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Zweigang-Schaltnabe für ein Fahrrad
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- Ansprüche -
B e s c h r e i b u n g B e 5 c h r
e i b u Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweigang-Schaltnabe für ein Fahrrad
mit einer Nabenwelle, einer drehbar darauf gelagerten Nabenhülse und einem Schaltgetriebe
an einem axialen Ende der Nabenhülse.
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Bei einer derartigen Schaltnabe, wie sie z.B. in der US-PS 3 513 725
beschrieben ist, ist das Schaltgetriebe als eine von der Nabenhülse unabhängige
Baugruppe ausgeführt und mittels einer Verschraubung auf dem äußeren Umfang des
einen Endstücks der Nabenhülse befestigt.
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Zu diesem Zweck hat das eine Ende der Nabenhülse ein Außengewinde,
auf welches ein besonderer Lagerkonus aufgeschraubt wird.
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Eine herkömmliche Schaltnabe der vorstehend beschriebenen Art hat
eine Antriebsmuffe mit einem sehr großen Durch messer und entsprechend hohem Gewicht.
Außerdem benötigt eine solche Schaltnabe einen zusätzlichen Antriebs- oder Lagerkonus,
sie weist also eine unnötig große Anzahl von Einzelteilen und einen entsprechend
komplizierten Aufbau auf.
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Die Erfindung beseitigt die vorstehend genannten Mängel und schafft
eine Zweigang-Schaltnabe für ein Fahrrad, welche Dank einer kleineren Anzahl von
Einzelteilen einen einfachen Aufbau hat, eine Antriebsmuffe von kleinerem Durchmesser
und dementsprechend ein geringeres Gewicht aufweist und dabei gleichwohl ein ausreichendes
Antriebsübertragungsverhältnis ermöglicht.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltnabe hat eines der beiden axialen
Endstücke der Nabenhülse eine damit einstückige, in Axialrichtung auswärts über
den zugeordneten Nabenflansch hinaus hervorstehende, zylindrische Verlängerung,
welche eine Anordnung von Mitnehmerklinken trägt. In Axialrichtung außerhalb der
zylindrischen Verlängerung ist auf der Nabenwelle ein Sonnenrad angeordnet. Ein
Getriebesteg mit Planetenrädern, welche sich in Eingriff mit dem Sonnenrad befinden,
ist drehbar auf der Nabenwelle gelagert und in axialer Richtung an die zylindrische
Verlängerung anschließend angeordnet. Eine drehbar auf der Nabenwelle gelagerte,
die zylindrische Verlängerung sowie den Getriebesteg umgebende Antriebsmuffe hat
an der Innenseite eine Ratschenverzahnung für den Eingriff der Mitnehmerklinken
sowie eine Innenverzahnung für den Eingriff der Planetenräder und trägt an der Außenseite
wenigstens einen Zahnkranz bzw. ein Kettenrad. Auf der Nabenwelle sitzt ein durch
Betätigung von außen in Axialrichtung verschiebliches Schaltglied zum Herstellen
und Lösen des Eingriffs der Mitnehmerklinken mit der Ratschenverzahnung. Die beschriebene
Anordnung ermöglicht die Übertragung des Antriebs vom Zahnkranz bzw. Kettenrad in
zwei verschiedenen Übertragungsverhältnissen auf die zylindrische Verlängerung und
über diese auf die Nabenhülse.
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Die erfindungsgemäße Schaltnabe hat somit nur eine kleine Anzahl von
Einzelteilen und einen entsprechend einfachen Aufbau, wobei zwischen dem Sonnenrad
und der Innenverzahnung der Antriebsmuffe keine anderen Teile als nur die Planetenräder
angeordnet sind, so daß diese trotz des zur Gewichtsverringerung der Nabe verkleinerten
Durchmessers der Antriebsmuffe einen größeren Durchmesser haben können, woraus sich
ein größeres Untersetzungsverhältnis ergibt.
