DE2514418A1

DE2514418A1 - Mehrganguebersetzungsnabe fuer fahrraeder oder dergleichen

Info

Publication number: DE2514418A1
Application number: DE19752514418
Authority: DE
Inventors: Ewald Eisend; Josef Floesser; Erich Hild; Rinhard Kessler; Karl-Heinz Loeffler; Karl-Heinz Schmidt; Horst Ing Grad Schulz; Werner Steuer
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1975-04-02
Filing date: 1975-04-02
Publication date: 1976-10-21
Also published as: YU39347B; US4059028A; CS191968B2; JPS51122233A; YU80576A; DD124870A5; DE2514418C2; GB1493561A; PL105246B1; JPS5855032B2

Description

PICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFURT

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDÜNG

Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl.

Die Erfindung betrifft eine Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl., umfassend eine Nabenachse, einen darauf gelagerten Antreiber mit Kettenrad, eine auf dem Antreiber einerseits und einem Lagerkörper andererseits gelagerte Nabenhülse, ein innerhalb der Nabenhülse untergebrachtes Planetengetriebe, ferner ein axial verschiebbares Kupplungsglied, welches den Antreiber wahlweise mit dem Planetenradträger oder dem Hohlrad des Planetengetriebes verbindet, einen über den Planetenradträger in Achsrichtung verschraubbaren Bremskonus zum Eingriff in ein unverdrehbares Bremsglied, schaltbare Klinkengesperre mit federbelasteten Sperrklinken zur übertragung des vom Antreiber über die Getriebeelemente eingeleiteten Antriebsmomentes auf die Nabenhülse, wobei die Sperrklinken jeweils mit dem Klinkenfuß bolzenlos in einer Aussparung eines Klinkenträgers schwenkbar gelagert sind und jeweils mit der Klinkenspitze zur Drehmomentübertragung in das Gegengesperre eingreifen können, wobei in dem Weg der Drehmomentübertragung zur Nabenhülse hin ein Spiel in Umfangsrichtung vorgesehen ist.

Bei einer derartigen, beispielsweise aus der DT-PS 1 092 791 bekannten Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder, die eine Rücktrittbremse aufweist, ist für die Funktionssicherheit beim Wiederanfahren bzw. Weiterfahren nach einem vorhergehenden Bremsvorgang im übertragungsweg des Antriebsmomentes auf die Nabenhülse ein sog. Totgang erforderlich, wodurch in jeder Schaltstellung der Mehrgang-Nabe ein Lösen der Rücktrittbremselemente gesichert wird.

Es ist zwar bei den in Fahrrad-Mehrgang-Naben verwendeten Sperrklinkenfreilaufsystemen stets ein gewisses Verdrehspiel vorhanden, welches je nach Stellung des Sperrklinkenträgerteiles zur gegenüberliegenden Gesperreuerzahnung bei Umkehr der Drehrichtung

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der angetriebenen Getriebeelemente vom Betriebszustand "Bremsen" zum "Fahren" unter Umständen etwa die Größe einer Sperrzahnteilung haben kann, jedoch kann mit diesem unvermeidlichen Spiel nicht die Forderung nach einem bestimmten Mindest-Totgangwinkel erfüllt werden, der zur Funktionssicherheit der Mehrgang-Nabe nach einem Bremsvorgang erforderlich ist.

Um einen Totgangwinkel bestimmter Größe zuverlässig zu erhalten, ist bei einer bekannten Mehrgang-Übersetzungsnabe mit axial verschiebbarem Kupplungsschaltglied im Drehmomentenfluß zwischen Antreiber und Nabenhülse ein gesonderter Mitnehmerring vorgesehen, und zwar zwischen dem mit dem Hohlrad kuppelbaren Sperrklinkensatz und der von diesem antreibbaren Nabenhülse. Ein derartiger Mitnehmerring benötigt einerseits eine Innengesperreverzahnung für den Eingriff der umschlossenen Sperrklinken und andererseits eine Außenverzahnung zum Eingriff in die entsprechend mit einer Innenverzahnung zu versehenden Nabenhülse'. Dabei ist das gewünschte Spiel in Umfangsrichtung in der Kupplungsverbindung zwischen dem Mitnehmerring und der Nabenhülse vorgesehen. Zur Erzielung eines bestimmten Totgangwinkels in einer Mehrgang-Übersetzungsnabe mit Rücktrittbremseinrichtung ist also ein zusätzlicher Kupplungsteil erforderlich, in Gestalt des vorstehend beschriebenen Mitnehme rringes.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, das für eine betriebssichere Funktion einer Mehrgang-Übersetzungsnabe mit axial verschiebbaren Kupplungselementen erforderliche Spiel in Umfangs-

richtung ohne Verwendung eines besonderen Kupplungsteiles zu erzielen.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die am Umfang des Sperrklinkenträgers jeweils vorgesehenen muldenförmigen Aussparungen zur Aufnahme jeweils des Fußes einer bolzenlos schwenkbar gelagerten Sperrklinke in Umfangsrichtung vergrößert sind, derart, daß jede Sperrklinke auf dem Sperrklinkenträger in Umfangsrichtung begrenzt verschiebbar ist. Die Erfindung ermöglicht es, einen Drehmomentenfluß zwischen Antreiber und Nabenhülse ohne zusätzliches Kupplungsteil zu erhalten, wodurch einerseits Fertigung und Montage vereinfacht werden und zum anderen durch Fortfall eines radial außen in der Nabe'nhülse unterzubringenden Kupplungs-.

elementes weniger Bauraum innerhalb der Nabenhülse benötigt wird.

