DE20315691U1 - Nabenschaltgetriebe mit Tretkurbelantrieb - Google Patents
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Abstract
Nabenschaltgetriebe mit Tretkurbelantrieb zum Übertragen einer Drehbewegung auf ein in einem Rahmen gehaltenes Rad mit stufenlos veränderlichem Übersetzungsverhältnis, bestehend aus
– einer drehbaren, in einer Nabenhülse (12) gelagerten Nabenwelle (10),
– an der Nabenwelle (10) befestigten Tretkurbeln (11),
– zwei innerhalb der Nabenhülse (12) angeordnete Planetengetriebe, die einen gemeinsamen Planetenträger (15) besitzen, der fest mit dem Rahmen verbunden ist, wobei
– das erste Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad (13) besitzt, das fest auf der Nabenwelle (10) angeordnet und als Bolzenscheibe (1) ausgebildet ist, und die mit dem ersten Sonnenrad (13) in Eingriff stehenden Planetenräder (17) als Keilscheiben (2) ausgebildet sind,
– das zweite Planetengetriebe ein zweites Sonnenrad (14) besitzt, das auf einer Hohlwelle (21) befestigt und als Keilscheibe (2) ausgebildet ist, die Hohlwelle (21) auf der Nabenwelle (10) gelagert ist und die mit dem zweiten Sonnenrad (14) in Eingriff stehenden Planetenräder (16) als Bolzenscheiben (1) ausgebildet sind, oder
– das erste Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad (13) besitzt, das fest auf der Nabenwelle (10) angeordnet und als Keilscheibe (2) ausgebildet ist, und die mit dem ersten Sonnenrad (13) in Eingriff stehenden Planetenräder (17) als Bolzenscheiben (1) ausgebildet sind,
– das zweite Planetengetriebe ein zweites Sonnenrad (14) besitzt, das als Bolzenscheibe (2) ausgebildet ist und mittels einer Welle (21), die mit der Nabenhülse (12) verbunden ist, auf der Nabenwelle (10) gelagert ist, und die mit dem zweiten Sonnenrad (14) in Eingriff stehenden Planetenräder (16) als Keilscheiben (2) ausgebildet sind, wobei
– die Bolzenscheibe (1) eine Vielzahl von Bolzen (5) trägt, die auf dem Umfang der Bolzenscheibe (1) axial beweglich angeordnet sind,
– die Keilscheibe (2) aus zwei auf einer Welle (4) gegeneinander beweglichen Teilscheiben (2.1, 2.2) besteht, wobei die einander zugewandten Flächen (8) der Teilscheiben (2.1, 2.2) eine zur Welle (4) hin zunehmende Wölbung aufweisen und radial angeordnete Nuten (6) und Stege (7) besitzen,
– die beiden Teilscheiben (2.1, 2.2) der zweiten Scheibe (2) derart in Umlaufrichtung gegeneinander versetzt sind, dass immer ein Steg (7) der einen Teilscheibe (2.1 oder 2.2) eine Nut (6) der anderen Teilscheibe (2.1 oder 2.2) gegenübersteht, so dass die Bolzen (5) wechselseitig durch den Steg (7) der einen Teilscheibe (2.1 oder 2.2) in die Nut (6) der anderen Teilscheibe (2.1 oder 2.2) gedrückt sind und
– jeweils ein Planetenrad (16) eines Planetengetriebes mit dem Planetenrad (17) des anderen Planetengetriebes eine gemeinsame Welle (19) aufweist und die Wellen (19) der so paarweise angeordneten Planetenräder (16, 17) auf einer Achse (20) in am Planetenträger (15) gelagerten Schwingen (18) drehbar angeordnet sind, wodurch die Wellen (19) der Planetenräder (16, 17) gegenüber den Wellen (10, 21) der Sonnenräder (13, 14) in ihrem Abstand zueinander verschiebbar sind.
