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Mehrgangübersetzungsnabe mit einem Umlaufgetriebe und einem Abtriebsorgan
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgangübersetzungsnabe für Fahrräder, Motorräder
od. dgl., mit einem in einer Ebene angeordneten Umlaufgetriebe und einem Abtriebsorgan.
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Bei den bekannten Mehrgangübersetzungsnaben mit oder ohne Rücktrittbremse
werden in der Regel Konstruktionen verwendet, die entweder aus einem doppelten Umlaufgetriebe
und einem Abtrieb oder aus einem einzigen in einer Ebene liegenden Umlaufgetriebe
und zwei Abtriebsorganen, meist Sperrklinkenabtrieben, bestehen. Konstruktionen
mit einem Abtriebsorgan sind also bei Getriebenaben bekannt, die ein doppeltes Umlaufgetriebe
haben und bei denen durch axiales Verschieben von Getrieberädern die Gangschaltung
erfolgt. Diese Anordnungen erfordern jedoch durch die komplizierte bzw. aufwendige
Getriebekonstruktion viele Teile und einen größeren Raum, d. h. mehr Material.
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Neben dieser Konstruktionsart gibt es noch eine Anordnung mit einem
Abtrieb und nur einem Umlaufgetriebe, bei der jedoch das ganze Getriebe, also der
Planetenradträger, die Planetenrädchen und das Hohlrad auf dem feststehenden Sonnenrad
der Achse verschoben werden müssen. Es wurde weiterhin noch eine Konstruktion einer
Mehrgangnabe ohne Bremse vorgeschlagen, bei der nur ein in einer Ebene liegendes
Umlaufgetriebe, welches nicht verschoben werden muß, und nur ein Abtriebsgesperre
vorhanden ist. Diese Konstruktion erfordert jedoch zwei Kupplungen, die rechts und
links vom Umlaufgetriebe über Schubklötze betätigt werden müssen, welche durch die
durchbohrte Achse von einem Schaltstängehen bewegt werden. Es wird also eine Vielzahl
von Schaltteilen benötigt, wobei außerdem der Raum für die Unterbringung einer Rücktrittbremse
verlorengeht.
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Durch die Erfindung ist es möglich, eine Mehrgangübersetzungsnabe
zu bauen, die weniger Teile. aufweist als die Mehrgangnaben üblicher Bauart. Das
wird dadurch erreicht, daß ein Kupplungskörper, auf dem das Abtriebsorgan angeordnet
oder mit dem es über eine Kupplung längs verschiebbar verbunden ist, mittels eines
Schubklotzes und über eine längs verschiebbare Kupplung direkt oder indirekt verschoben
und dadurch wahlweise mit dem Hohlrad oder dem Planetenradträger in Eingriff gebracht
werden kann. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Nabe ist einfach und bietet viele
Vorteile: Es ist nur ein Umlaufgetriebe, das nicht verschoben werden muß, und nur
ein Abtriebsorgan vorhanden.
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Es ist keine zusätzliche Kupplung und keine auf dem größten Teil ihrer
Länge durchbohrte Achse erforderlich, und es kann, da genügend Raum vorhanden, ohne
weiteres eine Rücktrittbremse eingebaut werden.
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Aus den Zeichnungen und der Beschreibung ist ersichtlich, daß die
Konstruktion sehr einfach ist und die Nabe billig hergestellt werden kann. Es ist
möglich, Naben mit und ohne Bremse herzustellen, die nur ein Abtriebsorgan, nur
ein in einer Ebene wirkendes Umlaufgetriebe und nur eine Schalteinrichtung haben.
