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Kupplungshülse für Mehrganggetriebenaben
Beim Bau von Mehrganggetriebenaben für Fahrräder und Motorräder ist man neuerdings dazu überge- gangen, das Antriebsmoment zwischen einen Antreiber und den je nach Schaltstellung verschiedenen Tei- len eines Planetengetriebes mittels einer Kupplungshülse zu übertragen, welche eine antriebsseitige Ver- zahnung für den ständigen Eingriff mit einer Gegenverzahnung des Antreibers und eine planetengetriebe- seitige Verzahnung fur den wahlweisen Eingriff mit Gegenverzahnungen der jeweils wirksamen Teile des
Planetengetriebes aufweist.
Die Kupplungshülsen haben die früher zur Drehmomentübertragung angewand- ten Mitnehmer abgelöst und bieten diesen gegenüber verschiedene Vorteile ; sie arbeiten mit geringeren
Flächenpressungen und sind deshalb weniger dem Verschleiss ausgesetzt und sie arbeiten mit geringerem
Spiel m Umfangsrichtung, so dass ein Leerdurchtreten ausgeschlossen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungshülse zu schaffen, die nach rationellsten
Fertigungsmethoden hergestellt werden kann und anderseits ihre Funktion in optimaler Weise erfüllt.
Von der funktionsmässigen Seite her müssen besonders zwei Forderungen erfüllt werden :
1. Die planetengetriebeseitige Verzahnung soll eine möglichst feine Verzahnung sein, d. h. möglichst viele Zähne aufweisen, damit die Schaltkanten möglichst wenig belastet werden und damit das
Spiel in Umfangsrichtung möglichst gering ist.
2. Die Kupplungshülse soll auf einfache Weise mit einem Verschiebungsglied zusammenwirken, welches durch ein Zugstängchen in der Nabenachse betätigt wird und beim Schalten die Verschiebung der Kupplungshülse in axialer Richtung bewirkt.
Fertigungsmässig gilt es, die Herstellung der beiden Verzahnungen und der Angriffsstelle des Verschiebungsgliedes zu vereinfachen.
All diese Forderungen sind bei der erfindungsgemässen Ausbildung der Kupplungshülse erfüllt. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass bei gleichem Produkt aus Zähnezahl und Zahnmodul, d. h. bei gleichem Teilkreisdurchmesser die planetengetriebeseitige Verzahnung mit grosser Zähnezahl und kleinem Modul und die antreiberseitige Verzahnung mit kleiner Zähnezahl und grossem Modul ausgeführt ist und dass im Bereich der antreiberseitigen Verzahnung zwischen zwei Zähnen eine Radialbohrung für den Durchgriff eines aus der Nabenachse herausgreifenden durch ein Schubstängchen betätigten Verschiebegliedes vorgesehen ist,
Die Ausbildung der antreiberseitigen Verzahnung mit nur wenigen Zähnen und grossem Modul lässt die Einführung des Verschiebeorgans zwischen zwei Zähnen zu und ist anderseits deshalb nicht zu beanstanden,
weil antreiberseitig die Kupplungshülse stets im Eingriff mit dem Antreiber bleibt und deshalb die Gefahr eines zu grossen Spieles in Umfangsrichtung gar nicht erst auftreten kann.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemässen Ausbildung der Kupplungshülse liegt darin, dass die beiden Verzahnungen mit einem Doppelwerkzeug in einer einzigen Einspannung und in einem Arbeitsgang erzeugt werden können. Für diese vereinfachte Herstellmöglichkeit ist notwendige Voraussetzung die Gleichheit der Teilkreisdurchmesser beider Verzahnungen. Der Grund für diese Bedingung wird noch näher angegeben werden.
Zweckmässig legt man die antreiberseitige Verzahnung auf einen grösseren Durchmesser als die planetenradseitige Verzahnung. Man gewinnt dadurch einerseits fertigungsmässige Vorteile, die bei der Beschreibung der Fertigung im einzelnen ohne weiteres einzusehen sein werden und anderseits den Vorteil
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geringerer Flächenpressung, da bei gleichem Antriebsmoment mit steigendem Verzahnungsdurchmesser die zu übertragende Umfangskraft sinkt, so dass aus der geringeren Zähnezahl allenfalls folgende Nach- ( teile durch den vergrösserten Verzahnungsdurchmesser wieder beseitigt sind.