– einer drehbaren, in einer Nabenhülse (12) gelagerten Nabenwelle (10),
– an der Nabenwelle (10) befestigten Tretkurbeln (11),
– zwei innerhalb der Nabenhülse (12) angeordnete Planetengetriebe, die einen gemeinsamen Planetenträger (15) besitzen, der fest mit dem Rahmen verbunden ist, wobei
– das erste Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad (13) besitzt, das fest auf der Nabenwelle (10) angeordnet und als Bolzenscheibe (1) ausgebildet ist, und die mit dem ersten Sonnenrad (13) in Eingriff stehenden Planetenräder (17) als Keilscheiben (2) ausgebildet sind,
– das zweite Planetengetriebe ein zweites Sonnenrad (14) besitzt, das auf einer Hohlwelle (21) befestigt und als Keilscheibe (2) ausgebildet ist, die Hohlwelle (21) auf der Nabenwelle (10) gelagert ist und die mit dem zweiten Sonnenrad (14) in Eingriff stehenden Planetenräder (16) als Bolzenscheiben (1) ausgebildet sind, oder
– das erste Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad (13) besitzt, das fest auf der Nabenwelle (10) angeordnet und als Keilscheibe (2) ausgebildet ist, und die mit dem ersten Sonnenrad (13) in Eingriff stehenden Planetenräder (17) als Bolzenscheiben (1) ausgebildet sind,
– das zweite Planetengetriebe ein zweites Sonnenrad (14) besitzt, das als Bolzenscheibe (2) ausgebildet ist und mittels einer Welle (21), die mit der Nabenhülse (12) verbunden ist, auf der Nabenwelle (10) gelagert ist, und die mit dem zweiten Sonnenrad (14) in Eingriff stehenden Planetenräder (16) als Keilscheiben (2) ausgebildet sind, wobei
– die Bolzenscheibe (1) eine Vielzahl von Bolzen (5) trägt, die auf dem Umfang der Bolzenscheibe (1) axial beweglich angeordnet sind,
– die Keilscheibe (2) aus zwei auf einer Welle (4) gegeneinander beweglichen Teilscheiben (2.1, 2.2) besteht, wobei die einander zugewandten Flächen (8) der Teilscheiben (2.1, 2.2) eine zur Welle (4) hin zunehmende Wölbung aufweisen und radial angeordnete Nuten (6) und Stege (7) besitzen,
– die beiden Teilscheiben (2.1, 2.2) der zweiten Scheibe (2) derart in Umlaufrichtung gegeneinander versetzt sind, dass immer ein Steg (7) der einen Teilscheibe (2.1 oder 2.2) eine Nut (6) der anderen Teilscheibe (2.1 oder 2.2) gegenübersteht, so dass die Bolzen (5) wechselseitig durch den Steg (7) der einen Teilscheibe (2.1 oder 2.2) in die Nut (6) der anderen Teilscheibe (2.1 oder 2.2) gedrückt sind und
– jeweils ein Planetenrad (16) eines Planetengetriebes mit dem Planetenrad (17) des anderen Planetengetriebes eine gemeinsame Welle (19) aufweist und die Wellen (19) der so paarweise angeordneten Planetenräder (16, 17) auf einer Achse (20) in am Planetenträger (15) gelagerten Schwingen (18) drehbar angeordnet sind, wodurch die Wellen (19) der Planetenräder (16, 17) gegenüber den Wellen (10, 21) der Sonnenräder (13, 14) in ihrem Abstand zueinander verschiebbar sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein mechanisches Nabenschaltgetriebe zum Übertragen einer Drehbewegung mit stufenlos veränderlichem Übersetzungsverhältnis, insbesondere zur Anwendung als direkten Tretkurbel- Vorderradantrieb für Fahrräder.
- [Stand der Technik]
- Die ersten Nabenschaltungen wurden bereits um 1900 patentiert (z. B. Fichtel & Sachs) und waren damit trotz komplizierter Bauart um Jahrzehnte früher auf dem Markt als Kettenschaltungen. Aufgebaut als Planetenumlaufgetriebe waren mit diesem Nabengetriebe drei Gänge möglich.
- Um mehr als drei Übersetzungen in der Nabe unterzubringen, sind weitere Getriebe notwendig, die über Planetenräder gekoppelt oder hintereinander geschaltet sind. Zur Steuerung bewegt man meist einen Schubklotz im Innern der Achse, der in verschiedene Sonnenräder greift und sie damit blockieren kann. Die Weiterleitung der Drehung an die Nabenhülse erfolgt je nach Gang über verschiedene Sperrklinkenpaare; die – wenn nicht aktiv – teils aus der Verzahnung ausrücken oder festgehalten werden können.