Außerdem ist es möglich, trotz Verwendung eines Sperrklinkenantriebes eine geräuschlose
Nabe herzustellen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung für eine
Dreigangnabe dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt
in der Stellung des übersetzten Ganges (Schnellgang) mit einem ungeteilten Kupplungskörper,
auf dem ein Abtriebsorgan angeordnet ist; Fig.2 zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse
im halben Längsschnitt entsprechend Fig.1, jedoch mit eingeschaltetem direktem Gang
(Normalgang); Fig.3 zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt entsprechend
Fig. 1, jedoch mit eingeschaltetem untersetztem Gang (Berggang); Fig. 4 zeigt einen
Querschnitt durch eine Dreigangnabe nach Fig. 1 gemäß Schnittlinie A-B; Fig. 5 zeigt
einen Querschnitt durch eine Dreigangnabe nach Fig. 1 gemäß Schnittlinie C-D; Fig.6
zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt, bei der an Stelle einer
Kupplungsbüchse (nach Fig. 1 bis 5) ein Mitnehmer verwendet wird;
Fig.7
zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse im halben Längsschnitt mit geteiltem Kupplungskörper
und einem Abtriebsgesperre; Fig.8 zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse im halben
Längsschnitt mit geteiltem Kupplungskörper und einem Walzenantrieb; Fig.9 zeigt
eine Dreigangnabe mit Bremse im halben Längsschnitt in der Stellung des übersetzten
Ganges (Schnellgang); Fig. 10 zeigt eine Dreigangnabe mit Bremse nach Fig. 9 im
halben Längsschnitt in der Stellung des direkten Ganges (Normalgang); Fig. 11 zeigt
eine Dreigangnabe mit Bremse nach Fig. 9 im halben Längsschnitt in der Stellung
des untersetzten Ganges (Berggang); Fig. 12 zeigt eine Dreigangnabe ohne Bremse
im halben Längsschnitt mit einem Sperrklinkenantrieb und einer durch Reibung gesteuerten
Einrichtung zum Ausschalten der Klinken.
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Fig. 1 zeigt eine Nabe mit eingeschaltetem Schnellgang.
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über den Zahnkranz 1 wird der Antreiber 2 und damit die längs verschiebbare
Kupplungsbüchse 3 angetrieben. Die Kupplungsbüchse 3 ist mit einer Verzahnung
4 od. dgl. in der Kupplungsverzahnung 5 des Antreibers 2 geführt und
erhält über diese Verzahnung 4 und 5 die Drehbewegung des Antreibers 2. Am anderen
Ende der Kupplungsbüchse 3 ist ebenfalls eine Kupplungsverzahnung 6 od. dgl. angeordnet,
die in eine entsprechende Gegenverzahnung 7 einer Mitnehmerscheibe 8, die mit dem
Planetenradträger 9 verbunden ist, greift. Beim Antrieb hat, da alle Teile gekuppelt
sind, der Planetenradträger 9 die gleiche Drehzahl wie der Zahnkranz 1. Im Planetenradträger
9, der mehr- oder einteilig, fest verbunden oder zusammengesteckt sein kann, sind
auf Bolzen 10 die Planetenrädchen 11 gelagert. Sie rollen auf dem Sonnenrad
12 der Achse 13 ab und erteilen dem Hohlrad 14 einen Antrieb ins Schnelle.
Das Hohlrad 14 ist mit Kupplungsnocken 15 od. dgl. versehen, die in
entsprechende Kupplungsnocken 16 des Kupplungskörpers 17 eingreifen und dem Kupplungskörper
17 die gleiche Drehbewegung des Hohlrades 14 erteilen. Auf dem Kupplungskörper
17 ist ein Sperrklinkenantrieb mit den Sperrklinken 18 angeordnet. Die Sperrklinken
18 greifen in entsprechende Gesperreverzahnungen 19 der Nabenhülse
20 oder einer Lagerschale und treiben somit die Nabenhülse 20 an.
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Fig. 2 zeigt die Nabe mit eingeschaltetem direktem Gang (Normalgang).
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Durch Herausziehen des Zugstängchens 21 wird die Kupplungsbüchse
3 durch den Schubklotz 22 aus der Verzahnung 7 der Mitnehmerscheibe 8 gelöst und
mit der Kupplungsverzahnung 23 des Hohlrades 14 in Eingriff gebracht. Das Hohlrad
14 ist mit seinen Kupplungsnocken 15 mit den Kupplungsnocken 16 des Kupplungskörpers
17 im Eingriff. Der Antrieb erfolgt wieder über den Zahnkranz 1, den Antreiber 2
über die Kupplungsverzahnung 4 und 5 auf die Kupplungsbüchse 3. Von dieser wird
der Antrieb über die Kupplungsverzahnung 6 und 23 direkt auf das Hohlrad, über die
Kupplungsnocken 15 und 16 auf den Kupplungskörper 17 und über die Sperrklinken
18 od. dgl. auf die Nabenhülse 20 übertragen und diese somit direkt ohne
Obersetzung angetrieben.
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Fig. 3 zeigt die Nabe mit eingeschaltetem Berggang. Durch weiteres
Herausziehen des Zugstängehens 21 und damit durch Verschieben der Kupplungsbüchse
3 in die Endstellung wird über die Planseite der Kupplungsverzahnung 6 mit Hilfe
einer beliebig ausgeführten Schaltscheibe 24 der Kupplungskörper 17 verschoben.
