AT223045B - Mehrganggetriebenabe - Google Patents

Description

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  Mehrganggetriebenabe 
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrganggetriebenabe für Fahrräder, Motorräder   od. dgl.   mit einem geschlitzten Antreiber und einem in den Schlitzen dieses Antreibers längsverschiebbaren ein-oder mehrarmigen Mitnehmer. Der Mitnehmer ist längsverschiebbar ausgebildet, um damit verschiedene Gang- stufen einschalten zu können. 



   Bei den bekannten Naben wird in allen Gängen die Umfangskraft über die Arme des Mitnehmers über- tragen. Im übersetzten Gang schlagen die Arme des Mitnehmers gegen die aus dem Planetenradträger her- aussehenden Lagerzapfen der Planetenräder und treiben so den   Planetenradträger   an. Im direkten und un- tersetzten Gang kommen die Arme des Mitnehmers in einem entsprechenden Innenprofil des Hohlrades zum Eingriff. 



   Diese bekannten Konstruktionen weisen mehrere Nachteile auf. Im übersetzten Gang ist die Zahl der
Planetenräder in gewisser Weise von der Zahl der Mitnehmerarme abhängig. Es ist vor allem nicht mög- lich, eine unsymmetrische Teilung der Planetenradlagerung vorzunehmen und somit sind nach der deutschen Patentschrift   Ni. 1034497   weniger Übersetzungsmöglichkeiten gegeben als bei unsymmetrischer
Teilung. Weiterhin ist die Lagerbasis des Mitnehmers relativ gering, zumal die Lagerzapfen des Plane- tenradträgers häufig neben dem Antreiber stehen. Beide Teile werden über die Mitnehmerarme mitein- ander gekuppelt. Der Mitnehmer neigt hiebei zum Verkanten und kann an seiner Nabe aufplatzen. In al- len Gängen sind die Anlageflächen für die Kraftübertragung des Mitnehmers an den Lagerzapfen der Pla- netenräder bzw. am Innenprofil des Hohlrades sehr klein.

   Dadurch ergibt sich an diesen Stellen eine hohe
Flächenpressung und bei ungenauer Einstellung tritt an diesen Teilen ein hoher Verschleiss auf. Um dies zu vermeiden, müssen grosse Überdeckungen gewählt werden, die grosse Schaltwege ergeben und die axiale Baubreite der Nabe wesentlich vergrössern. Ausserdem entsteht durch die Kupplung zwischen Mitnehmer- armen und Lagerzapfen der Planetenräder bzw. dem Innenprofil des Hohlrades sehr viel Spiel. Dieses Spiel bewirkt einen Totgang in der Nabe, der sich sehr nach dem Bremsen bzw. nach dem Leerlauf beim wiedereinzusetzenden Antrieb durch ein lästiges Leerdurchtreten der Pedale bemerkbar macht. 



   Die beschriebenen Nachteile der bekannten Konstruktionen werden durch die Erfindung dadurch vermieden, dass der Mitnehmer mit einer oder mehreren beliebig ausgebildeten Kupplungsverzahnungen   od. dgl.   versehen wird. Es wird dabei weiterhin ein ein-oder mehrarmiger Mitnehmer und ein entsprechend geschlitzter Antreiber verwendet.-
Versieht man den Mitnehmer mit einer neben den Mitnehmerarmen angeordneten Kupplungsverzahnung, die mit einer entsprechenden Gegenverzahnung am Planetenradträger in Eingriff kommt, so vermeidet man die Nachteile der bekannten. Konstruktionen im übersetzten Gang, wenn die Kupplung mit dem Hohlrad weiterhin über die Mitnehmerarme und ein entsprechend ausgebildetes Innenprofil erfolgt. Es ist jedoch zusätzlich möglich, eine Kupplungsverzahnung auf dem Aussendurchmesser der Mitnehmerarme anzuordnen.

   Durch diese Anordnung werden sämtliche angeführten Nachteile der bisher verwendeten Konstruktionen beseitigt. Die Zahl der Planetenräder kann je nach vorhandenem Raum beliebig gewählt werden. Man kann auch durch eine unsymmetrische Planetenradlagerung mehr Übersetzungsmöglichkeiten erzielen. Die Lagerbasis des Mitnehmers wird vergrössert, wodurch ein Verkanten und Aufplatzen der Nabe des Mitnehmers verhindert wird. Durch die Vergrösserung der Kraftübertragungsflächen wird die Flächenpressung entsprechend geringer und an den Schaltteilen tritt kein so grosser Verschleiss auf. Der 

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 Schaltweg und die axiale Baubreite sind ebenfalls kleiner. Der Totgang in der Nabe kann beliebig gewählt werden.

   Im Extremfall kann man sogar zwischen Planetenradträger und Mitnehmer bzw. zwi hen Hohlrad und Mitnehmer einen spielfreien Eingriff vorsehen, wodurch der Totgang Null wird. 



   Eine besonders zweckmässige Ausführungsform ergibt sich, wenn nur eine Kupplungsverzahnung am   Aussendurchmesser   der   Mimehmerarme   vorgesehen wird und die Kupplungsverzahnung am Planetenradträger und am Hohlrad untereinander und mit der Kupplungsverzahnung am Mitnehmer übereinstimmt. Bei dieser Ausführungsform ist am Mitnehmer nur eine Kupplungsverzahnung notwendig und es werden trotzdem alle Vorteile der erfindungsgemässen Mitnehmerkonstruktion erreicht. 



   In den Figuren sind Ausführungsbeispiele für die Erfindung an einer Dreigangnabe ohne Bremse gezeigt. Es stellen dar :
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Dreigangnabe im halben Längsschnitt in der Stellung des übersetzten Ganges, Fig. 2 die Dreigangnabe nach Fig. 1 im direkten Gang. Fig. 3 die Dreigangnabe der Fig. 1 im untersetzten Gang, Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsge- 
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Linie IX-IX der Fig. 4, Fig. 10 einen Schnitt nach Linie X-X der Fig. 2, Fig. 11 einen bekannten zwei- armigen Mitnehmer und die Fig. 12-17b erfindungsgemäss ausgeführte Mitnehmer. 



   Die in den Fig. 1, 2,3, 5,6, 7 und 10 dargestellte Dreigangnabe umfasst einen Antreiber 2, der mit einem Kettenrad 1 vereinigt ist. Der Antreiber 2 ist mittels eines Kugellagers auf der Nabenachse 13 ge- lagert und trägt seinerseits ein Kugellager für die Lagerung einer Lagerschale 18 einer Nabenhülse   19. Die  
Nabenhülse 19 ist auch an ihrem andern Ende mittels eines Kugellagers gelagert. 



   In den Antreiber 2 sind in axialer Richtung Längsschlitze 5 eingeschnitten, die insbesondere in Fig. 1 und Fig. 6 erkennbar sind. Auf der Nabenachse 13 ist ein Mitnehmer 3 gleitend geführt, der zwei Mitneh- merarme 4 aufweist. Der Mitnehmer ist mittels eines   Zugstängchens   20 verschiebbar, welches in einer
Axialbohrung der Nabenachse 13 geführt ist und an seinem inneren Ende einen durch ein Fenster in der Na- benachse herausgreifenden Schubklotz 21 trägt. Der Schubklotz greift in eine radiale Durchbrechung 50 eines Fortsatzes des Mitnehmers 3 ein. 



   Der Mitnehmer 3 setzt sich in axialer Richtung fort ; seine Fortsetzung weist eine Aussenverzahnung 7 auf. 



   In der Schaltstellung der Fig. 1 steht die   Aussenverzahnung   7 des Mitnehmers im Eingriff mit einer
Innenverzahnung 8 eines Planetenträgers   9. DasDrehmoment   wird also von dem Antreiber 2 über den Mitnehmer 4 auf den Planetenträger 9 übertragen. Auf dem Planetenträger 9 mittels Lagerzapfen 10 gelagerte
Planetenräder 11 wälzen sich auf einem Sonnenrad 12 der Nabenachse 13 ab und versetzen ein Hohlrad 14 in Drehung. Mit dem Hohlrad 14 ist durch Schlitze 56 und Vorsprünge 58 ein Sperrklinkenträger 15 gekuppelt, dessen Sperrklinken 16   (s. Fig.   6) in einen Rastenkranz 17 der Lagerschale 18 eingreifen. Das Drehmoment wird somit von dem Hohlrad 14 über den Gesperreträger 15, die Sperrklinken 16 und den Rastenkranz 17 auf die Lagerschale 18 und damit die   Nabenhülse   19 übertragen.

   In dieser Schaltstellung tritt somit eine Übersetzung ein. 



   In Fig. 2 ist das Getriebe auf direkten Gang geschaltet. Der Mitnehmer 3 ist durch das Zugstärgchen 20 und den Schubklotz 21 gegen die Wirkung einer Schraubenfeder 28 nach rechts verschoben. Die Aussenverzahnung 7 des Mitnehmers3 und die Innenverzahnung 8 des Planetenträgers   9   sind auseinandergetre-   ten ; dafür   sind die Mitnehmerarme 4 des Mitnehmers 3 nunmehr zum Eingriff gekommen mit einem Innenprofil 23 des Hohlrades 14. 