- Der Nachteil dieser Getriebe besteht, außer dass sie nur in Stufen schaltbar sind, in ihrem hohen Gewicht und den Reibungsverlusten, die zunehmen, je mehr Übersetzungsstufen angestrebt werden.
- Des Weiteren sind so genannte PV- oder PIV- Getriebe bekannt, die mit Kette oder Keilriemen arbeiten. Derartige Getriebe sind für ein nahezu stufenloses Schalten relativ kompliziert und materialintensiv im Aufbau und benötigen eine hohe Schaltkraft.
- Aus der
EP 0 432 742 A1 ist ein stufenlos arbeitendes Nabengetriebe, insbesondere für Fahrräder, in Form eines Reibrad getriebes bekannt. Über eine Nabenhülse wird das Reibradgetriebe angetrieben, dessen erste Toroidscheibe fest auf der Nabenachse sitzt, dessen mit mehreren Reibrädern versehener Reibradträger von einem Antreiber aus angetrieben wird und dessen zweite Toroidscheibe über ein Planetengetriebe und eine dem Planetengetriebe zugeordnete Freilaufkupplung mit der Nabenhülse verbunden ist. Das stufenlos einstellbare Übersetzungsverhältnis des Reibradgetriebes wird vom Inneren der Nabenachse gesteuert, welches über einen Kupplungsring die schwenkbar gelagerten Achszapfen der Reibräder, mitnimmt. - Derartige Getriebe sind zwar klein und robust im Aufbau, besitzen aber einen Schlupf und eine hohe Reibung, wodurch eine große Kraft für das Verstellen des Getriebes notwendig ist.
- [Aufgabe der Erfindung]
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Nabenschaltgetriebe mit Tretkurbelantrieb zum Übertragen einer Drehbewegung mit stufenlos veränderlichem Übersetzungsverhältnis zu schaffen, das einen direkten Tretkurbelantrieb ermöglicht, klein und robust im Aufbau ist, keinen Schlupf besitzt und eine geringe Verstellkraft benötigt.
- Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Das Nabenschaltgetriebe mit Tretkurbelantrieb und stufenlos veränderlichem Übersetzungsverhältnis dient zum Übertragen einer Drehbewegung auf ein in einem Rahmen gehaltenes Rad, z. B. Vorderrad eines Fahrrades. Das Rad besitzt dafür eine Nabenhülse, in der eine Nabenwelle drehbar gelagert ist.
- An der Nabenwelle sind zum direkten Antrieb des Vorderrades Tretkurbeln befestigt.
- Innerhalb der Nabenhülse sind zur Kraftübertragung und Drehwandlung zwei Planetengetriebe angeordnet, die einen gemeinsamen Planetenträger besitzen, der fest mit dem Rahmen des Fahrrades verbunden ist.
- Die Übertragungsglieder des Getriebes bestehen aus ineinander greifenden Bolzen- und Keilscheiben, so dass vielfache Übersetzungsverhältnisse nahezu stufenlos erreichbar sind.
- Die zweistufige Ausführung des Planetengetriebes dient nicht nur einer hohen Übersetzung, sondern ist auch notwendig, damit die Tretkurbel die gleiche Drehrichtung wie die Nabenhülse hat.
- Das erste Planetengetriebe besitzt ein erstes Sonnenrad, das fest auf der Nabenwelle angeordnet und als Bolzenscheibe ausgebildet ist. Demgegenüber sind die mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff stehenden Planetenräder als Keilscheiben ausgebildet.
- Das zweite Planetengetriebe besitzt ein zweites Sonnenrad, das als Keilscheibe ausgebildet und mittels einer Freilaufhülse, die mit der Nabenhülse über eine Freilaufkupplung verbunden ist, auf der Nabenwelle gelagert ist. Hier sind die mit dem zweiten Sonnenrad in Eingriff stehenden Planetenräder als Bolzenscheiben ausgebildet.
