DE1062133B

DE1062133B - Umlaufraederwechselgetriebe fuer Fahrradnaben

Info

Publication number: DE1062133B
Application number: DEST10404A
Authority: DE
Inventors: William Brown
Original assignee: Sturmey Archer Gears Ltd
Current assignee: Sturmey Archer Gears Ltd
Priority date: 1955-10-08
Filing date: 1955-10-08
Publication date: 1959-07-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Umlaufräderwechselgetriebe für Fahrradnaben, ausgestattet mit einem ersten und einem zweiten gekuppelten Umlaufrädergetriebe, wobei beide Umlaufrädergetriebe je ein maeses Zahnrad, von denen das des ersten Umlaufrädergetriebes feststehend montiert ist, an je einem Umlauf räderträger sitzende Umlauf räder und je ein äußeres Zentralrad aufweisen, sowie ferner mit einem Antriebsglied und Antriebskupplungsmitteln zum wahlweisen Kuppeln des Antriebsgliedes mit dem Umlaufräderträger oder dem äußeren Zentralrad des ersten Umlaufrädergetriebes sowie einem Abtriebsglied und einer ersten in nur einem Drehsinn wirksamen Abtriebskupplung zum Kuppeln des äußeren Zentralrades des ersten Umlauf rädergetriebes mit dem Abtriebsglied, wobei die Abtriebskupplung durch die Antriebskupplung in jener Stellung derselben unwirksam gemacht ist, in der die Antriebskupplung das Antriebsglied mit dem äußeren Zentralrad des ersten Umlaufrädergetriebes kuppelt, und ferner mit einer zweiten in nur einem Drehsinn wirksamen Abtriebskupplung zum Verbinden des Umlaufräderträgers des zweiten Umlaufrädergetriebes mit dem Abtriebsglied, wenn die erste Abtriebskupplung unwirksam ist.

Bei den älteren, nur mit einer Abtriebskupplung versehenen Umlaufwechselgetrieben dieser Art war es nicht möglich, zusätzlich zum Übertragungsverhältnis 1 :1 sowohl Übersetzungen als auch Untersetzungen zu erhalten. Ein solches Getriebe hatte also zusätzlich zum direkten Antrieb entweder langsame oder schnelle Gänge. Erst die Anordnung von zwei wahlweise zur Wirkung kommenden Abtriebkupplungen machte es möglich, den direkten Antrieb in den mittleren Teil des Schaltbereiches zu verlegen.

Der Bereich der möglichen Über- bzw. Untersetzungsverhältnisse war im übrigen bisher beschränkt, da, obwohl natürlich durch die Wahl der Zähnezahlen eine Vergrößerung dieses Bereiches möglich gewesen wäre, diese mit Rücksicht auf die Anforderungen an die Festigkeit und Unempfindlichkeit der Teile gegen die Beanspruchung im Betrieb zu Abmessungen und zu einem Gewicht des Getriebes geführt hätten, die das Getriebe zum Einbau in eine Fahrradnabe ungeeignet machen würden.

Nach der Erfindung wird nun eine Vergrößerung des Bereiches der Über- und der UntersetzungsVerhältnisse dadurch erreicht, daß der Umlaufräderträger des ersten Umlaufrädergetriebes mit dem äußeren Zentralrad des zweiten Umlaufrädergetriebes gekuppelt ist und Kupplungsschaltmittel zum Schalten des zweiten Umlaufrädergetriebes vorgesehen sind, um wahlweise dessen inneres Zentralrad mit einem feststehenden Teil des Getriebes zu kuppeln oder es zu entkuppeln und gleichzeitig zwei der vorher ge-Umlaufräderwechselgetriebe
für Fahrradnaben

Anmelder:

Sturmey -Archer Gears Limited,
Nottingham (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Chem. Dr. W. Koch, Hamburg 4,

und Dr.-Ing. R. Glawe, München 27, Cuvilliesstr. 16,

Patentanwälte

William Brown, Nottingham (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

nannten Teile des zweiten Umlaufrädergetriebes miteinander zu verriegeln, wobei, während die erste der in nur einem Drehsinn wirksamen Kupplung unwirksam bleibt, die Kupplungsschaltvorrichtung des zweiten Umlaufrädergetriebes zum Ändern der Untersetzung betätigt werden kann.