   Der Aufbau des Mitnehmers ist im einzelnen in Fig. 12 dargestellt. Er umfasst zwei Mitnehmerarme 4 für den Eingriff mit dem Innenprofil 23 des Hohlrades 14. Auf einer axialen Fortsetzung der Mitnehmernabe befindet sich die Aussenverzahnung 7, welche für den Eingriff mit der Innenverzahnung 8 des Planetenträgers bestimmt ist. 



   In Fig. 10 ist der Eingriff der Mitnehmerarme 4 in das Innenprofil 23 des Hohlrades 14 ersichtlich. 



  Man erkennt, dass die Mitnehmerarme 4 in dem Innenprofil 23 in Umfangsrichtung ein Spiel von der Grö- sse des eingezeichneten Winkels haben. 



   Fig. 10 zeigt weiter die Verbindung zwischen dem Hohlrad 14 und dem Sperrklinkenträger 15, welche durch Schlitze 56 des Hohlrades 14 und Vorsprünge 58 des   Sperrklfnkenträgers   15 gebildet ist. 



   In der Schaltstellung der Fig. 3 sind die Mitnehmerarme 4 in Eingriff getreten mit einer Abstufung 60 des Sperrklinkenträgers 15 und haben diesen gegen die Wirkung einer Schraubenfeder 29 nach rechts verschoben. Der Sperrklinken 16 sind dabei, wie in Fig. 7 dargestellt, ausser Eingriff mit dem Rastenkranz 17 der Lagerschale 18 getreten, dank der Wirkung einer konischen Ringfläche 62 der Lagerschale. Der Antrieb 

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   In der Ausführungsform der   Fig. 4,   8,9 entsprechen sämtliche Teile der vorherbeschriebenen Ausfüh- rungsform, nur die Ausbildung des Mitnehmers und der mit diesem in Eingriff tretenden Teile hat eine i Änderung erfahren. 



   Der Mitnehmer 3 besteht in dieser Ausführungsform aus einem zwischen zwei Schubklötzen 21a und 21b gefassten Ring mit Aussenverzahnungen 7 auf den Umfangsflächen der Mitnehmerarme 4. Diese
Aussenverzahnungen 7 sind in der gezeichneten Schaltstellung in Eingriff mit einer Innenverzahnung 8 eines mit dem Planetenträger 9 vereinigten Ringes. In den beiden übrigen nicht gezeichneten Schaltstel-   ) lungen   treten die Aussenverzahnungen 7 in Eingriff mit einer Innenverzahnung 31 des Hohlrades   14.   



   Die Ausbildung des Mitnehmers ist in den Fig. 8,9 und 13 zu erkennen. Gemäss Fig. 8 befinden sich die Verzahnungen 7 auf den Umfangsflächen der Mitnehmerarme 4 in Eingriff mit der Innenverzahnung 8 des   Planetenträgers   9, und in Fig. 9 in Eingriff mit der Verzahnung 31 des Hohlrades 14. Fig. 9 lässt wie- der die Verbindung zwischen Hohlrad 14   und Sperrklinkenträger   15 mittels Schlitzen 56 und   Vorsprüngen   58 i erkennen. 



   In Fig. 11 ist zum Vergleich ein bekannter Mitnehmer dargestellt, dessen Mitnehmerarme 4 im di- rekten Gang und im untersetzten Gang in ein Profil des Hohlrades eingreifen, wie in der Ausführungsform der Fig. 1, 2,3, 5,6, 7 und 10 dargestellt, während sie im übersetzten Gang an Verlängerungen der die Pla- netenräder tragenden Lagerzapfen (entsprechend den Lagerzapfen 10 der Fig. 1) anschlagen. 



  In Fig. 14 ist ein in seinem grundsätzlichen Aufbau dem Mitnehmer der Fig. 13 entsprechender Mit- nehmer dargestellt, bei dem an den Umfangsflächen der Mitnehmerarme 4 vergrösserte Zahnkranzab- schnitte angebracht sind, so dass die Zahl der miteinander in Eingriff stehenden Zähne von Mitnehmer einerseits und Hohlrad oder Planetenradträger anderseits   vergrössert   und   die Flächenpressung   vermindert ist. 



   Der in   Fig. 15dargestellte   Mitnehmer weist einen vollen Zahnring 60 mit Aussenverzahnung 7 auf. 



   Zwischen dem Zahnring 60 und den Mitnehmerarmen 4 sind Fenster 62 freigelassen, in welche die durch die Schlitze.') gebildeten Hälften eines Antreibers, wie er beispielsweise in   Fig. 10   dargestellt und mit 2 bezeichnet   ist, "ingreifen.   



