DE19903440A1 - Klinkensteuerung in Getriebenaben für Fahrräder - Google Patents
Klinkensteuerung in Getriebenaben für FahrräderInfo
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- B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
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Abstract
Schalteinrichtung für ein Wechselgetriebe in einer Mehrgangnabe zum Antrieb eines Fahrrades, wobei um eine Achse herum eine oder mehrere Schaltscheiben angeordnet sind, die mit einer oder mehreren Schaltstangen verbunden sind, wobei weiter die Schaltstangen in Längsnuten drehbar angeordnet sind, die am Außenumfang der Achse entlang von Mantellinien angeordnet sind, wobei weiter die Schaltstangen Flächen aufweisen, die mit Klinken zusammenwirken, wobei die Klinken zwischen Getrieberädern des Wechselgetriebes und der Achse schaltbare Freiläufe bilden, wobei die Abstützung der Klinke bei Übertragung von Drehmoment, also unter Last ohne Erzeugung von Gleitreibung an ihrem Kraftangriffspunkt ausgesteuert werden kann. Eine Klinkensteuerung gemäß dem Vorschlag der Erfindung hat den Vorteil, eine Klinke eines schaltbaren Freilaufes unabhängig vom Lastzustand der Mehrgangnabe allein durch die Betätigungskraft des Steuerelementes schalten zu können.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein Wechselgetriebe in einer Mehr
gangnabe zum Antrieb eines Fahrrades gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem deutschen Patent P 44 02 344 ist eine Steuereinrichtung für Klinkengesperre
für Fahrradmehrgang-Antriebsnaben bekannt geworden, bei der das Klinkengesperre
mit nach radial innen gegen eine Nabenachse angefederten Klinke ausgestattet ist, und
wobei dieses Klinkengesperre einen Ringkörper des Getriebes in einer Drehrichtung mit
der Nabenachse drehfest kuppelt, mit mindestens zur Nabenachse parallel verlaufenden
Steuereinrichtung zur Steuerung des Klinkeneingriffs zwischen dem Ringkörper und der
Nabenachse, wobei die Steuereinrichtung aus mindestens einem Steuerschieber besteht,
der in achsparallel zur Nabenachse auf deren Mantellinien verlaufenden Nuten ent
langgleitet und mindestens einen Nocken aufweist, mit Hilfe dessen die Klinken des
Klinkengesperres außer Eingriff zu bringen sind. Je nach Ausbildung des Nockens und
der an diesem angeordneten Schräge sind die Klinken des Klinkengesperres teilweise
sogar unter Last aussteuerbar, wobei auch mit einem einzigen Steuerschieber mehr als
ein Klinkengesperre aus- oder eingesteuert werden kann.
Eine solche Anordnung eines mit einem Nocken versehenen Steuerschiebers erlaubt eine
Schaltung unter Last nur in sofern, als die Steuerkraft zum Verschieben des Steuerschie
bers eine anteilige Kraftkomponente zur Aushebekraft für die Klinken darstellt, wobei
die Schräge und ihr Winkel auf dem Nocken dieses Kräfteverhältnis zusätzlich beein
flußt. Soll eine hohe Aussteuerkraft erreicht werden, so muß ein flacher Winkel der
Schräge auf dem Nocken angeordnet sein, wodurch andererseits große Wege des Steu
erschiebers erforderlich sind.
Gemäß dem deutschen Patent P 44 15 266 ist eine weitere Schalteinrichtung für Wech
selgetriebe in Mehrgangnaben für Fahrräder bekannt geworden, mit welcher Klinkenge
sperre auch unter Last ausgesteuert werden können. Dieses besteht aus mehreren koa
xial aneinander aufgereihten Schaltebenen, innerhalb derer über Nockensteuerungen
Schaltnockenstangen, die an der Oberfläche der Nabenachse koaxial zu dieser verlegt
sind, um ihre Achse verschwenkt werden und die ein erstes und ein zweites Profil auf
weisen, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, beliebig viele auf der Nabenachse hinter
einander liegende Kupplungen der jeweiligen Schaltebenen ein- oder auszusteuern. Die
Schaltnockenstangen sind auf Nuten entlang den Mantellinien der Achse angeordnet
und tragen in dem Bereich der jeweiligen Klinken ein Profil, welches bei Verdrehung die
Klinke einmal vom Angriff in den Nutrand der Nabenachse abweist und bei Verdrehung
den Eingriff der Klinke in den Nutrand ermöglicht.