Sehr vorteilhaft ist es dabei, daß jede den Fußteil der Sperrklinke aufnehmende Aussparung im Klinkenträger sowohl einen Aufnahmebereich für die Antriebs- als auch für die Leerlaufstellung jeder Sperrklinke aufweist.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Sperrklinkenträgers besteht darin, daß der Antriebsstellungsbereich zur Aufnahme des Klinkenfußes jeder Sperrklinke etwa konzentrisch zum Sperrklinkenträger ausgebildet ist und daß sich an diesen Bereich über einen Übergangsbereich der Leerlaufstellungsbereich auf einem gegenüber der Antriebsstellung geringeren Radius anschließt.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der zwischen der Antriebsstellung und der Leerlaufstellung befindliche Zwischenbereich der Aufnahmeaussparung gegenüber den beiden Endstellungen eine geringe radiale Überhöhung aufweist, deren Radius gegenüber demjenigen der Antriebsstellung etwa um den Radius des Sperrklinkenfußes vermindert, jedoch exzentrisch am Sperrklinkenträger in Richtung auf die Antriebsstellung um etwa das Maß des Klinkenfußradius versetzt und außerdem seitlich um mindestens die Größe des Klinkenfußradius verschoben vorgesehen ist.

Für eine störungsfreie Funktion ist es günstig, daß die muldenförmige Aussparung am Umfang des Sperrklinkenträgers auf etwa doppelte periphere Ausdehnung jedes Klinkenfußteiles vergrößert ausgebildet ist. Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der Leerlaufstellungsbereich der Sperrklinke von dem Antriebsstellungsbereich jeweils von Bereichsmitte zu -mitte gemessen, um einen Mittelpunktswinkel von etwa l8° versetzt liegt.

Zweckentsprechend kann es auch sein, wenn der Sperrklinkenträger j'eweils im Anschluß an die Aussparung für den Klinkenfuß zur Aufnahme im Leerlaufstellungsbereich eine bis zum Außenrand des Sperrklinkenträgers reichende Abflachung in Art eines Zylinderabschnittes aufweist.

Für eine störungsfreie Funktion der erfindungsgemäß ausgestalte-

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ten Übersetzungsnabe kann es zweckmäßig sein₃ wenn die Sperrklinke auf dem Sperrklinkenträger mit ihrer Rückenkontur den Kopfkreis der in der Nabenhülse gegenüberliegenden Gesperreinnenver-

zahnung unterschreitet, so daß die Sperrklinke auch in Antriebsstellung durch axiales Verschieben des Trägers unter den konischen Sing in der Nabenhülse außer Eingriff gebracht werden kann. Ebenso ist es sehr zweckmäßig, daß die Sperrklinke zumindest im Bereich der Klinkenspitze eine der Krümmung des Pußkreises der Gesperreinnenverzahnung in der Nabenhülse angeglichene Kontur aufweist.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mehrgang-übersetzungsnabe kann darin bestehen, daß die Sperrklinke auf dem Sperrklinkenträger jeweils am Klinkenfuß etwa zylinderförmig ausgebildet ist, derart, daß die Sperrklinke auch bei Nichteingriff der Klinkenspitze noch im Wirkbereich der Gesperreinnenverzahnung in der Nabenhülse liegend, von dieser in Umfangsrichtung mitgenommen wird und nach Überwindung des Zwischenbereiches mit dem Klinkenfuß in die der Leerlaufstellung zugeordnete Mulde einfällt.

Schließlich kann es auch zweckmäßig sein, daß die Klinke im Bereich- der Klinkenspitze einen mit jeweils einem Gesperrezahn in der Nabenhülse formschlüssig zusammenwirkenden Rückenbereich aufweist, derart, daß auch bei Freilaufzustand die Klinke dennoch von der mit der Nabenhülse überholenden Innengesperreverzahnung der Nabenhülse erfaßt und mit dem Klinkenfuß in der Aussparung im Sperrklinkenträger in Umfangsrichtung in Richtung auf den Leerlaufstellungsbereich verschoben wird.

Die Erfindung wird nachstehend in Anwendung beispielsweise bei einer Fahrrad-Mehrgang-Nabe mit Zugschaltung und Rücktrittbremse an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Mehrgang-Nabe im Teillängsschnitt;

Fig. 2 einen auszugsweisen Querschnitt der Fig. 1 gemäß der Linie II-II, vergrößert dargestellt;

Fig. 3 einen Sperrklinkenträger aus der Mehrgang-Nabe nach Fig. 1, vergrößert dargestellt;

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Pig. 4 den Sperrklinkenträger der Mehrgang-Nabe nach Fig. 1 mit Sperrklinke in Antriebsstellung;

Fig. 5 den Sperrklinkenträger aus der Mehrgang-Nabe nach Fig. 1 mit der Sperrklinke in Leerlaufstellung;

Fig. 6 eine andere Ausgestaltung des Sperrklinkensystems aus einer erfindungsgemäß ausgebildeten Mehrgang-Übersetzungsnabe in Einzeldarstellung ähnlich Fig. 4 mit Sperrklinke in Antriebsstellung;

Fig. 7 das Sperrklinkensystem gem. Fig. 6, jedoch mit in Freilaufstellung befindlicher Sperrklinke;

Fig. 8 eine weitere Ausfuhrungsform eines Sperrklinkensystems zu einer erfindungsgemäßen Mehrgang-Übersetzungsnabe in Einzeldarstellung entsprechend den Figuren 4 und 5 bzw. 6 und 7a mit in Antriebsstellung befindlicher Sperrklinke;

Fig. 9 das Sperrklinkensystem gem. Fig. 8, jedoch im Betriebszustand "Freilauf" dargestellt.