- Für eine Untersetzung ist auch der umgekehrte Fall denkbar, indem das erste Sonnenrad als Keilscheibe und das zweite Sonnenrad als Bolzenscheibe ausgebildet ist und die mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff stehenden Planetenräder als Bolzenscheiben und die mit dem zweiten Sonnenrad in Eingriff stehenden Planetenräder als Keilscheiben ausgebildet sind.
- Eine Bolzenscheibe trägt eine Vielzahl von Bolzen, die auf dem Umfang der Bolzenscheiben axial beweglich angeordnet sind.
- Eine Keilscheibe besteht aus zwei auf einer Welle gegeneinander beweglichen Teilscheiben, wobei die einander zugewandten Flächen der Teilscheiben eine zur Welle hin zunehmende Wölbung aufweisen und radial angeordnete Nuten und Stege besitzen. Die beiden Teilscheiben der Keilscheibe sind derart in Umlaufrichtung gegeneinander versetzt angeordnet, dass immer einem Steg der einen Teilscheibe eine Nut der anderen Teilscheibe gegenübersteht, so dass die Bolzen der Bolzenscheiben wechselseitig durch den Steg der einen Teilscheibe in die Nut der anderen Teilscheibe gedrückt werden.
- In dem Nabenschaltgetriebe, in dem vorzugsweise vier Planetenräder auf einer Umlaufbahn angeordnet sind, ist jeweils ein Planetenrad eines Planetengetriebes mit einem Planetenrad des anderen Planetengetriebes auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Die Wellen der so paarweise angeordneten Planetenräder sind auf Achsen gelagert, die am Planetenträger in Schwingen drehbar angeordnet sind, wodurch die Wellen der Planetenräder gegenüber den Wellen der Sonnenräder in ihrem Abstand zueinander verschoben werden können.
- Zur Steuerung des Nabenschaltgetriebes werden die Achsen der Planetenräder an den freien Enden der Schwingen in einer Steuerscheibe geführt, so dass durch ein Verdrehen des Planetenträgers relativ zur Steuerscheibe die Achsen der Planetenräder gegenüber der gemeinsamen Achse der Sonnenräder verschiebbar sind.
- Die Stirnkanten der Bolzen der Bolzenscheibe sowie die Anlaufkanten der Stege der Keilscheibe sind etwas abgeschrägt, so dass ein einwandfreies Ein- und Auslaufen der Bolzen in und aus den Nuten gewährleistet ist. Außerdem wird das Ein- und Auflaufen der Bolzen durch die Kegelform der Innenflächen der Teilscheiben der Keilscheibe unterstützt.
- Beim Schalten des Getriebes wird somit die Bolzenscheibe mehr oder weniger stark zwischen die beiden Teilscheiben der Keilscheibe gedrückt und so ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis hergestellt. Die Teilscheiben sind dazu auf ihrer gemeinsamen Achse verschiebbar angeordnet und stehen unter einem leichten Federdruck, der die Teilscheiben derart gegen die Bolzenscheibe drückt, dass ein in eine Nut der Teilscheiben der Keilscheibe eingelaufener Bolzen der Bolzenscheibe sicher gegen eine Stegkante drückt und so eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Bolzenscheibe und der Keilscheibe herstellt.
- Je nach Übersetzungsverhältnis und Größe der Scheiben befinden sich ein oder mehrere Bolzen gleichzeitig in einer Nut. Bei einem kleinen Übersetzungsverhältnis befindet sich die Bolzenscheibe am äußeren Rand der Keilscheibe in Eingriff und mehrere Bolzen befinden sich gleichzeitig in einer Nut. Bei einem großen, maximal möglichen Übersetzungsverhältnis ist die Bolzenscheibe soweit zwischen die beiden Teilscheiben der Keilscheibe gedrückt, dass sich nur noch ein Bolzen in einer Nut befindet.
- [Beispiele]
- An Hand von Zeichnungen werden der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung erläutert und eine Ausführungsform für ein Fahrradnabengetriebe dargestellt.