Eine unter Last am Nutrand sich abstützende Klinke erzeugt eine hohe Haftreibung, die
nur durch hohe Steuerkräfte ausgesteuert werden kann. Die Verdrehkraft des Profils der
Schaltnockenstange ist also direkt proportional zur Last, die auf die Berührungsfläche
der Klinke mit dem Nutrand wirkt. Da Steuerkräfte über einen Handschalter und Bow
denzüge aufgebracht werden, läßt sich leicht folgern, daß die Klinke bei hoher Bela
stung nur noch mit Schwierigkeiten ausgesteuert werden kann.
Die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Schalteinrichtung weist ebenfalls
Schaltstangen in Längsnuten entlang den Mantellinien der Achse auf, die drehbar an
geordnet sind und im Bereich ihrer Berührung mit den Klinken ein Halbkreisprofil mit je
einer Fläche aufweisen, mit Hilfe derer die Klinke entweder abgewiesen wird oder aber
zum Eingriff gebracht wird, um den Freilauf in einer Richtung zu stoppen. Im Unter
schied zum vorgenannten Patent P 44 15 266 wird die Klinke jedoch nicht mehr auf die
Achse direkt wirken sondern gegen die Fläche der Schaltstangen, was den Vorteil mit
sich bringt, die Klinke aussteuern zu können, ohne eine größere Haftreibung der Klinke
am Nutrand überwinden zu müssen. Es wird lediglich die Lagerreibung der Klinke im
Freilauf und die Lagerreibung der Schaltstange in den Nuten durch die Steuerkraft zu
überwinden sein, die im Fall einer günstigen Schmierung gering ist. Die Steuerkraft hat
lediglich die Aufgabe, das Losbrechmoment von Klinke und Schaltstange zu überwin
den, wodurch die Kombination der Klinke mit der Fläche der Schaltstange in einen Be
reich kommt, in welchem die Last der Klinke die Steuerbewegung an der Schaltstange
unterstützt. Bei Weiterdrehen der Schaltstange gleitet die Klinke von der Fläche der
Schaltstange ab und gibt die Drehung für das um die Achse angeordnete Getriebeteil
frei.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine Schalteinrichtung für Mehrgang-
Getriebenaben zu schaffen, die steuerbare Freiläufe aufweist, die unter allen Lastbedin
gungen durch normale Steuerkräfte schaltbar sind, wobei die Steuerkräfte wie üblich
über Fernbedienungen und Bowdenzüge erzeugt werden.
Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschrieben.
Anhand von Schnitt- und Prinzipzeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel einer last
schaltbaren Mehrgangnabe beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Mehrgangnabe mit zwei Freiläufen und je einer Klinke, die durch Schalt
stangen von außen steuerbar sind;
Fig. 2 eine Achse mit Längsnuten und einer Schaltstange, die mit einer Klinke zusam
menwirkt;
Fig. 3 die Schaltstange mit einer Fläche in einer Position, die die Klinke abweist;
Fig. 4 die Schaltstange mit ihrer Fläche in einer Position, in der die Klinke angreifen
kann;
Fig. 5 die Schaltstange im Schnitt mit ihrem Halbkreisprofil, wobei die Fläche einen Mit
tenabstand von einer Drehmitte der Schaltstange aufweist;
Fig. 6 die Kombination Klinke-Schaltstange mit einer Kraftwirkrichtung durch die
Drehmitte der Schaltstange;
Fig. 7 die Kombination Klinke-Schaltstange mit einer Kraftwirkrichtung an der Drehmit
te der Schaltstange vorbei.