Die Figuren erläutern die Erfindung. Es stellen dar : Fig. l einen Teillängsschnitt durch eine Fahrrad- mehrganggetriebenabe mit erfindungsgemäss ausgebildeter Kupplungshlllse, Fig. 2 eine Ansicht einer er- findungsgemäss ausgebildetenKupplungshülse von der Seite, Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht der Kupplungs- hülse gemäss Fig. 2, Fig. 4 eine schematisierte Ansicht des Herstellungsvorgangs der Verzahnungen auf einer erfindungsgemässen Kupplungshalse, Fig. 5 eine Draufsicht zu Fig. 4.
Die in Fig. l dargestellte Getriebenabe umfasst eine Nabenachse 10. Auf dieser Nabenachse 10 ist mittels eines Kugellagers 12 ein Antreiber 14 gelagert. Der Antreiber 14 ist mit einem Zahnkranz 16 ver- bunden. Auf dem Antreiber 14 ist mittels eines weiteren Kugellagers 18 eine Lagerschale 20 gelagert.
Diese Lagerschale 20 ist mit einer NabenhUlse 22 verschraubt.
Der Antreiber 14 weist eine Innenverzahnung 24 auf. In diese Innenverzahnung greift eine Aussenver- zahnung 26 einer KupplungshUlse 28 ein. Diese Kupplungshülse 28 weist. an ihrem andern Ende eine wei- tere Verzahnung 30 auf. Durch die Kupplungshulse wird in der Schaltstellung der Fig. 1 das Antriebsmo- ment von dem'Antreiber 14 auf einen Zahnkranz 32 übertragen. Der Zahnkranz 32 ist mit einem Plane- tenradträger 34 verbunden, u. zw. dadurch, dass er auf die Enden 36 von Planetenräder 38 tragenden La- gerzapfen 40 aufgesetzt ist. Die Planetenräder 38 kämmen einerseits mit einem Sonnenrad 42 der Naben- achse 10 und anderseits mit einem Hohlrad 44.
In der Schaltstellung der Fig. 1 treibt die Nabenhülse über ihre Verzahnung 30, die mit dem Zahnkranz 32 in Eingriff steht, den Planetenradträger an, so dass das
Hohlrad 44 eine ins Schnelle übersetzt Bewegung erfährt und diese Bewegung auf einen Sperrklinkenträ- ger 46 überträgt. Der Sperrklinkenträger 46 ist mit dem Hohlrad 44 unverdrehbar, aber in axialer Richtung verschiebbar gekuppelt. Seine nicht eingezeichneten Sperrklinken greifen in einen Rastenkranz 48 der La- gerschale 20 ein.
In einer Axialbohrung der Nabenachse 10 ist ein Zugstängchen 50 geführt und durch eine Zugkette 52 verschiebbar. Am inneren Ende ist das Zugstängchen 50 mit einem Schubklotz 53 vereinigt, der in einem radialen Fenster 54 der Nabenachse verschiebbar ist und mit seinem aus dem radialen Fenster 54 herausgreifenden Ende in eine Bohrung 56 der Kupplungshülse 28 eingreift. Mittels des Schubklotzes 53 ist die Kupplungshülse längs der Nabenachse 10 verschiebbar, so dass ihre Aussenverzahnung 30 ausser Eingriff mit dem Zahnkranz 32 und in Eingriff mit einer Verzahnung 58 des Hohlrades treten kann.
Die Ausbildung der Kupp lungshülse ist im einzelnen in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Man erkennt, dass die antriebsseitige Verzahnung 30 eine grosse Zähnezahl, im Beispielsfalle die Zähnezahl 18 und einen kleinen Modul, im Beispielsfall den Modul 1 aufweist, während die antreiberseitige Verzahnung 26 eine kleine Zähnezahl, im Beispielsfalle die Zähnezahl 6 und einen grossen Modul, im Beispielsfalle den Modul 3 aufweist. Das Produkt aus Zähnezahl und Modul, das für den Teilkreisdurchmesser bestimmend ist, ist somit in beiden Fällen das gleiche, d. h. es liegt ein gemeinsamer Teilkreis vor. der in Fig. 3 eingezeichnet und mit 60 bezeichnet ist. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen der Verzahnung 26 ist so gross, dass eine Zahnlücke die Bohrung 56 für den Schubklotz 53 aufnehmen kann.