Dabei kommen die Kupplungsnocken 15 und 16 außer Eingriff und die Kupplungsnocken
25 des Hohlrades 14 und die Kupplungsnocken 26 des Planetenradträgers 9 in Eingriff.
Der Antrieb erfolgt wie bei den anderen Gängen vom Zahnkranz 1 über den Antreiber
2 und die Verzahnungen 4 und 5 auf die Kupplungsbüchse 3, über die Kupplungsverzahnung
6 und 23 auf das Hohlrad 14. Das Hohlrad 14 treibt über die Planetenrädchen
11, die sich auf dem Sonnenrad 12 abwälzen, den Planetenradträger 9 mit einer
untersetzten Drehzahl an. Über die Kupplungsnocken 26 des Planetenradträgers 9 und
die Kupplungsnocken 25 des Kupplungskörpers 17 wird über den Sperrklinkenabtrieb
18 und 19 die Nabenhülse 20 mit der untersetzten Drehbewegung des Planetenradträgers
9 angetrieben.
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Beim Zurückschalten der Schalteinrichtung werden alle verschobenen
Teile durch die beiden Druckfedern 27 und 28 in die Ausgangsstellung, d. h. in den
Schnellgang bzw. Normalgang gebracht. Die Druckfeder 29, die sich am Hohlrad 14
und über die Schaltscheibe 24 am Kupplungskörper 17 abstützt, ist
schwächer gehalten als die Druckfeder 27 und hält das Hohlrad 14 in seiner normalen
Lage.
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Fig. 6 zeigt eine Nabe mit einem Mitnehmer an Stelle einer Kupplungsbüchse.
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Die Figur zeigt die Nabe mit eingeschaltetem Schnellgang. Dieses Ausführungsbeispiel
soll demonstrieren, daß an Stelle der bisher beschriebenen Kupplungsbüchse 3 ohne
Schwierigkeit ein Mitnehmer 30
verwendet werden kann, wenn der Antreiber 32
und der Planetenradträger 31 entsprechend ausgebildet werden. Hohlrad
33 und Kupplungskörper 34 sind gegenüber den Fig. 1 bis 5 ebenfalls
unterschiedlich ausgebildet. Im grundsätzlichen Aufbau und in der Wirkungsweise
entspricht diese Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten.
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Fig. 7 zeigt eine Dreigangnabe im Schnellgang mit einem vom Kupplungskörper
getrennten Sperrklinkenabtrieb.
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Der Aufbau ist bei dieser Nabe grundsätzlich der gleiche wie bei der
in Fig. 1 bis 5 beschriebenen Konstruktion. Bei dieser Ausführung ist der Kupplungskörper
35 vom Abtrieb getrennt. Beide Teile sind über eine Kupplung, z. B. einer Kupplungsverzahnung
39 des Kupplungskörpers 35 und einer entsprechenden Kupplungsverzahnung 36 des Sperrklinkenträgers
38 miteinander verbunden. Die Kupplungsverzahnung 39 und 36 bleibt in allen drei
Gängen stets im Eingriff. Der Antrieb erfolgt in bekannter Weise vom Zahnkranz
1 über den Antreiber 2 auf die Kupplungsbüchse 3. Die Wirkungsweise
der Nabe bei eingeschaltetem Schnellgang ist wie folgt: Von der Kupplungsbüchse
3 wird die Mitnehmerscheibe des Planetenradträgers 37 und über die Planetenrädchen
11 das Hohlrad 14 und über die Kupplungsnocken 15 und 16 der Kupplungskörper 35
ins Schnelle angetrieben. Vom Kupplungskörper 35 erfolgt der Abtrieb über die Verzahnung
39 und 36 auf den Sperrklinkenträger 38 und von diesem über die Sperrklinken 18
auf die Nabenhülse 20.
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Bei eingeschaltetem Normalgang ist die Nabe nicht dargestellt. Die
Umschaltung erfolgt durch Verschieben des Zugstängchens 21 nach rechts. Dadurch
wird die Verbindung über die Verzahnung 6 und 7
gelöst und die Verzahnung
6 mit der Verzahnung 23 verbunden. Von der Kupplungsbüchse 3 wird über die Verzahnung
6 und 23 das Hohlrad 14 direkt angetrieben. Vom Hohlrad 14 aus ist der weitere
Abtrieb der gleiche wie im Schnellgang.