   In den   Fig. 16a und   16b ist    in Mitnehmer dargestellt,   dessen Mitnehmerarme 4 auf ihren Umfangs- flächen die Verzahnungen   1) 6   tragen. Diese Verzahnungen 66 dienen ausschliesslich für den Eingriff mit dem Hohlrad, während für den Eingriff mit dem Planetenträger seitlich von den Mitnehmerarmen 4 ein axialer Fortsatz 64 mit einer   Aussenverzahnung   7 vorgesehen ist.   Fig. 16a   zeigt darüber hinaus im einzel- nen einen axialen Flansch mit Radialbohrung 50 für den Angriff eines Schubklotzes 21 (s. z. B. Fig. 2). 



   Die Fig.   17a   und 17b schliesslich zeigen emen Mitnehmer, dessen Mituehmerarme 4 mu ihren Aussen- verzahnungen 66 der Ausführungsform der Fig. 16a und 16b entsprechen. An Stelle einer Aussenverzahnung auf dem Fortsatz 64 ist aber nunmehr eine Innenverzahnung 68 getreten, so dass entsprechend auf dem zu- gehörigen Planetenradträger eine Aussenverzahnung vorgesehen sein muss. Die Verzahnungen des Mitneh- mers können beliebige Zahnformen haben. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Mehrganggetriebenabe für Fahrräder, Motorräder od. dgl., bestehend aus einem mit einem Ket- tenrad vereinigten geschlitzten Antreiber und einem in den Schlitzen dieses Antreibers in axialer Richtung verschiebbar   geführten   Mitnehmer, welcher das Antriebsmoment von dem Antreiber wahlweise auf ver- schiedene Elemente eines Planetengetriebes überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (3) mindestens eine Verzahnung (7)   für den   Eingriff in eine entsprechende Verzahnung (8) eines Elementes des
Planetengetriebes aufweist.

Claims (1)

1. 2. Mehrganggetriebenabe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (3) eine Verzahnung (7) für den Eingriff mit einem Planetenträger (9) des Planetengetriebes aufweist.

   3. Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (3) eine Aussenverzahnung (7) für den Eingriff in eine Innenverzahnung (8) eines mit dem Planetenträger (9) vereinigten Zahnringes aufweist.

   4. Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (3) eine Innenverzahnung (7) für den Eingriff mit einer Aussenverzahnung (8) eines mit dem Planetenträger (9) vereinigten Zahnringes aufweist.

   5. Mehrganggetriebenabe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (3) eineAussenverzahnung (7) für den Eingriff mit einer Innenverzahnung (31) eines Hohlrades (14) <Desc/Clms Page number 4> des Planetengetriebes aufweist.

   6. Mehrganggetriebenabe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Umfangsflächen der Mitnehmerarme (4) Zahnsegmente (7) für den Eingriff mit einer Innenverzahnung (31) des Hohlrades (14) ausgebildet sind.

   7. Mehrganggetriebenabe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von den Umfangsflächen der Mitnehmerarme (4) ein Zahnkranz (60) mit Aussenverzahnung (7) für den Eingriff in die Innenverzahnung (31) des Hohlrades (14) getragen ist, wobei zwischen dem Zahnkranz (60) und den Mitnehmerarmen (4) Fenster (62) für den Durchtritt des geschlitzten Antreibers (2) freigelassen sind.

   8. Mehrganggetriebenabe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mit- nehmeranne (4) an ihren Umfangsflächen in Umfangsrichtung verbreitert sind und auf den verbreiterten Umfangsflächen Aussenverzahnungen (7) für den Eingriff mit der Innenverzahnung (31) des Hohlrades\ (14) aufweisen.

   9. Mehrganggetriebenabe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (7) für den Eingriff mit dem Planetenträger (9) und die Verzahnung (66) für den Eingriff mit dem Hohlrad (14) in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind.

   10. Mehrganggetriebenabe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Eingriff mit dem Planetenträger (9) und die für den Eingriff mit dem Hohlrad (14) bestimmten Verzahnungen (7 ; 66) des Mitnehmers (3) untereinander gleich und vorzugsweise als eine einzige Verzahnung ausgebildet sind.

   11. Mehrganggetriebenabe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (3) auf der Nabenachse (13 1 gleitend geführt ist.

   12. Mehrganggetriebenabe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (3) auf einer von dem Planetengetriebe abgelegenen Seite einen in radialer Richtung durchbrochenen Fortsatz (64) aufweist, in welchen ein Schubklotz (21) für die Verschiebung des Mitnehmers (3) eingreift.