In den Figuren 1 bis 5» insbesondere Fig. 1, ist mit 1 eine Nabenhülse mit Speichenflansch bezeichnet, die über Kugellager 2 und einerseits auf einem Antreiber 4 und andererseits auf einem Hebelkonus 5 abgestützt ist. Der Antreiber 4 stützt sich seinerseits über ein weiteres Kugellager 6 auf einem Festkonus 7 auf der Nabenachse 8 ab, während der Hebelkonus 5 unmittelbar auf der Nabenachse angeordnet ist.

Der Antreiber 4 ist über eine ständig gekuppelte, mittels Schaltzug mit Schubklotz 9 axial verschiebbare Kupplungsbuchse 10 wahlweise verbindbar mit einem auf der Nabenachse 8 gelagerten Planetenradträger 11, der dazu an einem Stützring 12 für die Achsen der Planetenräder 13 eine entsprechende Innenverzahnung aufweist, oder mit einem Hohlrad 14, welches eine der Kupplungsbuchse 10 entsprechende Innenverzahnung 15 an einem flanschähnlichen Teil aufweist. Der vorerwähnte Planetenradträger 11 hat auf seinem Schaftteil ein Bewegungsgewinde für enen axial verschraubbaren

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Bremskonuskörper l6, welcher zusätzlich ein Klinkenfreilaufgesperre 17 trägt, das in eine Gesperreverzahnung l8 in der Nabenhülse 1 eingreift. Der Bremskonus l6 dient in herkömmlicher Weise dazu, bei axialer Verschiebung in Fig. 1 nach links infolge Rückwärtsdrehen des Antreibers 4 einen in der Nabenhülse 1 angeordneten Bremsmantel 19 aufzuspreizen. Das Lösen dieser Rücktrittbremseinrichtung erfolgt durch Vorwärtsbewegen des Antreibers 4 mit dem darauf befindlichen Kettenrad über eine im übrigen nicht gezeigte Antriebskette von der Tretkurbel her.

Das Hohlrad 14 des Planetengetriebesystems trägt auf einem axialen Ansatz 27 eine Klinkenfreilaufkupplung 20, welche in der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung der Mehrgang-Nabe in eine Gesperreinnenverzahnung 21 in der Nabenhülse 1 eingreift. In Fig. 1 ist die Naben-Schaltstellung "Schnellgang" dargestellt, in welcher der Antriebsfluß vom Antreiber 4- über die Kupplungsbuchse 10 auf den Planetenradträger 11 geht, dessen Planetenräder 13 sich • am drehfesten Sonnenrad 22 auf der Nabenachse 8 abwälzend das Hohlrad 14 antreiben, welches seinerseits als Klinkenträger ausgestaltet über die Klinkenfreilaufkupplung 20 und das gegenüberliegende Innengesperre 21 die Nabenhülse 1 antreibt. Der mit dem Planetenradträger 11 ständig umlaufende Bremskonus l6 treibt seinerseits das Klinkengesperre I7 an, jedoch langsamer als das Hohlrad 14 mit dem Gesperre 20, so daß die schneller drehende Nabenhülse 1 mit ihrem Innengesperre l8 die Klinkenfreilaufkupplung 17 überholt. Bei Verschiebung der Kupplungsbuchse 10 mittels des Schubklotzes 9 am Schaltzug in Fig. 1 nach rechts gegen eine Druckfeder 23 wird der Eingriff mit dem Planetenradträger 11 gelöst und stattdessen eine Kupplungsverbindung mit dem Hohlrad 14 an seinem Flanschteil über eine Kupplungsverzahnung 26 hergestellt. Der Antriebsfluß geht nunmehr vom Antreiber 4 über die Kupplungsbuchse 10 auf das Hohlrad 14 unmittelbar, welches mit Antreiberdrehzahl getrieben über den Sperrklinkenfreilauf 20 über das Innengesperre 21 die Nabenhülse im Normalgang antreibt. Auch in dieser Schaltstellung wird die über den Planetenradträger 11 und den Bremskonus 16 angetriebene Klinkenfreilaufkupplung 17, die jedoch langsamer läuft als die über das Hohlrad 14 angetriebene Nabenhülse 1 von dieser überholt.

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Zur Erzielung der Schaltstellung "Berggang" wird die Kupplungsbuchse 10 axial noch weiter nach rechts bewegt, gegen die Kraft der Druckfeder 23 in die Bohrung des Antreibers 4 hinein. Mit dieser Axialverschiebung der Kupplungsbuchse 10 wird zugleich auch das Hohlrad 14 axial gegen die Spannung einer Druckfeder 23a verschoben, weil ein auf der Kupplungsbuchse 10 angebrachter Sprengring 24 innenseitig am Hohlrad 14 anschlägt und dieses um den gleichen Weg wie die Kupplungsbuchse 10 axial verschiebt. Dabei werden die Sperrklinken des Klinkengesperres 20 außer Eingriff mit dem Innengesperre 21 der Nabenhülse 1 gebracht, dadurch, daß infolge der Axialverschiebung des Hohlrades 14 die darauf befindlichen Sperrklinken 28 in den Bereich eines konischen Ringes 25 innerhalb der Nabenhülse 1 gelangen und dadurch gegen die Spannung einer die Klinken im Eingriffssinn umschließenden Feder 30 radial nach innen bewegt und so außer Eingriff mit dem Innengesperre 21 der Nabenhülse 1 kommen. Die übertragung des Antriebsmomentes erfolgt nunmehr vom Antreiber 4 über das Hohlrad 14 und über die mit diesem unverändert in Eingriff befindlichen Planetenräder 13 am Planetenradträger 11, welcher infolge des Antriebes über das Hohlrad 14 nunmehr langsamer als dieses umläuft, auf das Klinkengesperre 17 auf dem Bremskonus 16, wodurch über das Innengesperre 18 die Nabenhülse 1 angetrieben wird.