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Im Berggang ist die Nabe ebenfalls nicht dargestellt. Die Einschaltung
des Berggangs erfolgt durch weiteres Verschieben des Zugstängchens 21 nach rechts.
Der Antrieb ist bis zum Hohlrad 14 der gleiche wie im Normalgang. Durch das Herausziehen
des Zugstängchens 21 wird über die Kupplungsbüchse 3 und die Schaltscheibe 40 der
Kupplungskörper 35 seitlich verschoben und aus dem Hohlrad 14 entkuppelt. Dabei
kommt jedoch die Verzahnung 39 zum Eingriff mit der Verzahnung 26 des mit dem über
das Getriebe langsamer laufenden Planetenradträgers 37. Über die Verzahnung 39,
26 und 36 sind die Planetenradträger 37, der Kupplungskörper 35 und der Sperrklinkenträger
38 miteinander verbunden. Über die Sperrklinken 18 wird die Nabenhülse 20 angetrieben.
An Stelle eines Klinkenabtriebes kann auch ein beliebiges Freilaufgesperre Anwendung
finden. Das Zurückschalten der Gänge erfolgt wie bei einer Nabenkonstruktion entsprechend
den Fig. 1 bis 5 durch die Druckfedern 28 und 45 bzw. ähnliche Federelemente.
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In Fig. 8 ist eine Nabenkonstruktion entsprechend Fig. 7, nur unter
Verwendung eines Klemmrollenfreilaufes 41 bis 43 statt des Klinkenantriebes dargestellt.
Der Aufbau und die Wirkungsweise sind die gleichen wie bei der Nabe der Fig. 7.
Der einzige Unterschied ist, daß statt des Sperrklinkenträgers 38 ein Rollenantreiber
42 verwendet wird, der vom Kupplungskörper 35 angetrieben wird und - über
die in einem Käfig 43 geführten Rollen 41 - die Nabenhülse 20 antreibt.
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In den Fig. 9 bis 11 wird eine Nabenkonstruktion dargestellt, die
in ihren Grundzügen einer Nabe entsprechend der Fig. 8 entspricht. Der Unterschied
ist hier nur der, daß in der Nabenkonstruktion der Fig. 9 bis 11 zusätzlich
eine Rücktrittbremse 44 angeordnet ist. Im einzelnen zeigt die Fig. 9 eine Nabe
mit Bremse im Schnellgang, die Fig. 10 eine Nabe mit Bremse im Normalgang, die Fig.
11 eine Nabe mit Bremse im Berggang. Die Funktion des Antriebes in den drei Gängen
ist die gleiche, wie sie bei der Erklärung von Fig. 7 beschrieben wurde. Der Bremsvorgang
wird in an sich bekannter Weise vorgenommen.
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Die Fig. 12 zeigt eine Nabe mit einem ausschaltbaren Klinkengesperre.
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In allen drei Gängen erfolgt der Abtrieb über ein einziges Klinkengesperre
od. dgl., d. h., daß während des Antriebes kein Klinkengeräusch zu hören ist und
die Nabe praktisch geräuschlos arbeitet. Um auch im Freilauf einen geräuschlosen
Lauf zu erhalten, wird nach Fig. 12 vorgeschlagen, die Sperrklinken durch an sich
bekannte Einrichtungen während des Freilaufs auszuschalten. Als Ausführungsbeispiel
wurde eine Einrichtung mit einer Friktionshülse 49 gewählt, deren Funktion
in der deutschen Patentschrift 1043121 näher beschrieben ist. Dabei ist das Antriebsgesperre
als Klinkengesperre ausgebildet, bei dem die Sperrklinken 48 auf einem Bolzen 47
angeordnet sind. Der Bolzen 47 ist im Kupplungskörper 46 eingepreßt. Der
Friktionsring 49 schaltet die Klinken im Leerlauf aus, d. h., die in die Gesperreverzahnung
greifenden Klinkenteile werden durch den Friktionsring 49 nach innen gedrückt. Selbstverständlich
können alle einschlägigen Systeme Anwendung finden, z. B. eine Einrichtung nach
dem deutschen Patent 741943. Durch die Kombination des Erfindungsgegenstandes mit
dem System aussehaltbarer Klinken ist es möglich, eine mit Sperrklinkenantrieb versehene
Nabe als geräuschlose Nabe zu bauen.
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Der Erfindungsgegenstand ist nicht an die beschriebenen Ausführungsbeispiele
gebunden. Insbesondere eine Reihe von Kombinationen verschiedener Abtriebsorgane
oder Bremssysteme ist möglich.