Wird mit 1 ein Wechselgetriebe einer Mehrgangnabe bezeichnet, so ist dieses innerhalb
einer Nabenhülse 3 um eine Achse 2 angeordnet. Gemäß Fig. 1 wird diese Mehr
gangnabe von einem Antriebsritzel 4 angetrieben, wobei sich die Drehzahl der Naben
hülse 3 nach den Gangstufen im Wechselgetriebe 1 richtet. über ein Schaltseil 5 wird
eine erste Schaltscheibe 6a und/oder eine zweite Schaltscheibe 6b betätigt, die mit je
weils einem Hebelteil 8 an einer erstens Schaltstange 7a und einer zweiten Schaltstan
ge 7b in Wirkverbindung stehen. Das Hebelteil 8 ist über eine Kröpfung 9 mit der
Schaltstange 7a, 7b verbunden. Die Schaltstangen 7a, 7b sind in Längsnuten 2a
schwenkbar gelagert, wobei die Schaltstangen einen kreisrunden Querschnitt haben
und in der ebenfalls kreisrund ausgeformten Längsnut gelagert sind. Die Längsnut 2a
mündet im Profil auf der einen Seite mit einer Einlaufschräge 23 im Außendurchmesser
der Achse 2, während auf der gegenüberliegenden Seite eine Abweisschräge 24 ange
ordnet ist. Die Einlaufschräge 23 ist gegen eine Klinke 11 gerichtet, die in einem ersten
Getrieberad 12a und einem zweiten Getrieberad 12b schwenkbar gelagert ist und über
Federkraft nach radial innen gegen den Außendurchmesser der Achse 2 gedrückt wird.
Das erste Getrieberad 12a bildet daher einen in einer Drehrichtung wirkenden Freilauf
über die Klinke 11 mit der Achse 2, während das zweite Getrieberad 12b über ebenfalls
die Klinke 11 einen zweiten Freilauf gegenüber der Achse 2 bildet. Zum Zwecke des
Gangwechsels in der Mehrgangnabe muß im Wechselgetriebe 1 einmal der eine und
einmal der andere Freilauf ausgeschaltet werden, um die verschiedenen Gangstufen
einzuschalten. Im Falle eines ausgeschalteten Freilaufes muß die Klinke 11 in der Dreh
richtung, in der sie eigentlich in der Achse 2 eingreifen soll von dieser abgewiesen wer
den, so daß das erste Getrieberad 12a in beiden Richtungen leer durchdrehen kann. Die
in den Längsnuten 2a der Achse 2 schwenkbar angeordneten Schaltstangen 7a, 7b wei
sen jeweils Flächen 17 auf, die sich bei geeigneter Verdrehung der Schaltstangen 7a, 7b
den Klinken 11 derart entgegenstellen, daß die Klinken 11 senkrecht auf die Flächen 17
auflaufen und einen Kraftangriffspunkt 22 bilden, wobei gemäß den Fig. 2, 4, 5 und
6 eine Kraftwirkrichtung 20 entsteht, die durch ein Drehzentrum 26 der Klinke 11 und
durch eine Drehmitte 18 der Schaltstangen 7a, 7b verläuft. Die Fläche 17 ist jeweils einer
Klinke 11 zugeordnet und derart an der Schaltstange 7a, 7b angeordnet, daß zur Erzie
lung einer noch ausreichenden Lagerfläche der Schaltstangen 7a, 7b in der Nut 2a im
Falle ihrer Verschwenkung ein Mittenabstand 16 zur Drehmitte 18 der Schaltstange
7a, 7b entsteht. Eine Feder 15 legt die Klinke 11 am Außendurchmesser der Achse 2 an,
wobei eine ausreichend starke Anpreßkraft entwickelt wird, daß die Klinke 11 entlang
der Einlaufschräge 23 gegen die Fläche 17 geleitet wird. Die Klinke 11 weist an ihrer
Spitze einen Radius 27 auf, mit welchem sie über den Außendurchmesser der Achse 2
und über die Unebenheiten im Bereich der Längsnut 2a gleiten kann. Der Radius 27 ist
jedoch so ausgeführt, daß er gemäß den Fig. 6 und 7 beim Aussteuern der Klinken 11
auf der Fläche 17 der Schaltstange 7a, 7b abrollt, wenn die Schaltstange 7a, 7b im Uhr
zeigersinn gedreht wird, das heißt wenn die Klinke 11 ausgesteuert werden soll.
