 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 um einen Lagerkörper 25 läuft, welcher auf die Achse ι 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 Eingriff steht. Ein an dem äußeren Zentralrad 28 sitzender Ansatz 28a trägt einen innen genuteten Klinkenring 29 (untere Hälfte Fig. 1) und ist mit Schlitzen 28& versehen (Fig. 3), in die nach innen ragende, am Klinkenring 29 sitzende Vorsprünge 29,, hineinragen. Die Bohrung des äußeren Zentralrades 28 weist ferner nach innen ragende Antriebsklauen oder Rippen 28c auf. Die Abmessungen der Vorsprünge 29ß und der Schlitze 28& sind so gewählt, daß das gewünschte Spiel in Drehrichtung zwischen dem Klinkenring 29 und dem äußeren Zentralrad 28 vorhanden ist. Mit dem Klinkenring 29 sind Klinken 30 durch Stifte 31 verbunden. Ferner sind Schlitze 29& vorgesehen, durch die das eine Ende der Klinken 30 durch den Ring nach außen hindurchragt und mit den Ratschenzähnen 21 „in Eingriff gelangt. Auf der Achse 1 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 1 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 I6 der Achse 1 liegt, nach rechts verschoben wird. Der Schaltklauenteil 33 arbeitet mit den Ansätzen \a der Zapfen 4 des Umlaufräderträgers oder, wie in Fig. 1 dargestellt, mit den Rippen 28,, oder bei weiterer Recht'sbewegung, 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 9 und 30 werden normalerweise in ihre äußeren oder Eingriffsstellungen durch Federn ga und 3Oa gedrückt, die auf ihren rechten Seiten liegen.
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 20 erfolgt von dem treibenden Teil 23, 23^ über den Schaltklauenteil 33 zu den Ansätzen 4a 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 29e und anschließend über die Klinken 30 auf den Lagerkörper 21. Da das äußere Zentralrad 28 sich schneller dreht als der Umlaufräderträger 5, gleiten die Ratschenzähne i86 des anderen, mit dem Nabengehäuse 20 verbundenen Lagerkörpers 18 über die Klinken 9, die mit dem Umlaufräderträger 5 verbunden sind.
Wenn der Schaltklauenteil 33 in seiner Mittelstellung ist, in der er mit den innenliegenden Rippen 28C des äußeren Zentralrades 28, wie in Fig. 1 dargestellt, im Eingriff ist, dann findet ein direkter Antrieb statt, da er jetzt das äußere Zentralrad 28 direkt über die Rippen 28C antreibt und dann, wie vorher, die Klinken 30. Das Rädergetriebe ist außer Eingriff und läuft leer mit.
Bei einer weiteren Bewegung des Schaltklauenteiles 33 nach rechts, bei der er unter die Klinken 30 gelangt, bleibt er noch immer mit den Rippen 28C im Eingriff. Die Klinken 30 werden durch Ausrasten ihrer anderen Enden aus den Ratschenzähnen 2In 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 dem 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.
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 20 (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 2ia beseitigt. Beim Vorwärtsantrieb durch die Klinken 9 und die durch die Nuten i8ft (z. B. unter Verwendung des unter den Klinken 30 liegenden Schaltklauenteiles 33) gebildeteRatsche treffen die Ansätze Ja gegen die Ansätze 8tt (Stellung nach Fig. 2), während der Klauenträger 7 und die Platte 12 sich in der in Fig. 4 gezeigten Stellung befinden, wobei die Kugeln 11 in dem tiefsten Teil jeder Ausnehmung I2„ sitzen. Beim Freilauf oder beim Antrieb durch den Schaltklauenteil 33 gleitet die durch die Nuten i86 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 7„ vorhandenes Spiel ausgeglichen wird, wie notwendig ist, damit die in den Ausnehmungen I2a und Jb liegenden Kugeln 11 eine Axialbewegung der Platte 12 bewirken und sie in Eingriff mit der konischen Innenfläche I3e 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
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Reibung zwischen der festen kegeligen Fläche i3a und der Platte 12 verhindert eine Rückwärtsdrehung der letzteren, so daß die Kugeln 11 in den Ausnehmungen I2fl und 7b eine Axialbewegung der Platte 12 gegen die Platte 14 bewirken. Die kegeligen Ränder dieser beiden Platten spreizen in Verbindung mit den inneren kegeligen Flächen I3ß. den Bremsring 13, so daß er sich gegen die Innenbohrung des Lagerkörpers 18 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 ya 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 Nockenscheibenflächen verwendet werden; das Spiel wird dabei so bemessen, daß die Nockenscheibenflächen nicht übereinander .hinweggleiten können. Durch Nachlassen des Drukkes auf die Pedale oder durch Vorwärtstreten wird der Klauenträger 7 in Vorwärtsrichtung gedreht, wodurch die Bremsegelöst wird. DerKlauenträger7 und der Umlaufräderträger 5 können ein Stück nach vorn bewegt werden, ehe die Rippen 8a in die Klauen 7B eingreifen, wie in Fig. 2 dargestellt, oder ehe das Zentralrad 28 in die Vorsprünge 2Q.a greift, wenn die Klinken 9 und 30 durch ihren Eingriff in ihre Ratschen eine derartige relative Vorwärtsdrehung
des Umiaufräderträgers 5 und des Klauenträgers 7 verhindern.
Wenn das Fahrrad rückwärts fährt, dann werden die Klinken 9 von den Ratschenzähnen i86 aufgefangen, da bei einem Umlaufrädergetriebe der dargestellten Art der Umlaufräderträger immer langsamer läuft als das äußere Zentralrad. Die Platte 12 wird dann mit derselben Geschwindigkeit rückwärts bewegt wie das Nabengehäuse 20 und die Bremse nicht angezogen, da der Klauenträger 7 nachschleift, bis die Ansätze. 8a in die Klauen ya eingreifen, wenn er mit' derselben Geschwindigkeit nach hinten mitgenommen wird. Wenn die Klinken 30 in die Ratschenzähne 2ΐα eingreifen, ehe die Klinken 9 in Eingriff mit den Ratschenzähnen. i86 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 Klfnken 9 den Klinkenring 8 und die Platte 12 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 ein 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.
Es ergibt sieh aus vorstehenden Ausführungen somit,, daß die Bremse jederzeit beim Rückwärtstreten benutzbar ist und daß das Fahrrad auch rück-' wärts 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 weiterleiten den Kupplungsklinken verhindert werden kann.
Das Spiel zwischen dem Umlaufräderträger 5 und den Klauen Ja muß so klein wie möglich gehalten werden, da durch jedes zusätzliche Spiel das Anspringen der Bremse verzögert wird.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Hinterradbremsnabe für Fahrräder mit Umlaufräderwechselgetriebe und Rücktrittbremse sowie einer Vorwärtsgangkupplung und die Bremse beim Anziehen mit dem Getriebe verbindende Kupplungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufräderwechselgetriebe und die Vorwärtsgangkupplung (9, i86; 30, 2ia) über Kupplungsmittel α, 8a ; 29a, 286) mit einem derartigen Spiel miteinander verbunden sind, daß das äußere Zentralrad (28) oder der Umlaufräderträger (5) des Umlaufräderwechselgetriebes sowie der Klauenträger (7) trotz des Eingriffes der Vorwärtsgangkupplung zwecks Lösens der Bremse in Vorwärtsrichtung drehbar sind. ■ ■ '
2. Hinterradbremsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtsgangkupplung aus zwei Kupplungen besteht, von denen die eine (30, 2I0) eine Übersetzung und die andere (9, 18&) eine Untersetzung in Verbindung mit dem Umlaufräderwechselgetriebe ergibt und ferner eine Schaltklaue (33) zum Gangwechsel und zum Ausschalten der einen Kupplung (30, 2ifl) vorgesehen ist, zwischen der und dem äußeren Zentralrad (28) des Umlaufräderwechselgetriebes die mit Spiel versehenen Kupplungsmittel (29,,, 286) liegen, während die anderen mit Spiel versehenen Kupplungsmittel (7a> 8ß) zwischen dem Umlaufräderträger (5) und der Kupplung (9, i86) angeordnet sind.
3. Hinterradbremsnabe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Umlaufräderträger (5) des Umlaufräderwechselgetriebes und der Rücktrittbremse (12 bis 14,
18) eine Bremsschaltvorrichtung (7, 12) liegt, die aus zwei einseitig miteinander gekuppelten Teilen besteht.
4. Hinterradbremsnabe nach Anspruch 1 bis 3, 11» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (7, 12) der Bremsschaltvorrichtung mit ihren einander zugekehrten Flachseiten durch eine nockenartige Kupplung (76, i20) miteinander verbunden sind und der eine Teil (7) zwangläufig mit dem Umlaufräderträger (5) gekuppelt ist, während der andere Teil (12) durch Reibung mit dem gegen Drehung gesicherten .Bremsring (13) der Rücktrittbremse kuppelbar ist.
5. Hinterradbremsnabe nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücktrittbremse einen geschlitzten Bremsring (13) mit innenliegenden kegeligen Randflächen (i3a) aufweist, der zwischen zwei Platten (12, 14) mit kegeligem Umfang liegt, von denen die eine (14) gegen Drehung gesichert ist und mit einem An-
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satz (ΐ4α) in einen im Bremsring befindlichen Schlitz (i3ö) "faßt, während die andere (12) ohne Spiel in Drehrichtung axial verschiebbar ist und mit dem Umlaufräderwechseigetriebe über Kupplungsmittel (11, 7, γα) in Verbindung steht, durch die sie in Richtung gegen die Platte (14) bewegt und dadurch der Bremsring gespreizt wird.
6. Hinterradbremsnabe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem axial verschiebbaren und in dem ohne Spiel an den Umlaufräderträger (5) angeschlossenen Teil der Bremsschaltvorrichtung (7, 12) sich gegenüberliegende Aussparungen (i2a,76) mit dazwischenliegenden Kugeln (11) sitzen.
7. Hinterradbremsnabe nach Anspruch ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vorwärtsgangkupplung als Ratschenkupplung ausgebildet ist, deren Zähne so beschaffen sind, daß die nach vorn gerichtete Bremslösebewegung der Klinken (30 oder 9) im wesentlichen auf Null begrenzt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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