Bei allen vorbeschriebenen Schaltstellungen kann ein Bremsvorgang durch Rückwärtsbewegen des Antreibers 4 erfolgen, wodurch gegenüber der zunächst vorwärts weiterlaufenden Nabenhülse 1 der Planetenradträger 11 rückwärts gedreht und dadurch in bekannter Weise der Bremskonus 16 in den Bremsmantel 19 hineinverschraubt wird, zwecks Aufspreizen gegen das Innere der Nabenhülse 1. Das Lösen der Bremse erfolgt durch Vorwärtsdrehen des Antreibers 4, wodurch der Bremskonus 16 aus dem Bremsmantel 19 herausgezogen wird und letzterer wieder entspannt wird.

Die Klinkenfreilaufkupplungen 17 und 20, die in den vorstehend geschilderten Schaltstellungen am Antrieb beteiligt sind, haben jeweils bolzenlos mit dem Klinkenfuß in einem Trägerteil gelagerte Klinken, wobei dieser Trägerteil einerseits vom Bremskonus 16 und andererseits vom Ansatzteil 27 am' Hohlrad 14 gebildet wird. Der

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Klinkenträgerteil 27 am Hohlrad Ik hat erfindungsgeir.äS eine spezielle Ausgestaltung der Lagerung jeweils für den Fuß der Sperrklinken des Klinkenfreilaufsystems 2O₃ wie insbesondere die Figuren 2 und 3 erkennen lassen. Jede der Klinken 28 der Freilaufkupplung 20 ist mit ihrem Fußteil 29 in einer Aussparung 32 des Sperrklinkenträgers 27 als axialer Ansatz des Hohlrades Ik gelagert und steht dabei unter Einwirkung einer umspannenden, in einen Längsschlitz eingreifenden Ringfeder 30, die die Sperrklinken 28 mit ihrem Kopfteil 31 radial nach außen zum Eingriff in die umgebende Innenverzahnung 21 der Nabenhülse 1 zu drücken bestrebt ist. Die Aussparungen 32 für den Fuß 29 jeder Klinke 28 sind in Umfangsrichtung etwa um die doppelte Breite des Klinkenfußes, am Umfang gemessen, verbreitert, derart, daß sich die Sperrklinken 28 jeweils in Umfangsrichtung begrenzt verschieben lassen. Diese mögliche Verschiebebewegung des Fußes 29 der Klinke 28 wird durch zwei Endlagen des Klinkenfußes 29 begrenzt, einmal durch den Aufnahmebereich 33 in Antriebsstellung der Klinke gemäß den Figuren 2 und k und andererseits durch den Aufnahmebereich 3k entsprechend der Leerlaufstellung der Klinken 28 gemäß der Darstellung in Fig. 5. Die Klinken nehmen die Antriebsstellung 33 ein, wenn seitens des Antreibers ein Drehmoment im Antriebssinn auf die Hülse ausgeübt wird, während die Klinken 28 bei Aussetzen des Antriebes, d. h., im Leerlauf der Nabenhülse 1 oder auch bei Rückwärtsbewegen des Antreibers k zwecks Einleiten eines Bremsvorganges mit der Rücktrittbremse die Leerlaufstellung 3k einnehmen. Dabei sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2, k und die vorstehend beschriebenen Aufnahmebereiche 33 (Antrieb) und 3k (Leerlauf) um einen Mittelpunktswinkel von etwa 18 am Umfang des Ansatzes 27 als Sperrklinkenträger versetzt.

Der Aufnahmebereich 33 (Antriebsstellung) ist dabei muldenförmig ausgebildet, mit einem dem Klinkenfuß etwa angepaßten Radius, welcher gleich demjenigen des Bereiches 3k (Leerlaufstellung) ist. Dabei liegt der Radius zur Mulde für den Bereich 33 (Antriebsstellung) auf einem größeren Radiusstrahl des Hohlradansatzes 27 als derjenige für die Mulde für den Bereich 3k (Leerlaufstellung). Die beiden muldenförmigen Aufnahmen 33 und 3k der Klinkenfußaussparung 32 sind über einen Bereich 35 miteinander verbunden, welcher*im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 bis 5 von einem von außerhalb der Drehmitte des Sperrklinkenträgers 27 ausgehenden Radius ♦ etwa spiralförmig

verlaufend _{Q A} . _Λ

6 0 9 8"4 § Γ0 0 4 0

gebildet ist. Dabei liegt der Einstichpunkt einerseits etwa um das Radiusmaß jeder Mulde 33 bzw. 34 in Richtung zu den bogenförmig ausgebildeten Bereich 35 hin versetzt und andererseits etwa um das l,5fache des Muldenradius außerhalb der Drehmitte in Richtung auf den Verbindungsbogen 35 hin versetzt. Als Übergang jeweils einer der Mulden 33 und 34 zum übergangsbogen 35 dienen sehr kurze konzentrische Übergangsradien. Seitlich, in bezug auf den Umfang, neben jeder Aufnahme 34 (Leerlaufstellung) zum Rand des Sperrklinkenträgers 27 hin ist dieser Ansatz abgeflacht und bildet so gegenüber dem umschließenden Innengesperre 21 der Nabenhülse 1 einen Aufnahmeraum 36 für die in Leerlaufstellung befindliche Sperrklinke, die sich gegebenenfalls zu dieser Abflachung hinschwenken läßt.