Aus den vorgenannten Ausführungen wird deutlich, daß die Klinke 11 von der Flä
che 17 durch Verdrehen der Schaltstange 7a, 7b dadurch ausgesteuert wird, daß sich
bei Drehung der Schaltstange 7a, 7b die Spitze der Klinke 11 am Radius 27 abrollt und
bis zur Aufhebung der gegenseitigen Haftreibung nirgends Gleitreibung erfolgt. Abge
sehen von der Lagerreibung der Klinke 11 sowie der Schaltstange 7a, 7b tritt keine zu
sätzliche Reibung auf. Die Lagerreibung der beiden am Ausschalten der Freiläufe betei
ligten Elemente kann durch Schmierung oder aber durch Beschichtung der Lagerstellen
minimiert werden.
Gemäß Fig. 7 steht eine konstruktive Ausgestaltung für einer die Steuerkraft an den
Schaltstangen 7a, 7b erhöhende Zusatzkraft dadurch zur Verfügung, daß die Einlauf
schräge 23 derart in Richtung Außendurchmesser der Achse 2 angehoben wird, daß die
Kraftwirkrichtung 20 nicht mehr durch die Drehmitte 18 der Schaltstange 7a, 7b geht,
sondern an dieser vorbei in einer Abweichung 21, wodurch ein Entlastungsdrehmoment
erzeugt wird, welches das durch die Steuerkraft zu überwindende Losbrechmoment
erniedrigt. Die Abweichung 21 kann jedoch nicht beliebig vergrößert werden, weil sonst
die Klinken 11 unter Last selbständig aussteuern würden. Dem Entlastungsdrehmoment
wirkt zur exakten Steuerung ein Steuermoment entgegen. Dieses Steuermoment wird
aufgebracht am Ende der Schaltstange 8 durch die Steuerscheibe 6a. Wird dieses Steu
ermoment durch Drehen der Steuerscheibe 6a mittels Seilzug 5 weggenommen, so
schaltet das Wechselgetriebe 1 selbständig durch das anliegende oben beschriebene
Entlastungsmoment. Es entsteht ein Servoeffekt, der zu besseren und leichteren Schalt
barkeit des Wechselgetriebes 1 genutzt werden kann.
Anhand der Fig. 3 und 4 wird gezeigt, welchen Winkel 13 die Schräge 17 zu einem
Strahl 25 einnimmt, wenn die Fläche 17 derart gedreht ist, daß die Klinke 11 eingreifen
kann. Der Strahl 25 geht von der Mitte der Achse 2 aus und schneidet die Drehmitte 18
der Schaltstange 7a, 7b. Soll hingegen die Klinke 11 nicht eingreifen und der Freilauf
unwirksam sein, so wird ein Leerlaufwinkel 14 gegenüber dem Strahl 25 erzielt. Die Dif
ferenz der Winkel 14 und 13 erbt den Betätigungswinkel für die Schaltstange 7a, 7b,
die von den Schaltscheiben 6a, 6b in Drehung versetzt werden.
Eine Klinkensteuerung gemäß dem Vorschlag der Erfindung hat den Vorteil, eine Klin
ke 11 eines schaltbaren Freilaufes unabhängig vom Lastzustand der Mehrgangnabe al
lein durch die Betätigungskraft des Steuerelementes schalten zu können.
Claims (9)
1. Schalteinrichtung für ein Wechselgetriebe (1) in einer Mehrgangnabe zum Antrieb
eines Fahrrades
- - wobei die Mehrgangnabe eine Achse (2), eben dieses um die Achse (2) herum angeordnete Wechselgetriebe (1) und eine das Wechselgetriebe (1) umschließen de Nabenhülse (3) umfaßt,
- - wobei ferner um die Achse (2) herum eine oder mehrere von außen steuerbare Schaltstangen (7a, 7b) angeordnet sind,
- - die Flächen (17) aufweisen, die mit Klinken (11) zusammenwirken,
- - wobei schließlich die Klinken (11) zwischen Getrieberädern (12a, 12b) des Wech selgetriebes (1) und der Achse (2) schwenkbar angeordnet sind,
2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fläche (17) der Schaltstange (7a, 7b) im Lastfalle senkrecht zur Kraftwirk
richtung (20) steht und einen Winkel (13) zu einem Strahl (25) bildet, der die Mitte
der Achse (2) und das Drehzentrum (26) der Klinke (11) verbindet.
3. Schalteinrichtung nach Ansprüch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsnut (2a) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, in der die zylindri
sche Schaltstange (7a, 7b) schwenkbar gelagert ist und dem Kraftangriffspunkt (22)
der Klinke (11) die Fläche (17) in beliebigen von außen steuerbaren Winkeln entge
genstellen kann.
4. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltstangen (7a, 7b) zum Ansteuern der Klinke (11) in Richtung Vergröße
rung des Winkels (13) verdreht wird, bis ein Leerlaufwinkel (14) erreicht ist.
5. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Längsnut (2a) in der Kraftwirkrichtung (20) gesehen zuerst
von einer Einlaufschräge (23) und auf der der Längsnut (2a) gegenüberliegenden
Seite von einer Abweisschräge (24) flankiert ist, wobei die Schrägen (23, 24) den
Querschnitt der Längsnut (2a) zu etwa einem Halbkreis reduzieren und durch ihre
Verbindung mit dem Außendurchmesser der Achse (2) ein trichterähnliches Längs
nutprofil erzeugen.
6. Schalteinrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klinke (11), ausgehend vom Kraftangriffspunkt (22), einen Radius (27) auf
weist, der auf der zur Achse (2) hinweisenden Seite an der Klinke (11) angeordnet
ist, und beim Aussteuern der Klinke (11) unter Last durch Verdrehen der Schaltstan
ge (7a, 7b) und somit der Fläche (17) vom Winkel (13) in Richtung Leerlaufwin
kel (14) auf der Fläche (17) solange abrollt, bis durch die Überwindung der gegen
seitigen Haftreibung die Klinke (11) nach radial außen abgewiesen wird.
7. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einlaufschrägen (23), bezogen auf die Mitte der Achse (2), nach radial au
ßen verschoben angeordnet wird, wodurch sich der Kraftangriffspunkt (22), in
Kraftwirkrichtung (20) gesehen, derart nach außen verschiebt, daß die Verbin
dungslinie zwischen dem Drehzentrum (26) und dem Kraftangriffspunkt (22) die
Drehmitte der Schaltstange (7a, 7b) nicht mehr schneidet, sondern zur Erzielung ei
nes Entlastungsdrehmomentes beim Schalten unter Last eine Abweichung (21) auf
weist, die gerade nicht groß genug ist, um die Selbsthemmungsreibung der Lage
rungen der Klinke (11) und der Schaltstange (7a, 7b) zuzüglich eines Steuermomen
tes zu überwinden.
8. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich zwecks Ausgleich von inneren Kräften im Wechselgetriebe (1) immer zwei
gleichwirkende Schaltstangen (7a, 7b) diametral gegenüberstehen.
9. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Schaltstange (7a) von einer ersten Schaltscheibe (6a) und die zweite
Schaltstange (7b) von der zweiten Schaltscheibe (6b) über ein jeweils angebogenes
Hebelteil (8) gesteuert wird, welches in die jeweilige Schaltscheibe (6a, 6b) eingreift.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999103440 DE19903440A1 (de) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | Klinkensteuerung in Getriebenaben für Fahrräder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999103440 DE19903440A1 (de) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | Klinkensteuerung in Getriebenaben für Fahrräder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19903440A1 true DE19903440A1 (de) | 2000-08-03 |
Family
ID=7895710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999103440 Withdrawn DE19903440A1 (de) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | Klinkensteuerung in Getriebenaben für Fahrräder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19903440A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10118645A1 (de) * | 2001-04-14 | 2002-10-17 | Sram De Gmbh | Einleitung und Übertragung der Schaltbewegung in ein Fahrradgetriebe |
DE10210201A1 (de) * | 2002-03-07 | 2003-09-18 | Sram De Gmbh | Steuerung von Kupplungen, insbesondere von solchen für Antriebsnaben in Fahrrädern |
-
1999
- 1999-01-29 DE DE1999103440 patent/DE19903440A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10118645A1 (de) * | 2001-04-14 | 2002-10-17 | Sram De Gmbh | Einleitung und Übertragung der Schaltbewegung in ein Fahrradgetriebe |
DE10210201A1 (de) * | 2002-03-07 | 2003-09-18 | Sram De Gmbh | Steuerung von Kupplungen, insbesondere von solchen für Antriebsnaben in Fahrrädern |
CN1326742C (zh) * | 2002-03-07 | 2007-07-18 | Sram德国有限公司 | 用于在轮毂传动装置中换档的离合器 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |