DE10030959A1

DE10030959A1 - Mehrgangschaltnabe

Info

Publication number: DE10030959A1
Application number: DE2000130959
Authority: DE
Inventors: Werner Steuer; Michael Kohaupt; Gunter Pehse; Sam Patterson
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 2000-06-24
Filing date: 2000-06-24
Publication date: 2002-01-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung des Rückschub- und/oder Bremsblockierens einer Mehrgangschaltnabe für Fahrräder o. dgl., bei welcher die Gefahr des Rückschubblockierens bzw. Bremsblockierens durch Ausschalten einer drehmomentübertragenden EIN-WEG-Kupplung (44-45) unterdrückbar ist. Dabei ist eine Rückdrehungssensorik (MKS) vorgesehen. Durch diese Rückdrehungssensorik ist ein Ein- und Ausschaltmechanismus (BS) für die drehmomentübertragende EIN-WEG-Kupplug (44-45) intermittierend betätigbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrgangschaltnabe für Fahrräder oder der gleichen, umfassend:

- eine Nabenachse mit einer geometrischen Achse,
einen mit mindestens einem Drehmomenteinleitungsglied, ins besondere Kettenzahnkranz, koppelbaren oder gekoppelten Antreiber, welcher drehbar auf der Nabenachse gelagert ist,
- eine drehbar auf der Nabenachse gelagerte Nabenhülse,
- ein innerhalb der Nabenhülse angeordnetes Planetengetriebesystem mit mindestens einem Planetengetriebe zur Drehmomentübertragung von dem Antreiber auf die Nabenhülse, dieses Planetengetriebesystem ausgeführt mit den Planetengetriebekom ponenten:
wenigstens ein Sonnenrad,
wenigstens ein drehbar auf der Nabenachse gelagertes Hohlrad und
wenigstens ein Planetenrad, welches an einem um die Nabenachse drehbaren Planetenradträger drehbar gelagert ist, und
- eine Bremseinrichtung.

Eine solche Mehrgangschaltnabe ist aus der EP 446 966 B1 bekannt.

Bei der bekannten Mehrgangschaltnabe ist gemäß Fig. 1 der Antreiber wahlweise mit dem Planetenradträger oder mit dem Hohlrad durch eine axial verschiebbare Schalthülse kuppelbar, um Gänge verschiedener Über setzung herbeizuführen. Dies bedeutet, dass auch beim Bremsen durch Einleitung eines Bremsaktivierungsmoments in den Antreiber dieses Brems aktivierungsmoment auf verschiedenen Wegen in die Bremseinrichtung eingeleitet wird. Dies bedeutet weiter, dass der Benutzer des mit der Mehrgangschaltnabe ausgerüsteten Fahrrads beim Bremsen unterschiedliche Drehwege durch Rückwärtstreten ausführen muss, um die Bremse wirksam werden zu lassen. Dies kann sich für den Benutzer als unangenehm erweisen, etwa dann, wenn er glaubt, mit einer kurzen Rückdrehbewegung die Bremsung einleiten zu können, in Wirklichkeit aber ein Gang eingeschaltet ist, der eine größere Rückdrehbewegung zum Einleiten der Bremsung erfordert. Besonders unangenehm kann dies in der Nähe eines Totpunkts des Tretkurbelantriebs werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrgangschaltnabe der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, dass für die Einleitung der Bremsung stets gleiche Verhältnisse vorliegen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs bezeichnete Mehrgang schaltnabe mit folgenden Merkmalen ausgeführt:

a) Zwischen dem Antreiber und dem Planetenradträger ist eine Planetenträgerantriebskupplung vorgesehen, welche von dem Antreiber ein Drehmoment auf den Planetenradträger nur in einer Vorwärtsdrehrichtung übertragen kann;
b) zwischen dem Antreiber und dem Hohlrad ist eine Hohlrad antriebskupplung vorgesehen, welche von dem Antreiber ein Drehmoment auf das Hohlrad nur in der Vorwärtsdrehrichtung übertragen kann;
c) die Planetenträgerantriebskupplung ist durch ein von einem Gangwechselsignalgeber her zugeführtes Schaltsignal ausschaltbar;
d) zwischen dem Hohlrad und der Nabenhülse ist eine hohlradseitige Abtriebskupplung vorgesehen, welche von dem Hohlrad ein Drehmoment auf die Nabenhülse nur in Vorwärtsdrehrichtung übertragen kann;
e) zwischen dem Planetenradträger und der Nabenhülse ist eine planetenträgerseitige Abtriebskupplung vorgesehen, welche von dem Planetenradträger ein Drehmoment nur in Vorwärtsdrehrichtung auf die Nabenhülse übertragen kann;
f) die hohlradseitige Abtriebskupplung ist durch ein von dem Gangwechselsignalgeber her zugeführtes Schaltsignal ausschaltbar;
g) die Bremseinrichtung ist durch den Planetenradträger ansteuerbar, und zwar durch Einleitung eines Bremsaktivierungsmoments in den Planetenradträger in Rückwärtsdrehrichtung;
h) zur Einleitung des Bremsaktivierungsmoments in den Planetenrad träger ist zwischen dem Antreiber und dem Planetenradträger eine Bremsaktivierungskupplung vorgesehen, welche von dem Antreiber ein Drehmoment auf den Planetenradträger nur in Rückwärtsdrehrichtung übertragen kann;
i) es sind Blockierungsunterdrückungsmittel zur Einwirkung auf die Hohlradantriebskupplung vorgesehen;
j) die Blockierungsunterdrückungsmittel sind durch eine Rück drehungssensorik gesteuert, welche auf ein Drehen des Antreibers und/oder der Nabenhülse in Rückwärtsdrehrichtung anspricht.

Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Mehrgang schaltnabe das Bremsaktivierungsmoment stets durch die Bremsaktivie rungskupplung von dem Antreiber auf den Planetenträger übertragen wird und der rückwärts drehende Planetenträger die Bremseinrichtung ansteuert, sind die Verhältnisse beim Bremsen unabhängig von der Wahl des jeweiligen Gangs.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Bremsaktivierungskupplung könnte kritische Zustände eines Blockierens der Mehrgangschaltnabe herbeiführen, insbesondere wenn das Fahrrad rückwärts geschoben wird oder wenn eine Rücktrittbremsung eingeleitet wird. Diese kritischen Zustände werden bei der erfindungsgemäßen Mehrgangschaltnabe durch die Blockierungsunter drückungsmittel vermieden, die auf die Hohlradantriebskupplung einwirken, wobei diese Blockierungsunterdrückungsmittel durch eine Rückdrehungs sensorik gesteuert sind, welche auf ein Drehen des Antreibers und/oder der Nabenhülse in Rückwärtsdrehrichtung anspricht. Es wird also beim Rückwärtsschieben oder Bremsen durch die Rückdrehungssensorik ein die Rückwärtsdrehung identifizierendes Rückdrehsignal erzeugt, das zur Aktivierung der Blockierungsunterdrückungsmittel führt und die Hohlrad antriebskupplung ausschaltet. In den folgenden Ausführungsbeispielen wird insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 15a, 15b; 16a bis 16d und 17a bis 17b nachgewiesen werden, dass eine Blockierungsgefahr beim Rückwärtsschieben des Fahrrads und beim Bremsen ausgeschlossen ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Rückdrehungssensorik eine drehspielbehaftete Mitnahmekupplung zwischen einem kettenzahnkranznäheren Antreiberteil des Antreibers und einem kettenzahnkranzferneren Antreiberteil des Antreibers umfasst und
dass an dem kettenzahnkranznäheren Antreiberteil eine antreibersei tige Kupplungshälfte der Hohlradantriebskupplung angeordnet ist,
dass an dem kettenzahnkranzferneren Antreiberteil antreiberseitige Kupplungshälften der Planetenträgerantriebskupplung und der Bremsaktivierungskupplung angeordnet sind und
dass durch alternierende Winkelveränderung in der Mitnahmekupp lung zwischen dem kettenzahnkranznäheren Antreiberteil und dem kettenzahnkranzferneren Antreiberteil die Hohlradantriebskupplung zur Zulassung einer schrittweisen Rückwärtsbewegung des Hohlrads gegenüber dem kettenzahnkranznäheren Antreiberteil periodisch ein- und ausschaltbar ist, wobei
eine Winkelveränderung in der Mitnahmekupplung in Richtung auf eine Rückwärtsmitnahmewinkelstellung des kettenzahn kranznäheren Antreiberteils zu dem kettenzahnkranzferneren Antreiberteil dank einer planetengetriebebedingten Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Hohlrad und dem Planetenradträger einen Übergang der Hohlradantriebskupp lung von einem Einschaltungszustand in einen Ausschaltungs zustand bewirkt und wobei
eine nach Erreichung des Ausschaltungszustands der Hohlrad antriebskupplung möglich werdende Winkelveränderung der Mitnahmekupplung in Richtung auf Beseitigung der Rückwärtsmitnahmewinkelstellung von dem ketten zahnkranznäheren Antreiberteil zu dem kettenzahnkranzfer neren Antreiberteil zur Wiedereinschaltung der Hohlrad antriebskupplung führt.

Dadurch, dass eine alternierende Winkelveränderung in der Mitnahmekupp lung stattfindet, ist sichergestellt, dass nach einer Beendigung des Bremsvorgangs oder des Rückwärtsschiebens die Hohlradantriebskupplung für den Vorwärtsantrieb des Fahrrads wieder zur Verfügung steht.

Auch andere Ausführungsformen sind möglich: Zum Beispiel könnte man die Rückdrehungssensorik auch mit piezoelektrischen Drehrichtungssensoren ausführen, die ebenfalls innerhalb des Antreibers untergebracht sein könnten und bei Rückwärtsschieben und Bremsen ein elektrisches Signal erzeugen. Dieses elektrische Signal könnte dann zur kurzfristigen Ausschaltung der Antriebskupplung dienen, wobei die Ausschaltzeit z. B. durch einen Verzögerungsschalter der elektrischen Schaltung festgelegt werden könnte und dafür gesorgt werden könnte, dass sich die Hohlradantriebskupplung nach Ablauf der eingestellten Verzögerung wieder einschaltet. Dann würde in ähnlicher Weise wie bei der mechanischen Lösung mittels einer drehspielbehafteten Mitnahmekupplung eine schrittweise Rückwärtsbewegung des Hohlrads gegenüber dem kettenzahnkranznäheren Antreiberteil möglich werden; ein Blockieren wäre vermieden, und es wäre wiederum sichergestellt, dass nach Übergang vom Bremsbetrieb oder Rückschubbetrieb zum Vorwärtstretbetrieb die Hohlradantriebskupplung wieder zur Verfügung steht.

In allgemeinerer Ausdrucksweise kann die Erfindung auch so beschrieben werden: Es wird ausgegangen von einer Mehrgangschaltnabe für Fahrräder od. dgl., welche umfasst:

- eine Nabenachse mit einer geometrischen Achse,
- einen mit mindestens einem Drehmomenteinleitungsglied, ins besondere Kettenzahnkranz, koppelbaren oder gekoppelten Antreiber, welcher drehbar auf der Nabenachse gelagert ist,
- eine drehbar auf der Nabenachse gelagerte Nabenhülse,
- ein innerhalb der Nabenhülse angeordnetes Planetengetriebesystem mit mindestens einem Planetengetriebe zur Drehmomentübertragung von dem Antreiber auf die Nabenhülse, dieses Planetengetriebesy stem ausgeführt mit den Planetengetriebekomponenten:
wenigstens ein Sonnenrad,
wenigstens ein drehbar auf der Nabenachse gelagertes Hohlrad und
wenigstens ein Planetenrad, welches an wenigstens einem um die Nabenachse drehbaren Planetenradträger drehbar gelagert ist, und
- eine Bremseinrichtung, wobei
zur Drehmomentübertragung von dem Antreiber zum Planetenrad träger und vom Antreiber zum Hohlrad sowie zur Drehmo mentübertragung von dem Planetenradträger zur Nabenhülse und vom Hohlrad zur Nabenhülse in Vorwärtsdrehrichtung wirksame EIN- WEG-Kupplungen vorgesehen sind und wobei
zur Übertragung eines Bremsaktivierungsmoments auf die Bremseinrichtung eine in Rückwärtsdrehrichtung wirksame weitere EIN-WEG-Kupplung vorgesehen ist.

Bei dieser Mehrgangschaltnabe ist eine Einrichtung zur Verhinderung des Rückschubblockierens vorgesehen dergestalt, dass mindestens eine der EIN-WEG-Kupplungen durch von einer Rückdrehungssensorik gesteuerte Ausschaltmittel ausschaltbar ist.

Durch die von der Rückdrehungssensorik angesteuerten Ausschaltmittel wird das Blockieren der Mehrgangschaltnabe beim Rückwärtsschieben und Bremsen verhindert.

Auch im Falle dieser allgemeineren Betrachtungsweise gilt, dass die mindestens eine EIN-WEG-Kupplung bei Vorliegen einer Drehung der Nabenhülse in Rückwärtsdrehrichtung, gesteuert durch die Rückdrehungs sensorik, periodisch aus- und einschaltbar ist.

Man kann den Vorgang des periodischen Aus- und Einschaltens der mindestens einen EIN-WEG-Kupplung bei Drehung der Nabenhülse in Rückwärtsdrehrichtung so sehen, dass durch Eintritt des Ausschaltzustands der mindestens einen EIN-WEG-Kupplung die Wiederherstellung von deren Einschaltzustand einleitbar ist derart, dass nach einem vorbestimmten Drehweg der Nabenhülse in Rückwärtsdrehrichtung seit Eintritt des Ausschaltzustands der Einschaltzustand wieder herbeigeführt wird.

Wiederum besteht die Möglichkeit, dass die Rückdrehungssensorik eine drehspielbehaftete Mitnahmekupplung im Antriebsstrang zwischen dem Drehmomenteinleitungsglied und der Nabenhülse umfasst. Alternativ zu dieser Möglichkeit ist es auch denkbar, statt der drehspielbehafteten Mitnahmekupplung eine elektronische Rückdrehungssensorik einzusetzen, etwa auf der Basis piezoelektrischer Drehrichtungssensoren.

Die Rückdrehungssensorik, z. B. die drehspielbehaftete Mitnahmekupplung, kann wiederum zwischen einem dem Drehmomenteinleitungsglied näheren Antreiberteil und einem dem Drehmomenteinleitungsglied ferneren Antreiberteil angeordnet sein.