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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht
einer Schaltnabe in einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine vergrößerte
Schnittansicht der wesentlichen Teile der Nabe nach Fig. 1 und Fig. 3 eine Ansicht
im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.
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Eine in der Zeichnung dargestellte Schaltnabe hat eine Nabenhülse
1 mit einem aus einem Rohr gefertigten Mittelstück 2 und zwei an dessen axialen
Enden angebrachten Endstücken 3, welche jeweils einen Nabenflansch 5 aufweisen.
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Die Nabenhülse 1 ist mittels zweier Kugellager B1, 32 drehbar auf
einer am Rahmen eines Fahrrads befestigbaren Nabenwelle 4 gelagert.
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Das eine Endstück 3 der Nabenhülse hat eine in Axialrichtung auswärts
über den betreffenden Nabenflansch 5 hinaus hervorstehende, zylindrische Verlängerung
6, welche in ihrem in Längsrichtung mittleren Bereich einwärts und auswärts verschwenkbare
erste Mitnehmerklinken 7 trägt.
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Die Verlängerung 6 hat in ihrem mittleren Bereich zwei um 1800 zueinander
versetzte durchgehende Öffnungen 6a.
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Die Nitnehmerklinken 7 sind innerhalb der Öffnungen 6a verschwenkbar
auf Zapfen 8 gelagert und durch eine Klinkenfeder 9 in eine Stellung belastet, in
welcher ihre äußeren Enden in Eingriff mit einer Ratschenverzahnung 21 einer nachstehend
beschriebenen Antriebsmuffe
20 kommen. Die in dieser Eingriffsstellung
der Mitnehmerklinken 7 radial einwärts üb C die Innenfläche der zylindrischen Verlängerung
6 hervorstehenden inneren Enden der Klinken haben jeweils eine Schrägfläche 7a für
den Angriff eines im folgenden beschriebenen Schaltglieds 30.
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Bei Betätigung des Schaltglieds 30 greift dieses an den Schrägflächen
7a an und verschwenkt dabei die Mitnehmerklinken 7 derart, daß ihre äußeren Enden
von der Ratschenverzahnung 21 abheben.
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Die die Mitnehmerklinken belastenden Federn können als Schlingfedern
ausgebildet sein, welche den jeweiligen Zapfen 8 umschlingen und sich mit einem
Ende an der jeweiligen Klinke 7 und mit dem anderen an der zylindrischen Verlängerung
6 abstützen. Vorzugsweise wird jedoch eine einzige Klinkenfeder 9 verwendet, welche,
wie man in Fig. 3 erkennt, etwa C-förmig gebogen ist und einwärts abgewinkelte Endstücke
9a hat, welche in den durchgehenden Öffnungen 6a der zylindrischen Verlängerung
Aufnahme finden.
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Zu diesem Zweck hat die Verlängerung 6 an ihrem äußeren Umfang eine
in den Öffnungen 6a ausmündende Ringnut 6b, und die Klinken 7 haben jeweils eine
einen Sitz für die C-förmige Feder 9 bildende Nut 7b. Die Feder 9 sitzt in der Ringnut
6b und in den Nuten 7b der Klinken 7 und stützt sich auf an den Enden der Nuten
7b vorhandenen Kanten 7c ab, so daß die äußeren Enden der Klinken auswärts in eine
Stellung belastet sind, in welcher sie in Eingriff mit der Ratschenverzahnung 21
kommen.
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Die als einzige verwendete C-förmige Klinkenfeder genügt allen Anforderungen
im Gebrauch, sie ist einfach einzubauen, bedarf nur geringer Wartung und ist weniger
störanfällig als die vorstehend erwähnten Schlingfedern.
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An einer in Axialrichtung außerhalb der zylindrischen Verlängerung
6 liegenden Stelle der Nabenwelle 4 ist ein Sonnenrad 10 angeordnet. In Axialrichtung
an die Verlängerung 6 anschließend ist auf der Welle 4 ein Getriebesteg 12 gelagert,
welcher mit dem Sonnenrad 10 kämmende Planetenräder 11 trägt. Zwischen der zylindrischen
Verlängerung 6 und dem Getriebesteg 12 ist ein Freilaufgesperre 13 angeordnet.