In denFig. 4 und 5 ist die Herstellung der Verzahnungen 26 und 30 der Kupplungshülse 28 schematisch dargestellt. Diese erfolgt mittels eines Doppelwerkzeuges 62, bestehend aus einem ersten zahnradförmigen Stossmesser 64 für das Stossen der Verzahnung 30 und in entsprechender Versetzung einem ebenfalls zahnradförmigen Stossmesser 66 zum Stossen der Verzahnung 26. Beim Stossen führt das Doppelwerkzeug 62 eine Stossbewegung in Richtung des Pfeiles A aus. Die Kupplungshülse erfährt relativ zu dem Werkzeug einen Vorschub in Richtung des Pfeiles B. Ausserdem dreht sich das Doppelwerkzeug 62 in Richtung des Drehpfeiles C, während sich die Hülse in Richtung des Drehpfeiles D bewegt. Dabei wälzen sich die Zähne der zahnradförmige Stossmesser 64 und 66 an den entstehenden Zähnen der Verzahnungen 26 und 30 ab.
Dabei ist es an sich gleichgültig, wie diese Abwälzbewegung zustande kommt ; ebenso ist es gleichgültig, welcher ion den beiden relativ zueinander beweglichen Teilen einen Vorschub erleidet.
Die Bedingung für die Gleichheit der Teilkreisdurchmesser beider Verzahnungen 64 und 66 ist aus Fig. 5 ohne weiteres zu ersehen.
Der Teilkreis 60 ist derjenige Kreis, in dem man sich die Abwälzbewegung dieses Zahnrades mit dem Stossmesser 64 vorzustellen hat. Auch dem Stossmesser ist natürlich ein Teilkreis zugeordnet, der mit 61 bezeichnet ist. Bei der Abwälzbewegung der Verzahnung 30 und des Stossmessers 64 ist die Umfangsgeschwindigkeit in den Teilkreisen 60 und 61 die gleiche. Nun ist mit der Verzahnung 30 die Verzahnung 26 und mit dem Stossmesser 64 das Stossmesser 66 starr verbunden. Die Abwälzbewegung der Verzahnung 30 an dem Stossmesser 64 muss deshalb die gleiche Drehzahl des Doppelwerkzeuges ergeben, wie die Abwälz-
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bewegung der Verzahnung 26 an dem Stossmesser 66.
Diese Bedingung kann nach vorstehendem nur erfüllt sein, wenn die Verzahnung 26 den gleichen Teilkreisradius besitzt wie die Verzahnung 30 und wenn das Stossmesser 66 den gleichen Teilkreisradius besitzt wie das Stossmesser 64.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kupplungshtilse für Mehrganggetriebenaben von Fahrrädern oder Motorrädern, welche in axialer Richtung verschiebbar ist, das Antriebsmoment von einem Antreiber wahlweise auf verschiedene Teile
EMI3.1
Gegenverzahnung des Antreibers und eine planetengetriebeseitige Verzahnung für den Eingriff mit Gegenverzahnungen der jeweils wirksamen Teile des Planetengetriebes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleichem Produkt aus Zähnezahl und Zahnmodul, d.
h. bei gleichem Teilkreisdurchmesser (60) die planetengetriebeseitige Verzahnung (30) mit grosser Zähnezahl und kleinem Modul und die antreibersel- tige Verzahnung (26) mit kleiner Zähnezahl und grossem Modul ausgeführt ist und dass im Bereich der antreiberseitigen Verzahnung (26) zwischen zwei Zähnen eine Radialbohrung (56) für den Durchgriff eines aus der Nabenachse (10) herausgreifenden durch ein Schubstängchen (50) betätigten Verschiebegliedes (53) vorgesehen ist, wobei die antreiberseitige Verzahnung (26) auf einem grösseren Durchmesser liegt, als die planetengetriebeseitige Verzahnung (30).