Von den Gesperreklinken 28 zur Klinkenfreilaufkupplungsanordnung 20 zeigt Fig. 2 nur eine einzige Klinke, oberhalb der Nabenachse, in erheblicher Vergrößerung. Diese Sperrklinke 28 befindet sich in Antriebsstellung, d. h., mit dem Pußteil 29 im Aufnahmebereich 33 der Aussparung 32, die Ringfeder 30, die in eine umlaufende Nut des Klinkenträgers 27 bzw. einen Schlitz der Klinke eingelegt ist, bewirkt ein radiales Aufspreizen derselben, derart, daß die Spitze 31 der Klinke in das Innengesperre 21 der umschließenden Hülse 1 eingreift und auf diese Weise eine Antriebsverbindung zwischen dem angetriebenen Hohlrad 14 mit dem Sperrklinkenträgeransatz 27 und der Nabenhülse 1. Weiterhin läßt Fig. die Bemessung der Klinke 28, der Aufnahmeaussparung 32 im Klinkenträger 27 sowi^:e diejenige der Innengesperreverzahnung 20 innerhalb der Nabenhülse 1 mit den Gesperrezähnen 21 erkennen. Die im Ausführungsbeispiel gezeigte vorteilhafte Ausgestaltung einer Mehrgang-Übersetzungsnabe mit spezieller Sperrklinkenanordnung hat eine Innengesperreteilung von 36 , d. h., das Innengesperre 20 umfaßt 10 Zähne 21. Am Sperrklinkenträger 27 erstreckt sich der Aufnahmebereich 32, gemessen von Lage des Klinkenfußes 29 in Antriebsstellung 33 zur Antriebsstellung 34 zweckmäßig über einen Bogenbereich entsprechend 18° an der Drehmitte des Sperrklinken-

träeers 27" ^^us -^S* 2 ist insbesondere die gesonderte Form der Klinke 28 deutlich zu erkennen. So ist der Fußteil 29 etwa als Halbzylinder ausgebildet, der Klinkenrücken erstreckt sich leicht gekrümmt zum Kopfteil 31 hin, welcher in seinem letzten flachen Abschnitt dem Grund des gegenüberliegenden Innengesperres 21 an-

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gepaßt ist. In den Figuren 4 und 5 sind die beiden Stellungen, nämlich Antrieb und Leerlauf, noch einmal gegenüberstehend gezeigt. In der Betriebsstellung "Antrieb" 33 befindet sich, wie Fig. 2 bzw. Fig. 4 erkennen läßt, die Klinke 28 mit dem Fußteil 29 im Aufnahmebereich 33 der Aussparung 32. Die Klinkenspitze 31 liegt unter der Wirkung des Federringes 30 radial nach außen geschwenkt im Innengesperre 20 und liegt an einem Gesperrezahn 21 an. Bei Drehung des Antreibers 4 im Antriebssinn wird diese Antriebsdrehbewegung in der bereits geschilderten Weise auch auf das Hohlrad 14 mit dem Sperrklinkenträger 27 übertragen und die im Eingriff befindlichen Klinken, im Ausführungsbeispiel ist der Sperrklinkenträger 27 mit zwei Klinken 28 ausgerüstet, treiben die Nabenhülse 1 über das Innengesperresystem 20/21 im Antriebssinn an. Die Sperrklinke 28 wird vom Antriebsdrehmoment mit dem Fußteil 29 gegen den Grund der Mulde 33 gedrückt, während die Klinkenspitze 31 andererseits am -Gesperrezahn 21 anliegt.

Diese Antriebsverbindung jeder Klinke 28 wird unterbrochen durch Anhalten des Antreibers 4. Unter dem Einfluß des umschließenden Federringes 30 suchen die nunmehr entlasteten Sperrklinken 28 des erfindungsgemäß ausgestalteten Klinkenfreilaufsystems selbsttätig die Lage auf dem kleinsten Durchmesser des Sperrklinkenträgers 27 einzunehmen, und zwar ist dies die Leerlaufstellung 34. Unterstützt wird diese Verschieb ebewegung der Sperrklinken 28 am Umfang des Sperrklinkenträgerteiles 27 durch die Mitnahmewirkung der überholenden Zähne 21 des Innengesperres der Nabenhülse 1 am Rücken der Klinken infolge der Krümmung des Klinkenrückens und auch der Neigung der Klinkenspitze 31; denn auf Grund der ständig wirkenden Federspannung des Ringes 30 werden die Klinken 28 auch im entlasteten Zustand und mit im Bereich Leerlaufstellung 34 befindlichen Klinkenfuß 29 mit der Spitze 31 in Eingriffsbereitschaft gehalten, wie dies Fig. 5 deutlich macht. Bei einer solchen Leerlaufstellung der Klinken 28 überholt die Nabenhülse 1 die Sperrklinken, diese Leerlaufstellung der Klinken 28 stellt sich auch ein, wenn durch Rückwärtstreten eine Bremsung der vorbeschriebenen Rücktrittbremseinrichtung eingeleitet wird.