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Das Freilaufgesperre 13 setzt sich zusammen aus einer Ratschenverzahnung
14 an der Innenseite des axial äußeren Endes der Verlängerung 6 und am Getriebesteg
12 angeordneten zweiten Mitnehmerklinken 15, welche durch wenigstens eine Feder
16 in Dauereingriff mit der Ratschenverzahnung 14 belastet sind. Bei der Drehung
des Getriebestegs 12 in einer Richtung wird daher die auf ihn einwirkende Antriebskraft
über das Freilaufgesperre 13 und die zylindrische Verlängerung 6 auf die Nabenhülse
1 übertragen. Dreht sich der Getriebesteg 12 jedoch in entgegengesetzter Richtung,
so wird der Eingriff zwischen den Klinken 15 und der Ratschenverzahnung 14 gelöst
und somit keine Antriebskraft vom Getriebesteg 12 auf die Verlängerung 6 übertragen.
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Die zylindrische Antriebsmuffe 20 umgibt die zylindrische Verlängerung
6 und den Getriebesteg 12 und hat an der Innenseite des axial inneren Endstücks
eine Ratschenverzahnung 21 für den Eingriff der ersten Mitnehmerklinken 7 und des
axial äußeren Endstücks eine Innenverzahnung 22 für den Eingriff der Planetenräder
11.
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An der Außenseite trägt die Antriebsmuffe 20 wenigstens ein Kettenrad
23. Mittels zweier Kugellager B3, 34 ist die Antriebsmuffe 20 drehbar auf der Nabenwelle
4 gelagert.
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Das erste Lager B3 ist auf dem äußeren Umfang der zylindrischen
Verlängerung
6 angeordnet und trägt das in Axialrichtung innere Ende der Antriebsmuffe 20. Das
zweite Lager B4 sitzt auf dem äußeren Umfang eines auf die Welle 4 aufgeschraubten
Lagerrings 24 und trägt das in Axialrichtung äußere Ende der Antriebsmuffe 20.
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Das Schaltglied 30 dient dazu, den Eingriff der ersten Mitnehmerklinken
7 mit der Ratschenverzahnung 21 der Antriebsmuffe zu steuern. Es ist unverdrehbar
und axialverschieblich auf der Welle 4 geführt und durch eine sich mit einem Ende
an der Nabenwelle abstützende Feder 25 in Richtung auf das innere Ende des Getriebestegs
12 belastet. Mittels einer axialverschieblich in einer Mittelbohrung der Nabenwelle
4 geführten Schaltstange 26 ist das Schaltglied 30 entgegen der Belastung durch
die Feder 25 bewegbar. Die Schaltstange 26 stützt sich an einem Mitnehmer 27 ab,
welcher mit seinen beiden Enden am Schaltglied 30 angreift.
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Das wie man in Fig. 2 erkennt am in Axialrichtung inneren Ende des
Getriebestegs 12 radial innerhalb der zylindrischen Verlängerung 6 angeordnete Schalt
glied 30 überträgt keinerlei Antriebskräfte, so daß es im unbelasteten Zustand mühelos
in beiden Richtungen bewegbar ist.
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Die vorstehend beschriebene Anordnung stellt ein Zweiganggetriebe
mit einem Berggang und einem Schnellgang dar, bei welchem das Schaltglied 30 durch
Betätigung der Schaltstange 26 in Axialrichtung der Nabenwelle 4 bewegbar ist.
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In Fig. 2 und 3 ist jeweils der Zustand des Getriebes im Schnellgang
dargestellt. In diesem Zustand greift das Schalt glied 30 nicht an den Schrägflächen
7a der ersten Mitnehmerklinken 7 an, so daß diese sich in Eingriff mit der Ratschenverzahnung
21 der Antriebsmuffe 20 befinden.