- Es zeigen:
-
1 Eine Schnittdarstellung des Nabenschaltgetriebes für die Anordnung in einer Fahrrad- Vorderradnabe, -
2 einen Schnitt A – A durch das Nabenschaltgetriebe gemäß1 , -
3 einen Schnitt B – B durch das Nabenschaltgetriebe gemäß1 , -
4 einen Schnitt C – C durch das Nabenschaltgetriebe gemäß1 , -
5 eine Darstellung eines in der Nabenschaltung verwendeten Scheibenpaares bei geringer Übersetzung, -
6 eine Darstellung eines in der Nabenschaltung verwendeten Scheibenpaares bei hoher Übersetzung, -
7 das Prinzip des wechselseitigen Einlaufens der Bolzen der ersten Scheibe in die Nuten der beiden Teilscheiben der Keilscheibe gemäß5 und -
8 das Prinzip des wechselseitigen Einlaufens der Bolzen der ersten Scheibe in die Nuten der beiden Teilscheiben der Keilscheibe gemäß6 . - Der prinzipielle Aufbau des Nabenschaltgetriebes mit Tretkurbelantrieb ist in
1 dargestellt. Es dient zum Übertragen einer Drehbewegung mit einem stufenlos veränderlichen Übersetzungsverhältnis auf ein in einem Rahmen gehaltenes Rad, z. B. Vorderrad eines Fahrrades. Das Rad besitzt dafür eine Nabenhülse12 , in der eine Nabenwelle10 drehbar gelagert ist. - Innerhalb der Nabenhülse
12 ist das Getriebe in einer erfindungsgemäßen Bolzen- Keilscheibenkombination als doppeltes Planetengetriebe aufgebaut. Der grundsätzliche Aufbau dieser Kombination und das Zusammenwirken von Bolzenscheibe1 und Keilscheibe2 ist aus den Zeichnungen5 bis8 zu entnehmen. - Die Kraftübertragung erfolgt von der die Antriebswelle bildenden Nabenwelle
10 , die gleichzeitig die Tretkurbelachse ist. Die Tretkurbeln (nicht dargestellt) werden mittels einer Verschraubung11 befestigt. Um eine erste Bolzenscheibe1 , die in1 als ein erstes Sonnenrad13 ausgebildet ist, laufen vier Planetenräder16 in Form von Keilscheiben2 um. - Jedes auf dem ersten Sonnenrad
13 umlaufende Keilscheiben-Planetenrad16 ist über eine gemeinsame Welle19 mit jeweils einem zweiten Planetenrad17 , das eine Bolzenscheibe1 ist, verbunden, die ihrerseits planetenartig auf einer Keilscheibe2 umlaufen, die ein zweites Sonnenrad14 bildet. - Das zweite Sonnenrad
14 ist auf einer Hohlwelle21 angeordnet, die auf der Nabenwelle10 gelagert ist und als Abtriebswelle fest mit der Nabenhülse12 verbunden ist. Die Hohlwelle21 dient gleichzeitig als Freilaufhülse. - Der Umlaufradius der vier Wellen
19 mit den paarweise angeordneten Planetenräder16 ,17 wird relativ zu der Achse der Sonnenräder13 ,14 , die durch die Wellen10 ,21 verläuft, durch steuerbare Schwingen18 verändert. Die Schwingen18 sind am Planetenträger15 gelagert und halten an ihren freien Enden Achsen20 , auf denen die Wellen19 für die Planetenräder16 ,17 gelagert sind. - Die Achsen
20 der Planetenräder16 ,17 sind außerdem an den freien Enden der Schwingen18 in einer Steuerscheibe22 geführt, so dass durch ein Verdrehen des Planetenträgers15 relativ zur Steuerscheibe22 die Achsen20 der Planetenräder16 ,17 gegenüber der gemeinsamen Achse der Sonnenräder13 ,14 verschiebbar sind und somit die Tiefe des Eindringens der Bolzenscheiben13 und17 (bzw. Bezugszeichen1 in5 bis8 ) in die Kegelscheiben14 und16 (bzw. Bezugszeichen2 in5 bis8 ) verändert werden kann. -
2 zeigt einen Schnitt A – A durch das Nabenschaltgetriebe gemäß1 . Der Schnitt verläuft durch die Plane tengetriebeanordnung in der das erste Sonnenrad13 eine Bolzenscheibe1 ist. - Um das Sonnenrad
13 kreisen vier Planetenräder16 , deren Achsen20 gegenüber der Achse des Sonnenrades13 , die durch die Nabenwelle10 verläuft, mittels Schwingen18 verschiebbar sind. - Die Schwingen
18 sind am Planetenträger15 gelagert und tragen an ihren freien Enden die Achsen20 auf denen mittels Wellen19 die Planetenräder16 gelagert sind. -
3 zeigt einen Schnitt B – B durch das Nabenschaltgetriebe gemäß1 . Der Schnitt verläuft durch die Planetengetriebeanordnung in der das zweite Sonnenrad14 eine Keilscheibe2 ist. - Um das Sonnenrad
14 kreisen vier Planetenräder17 , deren Achsen20 gegenüber der Achse des Sonnenrades14 , die durch die Nabenwelle10 verläuft, mittels Schwingen18 verschiebbar sind. Das Sonnenrad14 ist mittels einer Hohlwelle21 auf der Nabenwelle10 gelagert. - Die Schwingen
18 sind am Planetenträger15 gelagert und tragen an ihren freien Enden die Achsen20 auf denen mittels Wellen19 die Planetenräder17 gelagert sind. - Zur Erläuterung des Steuermechanismus zeigt
4 einen Schnitt C – C durch das Nabenschaltgetriebes gemäß1 . - Die Steuerscheibe
22 , die gegenüber dem Planetenträger15 drehbar angeordnet ist, ist zusammen mit dem Planetenträger15 auf der Nabenwelle10 gelagert. Am Umfang der Steuerscheibe22 sind Steuernuten23 bogenförmig angeordnet, die bei einem Drehen der Steuerscheibe22 Steuerbolzen24 mit nehmen, die an den Enden der Schwingen18 in der Nähe der Achsen20 der Planetenräder16 ,17 angebracht sind. - Die Abbildungen
5 und6 zeigen das Grundprinzip des Getriebes, das aus mindestens einer ersten Scheibe1 und einer zweiten Scheibe2 besteht, die paarweise angeordnet sind und ähnlich wie zwei Zahnräder ineinander greifen. - Die erste Scheibe
1 , die eine Bolzenscheibe ist, besitzt eine Vielzahl von Bolzen5 , die am Umfang der Scheibe1 axial beweglich angeordnet sind und die zweite Scheibe2 , die eine Keilscheibe ist, besteht aus zwei auf einer Achse4 gegeneinander beweglichen Teilscheiben2.1 und2.2 . Die einander zugewandten Flächen8 der Teilscheiben2.1 und2.2 sind kegelförmig geformt und besitzen radial angeordnete Nuten6 und Stege7 . - Die beiden Teilscheiben
2.1 und2.2 der zweiten Scheibe2 sind derart in Umlaufrichtung gegeneinander versetzt angeordnet, dass immer einem Steg7 der einen Teilscheibe2.1 oder2.2 eine Nut6 der anderen Teilscheibe2.1 oder2.2 gegenübersteht, so dass die Bolzen5 der Bolzenscheibe1 wechselseitig durch einen Steg7 der einen Teilscheibe2.1 oder2.2 in die Nut6 der anderen Teilscheibe2.1 oder2.2 gedrückt werden. - Die Nuten
6 und die Stege7 sind radial angeordnet und dementsprechend nach außen, zum Rand der Scheibe hin, strahlenförmig erweitert. - Je nach Übersetzung werden die Bolzen
5 der ersten Scheibe1 wechselseitig in die Nuten6 der Teilscheiben2.1 und2.2 der zweiten Scheibe2 gedrückt. Je nach dem, wie tief die Bolzen5 zwischen die Teilscheiben2.1 und2.2 eindringen, werden gleichzeitig die beiden Teilscheiben2.1 und2.2 durch die Kegelform ihrer Flächen8 auseinandergedrückt. - Dabei stehen die Teilscheiben
2.1 und2.2 unter einem Federdruck, durch den die Teilscheiben2.1 ,2.2 beim Herausfahren der Bolzen5 wieder zusammengedrückt werden. - Entsprechend
5 befinden sich bei geringer Übersetzung mehrere Bolzen5 in einer Nut6 und bei hoher Übersetzung, wie in6 dargestellt, nur noch ein Bolzen5 . - Abweichend von einer geradlinigen radialen Ausrichtung können die Stege
7 und die Nuten6 auch von einer radialen Linie kurvenförmig abweichen. - Das Prinzip des wechselseitigen Einlaufens der Bolzen
5 der ersten Scheibe1 in die Nuten6 der beiden Teilscheiben2.1 und2.2 der zweiteiligen Keilscheibe2 ist in7 bei einem geringen Übersetzungsverhältnis gemäß5 und in8 bei einem hohen Übersetzungsverhältnis gemäß6 dargestellt. Beim Einlaufen eines Bolzens5 in die Keilscheibe2 wird dieser zunächst von einer Einlauf kante9 eines Steges7 der einen Teilscheibe2.1 erfasst und anschließend in die Nut6 der anderen Teilscheibe2.2 gedrückt. Befindet sich der Bolzen5 vollständig in der Nut6 , drückt er gegen die Arbeitskante eines Steges7 der Teilscheibe2.2 und nimmt diese mit. Der Bolzen5 drückt solange gegen diese Kante bis er die Keilscheibe2 verlassen bzw. bei tiefer eingedrungenen Bolzen5 durch die Kegelform der Teilscheiben2.1 ,2.2 keine Berührung mehr mit der Keilscheibe2 hat. Dieser Vorgang findet abwechselnd zwischen den Stegen7 und Nuten6 , mal an der einen Teilscheibe2.1 und mal an der anderen Teilscheibe2.2 statt. Je nach Eindringtiefe der Bolzenscheibe1 in die Keilscheibe2 können sich ein Bolzen5 (8 ) oder mehrere Bolzen5 (7 ) gleichzeitig in einer Nut6 befinden. - [Bezugszeichenliste]
- 1.
- erste Scheibe, Bolzenscheibe
- 2.
- zweite Scheibe, zweiteilige Kegelscheibe
- 2.1.
- rechte Teilscheibe
- 2.2.
- linke Teilscheibe
- 3.
- Welle der Bolzenscheibe
- 4.
- Welle der Kegelscheibe
- 5.
- Bolzen
- 6.
- Nuten
- 7.
- Stege
- 8.
- kegelförmig gewölbte Flächen der Keilscheibe
- 9.
- stirnseitige Einlauf kante
- 10.
- Nabenwelle, Tretlagerachse
- 11.
- Verschraubung zur Befestigung der Tretkurbeln
- 12.
- Nabenhülse
- 13.
- Erstes Sonnenrad
- 14.
- Zweites Sonnenrad
- 15.
- Planetenträger
- 16.
- Planetenräder des ersten Planetengetriebes
- 17.
- Planetenräder des zweiten Planetengetriebes
- 18.
- Schwinge
- 19.
- gemeinsame Welle für die paarweise Anordnung der
- Planetenräder
- 20.
- Planetenradachsen
- 21.
- Welle des zweiten Sonnenrades
- 22.
- Steuerscheibe
- 23.
- Steuernuten
- 24.