Bei Wiederantreten zur Weiterfahrt bewegen sich die Klinken28, deren Spitzen 31 in vorbeschriebener Weise stets in Eingriffsbereitschaft im Innengesperre 20 sind, mit dem Fußteil 29 am Umfang des Sperrklinkenträgers 27 um den Verschiebeweg (Totgang) zwischen

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Leerlauf stellung 3*1 und Antriebsstellung 33, worauf sich d~r Kiinkenfuß 29 in der Mulde 33 in bereits beschriebener Weise anlegen kann, zwecks Übertragen des Antriebsdrehmomentes. Diese vorbeschriebene Bewegungsmöglichkeit der Klinken 28 am Umfang des Trägers 27 ermöglicht in zuverlässiger Weise ein Lösen der Rücktrittbremse, auch wenn zuvor, d. h., bei Einleiten der Bremsung durch Rückwärtstreten, sich die Klinken 28 in Leerlaufstellung fest gegen einen Zahn des Innenges.perres gelegt haben sollten. In einer solchen Eingriffsstellung ist es bei Verwendung herkömmlicher, nicht in Umfangsrichtung verschiebbarer Sperrklinken oder ohne Anwendung sonstiger totgangerzeugender Mittel möglich, daß die Nabenhülse einerseits vom Antreiber her über die schon an der Nabenhülsen-Innenverzahnung anliegenden Sperrklinken in Antriebsrichtung bewegt werden soll, andererseits aber von der in zuvor beschriebener Weise angezogenen Rücktrittbremse gehalten wird. Ein ungestörtes Anfahren erfordert also ein vorheriges Lösen der Rücktrittbremse, was erfindungsgemäß durch die Beweglichkeit der Klinken 28 am Umfang des Sperrklinkenträgers 27 in der vorbeschriebenen Weise ermöglicht wird. Der durch die spezielle Ausgestaltung des Sperrklinkenträgers 27 ohne zusätzliches Bauteil ermöglichte "Totgang" gestattet zunächst ein Lösen der Rücktrittbremse über die vorbeschriebenen Getriebeelemente, Antreiber 4, Kupplungsbüchse 10 und Hohlrad lU bzw. unmittelbar über den Planetenradträger 11 mit dem Bremskörper l6, bevor das Antriebsmoment bei entsprechender, vorbeschriebener Schaltstellung über die Sperrklinken 28 auf dem Sperrklinkenträger 27 über das Innengesperre 20/21 an die Nabenhülse 1 weitergeleitet wird.

Wie bereits geschildert, nimmt jede der Sperrklinken 28 in der erfindungsgemäß ausgestalteten Mehrgang-Nabe bei jedem Aussetzen des Antriebsmomentes, d. h. also, nicht nur bei einem Bremsvorgang, sondern auch bei jedem Aussetzen des Antriebes, die vorbeschriebene Leerlaufstellung 3^ ein. In dieser Stellung befindet sich die Klinke 28 mit dem Klinkenfuß 29 im Aufnahmebereich 3^ des Klinkenträgers 27, während die übrige Klinke dem Bereich 36 in Umfangsrichtung rechtsseitig neben der Aussparung 32 gegenüberliegt. Die Klinkenspitze 31 befindet sich infolge der ständig wirkenden Feder 30 in Eingriffsbereitschaft zum Innengesperre 21. Die Nabenhülse 1 kann sich ungehindert über die ausgeschwenkten Klinkenspitzen 31 hinwegbewegen. Wenn die Antriebsbewegung wieder einsetzt, wird das Hohlrad 1*1 mit dem Sperrklinkenträger 27 gegenüber der bislang frei laufenden Nabenhülse 1 zunehmend mit größerer Drehzahl angetrieben.

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Bei größerer Drehzahl des Sperrklinkenträgers 27 gegenüber der Nabenhülse 1 legen sich die Sperrklinken 28 jeweils mit dem Klinkenkopf 31 an den nächsten Zahn 21 des Innengesperres an und verschieben sich mit dem Fuß 29 aus dem LeerlaufStellungsbereich 34 in den Bereich Antriebsstellung 33 innerhalb der Aufnahmeaussparung 32, wo der Fußteil 29 zur festen Anlage kommt, unter Wirkung des dann übertragenen Antriebsmomentes. Dieses Eingriffsverhalten des Sperrklinkensystems kann durch eine geringe Schrägstellung sowohl der Klinken zur Systemachse als auch der zugeordneten Innengesperrezähne noch verbessert werden.

Die in den Figuren 2, 4 und 5 gezeigten Klinken in der vorbeschriebenen Ausgestaltung ermöglichen es darüber hinaus, auch eine Umschaltung innerhalb des Nabengetriebes in den "Berggang" durch Axialverschiebung der Sperrklinken vorzunehmen, weil in jeder Verschiebestellung der Sperrklinken 28 auf dem Trägerteil 27 stets nur die Spitzen 31 der federnd anliegenden Sperrklinken 28 in den Wirkungsbereich der Innengesperrezähne 21 gelangen. Diese Sperrklinken 28 sind dann gegebenenfalls auch in Antriebsstellung schaltbar, was einen weiteren Vorteil bei der Anwendung des vorbeschriebenen Sperrklinkensystems bei einer Fahrrad-Getriebenabe bedeutet.

Zur Lösung der eingangs erläuterten Aufgabe, eine Getriebenabe mit Rücktrittbremseinrichtung in jeder Betriebsstellung funktionsfähig zu halten, ohne daß ein gesonderter Gesperrering vorgesehen werden muß, sind auch andere Ausführungsformen einer Sperrklinkenfreilaufkupplung innerhalb einer Getriebenabe möglich. Die Figuren 6 und 7 zeigen eine derartige weitere Ausgestaltungsmöglichkeit. Wie auch schon bei den Figuren 4 und 5, ist auch hier lediglich die Klinkenfreilaufkupplung in ihrer speziellen Ausgestaltung gezeigt, herausgelöst aus der damit ausgerüsteten Mehrgang-Übersetzungsnabe mit Rücktrittbremse. Auf einem Sperrklinkenträger 627 sind in Aussparungen 632 jeweils Sperrklinken mit einem Fußteil 629 mit Zylinderquerschnitt gelagert, die jeweils einer 'umschließenden Innengesperreverzahnung 621 in einer nicht gezeigten Nabenhülse 601 gegenüberliegen. Das Innengesperre 621 und die Sperrklinken 628 sind dabei in den einander berühren-

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den Konturen weitgehend angepaßt. Die Aufnahmeaussparung £32 für die Sperrklinken 628 auf dem Sperrklinkenträger 62? umfaßt einen Antriebsstellungs-Bereich 633 und einen Bereich für die Leerlauf-Stellung 634 mit anschließender Abflachung 636. Der Zwischenbereich 635 zwischen beiden Betriebsstellungen besteht aus einem zur Drehmitte des Sperrklinkenträgers etwa konzentrischen Teil und einem gegenüber der Tangente geneigten, zu einen kleineren Durchmesser hinführenden Teilbereich, der eine kleine Mulde entstehen läßt. Das Profil der Sperrklinke 628 ist nun so gestaltet, daß außerhalb der Klinkenspitzen 63I noch andere Teile des Profiles in den Wirkungsbereich der Zähne 621 des Innengesperres innerhalb der Nabenhülse .601 ragen, so lange wie die Sperrklinken 628 sich auf dem etwa konzentrischen Teilbereich 637 der Klinkenbahn 632 bewegen, während in der Leerlaufstellung 63^ des Klinkenfußes 629 sich die Oberseite der Sperrklinke aus dem Wirkungsbereich der Innengesperrezähne 621 so weit entfernt hat, daß nur noch die Spitze der durch den Federring 63O beaufschlagten Klinke 628 den Bereich der Sperrzähne 621 erreicht. Jede Sperrklinke 628 wird beim Wechsel des Freilaufsystems von der Antriebsdrehrichtung (Fig. 6) in die Leerlaufdrehrichtung (Fig. 7) von den mit der Nabenhülse überholenden Sperrzähnen 621 auf dem etwa konzentrischen Abschnitt 637 der Aufnahmeaussparung 632 zwangsläufig verschoben und leitet dann nach Erreichen des muldenförmigen Abschnittes 638 unter der Radialkraft des Federringes 63O selbsttätig in die Leerlauf stellung 63¹J. Wenn nun der Antreiber der Nabe und damit der Sperrklinkenträger von der Leerlauf- in die Antriebsdrehrichtung wechselt, werden die angefederten Sperrklinken 628 an ihrer Spitze 631 durch die Sperrzähne 621 des Innengesperres in der Nabenhülse 601 wieder in die Antriebsrichtung zurückgeschoben, wobei der für eine störungsfreie Funktion erforderliche Verschiebeweg in Umfangsrichtung durchlaufen wird.

Eine weitere Ausgestaltungsform eines Klinkenfreilaufkupplungssystems ist - unter Weglassung aller sonstigen Elemente der Mehrgang-Rücktrittbremsnabe - in den Figuren 8 und 9 gezeigt. Auf einem Sperrklinkenträger 827 sind Sperrklinken 828 in einer Aussparung 832 angeordnet, welche einen Aufnahmebereich 833 (Antriebsstellung) für den Klinkenfuß 829 und einen Bereich 834 (Leerlaufstellung) aufweist, zwischen denen ein etwa gestreckter Zwischenbereich 835

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vorgesehen ist. An den LeerlaufStellungsbereich 834 schließt sich seitlich in Antriebsrichtung eine Abflachung 836 an. Die Sperrklinke 828 weist einen gestreckten Rücken auf, der im Bereich der Klinkenspitze 83I in eine etwa stufenförmige Kontur mit gleichfalls gestreckter Außenfläche übergeht. Diese Kontur im Bereich der Klinkenspitze entspricht dabei der Form des Grundes der Innengesperreverzahnung 821 innerhalb der Nabenhülse 801. Der Klinkenfußteil 829 ist dabei etwa halbzylinderförmig ausgestaltet. In der Antriebsstellung 833 liegt die Klinke 828 jeweils radial so weit außen, daß in dieser Lage die Klinke auch vollständig niedergedrückt, trotzdem sich noch teilweise im Bereich der Gesperrezähne 821 befindet, so daß dadurch die Einleitung der Verschiebung der Klinken 828 in die Leerlaufstellung 834 zwangsweise erfolgt. Erst nach einer Verschiebung der Klinken 828 um einen bestimmten Betrag in der Aussparung 832 ist es möglich, daß die Klinke jeweils seitens des Innengesperres 821 überholt wird. Dabei wird jedoch unter Mitwirkung der nicht eingezeichneten Ringspannfeder für.die Anfederung der Klinken eine Verschiebung in die Leerlaufstellung 834 weitgehend selbsttätig erfolgen.

Wie auch bei den Klinken gemäß der Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 erfolgt auch bei den Klinken gemäß der Ausfuhrungsform nach Fig. 8 bzw. 9 die Rückführung der Sperrklinken in die Antriebslage bei entsprechender Drehrichtung des Sperrklinkenträgers 827 durch Anlage an die Sperrzähne des umschließenden Innengesperres.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und ist auch nicht an die in den Ansprüchen definierten Maßnahmen gebunden, sondern es wird darüber hinaus für alles in· den Unterlagen Offenbarte Schutz beansprucht, soweit dies neu, fortschrittlich und erfinderisch ist.

18. 2. 1975
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Claims

25ΗΑΊ8 PATENTANSPRÜCHE

1. Mehrgang-Übersetzungsnabe für Fahrräder o. dgl., umfassend eine Nabenachse, einen darauf gelagerten Antreiber mit Kettenrad, eine auf dem Antreiber einerseits und einem Lagerringkörper andererseits gelagerte Nabenhülse, ein innerhalb der Nabenhülse untergebrachtes Planetengetriebe, ferner umfassend ein axial ver-

' schiebbares Kupplungsglied, welches den Antreiber wahlweise mit dem Planetenradträger oder dem Hohlrad des Planetengetriebes verbindet, einen mittels des Planetenradträgers in Achsrichtung verschraubbaren Bremskörper zum Eingriff in ein unverdrehbares Bremsglied, schaltbare. Klinkengesperre, umfassend federbelastete Sperrklinken zur übertragung des vom Antreiber über die Planetengetriebeelemente eingeleiteten Antriebsmomentes auf die Nabenhülse, wobei die Sperrklinken jeweils mit dem Klinkenfuß bolzenlos in einer Aussparung des Klinkenträgers schwenkbar gelagert sind und jeweils mit der Klinkenspitze zur Drehmomentübertragung in das Gegengesperre eingreifen können, wobei in dem Weg der Drehmomentübertragung zur Nabenhülse hin ein Spiel in Umfangsrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die am Umfang des Sperrklinkenträgers (27) jeweils vorgesehenen muldenförmigen Aussparungen (32) zur Aufnahme jeweils des Fußes (29) einer bolzenlos schwenkbar gelagerten Sperrklinke (28) in Umfangsrichtung vergrößert sind, derart, daß jede Sperrklinke (28) auf dem Sperrklinkenträger (27) in Umfangsrichtung begrenzt verschiebbar ist.

2. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede den Fußteil (29) der Sperrklinke (28) aufnehmende Aussparung (32) im Klinkenträger (27) sowohl einen Aufnahmebereich für die Antriebsstellung (33) als auch für die Leerlaufstellung (34) jeder Sperrklinke (28) aufweist.

3." Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsstellungsbereich (33) zur Aufnahme des Klinkenfußes (29) jeder Sperrklinke (28) etwa konzentrisch zum Sperrklinkenträger (27) ausgebildet ist und daß sich an diesen Bereich über einen Übergangsbereich der Leerlaufstellungsbereich (3^) auf einem gegenüber der Antriebsstellung (33) ge-

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ringeren Radius anschließt.

4. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der der Antriebsstellung zugeordnete Bereich (33) der Aufnahmeaussparung (32) für den Klinkenfuß (29) über einen etwa spiralförmig verlaufenden Zwischenbereich in den im Radius kleineren LeerlaufStellungsbereich (3²O übergeht, derart, daß die die Sperrklinke (28) im Eingriffssinn beeinflussende, umschließende Ringfeder (30) die Sperrklinke (28) beim Wechsel vom Antriebs- in den Freilaufzustand zugleich mit einer im Verschiebesinn wirkenden Komponentkraft beaufschlagt.

5- Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Antriebsstellung (33) und der Leerlaufstellung (34) befindliche Zwischenbereich (35) der Aufnahmeaussparung (32) gegenüber den beiden Endstellungen (33* 34) eine geringe radiale Überhöhung aufweist, deren Radius gegenüber demjenigen der Antriebsstellung '(33) etwa um den Radius des Sperrklinkenfußes (29) vermindert, jedoch exzentrisch am Sperrklinkenträger (27) in Richtung auf die Antriebsstellung (33) um etwa das Maß des Klinkenfußradius versetzt und außerdem seitlich um mindestens die Größe des Klinkenfußradius verschoben vorgesehen ist.

6. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die muldenförmige Aussparung (32) am Umfang des Sperrklinkenträgers (27) auf etwa doppelte periphere Ausdehnung jedes Klinkenfußteiles (29) vergrößert ausgebildet ist.

7. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufstellungsbereich (3*0 der Sperrklinke (28) von dem Antriebsstellungsbereich (33) jeweils von Bereichs-Mitte zu Mitte gemessen, um einen Mittelpunktswinkel von etwa 18 versetzt liegt.

8. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7) dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrklinkenträger (27) jeweils im Anschluß an die Aussparung (32) für den Klinkenfuß (29) zur Aufnahme im LeerlaufStellungsbereich (34) eine bis zum Außenrand des Sperrklinkenträgers reichende

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Abflachung (36) in Art eines Zylinderabschnittes aufweist,.

9. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (28) mit der Rückenkontur den Kopfkreis der Gesperreinnenverzahnung (21) unterschreitet.

10. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (28) zumindest im Bereich der Klinkenspitze (31) eine der Krümmung des Pußkreises der Gesperreinnenverzahnung (21) in der Nabenhülse (1) ungefähr angepaßte Kontur aufweist.

11. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (628) jeweils am Klinkenfuß (629) etwa zylinderförmig ausgebildet ist, derart, daß die Sperrklinke (628) auch bei Nichteingriff der Klinkenspitze (631) noch im Wirkbereich der Gesperreinnenverzahnung (621) in der Nabenhülse (601) liegend, von dieser in Umfangsrichtung mitgenommen wird und nach Überwindung des Zwischenbereiches (637, 635, 638) mit dem Klinkenfuß (629) in die der Leerlaufstellung zugeordnete Mulde (63U) einfällt.

12. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinke (828) im Bereich der Klinkenspitze (83I) einen mit jeweils einem Gesperrezahn (821) formschlüssig zusammenwirkenden Rückenbereich aufweist, derart, daß auch bei Freilaufzustand die Klinke (828) dennoch von der mit der Nabenhülse (801) überholenden Innengesperreverzahnung (821) der Nabenhülse erfaßt und mit dem Klinkenfuß (829) in der Aussparung (832) im Sperrklinkenträger (827) in Umfangsrichtung in Richtung auf den Leerlaufstellungsbereich (83*0 verschoben wird.

7. 2. 1975
TIPP-3 Schu/whm-

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