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Die auf d&s Kettenrad 23 ausgeübte Antriebskraft wird daher von
der Antriebsmuffe direkt über die ersten Mitnehmerklinken 7 auf die zylindrische
Verlängerung 6 übertragen, so daß sich also die Nabenhülse 1 mit der gleichen Geschwindigkeit
dreht wie die Antriebsmuffe 20.
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Der Getriebesteg 12 dreht sich dabei mit einer geringeren Geschwindigkeit
als die zylindrische Verlängerung 6, so daß die zweiten Mitnehmerklinken 15 nicht
in kraftübertragendem Eingriff sind und die zylindrische Verlängerung 6 daher relativ
zum Getriebesteg 12 frei drehbar ist.
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Zum Schalten des Getriebes aus dem Schnellgang in den Berggang wird
die Schaltstange 26 in Fig. 2 nach links bewegt, um das Schaltglied 30 über den
Mitnehmer 27 entgegen der von der Feder 25 ausgeübten Belastung nach links zu verschieben.
Dabei laufen die Schrägflächen 7a der ersten Mitnehmerklinken 7 am Schaltglied 30
auf, so daß die Klinken 7 von der Ratschenverzahnung 21 abgehoben werden.
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Dadurch wird nun die aud das Kettenrad 23 ausgeübte Antriebskraft
über die Innenverzahnung 22 auf die Planetenräder 11 übertragen, so daß sich der
Getriebesteg 12 mit einer verringerten Geschwindigkeit dreht. Die Drehung des Getriebestegs
12 wird über die zweiten Mitnehmerklinken 15 auf die zylindrische Verlängerung 6
übertragen, so daß sich auch die Nabenhülse mit der verringerten Geschwindigkeit
dreht.
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Das Freilaufgesperre 13 braucht nicht, wie vorstehend beschrieben,
zwischen dem inneren Umfang der zylindrischen Verlängerung 6 und dem äußeren Umfang
des Getriebestegs 12 angeordnet zu sein, es kann vielmehr auch zwischen den einander
zugewandten Stirnflächen der Verlängerung 6 und des Getriebestegs 12 untergebracht
sein.
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Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, schafft die Erfindung
eine Zweigang-Schaltnabe, bei welcher die Nabenhülse an einem axialen Ende eine
zylindrische Verlängerung aufweist, die ersten Mitnehmerklinken an dieser Verlängerung
angeordnet sind, ein Sonnenrad in Axialrichtung außerhalb der zylindrischen Verlängerung
auf der Nabenwelle angeordnet ist, ein mit dem Sonnenrad in Eingriff befindliche
Planetenräder tragender Getriebesteg in axialer Richtung an die zylindrische Verlängerung
anschließend drehbar auf der Nabenwelle gelagert ist, und zwischen der zylindrischen
Verlängerung und dem Getriebesteg ein Freilaufgesperre angeordnet ist, wodurch eine
Verkleinerung des Durchmessers der Antriebsmuffe und damit eine Verringerung des
Gewichts der Schaltnabe möglich ist.
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Da zwischen der Innenverzahnung der Antriebsmuffe und dem Sonnenrad
außer den Planetenrädern keinerlei andere Teile angeordnet sind, können die Planetenräder
ungeachtet des kleineren Durchmessers der Antriebsmuffe einen größeren Durchmesser
haben und dabei in sicherem Eingriff mit der Innenverzahnung gehalten sein. Drückt
man die Anzahlen der Zähne der Innenverzahnung, der Planetenräder und des Sonnenrades
mit R bzw. P bzw. S aus, so ergibt sich für das Ubertragungsverhältnis A die Bezie-R
hung : A = R+S , wobei R = 2P+S ist. Daraus ist zu erkennen, daß trotz des kleineren
Durchmessers der Antriebsmuffe und der kleineren Zahnzahl der Innenverzahnung ein
großes Übertragungsverhältnis erzielbar ist.
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Da ferner das Schaltglied durch keinerlei Antriebskräfte belastet
ist, lassen sich die Gänge sehr leicht schalten.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern läßt die verschiedensten Abwandlungen desselben zu.
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