Diese Maßnahme gestattet es, für einen Teil der Schaltstellungen das eine der Umlaufrädergetriebe zu einer starren, unwirksamen, mitlaufenden Einheit zusammenzufassen und in einem anderen Teil der Schaltstellungen zur Wirkung zu bringen. Im Vergleich zu bekannten Umlaufräderwechselgetrieben ergibt sich dadurch ein weit größerer Unterschied zwischen den Drehzahlverhältnissen im größten und im kleinsten Gang.

Vorteilhafterweise kann die Kupplungsschaltvorrichtung für das zweite Umlaufrädergetriebe aus dem drehbar und axial auf einem feststehenden Getriebeteil verschiebbaren inneren Zentralrad dieses Getriebes und diesem entsprechenden Kupplungsteilen an dem zweiten Umlaufräderträger sowie Kupplungsteilen an einem stationären Teil des Getriebes bestehen, die wahlweise mit dem inneren Zentralrad in Eingriff gelangen.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist zum Festhalten des inneren Zentralrades des zweiten Umlaufrädergetriebes ein innenverzahnter Ring vorgesehen, dessen einer Teil sich dauernd mit dem stationären inneren Zentralrad des ersten Umlaufrädergetriebes im Eingriff befindet und mit dessen anderem Teil die Zähne des verschiebbaren inneren Zentralrades des zweiten Umlaufrädergetriebes in Eingriff gebracht werden kann, so daß der Ring den

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stationären Teil des Getriebes sowie ein Kupplungs- Umlaufrädergetriebe gehört, drehbar sitzt. Dieses inteil zum Kuppeln mit dem zweiten inneren Zentralrad nere Zentral rad 20 wird durch einen Ring 21 und einen

bildet. Querstift 22 auf der Hülse 19 gehalten. Der Querstift

Dieser Ring kann vorzugsweise zwischen den 22 liegt in einem Schlitz Ic der Achsel und kann in

beiden Umlaufgetrieben angeordnet sein. 5 diesem in Richtung der Achse 1 verschoben werden.

Die Mittel zum Verschieben des zweiten inneren Ferner sind Umlaufräder 23 vorgesehen, welche

Zentralrades können vorzugsweise eine Stange ent- sowohl mit dem inneren Zentralrad 20 als auch mit

halten, die mit den Mitteln zum Verschieben der An- dem äußeren Zentralrad 4 c im Eingriff sind und auf

triebsschaltvorrichtung verbunden ist, und es kann Zapfen 24 drehbar sitzen, die im Umlaufräderträger

eine Feder vorgesehen sein, die bestrebt ist, das io 25 angeordnet sind. Zwischen den Flanschen 25 α des

zweite innere Zentralrad in seiner Eingriffsstellung Umlaufräderträgers 25 sind auf Zapfen 26 a nach

mit dem zweiten Umlaufräderträger sowie die An- einer Richtung arbeitende Abtriebklinken 26 gelagert,

triebskupplung in jeder Stellung zu halten, in der sie Der Umlaufräderträger 25 hat auf seinem Innen-

die erste Abtriebkupplung unwirksam macht. umfang Zähne 25 b zum Eingreifen in die Zähne des

Zusätzlich zu dieser Feder kann vorteilhafterweise ^J5 inneren Zentralrades 20. Die Umlaufräderträger-

eine zweite Feder vorgesehen sein, die bestrebt ist, flansche 25 a sind von einer Nabenkappe 27 umgeben,

unter Überwindung der Kraft der Feder die Antriebs- welche mittels Gewindes 9 & in das betreffende Ende

kupplung von der Stellung fortzubewegen, in der sie des Nabengehäuses 9 eingeschraubt ist. Diese Kappe

die Abtriebkupplung unwirksam macht. läuft über Kugellager 28 auf einem Lagerkonus 29,

In den Zeichnungen sind zwei bevorzugte Aus- 20 der auf die Achse 1 aufgeschraubt ist. Die Nabenführungsformen der Erfindung beispielsweise dar- kappe 27 weist am inneren Umfang Ratschenzähne gestellt. 27α· auf, welche mit den Klinken 26 zusammen-

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Umlauf- arbeiten.

räderwechselgetriebe, das in eine Fahrradnabe ein- Zwischen den Umlaufrädern 2 und 23 der beiden

gebaut und gemäß der Erfindung ausgebildet ist, 25 Umlaufrädergetriebe befindet sich ein innen mit

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch das Zähnen versehener Ring 30, der mit diesen Zähnen in

in Fig. 1 dargestellte UmI auf räder wechselgetriebe das innere Zentralrad 1 α eingreif t. Eine seitliche Be-

und wegung wird durch die Umlaufräder 2 und 23 ver-

Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der hindert.

Schaltvorrichtung. 3° In der Bohrung 1 d der Achse 1 ist eine Stange 31

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform verschiebbar gelagert, die eine Schulter 31 α hat. Der eines Nabenwechselrädergetriebes zeigt eine fest- im Durchmesser kleinere Teil der Stange geht durch stehende Achse 1, die an einer Stelle zu einem inneren Bohrungen hindurch, die in den Ouerstiften 22 und 18 Zentralrad la eines ersten Umlaufrädergetriebes aus- sitzen. Eine weitere Schulter 31 & der Stange 31 stößt gebildet ist. Mit diesem inneren Zentralrad sind Um- 35 gegen eine Ringschulter 32. Die Stange 31 ist bei 33 a laufräder 2 im Eingriff, die um Zapfen 3 drehbar sind, in eine Stange 33 eingeschraubt. Der Teil kleineren welche in einem Umlaufräderträger 4 sitzen. Der Um- Durchmessers der Stange 31, der zwischen den Querlauf räderträger 4 weist an einem Ende Klauen 4 a auf stiften 22 und 18 liegt, ist von einer Schraubenfeder und ist am anderen Ende bei 4 b winkelig abgebogen. 34 umgeben. Zwischen der Ringschulter 32 und einer Dieser Teil 4& trägt auf seinem inneren Umfang 40 in die Achsel eingeschraubten Ringmutter35 liegt Zähne 4 c und bildet das äußere Zentralrad eines eine weitere Feder 36, die stärker als die Feder 34 ist. zweiten Umlaufrädergetriebes. Das erste Umlauf- Das beschriebene Getriebe arbeitet wie folgt:
rädergetriebe wird vervollständigt durch ein äußeres

Zentralrad 5. das mit Zähnen 5a versehen ist. Eine Übersetzung:
axiale Verlängerung dieses äußeren Zentralrades ist 45 Da die Feder 36 stärker als die Feder 34 ist, mit Flanschen 5 & versehen, zwischen denen die Haupt- werden die Querstifte 22 und 18 normalerweise nach abtriebklinken 6 auf Zapfen 7 gelagert sind. Diese links gedruckt. Hierbei greift das innere Zentralrad Klinken 6 haben nach hinten ragende Verlängerun- 20 in die Zähne 25 b des Umlauf räderträgers 25 sowie genoa. Die Flansche5b des äußeren Zentralrades 5 in die Umlaufräder 23 ein, so daß dieses zweite Umsind von einem Abtriebglied in Form eines Naben- 50 laufrädergetriebe gesperrt ist und als Ganzes mit dem gehäuses 9 umgeben, das mittels Gewindes 9a mit Umlauf räderträger 4 des ersten Umlaufrädergetriebes einer Nabenkappe 8 verschraubt ist. Diese Kappe 8 umläuft. Das Kupplungsglied 15, das mit den hat im Innern Ratschenzähne 8α, welche mit den KlauenAa des Umlaufräderträgers 4 im Eingriff ist, Klinken 6 zusammenarbeiten. Die Kappe 8 ist über überträgt das Antriebsdrehmoment von den Klauen Kugellager 10 auf einem Antriebsglied 11 gelagert, 55 H α des Teiles 11 über die Umlauf räder 2 auf das das seinerseits auf Kugellagern 12 läuft, welche auf äußere Zentralrad 5 sowie über die Hauptabtriebeinem Lagerkonus 13 angeordnet sind, der auf die klinken 6 und die Zähne 8 α der Nabenkappe 8- auf das Achse 1 aufgeschraubt ist. Das Antriebsglied 11 trägt Nabengehäuse 9. Da das äußere Zentralrad 5 schneller ein Antriebskettenrad 14, das in bekannter Weise als der Umlaufräderträger 4 umläuft, ergibt sich eine darauf befestigt ist. Vom Antriebsglied 11 ragen 60 Zunahme der Übersetzung. Die Ratschenzähne 27 α Klauen 11α nach dem Innern, die mit einem verschieb- der Nabenkappe 27 rotieren dabei mit derselben Gebaren Kupplungsglied 15 im Eingriff sind, das auf schwindigkeit wie das äußere Zentralrad 5 und gleiten einer Hülse 16 sitzt. Das Kupplungsglied 15 wird auf über die Klinken 26 hinweg,
dieser Hülse durch einen Ring 17 gehalten, der mittels

eines Ouerstiftes 18 gesichert ist. Dieser Stift 18 sitzt 6₅ Direkter Antrieb

verschiebbar in einem Schlitz 1 b der Achse 1 und Durch Verschieben der Stange 33 nach rechts in die

kann in Richtung der Achse verschoben werden. Stellung nach Fig. 1 hält die Feder 34 den Stift 22