Für den Fall der Verwendung einer drehspielbehafteten Mitnahmekupplung ist eine derartige Gestaltung möglich, dass der relative Einstellwinkel zweier von der drehspielbehafteten Mitnahmekupplung miteinander gekuppelter Nabenkomponenten innerhalb des Drehspiels alternativ in unterschiedlichen Drehrichtungen veränderbar ist, wobei durch diese alternativen Einstellwinkelveränderungen die mindestens eine EIN-WEG-Kupplung ausschaltbar bzw. einschaltbar ist und wobei die alternativen Einstellwinkelveränderungen zufolge der Aus- bzw. Einschaltung der mindestens einen EIN-WEG-Kupplung von mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufenden Komponenten des Planetengetriebes ableitbar sind.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer mit Bremseinrichtung und einer Einrichtung zur Verhinderung des Rückschubblockierens ausgeführten Mehrgangschaltnabe ist vorgesehen, dass eine erste EIN- WEG-Kupplung als Planetenträgerantriebskupplung zwischen dem Antreiber und dem Planetenradträger liegt, dass eine zweite EIN-WEG-Kupplung als Holradantriebskupplung zwischen dem Antreiber und dem Hohlrad liegt, dass eine dritte EIN-WEG-Kupplung als hohlradseitige Abtriebskupplung zwischen dem Hohlrad und der Nabenhülse liegt, dass eine vierte EIN-WEG-Kupplung als planetenträgerseitige Abtriebskupplung zwischen dem Planetenradträger und der Nabenhülse liegt, dass eine fünfte EIN-WEG-Kupplung als Bremsaktivierungskupplung zwischen dem Antreiber und dem Planetenradträger liegt, dass die Planetenträgerantriebskupplung und die hohlradseitige Abtriebskupplung durch je ein von außen zugeführtes Schaltsignal ausschaltbar sind und dass die Rückdrehungssensorik in dem Antreiber angeordnet ist.

Bei der soweit beschriebenen Mehrgangschaltnabe ist die Zahl der unterschiedliche Übersetzung oder Untersetzung liefernden Gänge beschränkt. Eine größere Variationsmöglichkeit lässt sich dadurch erreichen, dass in dem Planetengetriebe wahlweise verschiedene Sonnenräder wirksam gemacht werden, die mit unterschiedlichen Planetenrädern zusammenwirken.

Die Mehrgangschaltnabe kann zur Verwirklichung dieser erweiterten Gangschaltmöglichkeit ergänzt werden durch einen axial beweglichen Sonnenradzustandwandler, welcher in Abhängigkeit von seiner Axialstellung das Sonnenrad entweder zur Einnahme des Zustands freier Drehbarkeit oder des Zustands der Drehblockierung veranlasst und eine Gangwechseleinrichtung zum Bewegen des Sonnenradzustandwandlers in Richtung der geometrischen Achse, wobei diese Gangwechseleinrichtung in Wirkverbindung mit einer von einem Gangwechselsignalgeber außerhalb der Mehrgangschaltnabe her in die Mehrgangschaltnabe eingeführten Gang wechselsignalleitung stehen kann.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um den Sonnenradzustandwandler in axialer Richtung hin und her zu verschieben und dadurch ein Sonnenrad zu blockieren oder zur Drehung freizugeben. Eine bevorzugte Möglichkeit zeichnet sich durch die folgenden Merkmale aus:

a) eine um die geometrische Achse drehbare Steuerkurventrägereinheit mit mindestens einer in Umfangsrichtung um die geometrische Achse verlaufenden und zu einer achsnormalen Ebene geneigt ver laufenden Steuerkurve;
b) eine Drehmitnahmeverbindung zwischen einer bei Drehung des Antreibers oder/und bei Drehung der Nabenhülse um die geome trische Achse rotierenden Nabenkomponente und der Steuerkur venträgereinheit;
c) mindestens ein Steuerkurvenanlageelement zur im Wesentlichen axialen Anlage an der Steuerkurve,
d) wobei dieses Steuerkurvenanlageelement gegenüber der Nabenachse in Richtung der geometrischen Achse im Wesentlichen unbeweglich und in radialer Richtung gegenüber der geometrischen Achse radial verstellbar ist zwischen einer radial überlappenden Stellung zur Steuerkurve und einer radial nicht überlappenden Stellung zur Steuerkurve,
e) wobei weiter die: Gangwechselsignalleitung zur radialen Verstellung des Steuerkurvenanlageelements mit diesem in Wirkverbindung steht,
f) wobei weiter die Steuerkurventrägereinheit mit dem Sonnenradzu standwandler identisch ist oder in axialer Mitnahmeverbindung mit dem Sonnenradzustandwandler steht,
g) so dass nach radialer Verstellung des Steuerkurvenanlageelements in seine die Steuerkurve radial überlappende Stellung die Steuerkurve infolge der Drehung der Steuerkurventrägereinheit um die geome trische Achse in Berührung mit dem Steuerkurvenanlageelement treten kann und die Steuerkurventrägereinheit sowie der Sonnen radzustandwandler infolge Relativverdrehung der Steuerkurve und des Steuerkurvenanlageelements eine Axialverschiebung erfahren.

Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass die Position des Sonnenradzustandwandlers ohne Rücksicht auf etwaige Veränderungen in der Gangwechselsignalleitung präzise positioniert werden kann mit der Folge, dass auf Gangschaltbefehl hin mit hoher Präzision das jeweils ausgewählte Sonnenrad an der Nabenachse festgesetzt oder zur Drehung freigegeben wird. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass die Axialverschiebung des Sonnenradzustandwandlers mit einer von einer Drehbewegung einer Nabenkomponente abgeleiteten Kraft erfolgt, die zum Verschieben des Sonnenradzustandwandlers notwendige Kraft also nicht von dem Gangwechselsignalgeber, also z. B. Gangschalter, an der Lenkstange abgeleitet werden muss. Die von der Drehbewegung einer Nabenkomponente abgeleitete Kraft reicht aus, um den Sonnenradzustandwandler auch unter Last zu verschieben, also dann, wenn zwischen dem Sonnenrad und der Nabenachse ein Stützmoment wirksam ist, welches die Verschiebung des Sonnenrads erschwert.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehrgangschaltnabe;

Fig. 2 eine Vergrößerung zu Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 1;

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 1;

Fig. 7 eine Vergrößerung zu Fig. 2, beschränkt auf den Bereich der Steuerkurventrägereinheit und der mit den Steuerkurven der Steuerkurventrägereinheit zusammenwirkenden Steuerkurven anlageelemente;

Fig. 8a-8c schematische Abwicklungen der Steuerkurventrägereinheit in verschiedenen Betriebszuständen;

Fig. 9 ein Detail des Planetenradträgers;

Fig. 10 ein weiteres Detail des Planetenradträgers;

Fig. 11 im Detail eine Kupplungshülse zum Ausschalten der hohlradseitigen Abtriebskupplung vom Gangschalter aus;

Fig. 12 im Detail einen Schaltring zum intermittierenden Ausschalten der Hohlradantriebskupplung beim Rückwärtsschieben und Bremsen;

Fig. 13 eine Abwicklung entsprechend Fig. 8a bei einer Steuerkurven trägereinheit mit modifizierten Steuerkurven;

Fig. 14 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1 bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 15a das Problem der Nabenblockierung beim Rückwärtsschieben;

Fig. 15b das Problem der Nabenblockierung beim Bremsen;

Fig. 16a eine Lösung für die Probleme gemäß Fig. 15a und 15b;

Fig. 16b einen Zustand I beim Rückwärtsschieben im Falle einer Lösung gemäß Fig. 16a;

Fig. 16c einen Zustand II beim Rückwärtsschieben im Falle einer Lösung gemäß Fig. 16a;

Fig. 16d einen Zustand III beim Rückwärtsschieben im Falle einer Lösung gemäß Fig. 16a;

Fig. 17a einen Zustand I beim Bremsen im Falle einer Lösung ent sprechend Fig. 16a und

Fig. 17b einen Zustand II beim Bremsen im Falle einer Lösung ent sprechend Fig. 16a.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße 7-Gang-Schaltnabe in einer Halbschnitt-Übersichtsdarstellung, wobei die nachfolgend im Einzelnen beschriebenen Schnitte eingezeichnet sind.

Zur leichteren Beschreibung ist in Fig. 2 der funktionswesentliche Bereich der 7-Gang-Schaltnabe gemäß Fig. 1 vergrößert dargestellt, und zwar im 7. Gang oder großen Schnellgang, das ist der Gang größter Übersetzung, der auch großer Schnellgang genannt wird.

Man erkennt eine Nabenachse 10 mit einer geometrischen Achse A. Auf der Nabenachse 10 sind ein Lagerring 11 und ein Lagerring 12 durch Ver schraubung befestigt. Auf dem Lagerring 11 ist ein Antreiberteil 13n mittels eines Kugellagers 15 drehbar gelagert, der mit Profilen 14 zur Anbringung mindestens eines Kettenzahnkranzes ausgebildet ist. Auf dem Lagerring 12 einerseits und dem Antreiberteil 13n andererseits sind Lagereinsatzringe 16a, 16b aus Stahl einer aus Leichtmetall bestehenden Nabenhülse 16 mittels Kugellagern 17 bzw. 18 drehbar gelagert. Diese Nabenhülse 16 ist zur Vereinfachung der Darstellung unterbrochen gezeichnet. Innerhalb der Nabenhülse 16 ist ein Planetengetriebesystem PGS mit - im Beispielsfall - einem einzigen Planetengetriebe 19 unterge bracht. Dieses Planetengetriebe 19 umfasst einen Planetenradträger 20a-b-c (siehe auch Fig. 9 und 10), welcher aus einem Lagerhals 20a, einem mit dem Lagerhals 20a einstückig zusammenhängenden Zwischenring 20b und einem Vorderring 20c zusammengesetzt ist. Ferner umfasst das Planetengetriebe 19 ein Hohlrad 21 und Sonnenräder 22, 23, 24, von denen jeweils eines auf der Nabenachse 10 gegen Drehung abgestützt ist. Im Falle der Fig. 2 ist das Sonnenrad 24 auf der Nabenachse 10 gegen Drehung abgestützt. Die zur wahlweisen Abstützung eines der Sonnenräder 22, 23, 24 dienenden Mittel werden an späterer Stelle erörtert. Auf dem Planetenradträger 20a-b-c sind mittels Planetenlagerbolzen 25 Planetenradsätze 26-27-28 drehbar gelagert. Jeder Planetenradsatz 26-27-28 besteht aus drei zur gemeinsamen Drehung um den jeweiligen Planeten lagerbolzen 25 verbundenen Planetenrädern 26, 27 und 28, von denen das Planetenrad 26 die größte Zähnezahl und das Planetenrad 28 die kleinste Zähnezahl besitzt. Die Planetenräder 26, 27, 28 kämmen mit den Sonnenrädern 22 bzw. 23 bzw. 24. Außerdem kämmt das Planetenrad 27 mit einer Innenverzahnung 29 des Hohlrads 21. Auf dem Planetenradträger 20a-b-c, und zwar auf dem Lagerhals 20a dieses Planetenradträgers, ist ein Sperrklinkenträger 30 zur Drehmitnahme - und zwar mit Drehspiel - angeordnet, welcher einen planetenträgerseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatz 31 trägt. Auf die Funktion des Drehspiels zwischen dem Lagerhals 20a und dem Sperrklinkenträger 30 wird später noch bei der Beschreibung einer Bremsvorrichtung 39 im Detail eingegangen. Der planetenträgerseitige Abtrieb-Sperrklinkensatz 31 bildet zusammen mit einer Sperrklinkenverzahnung 32 der Nabenhülse 16 und zwar des Lagereinsatzrings 16a eine planetenträgerseitige Abtriebskupplung 31-32 zur Antriebsübertragung von dem Planetenradträger 20a-b-c auf die Nabenhülse 16. Wie auch aus dem Schnitt gemäß Fig. 5 ersichtlich, sind die Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 31 und die Sperrklinkenverzahnung 32 so aufeinander abgestellt, dass zum Antrieb der Nabenhülse 16 in Vorwärtsdrehrichtung VD die Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 31 in die Sperrklinkenverzahnung 32 mitnehmend eingreifen und dass bei Stillstand des Planetenradträgers 20a-b-c die Sperrklinkenverzahnung 32 der in Vorwärtsdrehrichtung VD drehenden Nabenhülse 16 über die Sperrklinken des Abtrieb-Sperrklinkensatzes 31 hinweg gleitet, d. h. die planetenträgerseitige Abtriebskupplung 31-32 überholt wird.

Auf dem Hohlrad 21 ist mittels Sperrklinken-Lagerbolzen 33 ein hohlradseitiger Abtrieb-Sperrklinkensatz 34 gelagert, welcher zusammen mit einer Sperrklinkenverzahnung 35 der Nabenhülse 16 eine hohlradseitige Abtriebskupplung 34-35 bildet. Wenn die Sperrklinken des Sperrklinken satzes 34 in die Sperrklinkenverzahnung 35 des Lagereinsatzrings 16b der Nabenhülse 16 eingreifen und das Hohlrad 21 in Vorwärtsdrehrichtung VD angetrieben ist, so wird die Nabenhülse 16 von dem Hohlrad 21 in Vorwärtsdrehrichtung mitgenommen. Wenn das Hohlrad 21 feststeht und die Nabenhülse 16 in Vorwärtsdrehrichtung VD umläuft, so gleitet die Sperrklinkenverzahnung 35 der Nabenhülse 16 über die Sperrklinken des hohlradseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatzes 34 hinweg. Dies geht auch aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 hervor.

Der Antrieb der 7-Gang-Schaltnabe wird von einer Antriebskette her über einen Kettenzahnkranz, allgemeiner gesagt über ein Drehmomenteinleitungsglied DEG in den kettenzahnkranznäheren Antreiberteil 13n eines Antreibers 13 eingeleitet. Mit dem Antreiberteil 13n ist ein Sperrklinkenträger 36a-36b als kettenzahnkranzfernerer Antreiberteil zur gemeinsamen Drehung verbunden, welcher aus den beiden einstückig zusammenhängenden Teilen 36a und 36b besteht. Mit diesem Sperrklinkenträger 36a-36b ist ein in Fig. 12 in perspektivischer Einzelteildarstellung gezeigter Schaltring 36c in spielfreier Drehmitnahmeverbindung; die Funktion dieses Schaltrings 36c wird später im Zusammenhang mit den Betriebszuständen Rückwärtsschieben und Bremsen erläutert. Auf dem Sperrklinkenträger 36a-36b ist ein planetenträgertreibender Sperrklinkensatz 37 angeordnet, der mit einer Sperrklinkenverzahnung 38 des Planetenradträgers 20a-b-c in Mitnahmeeingriff steht und mit dieser zusammen eine Planetenträgerantriebskupplung 37-38 bildet. Der planetenträgertreibende Sperrklinkensatz 37 nimmt den Planetenradträger 20a-b-c in Vorwärtsdrehrichtung VD mit, wenn der Antreiberteil 13n in Vorwärtsdrehrichtung VD angetrieben wird. Der Schaltring 36c weist an seiner Innenumfangsfläche nach radial innen weisende Vorsprünge 70 auf (Fig. 12), über welche er in Drehmitnahme verbindung mit dem Teil 36b des Sperrklinkenträgers 36a-36b steht. Ferner weist der Schaltring 36c axiale Ausprägungen 71 auf, deren Funktion später erläutert wird.

In dem in Fig. 2 dargestellten Schaltzustand des siebten Gangs tritt bei Drehung des Antreiberteils 13n in Vorwärtsdrehrichtung folgender Drehmo mentfluss ein:

Der Antreiberteil 13n nimmt über den Sperrklinkenträger 36a-36b und den planetenträgertreibenden Sperrklinkensatz 37 und die Sperrklinkenverzahnung 38 den Planetenradträger 20a-b-c in Vorwärtsdrehrichtung VD mit. Das kleine Planetenrad 28 wälzt sich dabei an dem großen Sonnenrad 24 ab, welches als einziges der Sonnenräder 22, 23, 24 gegen Drehung um die Nabenachse 10 blockiert ist. Der Planetenradsatz 26-27-28 wälzt sich mit dem mittelgroßen Planetenrad 27 an der Innenverzahnung 29 des Hohlrads 21 ab. Die Sonnenräder 22 und 23 können sich frei um die Nabenachse 10 drehen. Das Hohlrad 21 wird in Vorwärtsdrehrichtung mit einer Drehzahl angetrieben, welche größer ist als die Drehzahl des Antreibers 13 und des Planetenradträgers 20a-b-c. Die Drehzahl des Hohlrads 21 wird über den hohlradseitigen Abtrieb-Sperr klinkensatz 34 und die Sperrklinkenverzahnung 35, die zusammen eine hohlradseitige Abtriebskupplung 34, 35 bilden, auf die Nabenhülse 16 übertragen. Die Nabenhülse 16 läuft also mit einer gegenüber der Drehzahl des Antreibers 13 ins Schnelle übersetzten Drehzahl um. Da das große Sonnenrad 24 und das kleine Planetenrad 28 an der Übersetzungswirkung des Planetengetriebes 19 beteiligt sind, handelt es sich um den Zustand der größten Übersetzung. Man spricht vom großen Schnellgang.

Wenn - wiederum im Schaltzustand des siebten Gangs oder großen Schnellgangs gemäß Fig. 2 - der Antreiber 13 still steht und die Nabenhülse 16 sich in Vorwärtsdrehrichtung VD dreht (Leerlauf), dann stehen auch der Planetenradträger 20a-b-c und das Hohlrad 21 des Planetengetriebes 19 still, und die Nabenhülse 16 gleitet mit der Sperrklinkenverzahnung 35 über den hohlradseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatz 34 hinweg.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass zwischen dem Antreiberteil 13n und dem Hohlrad 21 noch ein weiterer Sperrklinkensatz 44, nämlich ein hohlradtreibender Sperrklinkensatz 44, angeordnet ist, wie auch in Fig. 6 im Schnitt gezeigt. Dieser Sperrklinkensatz 44 sitzt auf dem Antreiberteil 13n. Seine Sperrklinken greifen in eine Sperrklinkenverzahnung 45 des Hohlrads 21 ein und bilden zusammen mit der Sperrklinkenverzahnung 45 eine Hohlradantriebskupplung 44, 45 (in Fig. 6 nur strichliert über einen tatsächlich nicht in der Schnittebene VI-VI liegenden Hohlradausschnitt angedeutet). Im Zustand des hier beschriebenen 7. Gangs oder großen Schnellgangs ist der hohlradtreibende Sperrklinkensatz 44 an der Drehmo mentübertragung nicht beteiligt. Die Bedeutung dieses hohlradtreibenden Sperrklinkensatzes wird sich im weiteren Verlauf der Beschreibung im Zusammenhang mit der Erörterung eines direkten Ganges sowie der untersetzten Gänge 3, 2 und 1 ergeben. Es genügt hier, darauf hinzuweisen, dass im 7. Gang oder großen Schnellgang bei Antrieb der Nabenhülse 16 durch den Antreiber 13 über den Planetenradträger 20a-b-c das Hohlrad 21 mit größerer Drehzahl umläuft als der Antreiber 13 und der Planetenradträger 20a-b-c, so dass die Sperrklinkenverzahnung 45 über den hohlradtreibenden Sperrklinkensatz 44 hinweg gleitet.

Zum Zwecke des Bremsens ist links von dem Planetengetriebe 19 eine Rücktrittbremse 39 vorgesehen. Die Rücktrittbremse 39 (siehe auch Fig. 4) umfasst einen aufspreizbaren Bremsmantel 40, der gegen eine Bremsfläche 41 der Nabenhülse 16 zur reibenden Anlage gebracht werden kann. Der aufspreizbare Bremsmantel 40 ist an dem Lagerring 12 gegen Verdrehung um die Nabenachse 10 gesichert, beispielsweise mittels eines drehfest an dem Lagerring 12 ansetzenden Bremshebels (nicht eingezeichnet), der am Rahmen des jeweiligen Fahrrads gegen Verdrehung abgestützt ist. Wenn im Schaltzustand des 7. Gangs oder großen Schnellgangs gemäß Fig. 2 der Antreiber 13 zum Bremsen in Rückwärtsdrehrichtung RD gedreht wird, so nimmt der Antreiber 13 über den Sperrklinkenträger 36a-36b vermittels eines weiteren auf dem Sperrklinkenträger 36a-36b angeordneten, brems betätigenden Sperrklinkensatzes 42 (siehe auch Fig. 3) den Planetenrad träger 20a-b-c in Rückwärtsdrehrichtung RD mit, so dass auch der Lagerhals 20a des Planetenradträgers 20a-b-c und der Sperrklinkenträger 30 des planetenträgerseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatzes 31 in Rückwärtsdrehrichtung RD gedreht werden. Der Sperrklinkensatz 42 bildet zusammen mit der Sperrklinkenverzahnung 38 eine weitere Kupplung, nämlich eine Bremsaktivierungskupplung 42-38.

Wie im Einzelnen in Fig. 4 zu erkennen, sind zwischen dem Lagerhals 20a und dem Bremsmantel 40 Klemmrollen 43 angeordnet, die durch einen einstückig mit dem Sperrklinkenträger 30 hergestellten Klemmrollenkäfig 30a positioniert sind. Der Lagerhals 20a ist im Bereich der Klemmrollen 43 an seiner Außenumfangsfläche mit Steigflächen 20d versehen, welche bei Drehbewegung des Lagerhalses 20a in Rückwärtsdrehrichtung RD die Klemmrollen 43 gegen die Innenumfangsfläche 40a des aufspreizbaren Bremsmantels 40 andrücken und den Bremsmantel 40 aufspreizen, so dass die Nabenhülse 16 durch den sich aufspreizenden Bremsmantel 40 gebremst wird. Der Bremsvorgang wird dabei durch den planetenträgerseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatz 31 und den hohlradseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatz 34 nicht behindert, da die Sperr klinkenverzahnungen 32 und 35 über den planetenträgerseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatz 31 bzw. den hohlradseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatz 34 frei hinweg gleiten können.

Es sei ergänzend darauf hingewiesen, dass - wie vorstehend bereits angesprochen - der Sperrklinkenträger 30 und der Lagerhals 20a unter einem Drehspiel in gegenseitiger Drehmitnahmeverbindung stehen (siehe Fig. 5). Dieses Drehspiel wird durch korrespondierende Verzahnungen an der Außenumfangsfläche des Lagerhalses 20a und an der Innenumfangs fläche des Sperrklinkenträgers 30 bereitgestellt. Im Antriebszustand, d. h. bei Drehmomenteinleitung über den Antreiber 13 in Vorwärtsdrehrichtung VD, liegen gemäß der Darstellung nach Fig. 5 die korrespondierenden Ver zahnungen über einander zugekehrte treibende Zahnflanken 20e bzw. 30b aneinander an, so dass eine Drehmomentübertragung vom Lagerhals 20a auf den Sperrklinkenträger 30 erfolgen kann. Beim Bremsen dagegen wird der Lagerhals 20a unter teilweisem "Aufbrauchen" des Drehspiels relativ zu dem Sperrklinkenträger 30 verdreht, wobei die Klemmrollen 43 über die Steigflächen 20d gegen den Bremsmantel 40 gedrückt werden und diesen unter Bremsung der Nabenhülse 16 aufspreizen. Die Steigung der Steigflächen 20d ist so bemessen, dass das Drehspiel beim Bremsen nicht ganz aufgebraucht wird. Bei erneutem Drehantrieb über den Antreiber 13 in Vorwärtsdrehrichtung VD werden der Lagerhals 20a und der Sperrklinkenträger 30 relativ zueinander so lange verdreht, bis sich der in Fig. 5 gezeigte Anlagezustand der treibenden Zahnflanken 20e und 30b von Lagerhals 20a und Sperrklinkenträger 30 wieder einstellt, wobei die Bremse 39 wieder vollständig gelöst ist.

Wenn das Fahrrad bei still stehendem Antreiber 13 rückwärts geschoben wird, die Nabenhülse 16 also in Rückwärtsdrehrichtung RD umläuft, so tritt Folgendes ein:
Die Sperrklinken des planetenträgerseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatzes 31 greifen in die diesen zugeordnete Sperrklinkenverzahnung 32 der Naben hülse 16 ein, so dass der Planetenradträger 20a-b-c unter Vermittlung des Sperrklinkenträgers 30 durch gegenseitige Anlage der treibenden Zahn flanken 20e und 30b ohne Bremsbetätigung in Rückwärtsdrehrichtung RD gedreht wird (ohne Bremsbetätigung, weil keine Relativdrehung zwischen dem Lagerhals 20a und dem Klemmrollenkäfig 30a stattfindet - siehe auch Fig. 5). Bei diesem Rückwärtsdrehen des Planetenradträgers 20a-b-c wird das Hohlrad 21 vermittels der Planetenradsätze 26-27-28, von denen sich im Schaltzustand gemäß Fig. 2 (7. Gang) der Planetenradsatz 28 an dem festgesetzten Sonnenrad 24 abwälzt, mit einer größeren Drehgeschwindig keit in Rückwärtsdrehrichtung RD angetrieben als der Planetenradträger 20a-b-c. Das Hohlrad 21 dreht sich also auch mit einer höheren Drehge schwindigkeit in Rückwärtsdrehrichtung RD (entsprechend der Planetenge triebeübersetzung) als die Nabenhülse 16, welche ohne Getriebeübersetzung den Planetenradträger 20a-b-c antreibt, so dass die Sperrklinken des hohlradseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatzes 34 an der korrespondierenden Sperrklinkenverzahnung 35 des sich mit der Nabenhülse 16 mitdrehenden Lagereinsatzrings 16b vorbei gleiten.

Dennoch tritt beim Rückwärtsschieben des Fahrrads ein Blockierproblem auf, das nachstehend unter Hinweis auf Fig. 3 und 6 dargelegt wird unter anschließender Erörterung einer Problemlösung. Aufgrund ihrer Drehung in Rückwärtsdrehrichtung RD versuchen beim Rückwärtsschieben des Fahrrads jeweils sowohl das Hohlrad 21 (mit der größeren Drehzahl) über seine Sperrklinkenverzahnung 45 und den Sperrklinkensatz 44 als auch der Planetenradträger 20a-b-c (mit der kleineren Drehzahl) über den Vorderring 20c und den Sperrklinkensatz 37 den Antreiber 13 in Rückwärtsdrehrich tung RD anzutreiben. Aufgrund der übersetzten größeren Drehzahl des Hohlrads 21 müsste der Antreiberteil 13n vom Hohlrad 21 in Rückwärtsdrehrichtung RD mitgenommen werden und dabei eine Relativdrehung zum Planetenradträger 20a-b-c ausführen, der mit der nicht übersetzten Drehzahl der Nabenhülse 16 über die Sperrklinken 31 in Rückwärtsdrehrichtung RD angetrieben ist. Diese Relativdrehung würde zwar von dem planetenträgerseitigen Sperrklinkensatz 37 zugelassen werden, wird aber durch den bremsaktivierenden Sperrklinkensatz 42 blockiert, was zu einer Versperrung des Getriebes und damit zur Unmöglichkeit des Rückwärtsschiebens führen würde. Um eine derartige Blockierung zu vermeiden, ist es erforderlich, im Falle des Rückwärtschiebens mindestens einen der Sperrklinkensätze 42 und 44 an einem permanenten Eingriff mit dem Antreiber 13 zu hindern. Nachstehend wird vorgeführt, wie durch Unterdrückung permanenten Eingriffs zwischen dem Hohlrad 21 und dem hohlradtreibenden Sperrklinkensatz 44 am Antreiberteil 13n die Blockierung verhindert werden kann.

Betrachtet man Fig. 6, so erkennt man, dass bei Drehung des Hohlrads 21 in Rückwärtsdrehrichtung RD (mit der größeren Drehgeschwindigkeit) die Sperrklinkenverzahnung 45 des Hohlrads 21 versucht, die Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 am Antreiberteil 13n mitzunehmen. In axialer Über lappung mit diesen Sperrklinken 44 sind die Ausprägungen 71 des Schaltrings 36c vorgesehen (siehe auch Fig. 2 und 1 2), wobei der Schaltring 36c mit seinen Vorsprüngen 70 in spielfreier Drehmitnahmever bindung mit dem Sperrklinkenträger 36a-36b steht. Die Drehzahldifferenz zwischen dem schnell drehenden Hohlrad 21 einerseits und dem in Einheit mit dem Schaltring 36c langsam drehenden Sperrklinkenträger 36a-36b andererseits führt zu einer Relativdrehung zwischen der vom Planetenrad träger 20a-b-c angetriebenen Einheit 36a-36b-36c (bestehend aus dem Sperrklinkenträger 36a-36b und dem Schaltring 36c mit den Ausprägungen 71) und dem vom Hohlrad 21 angetriebenen Antreiberteil 13n. Diese Relativdrehung ist lediglich im Rahmen eines Drehspiels ä möglich, welches einen zwischen 0 und ä variierenden Flankenabstand 13f-36g zwischen einer Zahnflanke 13f an dem Antreiberteil 13n und einer Zahnflanke 36g an dem Sperrklinkenträger 36a-36b erlaubt (welcher erneut als ein dem Kettenzahnkranz DEG ferner Antreiberteil zu verstehen ist).

Aufgrund des Eingriffs der Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 am Antreiber 13 und der Sperrklinkenverzahnung 45 an dem sich in Rückwärtsdrehrichtung RD schnell drehenden Hohlrad 21 wird der Antreiberteil 13n mit der schnellen Drehgeschwindigkeit des Hohlrads 21 in Rückwärtsdrehrichtung RD mitgenommen, und die Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 werden unter die Ausprägungen 71 an dem sich langsamer, nämlich mit dem Planetenradträger 20a-b-c, in Rückwärtsdrehrichtung RD drehenden Schaltring 36c geschoben. Die Mitnahme des Antreiberteils 13n mit dem Hohlrad 21 erfolgt unter Vergrößerung des Flankenabstands 13f-36g. In dem in Fig. 6 gezeigten Zwischenzustand entspricht der Flankenabstand 13f-36g zur etwa der Hälfte des Drehspiels ä. Bevor der Flankenabstand 13f-36g sein Maximum entsprechend dem Drehspiel ä erreicht, sind die Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 so weit unter die als Blockierungs unterdrückungsglied BS wirkenden Ausprägungen 71 am langsamer drehenden Schaltring 36c geschoben, dass der gegenseitige Eingriff zwischen den Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 und der Sperrklinken verzahnung 45 des Hohlrads 21 aufgehoben ist. Zu diesem Zeitpunkt findet keine Drehmomentübertragung mehr vom Hohlrad 21 auf den Antreiberteil 13n statt. Das Hohlrad 21 kann sich also ungehindert, d. h. ohne Mitnahme des Antreiberteils 13n, an den Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 vorbei drehen. In diesem Zustand ist der Antreiberteil 13n vorübergehend ohne Drehantrieb, da auch vom Planeten radträger 20a-b-c her über den Sperrklinkensatz 37 und den Sperrklinkenträger 36a-36b, solange keine Drehmomentübertragung auf den Antreiberteil 13n erfolgen kann, bis der Flankenabstand 13f-36g wieder zu null geworden ist, jedenfalls aber sein Minimum erreicht hat. Während der Verkleinerung des Flankenabstands 13f-36g nimmt der Sperrklinkenträger 36a-36b, welcher sich unter Vermittlung des Sperrklinkensatzes 37 mit dem Planetenradträger 20a-b-c in Rückwärts drehrichtung RD mitdreht, den Schaltring 36c über die Vorsprünge 70 in Rückwärtsdrehrichtung RD mit, was letztendlich dazu führt, dass die Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 wieder unter den Ausprägungen 71 heraustreten und erneut in die Sperrklinkenverzahnung 45 am Hohlrad 21 eintauchen, und zwar in eine andere Zahnlücke, so dass sich der vorstehend geschilderte Ablauf (Mitnahme der Sperrklinken 44 und Ein schieben unter die Ausprägungen 71 etc.) wiederholt.

Zur Vermeidung einer Blockierung des Getriebes aufgrund der unterschiedli chen Drehzahlen des Hohlrads 21 einerseits und des Planetenradträgers 20a-b-c andererseits werden also die Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 zwischen dem Antreiberteil 13n und dem Hohlrad 21 intermittierend ein- und ausgeschaltet, so dass der Rückwärtsmitnahmeeingriff des Hohlrads 21 mit dem Antreiberteil 13n über die Sperrklinken 44 zwar nicht ständig unterbrochen ist, wohl aber intermittierend; dass die Sperrklinken dabei nacheinander in sukzessive Zahnlücken eintauchen, entspricht der nun also doch ermöglichten Drehung des Hohlrads 21 in Rückwärtsdrehrichtung RD gegenüber dem Antreiberteil 13n.

Es ist nun noch unter Hinweis auf Fig. 6 zum Bremsvorgang nachzutragen, dass die Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 zwischen dem Antreiber 13 und dem Hohlrad 21 zur Vermeidung eines Blockierens auch beim Bremsen außer Eingriff mit der Sperrklinkenverzahnung 45 gebracht werden. Bei Drehung des Antreiberteils 13n in Rückwärtsdrehrichtung RD zum Zwecke der Bremsung wird der Planetenradträger 20a-b-c über die Sperrklinken des bremsbetätigenden Sperrklinkensatzes 42 des Planetengetriebes 19 in Rückwärtsdrehrichtung RD mitgenommen; der Planetenradträger 20a-b-c treibt dabei über einen der Planetenradsätze 26, 27, 28 das Hohlrad 21 an, und zwar mit gegenüber dem Antreiberteil 13n erhöhter Drehgeschwindigkeit in Rückwärtsdrehrichtung RD. Zur Vermeidung einer Blockierung des Getriebes aufgrund der Relativdrehung zwischen dem langsamer drehenden Antreiberteil 13n und dem schneller drehenden Hohlrad 21 (beide in Rückwärtsdrehrichtung) schieben sich auch beim Bremsen die Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 44 unter die Ausprägungen 71, wobei der Flankenabstand 13f-36g zunimmt. Erst wenn der maximale Flankenabstand 13f-36g entsprechend dem Drehspiel ä erreicht ist, kommt es zu einer Drehmomentübertragung von dem Antreiberteil 13n auf den Planetenradträger 20a-b-c und letztendlich zu einer bremsbetätigenden Drehbewegung des Planetenradträgers 20a-b-c in Rückwärtsdrehrichtung RD, die nun wegen erfolgter Ausschaltung der Sperrklinken 44 nicht mehr blockiert und bis zum Greifen der Bremse 39 fortgesetzt werden kann. Ein nachfolgendes Drehen des Antreibers 13 in Vorwärtsdrehrichtung VD stellt wieder die Ausgangsverhältnisse her.

Man kann die Flanken 13f und 36g und in Umfangsrichtung entgegeng erichtete Flanken 13g und 36h als eine drehspielbehaftete Drehmitnahme kupplung MKS zwischen zwei Antreiberteilen verstehen, nämlich zwischen dem kettenzahnkranznäheren Antreiberteil 13n und dem kettenzahn kranzferneren Antreiberteil 36a-36b, der als Sperrklinkenträger 36a-36b für die Sperrklinken 37 und 42 ausgebildet ist.

Das Verständnis der Blockierungsgefahr beim Rückwärtsschieben des Fahrrads und beim Bremsen wird erleichtert durch die Betrachtung der Fig. 15a und 15b. Beide Figuren stellen eine schematische Abwicklung der Mehrgangschaltnabe nach Fig. 1 bis 13 dar. Die einzelnen schematisiert dargestellten Nabenkomponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 1 bis 13.

Wenn die Nabenhülse 16 in Fig. 15a mit der Rückwärtsdrehzahl r im Rückwärtsdrehsinn RD durch Rückwärtsschieben des Fahrrads gedreht wird, so nimmt die Nabenhülse 16 über die planetenträgerseitige Antriebskupplung 31-32 den Planetenradträger 20a-b-c im Rückwärtsdrehsinn RD mit, ebenfalls mit der Drehzahl r. Durch das Planetengetriebe 19 wird die Drehzahl r ins Schnelle übersetzt, so dass das Hohlrad 21 im Rückwärtsdrehsinn RD mit der Drehzahl 2r umläuft (das Drehzahlverhältnis 2 ist willkürlich und nur der vereinfachten schematischen Darstellung halber gewählt). Das Hohlrad 21 will über die Hohlradantriebskupplung 44-45 den Antreiber 13 mitnehmen, d. h. mit der Drehzahl (2r) im Rückwärtsdrehsinn RD antreiben. Da aber der Antreiber 13 auch über die Planetenradantriebskupplung 37-38 mitgenommen werden soll, kommt es zu einer Blockierung des Planetengetriebssystems PGS.
(Soweit das Problem 1)

Zu einer Blockierung kommt es auch, wenn gemäß Fig. 15b der Kettenzahnkranz DEG und mit ihm der Antreiber 13 mit der Bremsdrehzahl b zum Zwecke der Bremsung rückwärts gedreht wird. Der Antreiber 13 nimmt dabei über die Bremsaktivierungskupplung 42-38 den Planetenradträger 20a-b-c in Rückwärtsdrehrichtung RD mit, was zu einer Abbremsung der Nabenhülse 16 durch die Bremseinrichtung 39 führen soll. Die Nabenhülse 16 dreht sich im Vorwärtsdrehsinn VD weiter mit einer entsprechend dem Bremsvorgang abnehmenden Drehzahl. Die dem Planetenradträger 20a-b-c durch den Antreiber 13 im Rückwärtsdrehsinn RD erteilte Rückwärtsdrehzahl b wird über das Planetengetriebe 19 auf das Hohlrad 21 übertragen, und zwar mit Übersetzung, so dass das Hohlrad 21 mit der Rückwärtsdrehzahl 2b umläuft (zum Übersetzungsverhältnis 2 siehe oben). Die hohlradseitige Abtriebskupplung 34, 35 wird überholt. Die Rückwärtsdrehzahl 2b des Hohlrads 21 wird jedoch durch die Hohlradantriebskupplung 44, 45 auf den Antreiber 13 übertragen. Da in den Antreiber 13 aber auch die Rückwärtsdrehzahl b von dem Kettenzahnkranz DEG eingeleitet wird, kommt es zu einer Blockierung.
(Problem 2)

Zur Unterdrückung der Blockierung beim Rückwärtsschieben und Bremsen ist gemäß Fig. 16a zwischen dem kettenzahnkranznahen Antreiberteil 13n und dem kettenzahnkranzferneren Antreiberteil 36a-36b eine Rückdrehungssensorik MKS vorgesehen, und zwar in Verbindung mit einem Blockierungsunterdrückungsglied BS. Die Rückdrehungssensorik MKS ist als eine drehspielbehaftete Drehmitnahmekupplung MKS ausgebildet. In Fig. 16a erkennt man das Drehspiel ä. ä entspricht dem Maximalwert des Winkelabstands 13f-36g zwischen den Zahnflanken 13f und 36d der durch die Drehmitnahmekupplung MKS miteinander verbundenen Antreiberteile 13n und 36a-36b. In Fig. 16a ist der große Schnellgang im Vorwärtsbetrieb dargestellt entsprechend Fig. 1 und 2. Der Winkelabstand 13f-36g ist auf null eingestellt. Der kettenzahnkranznähere Antreiberteil 13n nimmt über die Zahnflanken 13f und 36g den kettenzahn kranzferneren Antreiberteil 36a-36b, d. i. der Sperrklinkenträger 36a-36b, mit. Durch den kettenzahnkranzferneren Antreiberteil 36a-36b wird über die Planetenträgerantriebskupplung 37-38 der Planetenradträger 20a-b-c im Vorwärtsdrehsinn VD mit der Vorwärtsdrehzahl v angetrieben. Gleichzeitig wird über das Planetengetriebe 19 das Hohlrad 21 mit der übersetzten Vorwärtsdrehzahl 2v angetrieben und treibt über die hohlradseitige Abtriebskupplung 34-35 die Nabenhülse 16 mit der Vorwärtsdrehzahl 2v an. Dabei werden die planetenträgerseitige Abtriebskupplung 31-32 und die Hohlradantriebskupplung 44-45 überholt. Der Vorwärtsantrieb in Vorwärtsdrehrichtung VD ist also problemlos möglich.

In Fig. 16b ist wiederum der Schnellgang entsprechend Fig. 1 und 2 dargestellt, und zwar beim Rückwärtsschieben in einem Zustand I. Das Rückwärtsschieben erzeugt an der Nabenhülse 16 eine Rückwärtsdrehzahl r. Diese Rückwärtsdrehzahl r wird über die planetenträgerseitige Abtriebs kupplung 31-32 auf den Planetenradträger 20a-b-c übertragen, welcher demzufolge auch mit der Rückwärtsdrehzahl r in Rückwärtsdrehrichtung umläuft und über die Planetenträgerantriebskupplung 37-38 den Sperr klinkenträger 36a-36b, d. i. der kettenzahnkranzfernere Antreiberteil des Antreibers 13, mitnimmt. Von dem Planetenradträger 20a-b-c aus wird das Hohlrad 21 mit Übersetzung angetrieben, nämlich mit der Rückwärts drehzahl 2r. Diese Rückwärtsdrehzahl 2r des Hohlrads 21 wird über die Hohlradantriebskupplung 44-45 auf den kettenzahnkranznäheren Teil 13n des Antreibers 13 übertragen. Die Zahnflanken 13f und 36g entfernen sich voneinander, weil der Antreiberteil 13n mit größerer Drehzahl 2r in Rückwärtsdrehrichtung angetrieben wird als der Sperrklinkenträger 36a-36b; dabei vergrößert sich der Winkelabstand 13f-36g so lange, bis die Sperrklinke 44 ausgesteuert ist. Dieser Zustand ist in Fig. 16c dargestellt (Zustand II des Rückwärtsschiebens). Beim Übergang von dem Zustand I des Rückwärtsschiebens gemäß Fig. 16b in den Zustand II gemäß Fig. 16c ist durch die Differenzgeschwindigkeit 2r minus r zwischen dem kettenzahnkranznahen Antreiberteil 13n (dieser zunächst angetrieben durch die Hohlradantriebskupplung 44-45) und dem kettenzahnkranzferneren Antreiberteil 36a-36b (dieser angetrieben durch die Planetenträgerantriebs kupplung 37-38) die Sperrklinke 44 der Hohlradantriebskupplung 44-45 unter das Blockierungsunterdrückungsglied BS hineingedrückt, so dass die Hohlradantriebskupplung 44-45 gemäß Fig. 16c ausgeschaltet ist. Dies bedeutet, dass gemäß Fig. 16c der kettenzahnkranznähere Antreiberteil 13n still steht. Der Sperrklinkenträger 36a-36b läuft aber weiterhin mit dem Planetenradträger 20a-b-c rückwärts mit der Rückwärtsdrehzahl r. Dies ist möglich, ohne dass der kettenzahnkranznähere Antreiberteil 13n in Rückwärtsdrehrichtung RD mitgenommen wird, weil sich gemäß Fig. 16c der Winkelabstand 13f-36g vergrößert hat. Wenn nun bei still stehendem Antreiberteil 13n der Sperrklinkenträger 36a-36b vom Zustand der Fig. 16c in den Zustand III gemäß Fig. 16d übergeht, so hebt das Blockierungsunterdrückungsglied BS von der Sperrklinke 44 der Hohlrad antriebskupplung 44-45 wieder ab, so dass die Sperrklinke 44 wieder in die Sperrklinkenverzahnung 45 eingreift, jedoch in eine - wie der Vergleich von Fig. 16b und 16d zeigt - andere Zahnlücke.

Man erkennt also Folgendes: Die Hohlradantriebskupplung 44-45 wird beim Rückwärtsschieben des Fahrrads alternierend vom Schaltzustand I gemäß Fig. 16b in den Schaltzustand II gemäß Fig. 16c und dann vom Schaltzu stand II gemäß Fig. 16c in den Schaltzustand III gemäß Fig. 16d umgeschaltet (letzterer entsprechend dem Schaltzustand gemäß Fig. 16b), wobei die Sperrklinke 44 jeweils über einen Zahn der Sperrklinkenverzahnung 45 hinweg springt. Dies bedeutet weiter, dass der kettenzahnkranznahe Antreiberteil 13n alternierend mit der Drehzahl 2r in Rückwärtsdrehrichtung RD zurückläuft (Fig. 16b), dann stehen bleibt (Fig. 16c), und dann wieder mit der Drehzahl 2r in Rückwärtsdrehrichtung RD läuft (Fig. 16d).

Damit ist die bei der Betrachtung der Fig. 15a festgestellte Blockierung beim Rückwärtsschieben unterdrückt.

Auch die bei Betrachtung von Fig. 15b festgestellte Blockierung beim Bremsen ist durch die Konstruktion gemäß Fig. 16a unterdrückt. Dies ergibt sich aus den Fig. 17a und 17b, welche zwei zeitlich aufeinander folgende Zustände Bremsen IV und Bremsen V darstellen. In dem Zustand Bremsen IV gemäß Fig. 17a wird der kettenzahnkranznähere Antreiberteil 13n in Rückwärtsdrehrichtung RD rückwärts gedreht. Dabei wird angenommen, dass, der Bremsungseinleitung vorangehend, der Schnellgang vorwärts gemäß Fig. 16a stattfand, d. h. der Winkelabstand 13f-36g auf null eingestellt ist, d. h. die beiden Zahnflanken 13f und 36g aneinander anliegen. Dies bedeutet, dass der kettenzahnkranznähere Antreiberteil 13n gemäß Fig. 17a ohne Mitnahme des Sperrklinkenträgers 36a-36b in Rückwärtsdrehrichtung RD gedreht werden kann und damit der Bremsvorgang eingeleitet werden kann, so lange, bis der Winkelabstand 13f-36g maximal und der Winkelabstand 13g-36h O ist. Wenn der Winkelabstand 13g-36h aufgebraucht ist entsprechend Zustand Bremsen V in Fig. 17b, wird der Sperrklinkenträger 36a-36b von dem kettenzahn kranznäheren Antreiberteil 13n über die Zahnflanken 13g und 36h mitgenommen, so dass der Planetenradträger 20a-b-c über die Brems aktivierungskupplung 42-38 in Rückwärtsdrehrichtung RD mit der Brems drehzahl b mitgenommen wird und dadurch die Rücktrittbremse 39 aktiviert wird, um die zu bremsende Drehzahl u der Nabenhülse 16 zu verlangsamen. Diese Bewegung des Planetenradträgers 20a-b-c in Rückwärtsdrehrichtung RD wird zwar über das Planetengetriebe 19 auf das Hohlrad 21 mit Übersetzung übertragen, so dass das Hohlrad 21 mit der übersetzten Bremsdrehzahl 2b in Rückwärtsdrehrichtung RD umläuft. Bei der somit eintretenden Rückwärtsbewegung des Hohlrads 21 ist aber, wie Fig. 17b zeigt, die Hohlradantriebskupplung 44-45 ausgeschaltet, da bereits beim Übergang vom Zustand IV gemäß Fig. 17a zum Zustand V gemäß Fig. 17b die Sperrklinke 44 unter das Blockierungsunter drückungsglied BS geraten ist (Fig. 17b). Die Bremsbewegung b in Rückwärtsdrehrichtung RD kann also fortgesetzt werden, bis die Rücktrittbremse 39 an der Nabenhülse 16 eine Bremswirkung ausübt. Der in Fig. 17b dargestellte Zustand bleibt erhalten, auch wenn die Brems bewegung b in Rückwärtsdrehrichtung RD durch das Greifen der Rücktritt bremse 39 zum Stillstand gekommen ist, so lange bis wieder vorwärts getreten wird.

Soweit das Prinzip und das Verhalten der in Fig. 2 dargestellten 7-Gang-Schaltnabe im 7. Gang, welcher der größten Übersetzung entspricht und daher großer Schnellgang heißt.

Wenn auf den 6. Gang, den Gang einer mittelgroßen Übersetzung oder mittleren Schnellgang, umgeschaltet werden soll, so wird das mittelgroße Sonnenrad 23 für Drehung um die Nabenachse 10 blockiert, und das kleine Sonnenrad 22 sowie das große Sonnenrad 24 werden gegen Drehung um die Nabenachse 10 frei gegeben. Wie diese Umschaltung der Sonnenradzu stände geschieht, wird im Einzelnen an späterer Stelle der Beschreibung erörtert. Der Schaltzustand des 6. Gangs unterscheidet sich vom Schaltzu stand des 7. Gangs nur dadurch, dass das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 19 kleiner ist: die Nabenhülse 16 wird also immer noch mit einer gegenüber der Drehzahl des Antreibers 13 vergrößerten Drehzahl angetrieben, jedoch ist das Verhältnis der Drehzahl der Nabenhülse 16 zur Drehzahl des Antreibers 13 kleiner geworden als im 7. Gang oder großen Schnellgang. Im Übrigen sind die Bewegungsabläufe beim Antrieb (Drehung des Antreibers 13 in Vorwärtsdrehrichtung), beim Leerlauf (Stillstand des Antreibers 13 und Drehung der Nabenhülse 16 in Vorwärtsdrehrichtung), beim Bremsen (Drehung des Antreibers 13 in Rückwärtsdrehrichtung und Drehung der Nabenhülse 16 in Vorwärtsdrehrichtung) und beim Rückwärts schieben des Fahrrads (Stillstand des Antreibers 13 und Drehung der Nabenhülse 16 in Rückwärtsdrehrichtung) dieselben, wie vorstehend für den 7. Gang beschrieben.

Wenn auf den 5. Gang, d. i. der kleine Schnellgang, umgeschaltet werden soll, so wird das kleine Sonnenrad 22 gegen Drehung um die Nabenachse 10 blockiert, und die beiden Sonnenräder 23 und 24 können sich frei um die Nabenachse 10 drehen. Die Vorgänge beim Umschalten der Sonnenräder im Sinne einer Blockierung des kleinen Sonnenrads 22 und einer Drehfreigabe der Sonnenräder 23 und 24 werden an späterer Stelle beschrieben. Wenn das kleine Sonnenrad 22 blockiert ist, so läuft das Hohlrad 21 immer noch mit einer gegenüber der Drehzahl des Antreibers 13 und des Planetenradträgers 20a-b-c vergrößerten Drehzahl um, welche über den hohlradseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatz 34 und die Sperrklinkenverzahnung 35 auf die Nabenhülse 16 übertragen wird. Das Verhältnis der Drehzahl des Hohlrads 21 und der Nabenhülse 16 zur Drehzahl des Antreibers 13 ist aber noch kleiner geworden als im 6. Gang. Im Übrigen sind die Bewegungsverhältnisse auch im 5. Gang beim Vorwärtstreten (Antrieb des Antreibers 13 in Vorwärtsdrehrichtung), im Freilauf (Stillstand des Antreibers 13 und Drehung der Nabenhülse 16 in Vorwärtsdrehrichtung), beim Bremsen (Drehung des Antreibers 13 in Rückwärtsdrehrichtung und Drehung der Nabenhülse 16 in Vorwärtsdrehrichtung) und beim Rückwärtsschieben des Fahrrads (Stillstand des Antreibers 13 und Drehung der Nabenhülse 16 in Rückwärtsdrehrichtung) dieselben, wie vorstehend in Bezug auf den 7. Gang beschrieben.

Im 4. Gang wird die Nabenhülse 16 mit der gleichen Drehzahl angetrieben wie der Antreiber 13. Man spricht vom direkten Gang. Hier kommen nun der früher bereits erwähnte hohlradtreibende Sperrklinkensatz 44 und die ihm zugehörige Sperrklinkenverzahnung 45 am Hohlrad 21 ins Spiel. Der dem 4. Gang entsprechende direkte Gang liegt dann vor, wenn das Hohlrad 21 über den hohlradtreibenden Sperrklinkensatz 44 direkt vom Antreiber 13 her angetrieben wird und das Hohlrad 21 über den hohlradseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatz 34 die Nabenhülse 16 antreibt. Die Nabenhülse 16 läuft dann mit der gleichen Drehzahl um wie der Antreiber 13. Um aber die. Drehzahl des Antreibers 13 über den hohlradtreibenden Sperrklinkensatz 44 direkt auf das Hohlrad 21 zu übertragen, muss die Drehmomentübertragung von dem Antreiber 13 auf den Planetenradträger 20a-b-c ausgeschaltet werden, die bisher dank dem planetenträgertreibenden Sperrklinkensatz 37 bestand. Solange nämlich der Planetenradträger 20a-b-c durch den planetenträgertreibenden Sperr klinkensatz 37 angetrieben wird, dreht sich das Hohlrad 21 aufgrund der Wirkung des Planetengetriebes 19 mit einer größeren Drehzahl als der Antreiber 13, wobei die Sperrklinkenverzahnung 45 über den hohlrad treibenden Sperrklinkensatz 44 hinweg gleitet, so dass das Hohlrad 21 nicht mit der Drehzahl des Antreibers 13 umlaufen kann. Es muss also zum Zwecke der Herbeiführung des 4. Gangs, d. h. des direkten Gangs, die Drehmomentübertragung von dem Antreiber 13 auf den Planetenradträger 20a-b-c über den planetenträgertreibenden Sperrklinkensatz 37 ausgeschaltet werden. Dies geschieht in folgender Weise:

Innerhalb eines Diametralfensters 49 der Nabenachse 10 ist ein Schubklotz 48 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Bei Einleitung eines Steuersignals über eine Signalleitung SL wird der Schubklotz 48 in eine axiale Mittelposition innerhalb des Diametralfensters 49 verschoben. Die Verschiebung des Schubklotzes 48 erfolgt mit Unterstützung durch eine Druckfeder 72. Bei der Verschiebung werden mit dem Schubklotz 48 verbundene Kupplungshülsen 73 und 74 mit verschoben. Die Kupplungs hülse 73 ist mit dem Schubklotz 48 verbunden und dreht sich folglich nicht; die Kupplungshülse 74, welche in perspektivischer Einzelteildarstellung in Fig. 11 gezeigt ist, ist über Verbindungszungen 75 derart an den Schubklotz 48 sowie die Kupplungshülse 73 gekoppelt, dass sie zwar mit dem Schubklotz 48 in axialer Richtung verschiebbar ist, jedoch gegenüber diesem und der Kupplungshülse 73 dreht. Die Verbindungszungen 75 erstrecken sich nämlich durch Diametralfenster 76 des Vorderrings 20c des Planetenradträgers 20a-b-c (siehe auch Fig. 10). Durch das Zusammenwirken der Verbindungszungen 75 und der Diametralfenster 76 erfolgt ein Drehantrieb von dem Planetenradträger 20a-b-c auf die Kupplungshülse 74. Wie auch aus Fig. 11 ersichtlich, sind an der Kupplungshülse 74 Axialvorsprünge 77 vorgesehen. Auch an der Kupplungshülse 73 sind Axialvorsprünge 78 angebracht. Schiebt man nun den Schubklotz 48 innerhalb des Diametralfensters 49 in seine Mittelposition, so wird die nicht drehende Kupplungshülse 73 mit ihren Axialvorsprüngen 78 in den Bereich der Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 37 geschoben. Diese Verschiebung des Schubklotzes 48 und der Kupplungshülse 73 ist nur dann möglich, wenn die nach radial innen weisenden Steuerschwänze der Sperrklinken des Sperrklinkensatzes 37 (siehe Fig. 3) den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Axialvor sprüngen 78 nicht im Weg stehen. Andernfalls bleibt der Schubklotz 48 samt Kupplungshülse 73 solange in der in Fig. 2 gezeigten Ausgangs position, bis infolge Relativdrehung des Sperrklinkenträgers 36a-36b zu der nicht drehenden Kupplungshülse 73 jeweils ein Zwischenraum zwischen zwei aufeinander folgenden Axialvorsprüngen 78 mit einem Steuerschwanz einer Sperrklinke 37 fluchtet; erst dann kann unter Vermittlung der Druckfeder 72 eine Verschiebung der Kupplungshülse 73 und des Schubklotzes 48 erfolgen. Bei fortgesetzter Relativdrehung des Sperrklinkenträgers 36a-36b zu der nicht drehenden Kupplungshülse 73 gleiten dann die Steuerschwänze der Sperrklinken 37 auf die Axialvor sprünge 78 und werden von diesen angehoben, so dass die radial äußeren Eingriffsenden der Sperrklinken 37 (siehe Fig. 3) außer Eingriff mit der Sperrklinkenverzahnung 38 am Planetenradträger 20a-b-c "gehoben" werden und durch eine im Zuge weiterer Axialverschiebung eintretende Auflage der Steuerschwänze auf einer geschlossenen Ringfläche der Kupplungshülse 73 angehoben bleiben. Der zum Auskuppeln der Sperr klinken des Sperrklinkensatzes 37 erforderliche Kraftaufwand wird also allein von dem Drehmoment des drehangetriebenen Sperrklinkenträgers 36a-36b abgeleitet. Die von der Druckfeder 72 bzw. durch einen manuellen Schaltvorgang aufzubringende Kraft ist lediglich für die axiale Verstellung des Schubklotzes 48 und der Kupplungshülse 73 zum Einleiten des Schaltvorganges erforderlich, nicht jedoch zum Ausheben der Sperrklinken 37 aus der korrespondierenden Sperrklinkenverzahnung 38. Damit kann vom 5. auf den 4. Gang unter Last geschaltet werden, ohne dass es einer besonders kräftigen Feder 72 oder eines großen Kraftaufwands über die Signalleitung SL bedarf.

Wenn im 4. oder direkten Gang Freilaufbetrieb stattfinden soll, d. h. wenn der Antreiber 13 still steht und die Nabenhülse 16 sich in Vorwärts drehrichtung dreht, so gleitet die Sperrklinkenverzahnung 35 über den hohlradseitigen Abtrieb-Sperrklinkensatz 34 hinweg.

Wenn im 4. Gang gebremst werden soll, so wird der Antreiber 13 in Rückwärtsdrehrichtung verdreht, während die Nabenhülse 16 weiterhin in Vorwärtsdrehrichtung umläuft. Der Planetenradträger 20a-b-c wird über den bremsbetätigenden Sperrklinkensatz 42 in Rückwärtsdrehrichtung vom Antreiber 13 mitgenommen, so dass analog zu dem Bremsvorgang im 7. Gang der Bremsmantel 40 wieder gespreizt und dadurch die Nabenhülse 16 abgebremst wird.

Wenn im 4. Gang das Fahrrad rückwärts geschoben wird, d. h. die Nabenhülse 16 in Rückwärtsdrehrichtung umläuft, so stellen sich dieselben Verhältnisse ein, wie sie vorstehend mit Hinweis auf Fig. 6 im Detail für den 7. Gang erläutert wurden.

Im 3. Gang wird mittels des Planetengetriebes 19 die Drehzahl des Antreibers 13 ins Langsame untersetzt, d. h. die Nabenhülse 16 läuft in Vorwärtsdrehrichtung mit einer Drehzahl um, die geringer ist als die Drehzahl des Antreibers 13, die in diesen durch die Antriebskette des Fahrrads eingeleitet wird. Betrachtet man wiederum die Darstellung gemäß Fig. 2, so ist wieder das Sonnenrad 22 so wie im 5. Gang gegen Drehung um die Nabenachse 10 blockiert, während die Sonnenräder 23 und 24 auf der Nabenachse 10 frei drehbar sind. Der Antreiber 13 treibt im 3. Gang das Hohlrad 21 über den Hohlrad treibenden Sperrklinkensatz 44 und die Sperrklinkenverzahnung 45 in Vorwärtsdrehrichtung an; dabei ist der planetenträgertreibende Sperrklinkensatz 37 wieder ausgeschaltet, so wie im Zusammenhang mit dem 4. Gang oder Direktgang beschrieben. Darüber hinaus ist im 4. Gang auch der hohlradseitige Abtriebssperrklinkensatz 34 ausgeschaltet, so dass die Nabenhülse nicht mehr von dem Hohlrad 21 mitgenommen wird. Diese "Ausschaltung" des hohlradseitigen Abtriebs sperrklinkensatzes 34 erfolgt durch eine weitere Verschiebung des Schubklotzes 48 mittels der Druckfeder 72 in seine am weitesten rechts befindliche Stellung. Dabei wird wiederum die Kupplungshülse 73 weiter nach rechts verschoben, wobei der planetenträgertreibende Sperrklinkensatz 37 unverändert ausgeschaltet bleibt. Auch wird bei dieser Axialverschiebung des Schubklotzes 48 die Kupplungshülse 74 weiter nach rechts verschoben. Dabei stoßen die Axialvorsprünge 77 zunächst in den Bereich des Sperrklinkensatzes 34, sobald die Relativwinkellage dies zulässt und heben dann dank Relativdrehung zwischen Hohlrad 21 und Planetenradträger 20a-b-c die Sperrklinken 34 außer Eingriff mit der Sperrklinkenverzahnung 35 an der Nabenhülse 16. Damit kann auch diese Umschaltung vom 4. auf den 3. Gang unter Last erfolgen, ohne dass es einer besonders kräftigen Feder 72 oder eines großen Kraftaufwands über die Signalleitung SL bedarf.

Im 3. Gang wird durch das Hohlrad 21 über das Planetengetriebe 19 der Planetenradträger 20a-b-c mit einer gegenüber dem Hohlrad 21 und dem Antreiber 13 ins Langsame untersetzten Drehzahl angetrieben; er läuft also mit geringerer Drehzahl in Vorwärtsdrehrichtung um als der Antreiber 13. Da das kleinste Sonnenrad 22 auf der Nabenachse 10 blockiert ist und das größte Planetenrad 26 sich an dem Sonnenrad 22 kämmend abwälzt, ist das geringste Untersetzungsverhältnis gewählt. Man nennt demgemäß den 3. Gang auch den wenig untersetzten Langsamgang oder wenig untersetzten Berggang. Die untersetzte Drehbewegung des Planetenradträgers 20a-b-c wird über den planetenträgerseitigen Abtriebsperrklinkensatz 31 und die Sperrklinkenverzahnung 32 auf die Nabenhülse 16 übertragen, so dass die Nabenhülse 16 mit einer gegenüber der Drehzahl des Antreibers 13 geringfügig untersetzten Drehzahl umläuft.

Wenn im 3. Gang Freilauf stattfindet, d. h. wenn der Antreiber 13 und mit ihm das Planetengetriebe 19 still steht, so gleitet die Sperrklinkenver zahnung 32 über den planetenträgerseitigen Sperrklinkensatz 31 hinweg.

Wenn im 3. Gang gebremst werden soll, so wird der Antreiber 13 in Rückwärtsdrehrichtung gedreht, und die Nabenhülse 16 dreht sich mit abnehmender Drehzahl in Vorwärtsdrehrichtung weiter. Durch die Drehung des Antreibers 13 in Rückwärtsdrehrichtung wird vermittels des brems betätigenden Sperrklinkensatzes 42 der Planetenradträger 20a-b-c in Rückwärtsdrehrichtung gedreht, und zwar mit der gleichen Drehzahl wie der Antreiber 13. Dabei werden die Klemmrollen 43 wirksam, so dass durch die Rückwärtsdrehung des Lagerhalses 20a des Planetenradträgers 20a-b-c und die Klemmrollen 43 der Bremsmantel 40 gespreizt und reibend gegen die Bremsfläche 41 angedrückt wird. Der Drehmomentverlauf beim Bremsen durch Rückwärtstreten ist also unverändert so wie im 7. bis 4. Gang.

Wenn im 3. Gang das Fahrrad rückwärts geschoben wird, so steht der Antreiber 13 still, und die Nabenhülse 16 dreht sich in Rückwärtsdrehrich tung. Dabei stellen sich dieselben Verhältnisse ein, wie sie vorstehend mit Bezug auf Fig. 6 bereits für den 7. Gang erläutert wurden.

Im 2. Gang, dem mittelstark untersetzten Langsamgang oder Berggang, ist das mittelgroße Sonnenrad 23 gegen die Drehung um die Nabenachse 10 blockiert, und die Sonnenräder 22 und 24 sind frei drehbar. Das Planetengetriebe 19 hat dann eine mittlere Untersetzungswirkung. Die Vorgänge im Vorwärtstretbetrieb sind die gleichen wie im Falle des 3. Gangs. Auch im Freilaufbetrieb, im Bremsbetrieb und beim Rückwärtsschieben des Fahrrads treten die gleichen Vorgänge auf wie im 3. Gang.

Im 1. Gang, dem stark untersetzten Langsamgang oder Berggang, ist das Sonnenrad 24 gegen Drehung um die Nabenachse 10 blockiert, und die Sonnenräder 22, 23 sind frei drehbar. Der Planetenradträger 20a-b-c wird von dem Antreiber 13 her über den hohlradseitigen Antriebssperrklinkensatz 44, die Sperrklinkenverzahnung 45, das Hohlrad 21 und das Planetengetriebe 19 mit stark untersetzter Drehzahl in Vorwärtsdrehrichtung angetrieben und nimmt die Nabenhülse 16 über den planetenträgerseitigen Abtriebsperrklinkensatz 31 und die Sperrklinkenverzahnung 32 in Vorwärtsdrehrichtung mit. Im Freilaufbetrieb, im Bremsbetrieb und beim Rückwärtsschieben des Fahrrads ergeben sich die gleichen Bewegungsverhältnisse, wie im Zusammenhang mit dem 3. Gang beschrieben.

Es sei darauf hingewiesen, dass das Drehmoment beim Bremsen in allen Gängen vom Antreiber 13 über den Planetenradträger 20a-b-c mit gleichem Bremsübersetzungsverhältnis (entsprechend dem direkten Gang) auf die Rücktrittsbremse 39 übertragen wird.

Die wahlweise Festsetzung der Sonnenräder 22, 23 und 24 gegen eine Drehung um die Nabenachse 10 erfolgt mittels einer als Sonnenradzustand wandler fungierenden Blockierungshülse 47, welche in Achsrichtung A der Nabenachse 10 axial verschiebbar und durch zusammenwirkende Ver zahnungen der Nabenachse 10 und der Blockierungshülse 47 am Drehen um die Nabenachse 10 gehindert ist. Der Schubklotz 48 durchsetzt neben dem Diametralfenster 49 der Nabenachse 10 auch Diametralschlitze 50 der Blockierungshülse 47. Die gegen Drehung um die Nabenachse 10 blockierte Blockierungshülse 47 weist an ihrem linken Ende eine Außenverzahnung 51 auf, welche im 7. Gang gemäß Fig. 2 in blockieren dem Eingriff mit einer Innenverzahnung 54 des Sonnenrads 24 steht; diese Außenverzahnung 51 kann durch axiale Verschiebung der Blockierungs hülse 47 auch zum blockierenden Eingriff mit einer Innenverzahnung 53 des Sonnenrads 23 und mit einer Innenverzahnung 52 des Sonnenrads 22 gebracht werden, so dass wahlweise jeweils eines der Sonnenräder 22, 23, 24 blockiert ist. Der Mechanismus (ein Teil der Gangwechseleinrichtung GW) zum axialen Verschieben der Blockierungs hülse 47 ist gegenüber Fig. 2 vergrößert im Bereich B der Fig. 7 dargestellt.

Die Nabenachse 10 weist im Bereich B drei Diametraldurchbrüche b1, b2 und b3 auf. Die Diametraldurchbrüche b1 bis b3 verschneiden sich mit einer Axialbohrung 54-1 der Nabenachse 10, die zumindest zum rechten Ende der Nabenachse 10 hin offen ist. In den Diametraldurchbrüche b1, b2 und b3 sind jeweils zwei Kugeln k1 bzw. k2 bzw. k3 aufgenommen. Die Kugeln k1, k2, k3 liegen mit ihren radial inneren Polen an einem spulenförmigen Steuerkörper 55 an, der innerhalb der Axialbohrung 54-1 axial verschiebbar ist. Zur axialen Verschiebung des Steuerkörpers 55 ist rechts von diesem an der Nabenachse 10 ein Verschiebemechanismus (nicht dargestellt) vorgesehen, welcher Teil der Signalleitung SL ist oder an diese angekuppelt ist. Die Signalleitung SL kommt von einem Gangschalter GS (Fig. 2) her, der beispielsweise an der Lenkstange des jeweiligen Fahrrads angeordnet ist. Durch Betätigung dieses Gangschalters GS kann der Steuerkörper 55 in Achsrichtung A verschoben werden. Die Kugeln k2 und k3 stehen mit ihren radial äußeren Polen einer Steuerkurven trägereinheit 56 gegenüber, während die Kugel k1 der Innenumfangsfläche der als Sonnenradzustandwandler fungierenden Blockierungshülse 47 gegenübersteht. Die Steuerkurventrägereinheit 56 ist in einer Gleithülse 62 axial verschiebbar und unverdrehbar geführt. Die Gleithülse 62 ihrerseits steht über eine Friktionshülse 63 in Drehmitnahmeverbindung mit dem Antreiber 13. Die Steuerkurventrägereinheit 56 wird also durch die Friktionshülse 63 von dem Antreiber 13 in Drehrichtung mitgenommen, wobei die Friktionshülse 63 als Überlastkupplung wirkt. Die Steuerkurventrägereinheit 56 als ein mit dem Antreiber 13 drehendes Teil ist mit der axial verschiebbaren, aber nicht drehbaren Blockierungshülse 47 durch eine Drehverbind 20045 00070 552 001000280000000200012000285911993400040 0002010030959 00004 19926ung 57 zur gemeinsamen axialen Bewegung verbunden. Die Steuerkurventrägereinheit 56 ist aus zwei Teilen 56a und 56b zusammengesetzt, die im Bereich einer Steuerkurvennut 58 zusammenstoßen. In der Stellung des Steuerkörpers 55 gemäß Fig. 7 taucht die Kugel k3 unter der Einwirkung der im Längsschnitt trapezförmi gen Verdickung 61 des Steuerkörpers 55 in die Steuerkurvennut 58 des Steuerkurventrägers 56 ein. Die Steuerkurvennut 58 ist, wie in der Abwicklung der radial innenliegenden Seite des Steuerkurventrägers 56 gemäß Fig. 8a dargestellt, von zwei Steuerkurven 59 und 60 begrenzt, die aufeinander zu gerichtet sind, wobei an jedem der Teile 56a und 56b jeweils eine der Steuerkurven 59 und 60 als Übergangsschulter zwischen reliefartig gegeneinander versetzten Innenumfangsflächen 56-1 und 56-2 ausgebildet ist. Die Steuerkurven 59, 60 sind zum Zusammenwirken mit den Kugeln k1, k2 und k3 bestimmt. Die Steuerkurven 59 und 60 haben - wie aus Fig. 8a zu sehen - über den Umfang verfolgt an jeder Stelle einen derartigen axialen Mindestabstand a, dass zwei benachbarte Kugeln gleichzeitig in die Steuerkurvennut 58 eingetaucht sein können, ohne dass diese eine Drehung der Steuerkurventrägereinheit 56 blockieren. In der Darstellung gemäß Fig. 7 befindet sich die Kugel k3 mit ihrem radial inneren Pol in Anlage an der trapezförmigen Verdickung 61 des Steuerkör pers 55, so dass die Kugel k3 aus der zugehörigen Diametralbohrung 63 in die Steuerkurvennut 58 ausgetaucht ist, d. h. - bei Betrachtung in Achsrichtung - mit ihrem radial äußeren Polbereich in radialer Überlappung zu der Steuerkurve 60 steht. Wie sich aus Fig. 8a ergibt, verlaufen die Steuerkurven 59 und 60 auf einem Teil ihres Umfangs mit einer Steigung á gegenüber einer Normalfläche N zur Nabenachse A. Man erkennt aus Fig. 7 weiter, dass der halbe Durchmesser der Kugeln k1, k2 und k3 größer ist als die Tiefe der Steuerkurvennut 58. Außerdem erkennt man in Fig. 7, dass, im achsparallelen Schnitt betrachtet, die Profile 59a, 60a der Steuerkurve 59, 60 gegen die achsnormale Fläche N derart verlaufen, dass die Kugel k3 (das Gleiche gilt auch für die Kugeln k1 und k2 unter bestimmten Bedingungen) über diese Profile hoch klettern kann. Die Profile 59a und 60a sind abschnittsweise abgeschrägt, so dass bei gegenseitigem Zusammenwirken eines dieser Profile mit einer der Kugeln k1, k2 oder k3 die jeweilige Kugel bei t1, t2, t3 an die Wand der ihr jeweils zugeordneten Bohrungen b1, b2 bzw. b3 gedrückt wird und somit eine Beschädigung des Steuerkörpers 55 ausgeschlossen werden kann. Radialkräfte bei n1, n2, n3 sind dadurch nämlich minimiert.

Bei gleichzeitiger Betrachtung von Fig. 7 und 8a erkennt man Folgendes:
Die Kugel k3 befindet sich in einer in Umfangsrichtung durchgehenden Mittelzone 58a der Steuerkurvennut 58, die im Wesentlichen parallel zur achsnormalen Fläche N verläuft und die von zwei strichliert gezeichneten Hüllkreisen (in der Abwicklung Hüllgeraden) I1 und I2 begrenzt ist. Diese Hüllkreise I1 und I2 haben einen Abstand b. Der Abstand b ist geringfügig größer als der Durchmesser d des in die Steuerkurvennut 58 ausgetauchten Kugelsegments der Kugeln k1, k2, k3 (hier Kugel k3), so dass sich in dem Momentanzustand gemäß Fig. 7 und 8a bei einer Drehbewegung des Steuerkurventrägers 56 in Vorwärtsdrehrichtung VD relativ zu der Kugel k3 keine Zwangskräfte zwischen der Kurve 60 und der Kugel k3 einstellen und der Steuerkurventräger 56 somit seine axiale Stellung gemäß Fig. 7 und 8a beibehält mit der Folge, dass auch die Außenverzahnung 51 der Blockie rungshülse 47 in drehblockierendem Eingriff mit dem Sonnenrad 24 bleibt. Auch dann, wenn im Zuge einer Weiterverdrehung der Steuerkurveneinheit 56 in Pfeilrichtung VD gemäß Fig. 8a der Umfangsabschnitt 60n der Kugel k3 axial gegenüberliegt, tritt keine Zwängung zwischen der Kugel k3 und der Steuerkurve 60 ein. Ferner tritt im Zustand gemäß Fig. 7 und 8a bei einer Drehung des Steuerkurventrägers 56 die Steuerkurve 59 nicht in zwängende Berührung mit der Kugel k3, so dass auch durch Zusammen wirken der Kugel k3 und der Steuerkurve 59 keine Axialverschiebung der Steuerkurventrägereinheit 56 gegenüber der Kugel k3 stattfindet, was wiederum zur Folge hat, dass die Blockierungshülse 47 ihre in Fig. 7 gezeichnete Axialposition beibehält und damit das Sonnenrad 24 blockiert bleibt. Die Kugeln k1 und k2 liegen im Zustand gemäß Fig. 7 und 8a an dem Durchmesser verengten Abschnitt 64a des Steuerkörpers 55 an. Die Kugel k1 wird durch die Innenumfangsfläche der Blockierungshülse 47 ständig innerhalb ihrer Bohrung b1 gehalten. Die Kugel k2 könnte dann radial auswärts wandern, wenn sie sich im Umfangsabschnitt 59n der Steuerkurve 59 befindet, wird aber dann, wenn sie in Eingriff mit dem Umfangsabschnitt 59 m der Steuerkurve 59 gerät, infolge ihres großen Halbmessers und infolge der Profilierung 59a der Steuerkurve 59 dazu veranlasst, über die Profilierung 59a kletternd wieder nach radial einwärts zu wandern bis zur Anlage an dem Durchmesser verengten Abschnitt 64a des Steuerkörpers 55. Als Resümee kann erneut festgestellt werden, dass in der Stellung des Steuerkörpers 55 gemäß Fig. 7 keine der Kugeln k1 bis k3 in einen solchen Eingriff mit den Steuerkurven 59 und 60 tritt, dass eine Axialverschiebung der Steuerkurventrägereinheit 56 und damit der Blockie rungshülse 47 eintreten könnte. Das Sonnenrad 24 bleibt gesperrt.

Wenn der Steuerkörper 55 durch die schematisch eingezeichnete Signallei tung SL in Fig. 7 nach links verschoben wird, so versucht die trapezförmige Verdickung 61, die Kugel k2 radial auswärts zu drücken. Eine Verschiebung der Kugel k2 nach radial auswärts innerhalb der Diametralbohrung b2 kann aber erst dann eintreten, wenn im Zuge der Drehung der Steuerkurventrägereinheit 56 in Vorwärtsdrehrichtung VD der Zustand gemäß Fig. 8a erreicht ist, d. h. wenn sich der Umfangsabschnitt 59n der Steuerkurve 59 in axialer Gegenüberstellung zu der Kugel k2 befindet. Dann kann die Kugel k2 ungehemmt in die Steuerkurvennut 58 treten und somit in radiale Überlappung mit der Steuerkurve 59 gelangen. Wenn dann bei Weiterdrehung der Steuerkurventrägereinheit 56 in Vorwärtsdrehrichtung VD der Fig. 8a der Abschnitt 59 m der Steuerkurve 59 sich der Kugel k2 nähert, so muss die Steuerkurventrägereinheit 56 nach links ausweichen, d. h. sie wird nach axial links verschoben und verschiebt dabei über die Drehverbindung 57 die Blockierungshülse 47 ebenfalls nach links mit der Folge, dass die Außenverzahnung 51 aus dem Blockiereingriff mit der Innenverzahnung 54 des Sonnenrads 24 tritt und in Eingriff mit der Innenverzahnung 53 des Sonnenrads 23 gelangt. Als Folge der Axialverschiebung der Steuerkurventrägereinheit 56 nach links nähert sich der Umfangsabschnitt 60n der Steuerkurve 60 bei Drehung der Steuerkurventrägereinheit 56 in Vorwärtsdrehrichtung an die Kugel k3 an. Dies bedeutet, dass der Umfangsabschnitt 60m der Steuerkurve 60 als Folge der Drehbewegung der Steuerkurventrägereinheit 56 in Vorwärts drehrichtung VD und der dieser Drehbewegung überlagerten Axialver schiebung der Steuerkurventrägereinheit 56 nach links in Umfangsflucht zu der Kugel k3 gelangt und dass dann, wenn der Umfangsabschnitt 60m nach einer weiteren Drehung der Steuerkurventrägereinheit 56 auf die Kugel k3 trifft, diese durch die Steuerkurve 60 wieder nach radial einwärts in Richtung auf den Durchmesser verengten Abschnitt 64b des Steuerkörpers 55 verschoben wird, so dass sich nach weiterer Drehung der in Fig. 8b gezeigte Zustand einstellt und fortan bei weiterem Umlauf der Steuerkurventrägereinheit 56 diese ihre Axialstellung beibehält, die sie durch das Zusammenwirken der radial ausgefahrenen Kugel k2 und der Steuerkurve 59 erreicht hat. Der Eingriff zwischen der Außenverzahnung 51 der Blockierungshülse 47 und dem Sonnenrad 23 bleibt dann bestehen, da die Kugel k2 in diesem Zustand in der "neutralen" Zone 58a läuft.

Wenn das Sonnenrad 22 gegen die Drehung um die Nabenachse 10 blockiert werden soll, so wird der Steuerkörper 55 noch weiter nach links verschoben, so dass nunmehr die Kugel k1 radial auswärts gedrückt werden kann. Dies ist möglich, weil die Blockierungshülse 47 bis zum Eingriff der Außenverzahnung 51 in die Innenverzahnung 53 des Sonnenrads 23 nach links getreten ist. Die Kugel k1 kann dann nach radial auswärts treten, wenn der Umfangsabschnitt 59n der Steuerkurve 59 in axiale Gegenüberstellung zu der Kugel k1 gelangt ist. Es wiederholen sich dann die Vorgänge, die beim ersten Verschieben des Steuerkörpers 55 zum Zwecke des radialen Auswärtsdrückens der Kugel k2 beschrieben worden sind. Schließlich stellt sich der Zustand gemäß Fig. 8c ein.

Das Zurückschalten der Blockierungshülse 47 aus der Stellung gemäß Fig. 8c in die Stellung gemäß Fig. 8b kann durch Verschiebung des Steuerkör pers 55 nach rechts eingeleitet werden, so dass die Kugel k2 wieder in die Steuerkurvennut 58 eintaucht und die Kugel k1 aus der Steuerkurvennut wieder in ihre Bohrung b1 zurückgelangt. Analoges gilt für das Zurück schalten von der Stellung nach Fig. 8b in die Stellung nach Fig. 8a.

Der Polabstand der Kugeln k1, k2 und k3 muss dem Mittelpunktsabstand der Verzahnungen 52, 53, 54 entsprechen. Die axiale Plateaulänge x der Umfangsfläche 61x der trapezförmigen Verdickung 61 muss einerseits lang sein, damit bei unbeabsichtigter Axialbewegung des Steuerkörpers 55 die Einleitung eines unbeabsichtigten Schaltvorgangs unterbleibt. Andererseits muss die axiale Plateaulänge x so bemessen sein, dass bei Berührungs beginn der trapezförmigen Verdickung 61 mit der Kugel k1 die Kugel k2 mit ihrem radial inneren Pol noch auf dem Plateau 61 × ruht, damit vor Einleitung der Radialauswärtsverschiebung der Kugel k1 die Verschiebung des Steuerkörpers 55 in eine Stellung gewährleistet ist, in welcher die Ver schiebung der Steuerkurveneinheit 56 durch die Kugel k2 zum Abschluss gekommen ist.

Zu beachten ist, dass das Hin- und Herverschieben der Blockierungshülse 47 nicht etwa durch ein großes Kraftsignal auf die Signalleitung SL herbeigeführt wird, sondern durch die Relativverdrehung der Steuerkurven trägereinheit 56 gegenüber der Nabenachse 10, die als Folge der Drehmit nahme der Steuerkurventrägereinheit 56 mittels der Friktionshülse 63 auftritt. Die Kraft zum Verschieben des Steuerkörpers 55 muss nur so groß sein, dass eine Radialverschiebung der Kugeln k1, k2, k3 mittels der trapezförmigen Verdickung 61 zustande kommt. Es ist deshalb möglich, auch bei denjenigen Gangwechseln, die durch Blockierung unterschiedlicher Sonnenräder zustande kommen, unter Last zu schalten, ohne dass über die Signalleitung SL von außen große Kräfte eingeleitet werden müssen. Nachdem früher bereits angegeben worden ist, dass für die Gangwechsel vorgänge, die durch das Ausschalten der Sperrklinkensätze 34 und 37 zustande kommen, keine großen Kräfte über die Signalleitung SL von außen eingeleitet werden müssen, kann also festgestellt werden, dass sämtliche Schaltvorgänge unter Last durchgeführt werden können.

Das Zurückziehen des Steuerkörpers 55 kann durch die Signalleitung SL bewirkt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Zurückschalten des Steuerkörpers 55 vermittels einer Schraubendruckfeder 83 erfolgt, die im linken Bereich der Fig. 2 innerhalb der Nabenhülse 10 als Druckfeder untergebracht und vorgespannt ist und auf den Steuerkörper 55 einwirkt.

Die Signalleitung SL besteht aus zwei Strängen, deren einer auf den Steuerkörper 55 einwirkt und deren anderer auf den Schubklotz 48 einwirkt. Die beiden Stränge werden, wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, zu verschiedenen Zeitpunkten beaufschlagt. Dennoch ist es möglich, von einem einzigen Gangschalter GS aus die beiden Stränge gewünschtenfalls zu verschiedenen Zeitpunkten zu aktivieren, etwa dadurch, dass man von dem Gangschalter GS an der Lenkstange aus zwei verschiedene Nockenscheiben NS1, NS2 durch einen einzigen Schaltdraht SD oder ein Schaltgestänge verdreht. Die beiden Nockenscheiben NS1, NS2 sind unterschiedlich profiliert. Die eine Kurvenscheibe wirkt auf den Steuerkörper 55, die andere Kurvenscheibe auf den Schubklotz 48. Durch die unterschiedliche Profilierung der beiden Nockenscheiben wird die gegenseitige Abstimmung der Verschiebungen von Schubklotz 48 und Steuerkörper 55 erreicht.

Die Signalleitung SL kann mit einem federnden Übertragungselement (nicht eingezeichnet) ausgeführt sein, so dass der Steuerkörper 55 bei einer Verschiebung nach links vorübergehend stehen bleiben kann, wenn eine radial auswärts zu verlagernde Kugel k2 oder k1 deshalb noch nicht radial auswärts verlagert werden kann, weil der Umfangsabschnitt 59n noch nicht in axiale Gegenüberstellung zu der jeweiligen Kugel k2 bzw. k1 getreten ist.

Fig. 13 zeigt eine Abwicklung einer Steuerkurventrägereinheit 56' mit abgewandelter Steuerkurvenform. Es fällt auf, dass lediglich die in Vorwärtsdrehrichtung VD weisenden Kurvenbereiche 59'v, 60'v der Steuerkurven 59', 60' gegenüber der Normalfläche N mit einem Winkel á geneigt sind. Die nachlaufenden Flankenbereiche 59'n, 60'n können unter rechtem Winkel â geneigt sein. Bei einer derart unsymmetrischen Geometrie der Steuerkurven 59', 60' lassen sich mehr Steuerkurven perioden P auf dem Umfang der Steuerkörpereinheit 56' unterbringen, was zu einem schnelleren Ansprechen der Schaltung auf ein vom Fahrradfahrer eingegebenes Schaltsignal führt: Je mehr Perioden P auf dem Umfang angeordnet sind, desto schneller erfolgt ein Umschalten der Steuerkurven trägereinheit 56 nach erfolgtem Verschieben des Steuerkörpers 55. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch bei einer Steuerkurvengestaltung gemäß Fig. 13 das zwingende Erfordernis besteht, dass gleichzeitig zwei Kugeln in die Steuerkurvennut 58' eingetaucht sein können, ohne dass eine Drehblockierung des Steuerkurventrägers 56' erfolgt. Diese Bedingung be schränkt die Anzahl der innerhalb der Steuerkurventräger-einheit 56' maximal unterbringbaren Steuerkurvenperioden P. Im Übrigen entspricht die Wirkungsweise der Steuerkurventrägereinheit 56' dem zu der Steuerkurventrägereinheit 56 Gesagten.

Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der 7-Gang-Schaltnabe anhand von Fig. 14 erläutert. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden lediglich die Unterschiede zu der anhand von Fig. 1-13 erläuterten 7-Gang-Schaltnabe dargelegt. Für gleichartige oder gleichwirkende Komponenten werden dieselben Bezugszeichen wie für die erste Ausführungsform verwendet, jedoch wird diesen Bezugszeichen die Zahl 100 voran gestellt.

Der Mechanismus zur Festlegung der Sonnenräder 122, 123, 124 mit Hilfe der Blockierungshülse 147 ist links von den Planetenradsätzen 126, 127, 128 angeordnet. Die Steuerkurventrägereinheit 156 weist radial außen eine Verzahnung 180 auf, über welche sie mit einer Gleithülse 162 in Ver bindung steht; die Gleithülse 162 ist vermittels einer Friktionshülse 163 von dem Lagerhals 120a des Planetenradträgers 120a-b-c drehangetrieben.

Die Kupplungshülse 173 kann unmittelbar auf der Nabenachse 110 angeordnet sein, da der Mechanismus zur Festlegung der Sonnenräder auf die linke Seite der Planetenradsätze 126-127-128 verlegt ist. Durch einen derartigen Aufbau lässt sich die Mehr-Gang-Schaltnabe kompakter gestalten, insbesondere deshalb, weil die Bauraum erfordernden Funktionsgruppen zur Festlegung der Sonnenräder einerseits und zur Steuerung der Sperrklinkensätze 134 und 137 andererseits auf verschiedenen Seiten der Planetenradsätze 126-127-128 angeordnet sind.

Der Drehantrieb der Steuerkurventrägereinheit 156 ist nicht mehr un mittelbar vom Antreiber her abgeleitet, sondern vom Planetenradträger 120a-b-c über die Friktionshülse 163 und die Gleithülse 162. Zur "Um schaltung" von einem Sonnenrad auf das andere durch Verschieben der Blockierungshülse 147 ist ein Drehantrieb der Steuerkurventrägereinheit 156 durch den Planetenradträger 120a-b-c erforderlich. Es ist deshalb zur Gewährleistung eines zuverlässigen Umschaltvorgangs zwischen zwei Sonnenrädern erforderlich, eine permanente Drehbewegung des Planeten rad-trägers 120a-b-c sicherzustellen. Dabei taucht folgendes Problem auf:
Befindet sich die Blockierungshülse 147 mit ihrer Außenverzahnung 151 gerade in einer eingriffslosen Zwischenstellung zwischen den Innenver zahnungen zweier benachbarter Sonnenräder, z. B. der Sonnenräder 123 und 124, so wird keine Drehbewegung auf den Planetenradträger 120a-b-c übertragen. Um dem abzuhelfen, ist zwischen dem Hohlrad 121 und dem Planetenradträger 120a-b-c ein Friktionsring 129 eingesetzt, welcher auch bei Nichtblockierung aller Sonnenräder 122, 123, 124 für eine Drehmit nahme des Planetenradträgers 120a-b-c (und damit des Steuerkurven trägers 156) mit dem Hohlrad 121 sorgt und somit eine vollständige Ver schiebung der Blockierungshülse 147 gewährleistet.

Claims

1. Mehrgangschaltnabe für Fahrräder oder dergleichen, umfassend:
eine Nabenachse (10) mit einer geometrischen Achse (A),
einen mit mindestens einem Drehmomenteinleitungsglied (DEG), insbesondere Kettenzahnkranz, koppelbaren oder gekoppelten Antreiber (13), welcher drehbar auf der Na benachse (10) gelagert ist,
eine drehbar auf der Nabenachse (10) gelagerte Nabenhülse (16),
ein innerhalb der Nabenhülse (16) angeordnetes Planetenge triebesystem (PGS) mit mindestens einem Planetengetriebe (19) zur Drehmomentübertragung von dem Antreiber (13) auf die Nabenhülse (16), dieses Planetengetriebesystem (PGS) ausgeführt mit den Planetengetriebekomponenten:
wenigstens ein Sonnenrad (22, 23, 24),
wenigstens ein drehbar auf der Nabenachse (10) gelagertes Hohlrad (21) und
wenigstens ein Planetenrad (26, 27, 28), welches an wenigstens einem um die Nabenachse (10) drehbaren Planetenradträger (20a-b-c) drehbar gelagert ist, und
eine Bremseinrichtung (39), gekennzeichnet durch die Merkmale:

a) zwischen dem Antreiber (13) und dem Planetenradträger (20a-b-c) ist eine Planetenträgerantriebskupplung (37-38) vorgesehen, welche von dem Antreiber (13) ein Drehmoment auf den Planetenradträger (20a-b-c) nur in einer Vorwärtsdrehrichtung (VD) übertragen kann;
b) zwischen dem Antreiber (13) und dem Hohlrad (21) ist eine Hohlradantriebskupplung (44-45) vorgesehen, welche von dem Antreiber (13) ein Drehmoment auf das Hohlrad (21) nur in der Vorwärtsdrehrichtung (VD) übertragen kann;
c) die Planetenträgerantriebskupplung (37-38) ist durch ein von einem Gangwechselsignalgeber (GS) her zugeführtes Schaltsignal ausschaltbar;
d) zwischen dem Hohlrad (21) und der Nabenhülse (16) ist eine hohlradseitige Abtriebskupplung (34-35) vorgesehen, welche von dem Hohlrad (21) ein Drehmoment auf die Nabenhülse (16) nur in Vor wärtsdrehrichtung (VD) übertragen kann;
e) im Drehmomentenfluss zwischen dem Planetenradträger (20a-b-c) und der Nabenhülse (16) ist eine planetenträgerseitige Abtriebskupplung (31-32) vorgesehen, welche von dem Planetenradträger (20a-b-c) ein Drehmoment nur in Vorwärtsdrehrichtung (VD) auf die Nabenhülse (16) übertragen kann;
f) die hohlradseitige Abtriebskupplung (34-35) ist durch ein von dem Gangwechselsignalgeber (GS) her zugeführtes Schaltsignal ausschaltbar;
g) die Bremseinrichtung (39) ist durch den Planetenradträger (20a-b-c) ansteuerbar, und zwar durch Einleitung eines Bremsaktivierungsmoments in den Planetenradträger (20a-b-c) in Rückwärts drehrichtung (RD);
h) zur Einleitung des Bremsaktivierungsmoments in den Planetenradträger (20a-b-c) ist zwischen dem Antreiber (13) und dem Planetenradträger (20a-b-c) eine Bremsaktivierungskupplung (42-38) vorgesehen, welche von dem Antreiber (13) ein Drehmoment auf den Planetenradträger (20a-b-c) nur in Rückwärtsdrehrichtung (RD) übertragen kann;
i) es sind Blockierungsunterdrückungsmittel (BS) zur Einwirkung auf die Hohlradantriebskupplung (44-45) vorgesehen;
j) die Blockierungsunterdrückungsmittel (BS) sind durch eine Rückdrehungssensorik (MKS) gesteuert, welche auf ein Drehen des Antreibers. (13) und/oder der Nabenhülse (16) in Rückwärtsdrehrichtung (RD) anspricht.

2. Mehrgangschaltnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Rückdrehungssensorik (MKS) eine drehspielbehaftete Mit nahmekupplung (MKS) zwischen einem kettenzahnkranznäheren Antreiberteil (13n) des Antreibers (13) und einem Sperrklinkenträger (36a-36b) des Antreibers (13) umfasst,
dass an dem kettenzahnkranznäheren Antreiberteil (13n) eine an treiberseitige Kupplungshälfte (44) der Hohlradantriebskupplung (44-45) angeordnet ist,
dass an dem Sperrklinkenträger (36a-36b) antreiberseitige Kupplungshälften (37, 42) der Planetenträgerantriebskupplung (37-38) und der Bremsaktivierungskupplung (42-38) angeordnet sind und
dass durch alternierende Winkelveränderung (13f-36g) in der Mitnahmekupplung (MKS) zwischen dem kettenzahnkranznäheren Antreiberteil (13n) und dem Sperrklinkenträger (36a-36b) die Hohlradantriebskupplung (44-45) zur Zulassung einer schrittweisen Rückwärtsbewegung des Hohlrads (21) gegenüber dem kettenzahn kranznäheren Antreiberteil (13n) periodisch ein- und ausschaltbar ist, wobei
eine Winkelveränderung (I → II) in der Mitnahmekupplung (MKS) in Richtung auf eine Rückwärtsmitnahmewinkelstellung (II) des kettenzahnkranznäheren Antreiberteils (13n) zu dem Sperrklinkenträger (36a-36b) dank einer planetengetriebebedingten Differenzgeschwindigkeit (2r-r) zwischen dem Hohlrad (21) und dem Planetenradträger (20a-b-c) einen Übergang der Hohlrad antriebskupplung (44-45) von einem Einschaltungszustand (I) in einen Ausschaltungszustand (II) bewirkt, und wobei
eine nach Erreichung des Ausschaltungszustands (II) der Hohlrad antriebskupplung (44-45) möglich werdende Winkelveränderung (II → III) der Mitnahmekupplung (MKS) in Richtung auf Beseitigung der Rückwärtsmitnahmewinkelstellung (II) von dem ketten zahnkranznäheren Antreiberteil (13n) zu dem kettenzahnkranzfer neren Antreiberteil (36a-36b) zur Wiedereinschaltung (III) der Hohlradantriebskupplung (44-45) führt.

3. Einrichtung zur Verhinderung des Rückschubblockierens einer Mehr- Gang-Schaltnabe für Fahrräder od. dgl., welche umfasst:
eine Nabenachse (10) mit einer geometrischen Achse (A),
einen mit mindestens einem Drehmomenteinleitungsglied (DEG), insbesondere Kettenzahnkranz, koppelbaren oder gekoppelten Antreiber (13), welcher drehbar auf der Na benachse (10) gelagert ist,
eine drehbar auf der Nabenachse (10) gelagerte Nabenhülse (16),
ein innerhalb der Nabenhülse (16) angeordnetes Planetenge triebesystem (PGS) mit mindestens einem Planetengetriebe (19) zur Drehmomentübertragung von dem Antreiber (13) auf die Nabenhülse (16), dieses Planetengetriebesystem (PGS) ausgeführt mit den Planetengetriebekomponenten:
wenigstens ein Sonnenrad (22, 23, 24),
wenigstens ein drehbar auf der Nabenachse (10) gelagertes Hohlrad (21) und
wenigstens ein Planetenrad (26, 27, 28), welches an wenigstens einem um die Nabenachse (10) drehbaren Planetenradträger (20a-b-c) drehbar gelagert ist, und
eine Bremseinrichtung (39), wobei
zur Drehmomentübertragung von dem Antreiber (13) zum Planetenradträger (20a-b-c) und vom Antreiber (13) zum Hohlrad (21) sowie zur Drehmomentübertragung von dem Planetenradträger (20a-b-c) zur Nabenhülse (16) und vom Hohlrad (21) zur Nabenhülse (16) in Vorwärtsdrehrichtung (VD) wirksame EIN-WEG-Kupplungen (37-38, 44-45, 31-32, 34-35) vorgesehen sind und wobei
zur Übertragung eines Bremsaktivierungsmoments auf die Bremseinrichtung (39) eine in Rückwärtsdrehrichtung (RD) wirksame weitere EIN-WEG-Kupplung (42-38) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine (44-45) der EIN-WEG-Kupplungen durch von einer Rückdrehungssensorik (MKS) gesteuerte Ausschaltmittel (BS) ausschaltbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine EIN-WEG-Kupplung (44-45) bei Vorliegen einer Drehung der Nabenhülse (16) in Rückwärtsdrehrichtung (RD), gesteuert durch die Rückdrehungssensorik (MKS), periodisch aus- und einschaltbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Eintritt des Ausschaltzustands der mindestens einen EIN-WEG-Kupplung (44-45) die Wiederherstellung von deren Einschaltzustand einleitbar ist derart, dass nach einem vorbestimmten Drehweg der Nabenhülse (16) in Rückwärtsdrehrichtung (RD) seit Eintritt des Ausschaltzustands der Einschaltzustand wieder herbeigeführt wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückdrehungssensorik (MKS) eine drehspielbehaftete Mit nahmekupplung (MKS) im Antriebsstrang zwischen dem Drehmo menteinleitungsglied (DEG) und der Nabenhülse (16) umfasst.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die drehspielbehaftete Mitnahmekupplung (MKS) zwischen einem dem Drehmomenteinleitungsglied (DEG) näheren Antreiberteil (13n) und einem dem Drehmomenteinleitungsglied (DEG) ferneren Antreiberteil (36a-36b) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Einstellwinkel ä zweier von der drehspielbehafteten Mitnahmekupplung (MKS) miteinander gekuppelter Nabenkom ponenten (13n, 36a-36b) innerhalb des Drehspiels alternativ in unterschiedlichen Drehrichtungen veränderbar ist, wobei durch diese alternativen Einstellwinkelveränderungen die mindestens eine EIN-WEG-Kupplung (44-45) ausschaltbar bzw. einschaltbar ist und wobei die alternativen Einstellwinkelveränderungen zufolge der Aus- bzw. Einschaltung der mindestens einen EIN-WEG-Kupplung (44-45) von mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufenden Komponenten (21, 20a-b-c) des Planetengetriebes (19) ableitbar sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste EIN-WEG-Kupplung (37-38) als Planetenträger antriebskupplung (37-38) zwischen dem Antreiber (13) und dem Planetenradträger (20a-b-c) liegt, dass eine zweite EIN-WEG-Kupplung (44-45) als Holradantriebskupplung (44-45) zwischen dem Antreiber (13) und dem Hohlrad (21) liegt, dass eine dritte EIN-WEG-Kupplung (34-35) als hohlradseitige Abtriebskupplung (34-35) zwischen dem Hohlrad (21) und der Nabenhülse (16) liegt, dass eine vierte EIN-WEG-Kupplung (31-32) als planetenträgerseitige Abtriebs kupplung (31-32) zwischen dem Planetenradträger (20a-b-c) und der Nabenhülse (16) liegt, dass eine fünfte EIN-WEG-Kupplung (42-38) als Bremsaktivierungskupplung (42-38) zwischen dem Antreiber (13) und dem Planetenradträger (20a-b-c) liegt, dass die Planetenträger antriebskupplung (37-38) und die hohlradseitige Abtriebskupplung (34-35) durch je ein von außen zugeführtes Schaltsignal ausschaltbar sind und dass die Rückdrehungssensorik in dem Antreiber (13) angeordnet ist.

10. Einrichtung zur Verhinderung des Rückschub- und/oder Bremsblockierens einer Mehrgangschaltnabe für Fahrräder od. dgl., bei welcher die Gefahr des Rückschubblockierens bzw. Bremsblockierens durch Ausschalten einer drehmomentübertragenden EIN-WEG-Kupplung (44-45) unterdrückbar ist, wobei eine Rückdrehungssensorik (MKS) vorgesehen ist und durch diese Rückdrehungssensorik ein Ein- und Ausschaltmechanismus (BS) für die drehmomentübertragende EIN-WEG-Kupplung (44-45) intermittierend betätigbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückdrehungssensorik (MKS) eine totgangbehaftete Mitnahmekupplung (MKS) zwischen zwei rotierenden Nabenkom ponenten (13n, 36a-36b) umfasst.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein- und Ausschaltmechanismus (BS) für die drehmoment übertragende EIN-WEG-Kupplung (44-45) durch wechselnde Relativdrehzahl zwischen zwei Nabenkomponenten (13n, 36a-36b) angetrieben ist, wobei der Wechsel der Relativdrehzahl durch das Ein- und Ausschalten der drehmomentübertragenden EIN-WEG-Kupplung (44-45) herbeiführbar ist.

13. Mehrgangschaltnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein Planetengetriebe (19) mit durch wahlweise Festsetzung unterschiedlicher Sonnenräder veränderbarem Übersetz ungsverhältnis.

14. Mehrgangschaltnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend
einen axial beweglichen Sonnenradzustandwandler (47), welcher in Abhängigkeit von seiner Axialstellung das wenigstens eine Sonnenrad (22, 23, 24) entweder zur Einnahme des Zustands freier Drehbarkeit oder des Zustands der Drehblockierung veranlasst,
eine Gangwechseleinrichtung (GW) zum Bewegen des Sonnenradzu standwandlers (47) in Richtung der geometrischen Achse (A), diese Gangwechseleinrichtung (GW) in Wirkverbindung mit einer von einem Gangwechselsignalgeber (GS) außerhalb der Mehrgang schaltnabe her in die Mehrgangschaltnabe eingeführten Gangwechselsignalleitung (SL), gekennzeichnet durch

a) eine um die geometrische Achse (A) drehbare Steuerkurven trägereinheit (56) mit mindestens einer in Umfangsrichtung um die geometrische Achse (A) verlaufenden und zu einer achsnormalen Ebene (N) geneigt verlaufenden Steuerkurve (59, 60);
b) eine Drehmitnahmeverbindung (62, 63) zwischen einer bei Drehung des Antreibers (13) oder/und bei Drehung der Naben hülse (16) um die geometrische Achse (A) rotierenden Nabenkomponente (13) und der Steuerkurventrägereinheit (56);
c) mindestens ein Steuerkurvenanlageelement (k1, k2, k3) zur im Wesentlichen axialen Anlage an der Steuerkurve (59, 60),
d) wobei dieses Steuerkurvenanlageelement (k1, k2, k3) gegenüber der Nabenachse (10) in Richtung der geome trischen Achse (A) und in Umfangsrichtung im Wesentlichen unbeweglich und in radialer Richtung gegenüber der geometrischen Achse (A) radial verstellbar ist zwischen einer radial überlappenden Stellung (bei k3) zur Steuerkurve (59, 60) und einer radial nicht überlappenden Stellung (bei k1, k2) zur Steuerkurve (59, 60),
e) wobei weiter die Gangwechselsignalleitung (SL) zur radialen Verstellung des Steuerkurvenanlageelements (k1, k2, k3) mit diesem in Wirkverbindung steht,
f) wobei weiter die Steuerkurventrägereinheit (56) mit dem Sonnenradzustandwandler (47) identisch ist oder in axialer Mitnahmeverbindung mit dem Sonnenradzustandwandler (47) steht, und wobei
g) die geometrischen Verhältnisse so gewählt sind, dass nach radialer Verstellung des Steuerkurvenanlageelements (k1, k2, k3) in seine die Steuerkurve (59, 60) radial über lappende Stellung (bei k3) die Steuerkurve (59, 60) infolge der Drehung der Steuerkurventrägereinheit (56) um die geome trische Achse (A) in Berührung mit dem Steuerkur venanlageelement (k1, k2, k3) treten kann und die Steuerkurventrägereinheit (56) sowie der Sonnenradzustand wandler (47) infolge Relativverdrehung der Steuerkurve (59, 60) und des Steuerkurvenanlageelements (k1, k2, k3) eine Axialverschiebung erfahren.