- Steuerbolzen
Claims (4)
- Nabenschaltgetriebe mit Tretkurbelantrieb zum Übertragen einer Drehbewegung auf ein in einem Rahmen gehaltenes Rad mit stufenlos veränderlichem Übersetzungsverhältnis, bestehend aus – einer drehbaren, in einer Nabenhülse (
12 ) gelagerten Nabenwelle (10 ), – an der Nabenwelle (10 ) befestigten Tretkurbeln (11 ), – zwei innerhalb der Nabenhülse (12 ) angeordnete Planetengetriebe, die einen gemeinsamen Planetenträger (15 ) besitzen, der fest mit dem Rahmen verbunden ist, wobei – das erste Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad (13 ) besitzt, das fest auf der Nabenwelle (10 ) angeordnet und als Bolzenscheibe (1 ) ausgebildet ist, und die mit dem ersten Sonnenrad (13 ) in Eingriff stehenden Planetenräder (17 ) als Keilscheiben (2 ) ausgebildet sind, – das zweite Planetengetriebe ein zweites Sonnenrad (14 ) besitzt, das auf einer Hohlwelle (21 ) befestigt und als Keilscheibe (2 ) ausgebildet ist, die Hohlwelle (21 ) auf der Nabenwelle (10 ) gelagert ist und die mit dem zweiten Sonnenrad (14 ) in Eingriff stehenden Planetenräder (16 ) als Bolzenscheiben (1 ) ausgebildet sind, oder – das erste Planetengetriebe ein erstes Sonnenrad (13 ) besitzt, das fest auf der Nabenwelle (10 ) angeordnet und als Keilscheibe (2 ) ausgebildet ist, und die mit dem ersten Sonnenrad (13 ) in Eingriff stehenden Planetenräder (17 ) als Bolzenscheiben (1 ) ausgebildet sind, – das zweite Planetengetriebe ein zweites Sonnenrad (14 ) besitzt, das als Bolzenscheibe (2 ) ausgebildet ist und mittels einer Welle (21 ), die mit der Nabenhülse (12 ) verbunden ist, auf der Nabenwelle (10 ) gelagert ist, und die mit dem zweiten Sonnenrad (14 ) in Eingriff stehenden Planetenräder (16 ) als Keilscheiben (2 ) ausgebildet sind, wobei – die Bolzenscheibe (1 ) eine Vielzahl von Bolzen (5 ) trägt, die auf dem Umfang der Bolzenscheibe (1 ) axial beweglich angeordnet sind, – die Keilscheibe (2 ) aus zwei auf einer Welle (4 ) gegeneinander beweglichen Teilscheiben (2.1 ,2.2 ) besteht, wobei die einander zugewandten Flächen (8 ) der Teilscheiben (2.1 ,2.2 ) eine zur Welle (4 ) hin zunehmende Wölbung aufweisen und radial angeordnete Nuten (6 ) und Stege (7 ) besitzen, – die beiden Teilscheiben (2.1 ,2.2 ) der zweiten Scheibe (2 ) derart in Umlaufrichtung gegeneinander versetzt sind, dass immer ein Steg (7 ) der einen Teilscheibe (2.1 oder2.2 ) eine Nut (6 ) der anderen Teilscheibe (2.1 oder2.2 ) gegenübersteht, so dass die Bolzen (5 ) wechselseitig durch den Steg (7 ) der einen Teilscheibe (2.1 oder2.2 ) in die Nut (6 ) der anderen Teilscheibe (2.1 oder2.2 ) gedrückt sind und – jeweils ein Planetenrad (16 ) eines Planetengetriebes mit dem Planetenrad (17 ) des anderen Planetengetriebes eine gemeinsame Welle (19 ) aufweist und die Wellen (19 ) der so paarweise angeordneten Planetenräder (16 ,17 ) auf einer Achse (20 ) in am Planetenträger (15 ) gelagerten Schwingen (18 ) drehbar angeordnet sind, wodurch die Wellen (19 ) der Planetenräder (16 ,17 ) gegenüber den Wellen (10 ,21 ) der Sonnenräder (13 ,14 ) in ihrem Abstand zueinander verschiebbar sind. - Nabenschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (
21 ), die das Sonnenrad (14 ) trägt, mit der Nabenhülse (12 ) über eine Freilaufkupplung verbunden ist. - Nabenschaltgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (
20 ) der Planetenräder (16 ,17 ) an den freien Enden der Schwingen (18 ) in einer Steuerscheibe (22 ) geführt sind, so dass durch ein Verdrehen des Planetenträgers (15 ) relativ zur Steuerscheibe (22 ) die Achsen (20 ) der Planetenräder (16 ,17 ) gegenüber der gemeinsamen Achse (10 ) der Sonnenräder (13 ,14 ) verschiebbar sind. - Nabenschaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verdrehen der Steuerscheibe (
22 ) ein Bowdenzug mit Gegenhaltung am Planetenträger (15 ) und einem Federrückholmechanismus angeordnet ist.
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2003
- 2003-10-09 DE DE20315691U patent/DE20315691U1/de not_active Expired - Lifetime
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