Nahe dem inneren Zentralrad 1 α ist eine Hülse 19 wie vorher gegen das linke Ende der Aussparung 1 c

verschiebbar auf der Achse 1 angeordnet, auf der ein gedruckt, während der Stift 18 in die dargestellte

weiteres inneres Zentralrad 20, das zu dem zweiten 70 Lage gelangt und das Kupplungsglied 15 verschiebt.

Claims

i 062 so daß es in die inneiüiegenden Zähne 5 c des äußeren Zentralrades S eingreift. Dadurch wird das Drehmoment von den Klauen lies des Antriebsgliedes 11 direkt auf das äußere Zentralrad S sowie über die Hauptabtriebklinken 6 und die Nabenkappe 8 auf das Nabengehäuse 9 übertragen. Dabei gleiten die Ratschenzähne 27 α, ebenso wie bei der vorher beschriebenen Schaltung, über die Klinken 26 α hinweg. Erste Untersetzung Durch weiteres Verschieben der Stange 33 nach rechts gelangt die Schulter 31a gegen den Querstift 22, bewegt ihn aber nicht. Der Querstift 18 verschiebt das Kupplungsglied 15 weiter entlang den Zähnen 5 c des äußeren Zeütralrades 5, bis das Kupplungsglied in der Ebene der Hauptabtriebklinken 6 liegt, gegen die räckwärtigen Verlängerungen 6 a der Klinken trifft und diese aus den Ratschenzähnen 8 α ausklinkt. Auf diese Weise wird das Drehmoment vom Antriebsglied 11 über das äußere Zetitralrad 5 und die Um- ät> Iaufräder2 auf den Umlaufräderträger 4 übertragen. Da das innere Zentralrad 20 sich noch über die Zähne 25 b mit dem Umlaufräderträger 25 im Eingriff befindet, rotiert das zweite Umlaufrädergetriebe als Ganzes mit dem Umlaufräderträger 4, und die Klinken 26 des Umlaufräderträgers 25 übertragen das Drehmoment über die Ratschenzähne 27 α sowie über die Nabenkappe 27 auf das Nabengehäuse 9. Die drei bisher beschriebenen Übersetzungen sind also allein durch das erste Umlaufrädergetriebe bestimmt. Zweite Untersetzung Durch weitere Bewegung, der Stange 33 nach rechts verschiebt die Schulter 31 α den Querstift 22 und über ihn das innere Zentralrad 20 nach rechts, so daß es außer Eingriff mit den Zähnen 25 b des Umlauf räderträgers 25 und in Eingriff mit den innenliegenden Zähnen der Hülse 30 gelangt. Dadurch wird das zweite innere Zentralrad 22 durch das erste innere Zentralrad 1 α und damit durch die Achse 1 gesperrt. Eine Bewegung des Querstiftes 18 findet nicht statt, da er bereits durch die vorhergehende Bewegung der Stange 31 am äußeren rechten Ende des Schlitzes 1 b angelangt ist. Das Drehmoment wird von den Klauen 4-5 11a des Antriebsgliedes 11 über das äußere Zentralrad 5 und die Umlaufräder 2 auf den Umlaufräderträger 4 übertragen. Da aber das zweite innere Zentralrad 20 jetzt auf der Achse 1 gegen Drehung gesichert ist, wird das Drehmoment weiterhin über das äußere Zentralrad 4 δ und die Umlaufräder 23 auf den Umlaufräderträger 25 übertragen, so daß zusätzlich zu der durch das erste Umlaufrädergetriebe hervorgerufenen Untersetzung eine weitere Untersetzung zu verzeichnen ist. Der Antrieb des Nabengehäuses 9 erfolgt dabei über die Klinken 26, die Ratschenzähne 27 α und die Nabenkappe 27, ebenso wie bei der ersten Untersetzung. Die Untersetzung wird also durch die kombinierte Wirkung der beiden in Serie geschalteten Umlaufrädergetriebe erreicht. Der einfach untersetzte Abtrieb des ersten Umlaufrädergetriebes ist weiter durch die einfache Untersetzung des zweiten Umlaufrädergetriebes reduziert. Wenn z. B. das erste und das zweite Umlaufrädergetriebe ein Verhältnis der Zähnezahl des äußeren Zentralrades zur Zähnezahl des inneren von 3:1 aufweisen, was ein übliches Verhältnis bei Nabengetrieben der beschriebenen Art ist, dann beträgt die Übersetzungszunahme 4:3, der direkte Antrieb 1:1, die erste Untersetzung 3:4 und die zweite Untersetzung :16. Diese Verhältnisse können natürlich — falls nötig — auf jede bekannte Weise geändert werden, indem z. B. die Größe und Zähnezahl der Räder geändert oder Stufenzähnrädef verwendet werden, ohne daß dadurch von der Erfindung abgewichen wird. Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Aüsführungsform der Schaltvorrichtung. Hier werden die Querstifte 22 und durch die Feder 34 gegen die äußeren Enden der Schlitze 1 c und 1 b der Achse 1 gepreßt. Dies ist die Stellung bei der ersten Untersetzung. Die Stange 31 entspricht der vorher beschriebenen. Sie ist aber mit einer weiteren Stange 37 verschraubt, so daß eine Schulter 37 β gebildet wird. Durch Ziehen oder Schieben der Stangen 31 und 37 nach links oder rechts ergeben sich die verlangten anderen Zahnradstellungen. Weitere abgeänderte Abfederungen sind möglich. Falls gewünscht, können auch voneinander unabhängige Schaltmittel füf die beiden Qüerstifte vorgesehen sein. Patentansprüche:

1. Umlaufräderwechselgetriebe für Fahrradnaben, ausgestattet mit einem ersten und einem zweiten gekuppelten Umlaufrädergetriebe, wobei beide Umlaufrädergetriebe je ein inneres Zentralrad, von denen das innere Zentralrad des ersten Umlaufrädergetriebes feststehend montiert ist, an je einem Umlaufräderträger sitzende Umlauf räder und je ein äußeres Zentralrad aufweisen, sowie ferner mit einem Antriebsglied und Antriebskupplungsmitteln zum wahlweisen Kuppeln des Antriebsgliedes mit dem Umlaufräderträger oder dem äußeren Zentralrad des ersten Umlauf rädergetriebes sowie einem Abtriebglied und einer ersten in einem Drehsinn wirksamen Abtriebkupplung zum Kuppeln des äußeren Zentralrades des ersten Umlaufrädergetriebes mit dem Abtriebglied, wobei die Abtriebkupplung durch die Antriebskupplung in jener Stellung derselben unwirksam gemacht ist, in der die Antriebskupplung das Antriebsglied mit dem äußeren Zentralrad des ersten Umlaufrädergetriebes kuppelt, und ferner mit einer zweiten in einem Drehsinn wirksamen Abtriebkupplung zum Verbinden des Umlauf räderträgers des zweiten Umlauf rädergetriebes mit dem Abtriebglied, wenn die erste Abtriebkupplung unwirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufräderträger (4) des ersten Umlaufrädergetriebes mit dem äußeren Zentralrad (4 c) des zweiten Umlaufrädergetriebes gekuppelt ist und Kupplungsschaltmittel (19 und 22) zum Schalten des zweiten Umlaufrädergetriebes vorgesehen sind, um wahlweise dessen inneres Zentralrad (20) mit einem feststehenden Teil des Getriebes zu kuppeln oder es zu entkuppeln und gleichzeitig zwei (20 und 4 c) der vorher genannten Teile des zweiten Umlaufrädergetriebes miteinander zu verriegeln, wobei, während die erste in einem Drehsinn wirksame Kupplung (6) unwirksam bleibt, die Kupplungsschaltvorrichtung (19, 22) des zweiten Umlaufrädergetriebes zum Ändern der Untersetzung betätigt werden kann.

2. Umlaufräderwechselgetriebe für Fahrräder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsschaltvorrichtung (19, 22) für das zweite Umlaufrädergetriebe aus dem drehbar und axial auf einem feststehenden Getriebeteil (1) verschiebbaren inneren Zentralrad (20) dieses Getriebes und diesem entsprechenden Kupplungsteilen