DE3440068C2 - Mehrgang-Nabe für Fahrräder oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrgang-Nabe für Fahrräder od. dgl. gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Mit der DE 34 07 164 ist eine Nabenausführung mit drei Gängen und Klinkensteuerung mit Rücktrittbremse bekannt, die der vorgeschlagenen Nabe vom Stand der Technik her am nächsten kommt und über rückwärts gerichtete Klinken das Rücktrittbremsmoment an einen Bremskonus weiterleitet, der mittels Steilgewinde auf einem Planetenradträger angeordnet ist. Diese Anordnung überträgt in allen Gangstufen dasselbe Rückdrehmoment 1 : 1 auf die Bremse, wobei es sich erwiesen hat, daß es von Vorteil wäre, sich des im Planetengetriebe vorhandenen Übersetzungsverhältnisses zu bedienen, um beim Rückwärtstreten eine Kraftverstärkung zu erzielen.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, das Rücktrittbremsmoment über das Planetengetriebe zu leiten, und zwar in der Gangstufe des Bergganges, um eine Kraftverstärkung beim Bremsen zu erhalten, wobei die jeweils eingeschaltete Gangstufe erhalten bleiben soll.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Dreigang-Rücktrittbremsnabe im Teillängsschnitt in Schaltstellung "Berggang";

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie II-II der Dreigang-Nabe gem. Fig. 1;

Fig. 3 die Dreigang-Nabe gem. Fig. 1 in Schaltstellung "Normalgang";

Fig. 4 die Mehrgang-Nabe gem. Fig. 3 nunmehr in Schaltstellung "Schnellgang";

Fig. 5 Abwicklung einer ineinandergreifenden Längsverzahnung im Antreiber mit der Darstellung angeformter Schrägen für die Erzielung einer Axialbewegung.

In den Fig. 1 bis 4, welche eine Ausführungsform einer klinkengesteuerten Dreigang-Nabe mit Rücktrittbremse darstellen, ist mit 1 eine Nabenhülse, die beidseitig mit Speichenflanschen ausgestattet ist, bezeichnet. Axial neben dem Mehrgang-Getriebe der Nabe innerhalb der Nabenhülse ist eine Rücktrittbremseinrichtung angeordnet, welche einen auf dem Schaft des zum Nabengetriebe gehörigen Planetenradträgers 3 angeordneten Bremskonus 2 aufweist, wobei der zugehörige Bremsmantel 32, welcher mehrteilig ausgebildet ist, durch einen umspannenden Federring 32b zusammengehalten wird mit einem Hebelkonus 31 auf der Nabenachse 6 zusammenarbeitet. Dabei wird der Bremsmantel 32 mittels herausgebogener Lappen 32a an dem mit entsprechenden Nuten 31a versehenen Hebelkonus 31 drehfest gehalten. Die Betätigung des vorerwähnten Bremskonus 2 erfolgt durch den mit einem Steilgewinde 36 versehenen, linksseitigen Schaft des Planetenträgers 3, welcher unmittelbar auf der Nabenachse 6 gelagert ist. Zugleich dient der Bremskonus 2 in Fahrstellung der Nabe als Antriebsmoment, und zwar insofern, als der Bremskonus 2 auch als Träger für einen Satz Sperrklinken 4 ausgebildet ist, welche unter Einwirkung eines Federspannringes 25 stehend, ständig mit einer Gesperreinnenverzahnung 1a in der Nabenhülse 1 im Eingriff stehen.

Am vorerwähnten Planetenradträger 3 sind auf Bolzen 3a Planetenräder 5 gelagert, welche einerseits mit einem Sonnenrad 6a auf der Nabenachse 6 und andererseits mit der Innenverzahnung 13a eines Hohlrades 13 kämmen. Der Planetenradträger 3 ist auf der Nabenachse 6 axial mittels eines linksseitig angebrachten Sicherungsringes 7 und mit einer axial rechtsseitigen Anlage am achsfesten Sonnenrad 6a festgelegt. Das zugehörige Hohlrad 13 ist axial rechtsseitig mit einem koaxialen Ansatz versehen, welcher als Klinkenträger ausgebildet ist. Einerseits trägt dieser Ansatz nach radial außen gerichtete Sperrklinken 14, andererseits sind am Ansatzteil des Hohlrades 13 nach radial innen gerichtete Sperrklinken 15 vorgesehen. In Fig. 1 ist die axial linke Endstellung des axial verschiebbar angeordneten Hohlrades 13 gezeigt, in der die Sperrklinken 14 an einer Aushebeschräge 1c der Nabenhülse 1 anliegend noch nicht zum Eingriff in ein Innengesperre 1b der Nabenhülse 1 gelangen können. Demgegenüber sind die nach radial innen gerichteten Klinken 15 im Eingriff mit einem Außengesperre 11a, welches auf einer Antreiberhülse 11 angeordnet ist. Die Antreiberhülse 11 ist auf der Nabenachse 6 axial verschiebbar angeordnet und greift mit der vorerwähnten Verzahnung 11a, welche praktisch die gesamte axiale Länge der Antreiberhülse einnimmt, in eine Innenverzahnung 12b im Antreiber 12 ein. Der Antreiber 12 ist etwa glockenförmig ausgebildet und weist radial außen rundum verteilte Aufnahmenuten 12a zur drehfesten Anordnung eines Zahnkranzes 12d auf, welcher mit einem Sprengring axial festgelegt ist.

Jede Aufnahmenut 12e im Antreiber 12 weist am axial rechten Ende an der in Fahr-Drehrichtung voreilenden Flanke eine Schräge 12c auf, die einen Winkel aufweist, der in Zusammenwirkung mit der Antreiberhülse 11 geeignet ist, diese beim Rückwärtstreten axial zu verschieben.

Die Antreiberhülse 11 trägt eine Innenverzahnung 11b, die mit radial nach außen gerichteten Sperrklinken 19, welche am rechten Schaftteil des Planetenradträgers 3 angeordnet sind, zusammenarbeitet. Ein Eingreifen der Sperrklinken 19 erfolgt bei einer gegenüber der Darstellung gem. Fig. 1 axial rechten Stellung der Antreiberhülse 11, wie noch zu beschreiben sein wird. Die Antreiberhülse 11 steht hierbei unter ständiger Einwirkung einer Druckfeder 17, die koaxial auf der Nabenachse 6 angeordnet ist und sich einerseits am Sonnenrad 6a abstützt und andererseits gegen einen radial nach innen gezogenen Flansch der Antreiberhülse 11 legt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die Antreiberhülse 11 hat in diesem Flanschbereich einen abgewinkelten Innenring, welcher einerseits zur Gleitlagerung auf der Nabenachse 6 und andererseits als Anlage für die Druckfeder 17 dient.

Die durch Einwirkung der Druckfeder 17 bewirkbare Axialverschiebung der Antreiberhülse 11 wird durch einen Schubklotz 16 gesteuert, der in einem Querschlitz der Nabenachse 6 axial beweglich ist und von einem Schaltstift 10 in einer Zentralbohrung der Nabenachse 6 betätigt werden kann.

Zur Lagerung der Nabenhülse 1 dient einerseits ein Kugellauf 34 auf dem Hebelkonus 31 und andererseits ein Kugellauf 9 auf dem Antreiber 12, welcher einerseits über einen Kugellauf 28 auf dem Festkonus 30 gelagert ist. Dieser Festkonus wird mittels einer Mutter 18 auf der Nabenachse 6 axial gesichert, ebenso wird der Hebelkonus 31 mit dem zugeordneten Bremshebel 35 mittels Muttern 18 auf der Nabenachse 6 gehalten.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt II-II aus Fig. 1 mit den vorerwähnten Sperrklinkensätzen 14, 15, 15a und 19.

Der Drehmomentfluß im "Berggang" gemäß den Fig. 1 und 2 verläuft - vom Antreiber 12 kommend - über die Kupplungsverzahnung 12b/11a zur Antreiberhülse 11. Die Kupplungsverzahnung 11a ist dabei zugleich Doppel-Sperrverzahnung für Antriebs- und Bremssperrklinken 15 bzw. 15a. Damit gelangt das Antriebsmoment zum Hohlrad 13, über die damit kämmenden Planetenräder 5 und deren Bolzen 3a zum Planetenradträger 3 und von diesem über das Steilgewinde 36 zum Bremskonus 2, welcher dann die untersetzte Antriebsdrehzahl mittels Sperrklinken 4 an die Innenverzahnung 1a der Nabenhülse 1 weiterleitet.

Bei dieser Schaltstellung wird die Antreiberhülse 11 über den Schubklotz 16 und den Schaltstift 10 in der Nabenachse 6 gegen die Spannung der Druckfedern 17 und 20 in der vorerwähnten Schaltlage axial gehalten. Die Druckfeder 17 ist unmittelbar auf der Nabenachse 6 angeordnet und stützt sich einerseits am Sonnenrad 6a ab und wirkt auf den Innenrand der Antreiberhülse 11. Die Druckfeder 20 ist im Bereich des Hohlrades 13 angebracht, wie aus Fig. 1 hervorgeht, und zwar stützt sich die Feder 20 einerseits an einem scheibenförmigen Bauteil 8 ab, welches auf dem Schaft des Planetenradträgers 3 axial linksseitig von den Planetenrädern 5 axial fest angeordnet ist, und wirkt andererseits auf die Stirnfläche der Innenverzahnung 13a des Hohlrades 13. Der Planetenradträger 3 liegt unmittelbar am linken Rand der Antreiberhülse 11 an, welche durch den Schubklotz 16 in ihrer axialen Lage gehalten wird. Die Antriebs-Sperrklinken 14 und 19 sind jeweils durch die Aushebeschräge 1c in der Nabenhülse 1 bzw. durch die Aushebeschräge 11c in der Antreiberhülse 11 außer Eingriff gebracht worden und sind ohne Wirkung.

Bei einem Bremsvorgang durch Rückwärtstreten des Antreibers 12 sind ausschließlich die entgegengesetzt wirkenden Bremsklinken 15a wirksam, welche stets im Eingriff befindlich sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Dabei kann der Bremsvorgang ungehindert erfolgen, wobei sich beim Zurückschieben des Fahrrades die Rücktrittbremse einwandfrei löst, weil die Sperrklinken 14 durch die Aushebeschräge 1c ausgeschaltet sind und dadurch ein ausreichendes Spiel in Umfangsrichtung zur Verfügung steht.

In der in Fig. 3 gezeigten Schaltstellung "Normalgang" wird der Schubklotz 16 über den zentralen, unter Spannung der Feder 29 stehenden Stift 10 in eine axiale Mittellage zurückgenommen, wodurch sich auch die Antreiberhülse 11 und das Hohlrad 13 durch die Wirkung der Feder 20 axial zurückbewegen. In dieser Betriebsstellung können die Sperrklinken 14 mit dem Nabenhülsen-Innengesperre 1b im Eingriff bleiben, die Sperrklinken 15 und 15a verbleiben mit der Doppel-Sperrverzahnung 11a der Antreiberhülse 11 im Eingriff, weil das Hohlrad 13 mit der Antreiberhülse 11 eine gemeinsame axiale Bewegung durchgeführt hat. Die Sperrklinken 19 bleiben dagegen ohne Wirkung, weil sie immer noch unter der Aushebeschräge 11c der Antreiberhülse 11 liegen.

Der Drehmomentfluß ist bei der Schaltstellung "Normalgang" folgender: Antreiber 12 - Antreiberhülse 11 - Klinken 15 am Hohlrad 13 - Klinken 14 am Hohlrad 13 - Innengesperre 1b der Nabenhülse 1. Die auf dem Bremskonus 2 angeordneten Sperrklinken 4 werden überholt, da sie auf dem langsamer laufenden Planetenradträger 3 angeordnet sind. Das Lösen der Bremse sowie das Zurückschieben des Fahrrades ist wegen der Ausgestaltung der Lagerung der Klinken 14 deshalb möglich, weil diese Lagerung einen zusätzlichen Totgang erlaubt.

In der Schaltstellung "Schnellgang" gem. Fig. 4 wird der axiale Schaltstift 10 völlig freigegeben, der Schubklotz 16 nimmt mit dem Schaltstift 10 und dadurch auch die Antreiberhülse 11 die axial rechte Endstellung ein. Das Hohlrad 13 hatte bereits im "Normalgang" seine axial rechte Endstellung erreicht und bleibt deshalb in seiner Lage unverändert. Die Sperrklinken 19 kommen über die Aushebeschräge 11c der Antreiberhülse 11 zum Eingriff mit der Innenverzahnung 11b. Hierbei sind die Antriebsklinken 15 wie auch die Bremsklinken 15a durch eine Aushebeschräge 11d der Antreiberhülse 11 ausgeschaltet.

Der Drehmomentfluß ist nun wie folgt: Antreiber 12 - Antreiberhülse 11 - Innenverzahnung 11b - Sperrklinken 19 - Planetenradträger 3 - Planetenräder 5 am Sonnenrad 6a - Hohlrad 13 - Sperrklinken 14 - Innengesperre 1b der Nabenhülse 1.

Bremsen in der Schaltstellung "Schnellgang" wird durch die im Antreiber 12 angeordnete Innenverzahnung 12b ermöglicht, deren Flanken eine Schräge 12c aufweisen, wodurch sich die Aufnahmenuten 12e am hinteren Ende verengen, aber den in sie eingreifenden Zähnen der Außenverzahnung 11a der Antriebshülse 11 noch ausreichend Platz lassen, um bis zum rechten Anschlag einzudringen, was für den Antrieb im "Schnellgang" erforderlich ist. Beim Rückwärtstreten aber gleiten die Kanten der Verzahnung 11a an den Schrägen 12c ab und bewirken die Verschiebung der Antriebshülse 11 in die vorhergehende Lage, die sich im "Normalgang" eingestellt hatte. Hierbei geraten die Klinken 15 und 15a wieder in Eingriff mit der Doppel-Sperrverzahnung 11a auf der Antreiberhülse 11, wodurch ein Bremsvorgang durch Weiterdrehen nach rückwärts erfolgen kann.

Falls die Reibung zwischen Aushebeschräge 11c und Sperrklinken 19 die Verschiebung der Antreiberhülse 11 im "Schnellgang" beim Bremsen nach links behindert, kann zwischen dem Schaftteil des Planetenradträgers 3 und der Antreiberhülse 11 oder zwischen Antreiberhülse 11 und Achse 6 zusätzlich eine einseitig wirkende Reibfeder angeordnet werden.

Anstelle der Schrägen 12c kann auch eine in ähnlicher Form verzahnte Blechscheibe am Klauengrund der Kupplungsverzahnung 12b zum Einsatz kommen.

Nach Beendigung des Bremsvorganges wird beim Vorwärtstreten die Antreiberhülse 11 durch Federkraft der Feder 17 wieder in die ursprüngliche "Schnellgang"-Position zurückgeschoben, bevor der Kraftfluß einsetzt.

Der Vorteil der erfinderischen Ausführungsform einer Mehrgang- Nabe gemäß den Fig. 1 bis 4 liegt in der gleichbleibenden Wirkung der Rücktrittbremse mit Kraftverstärkung durch die immer gleiche Schaltstellung "Berggang" entsprechend mit bei dieser Übersetzung ins Langsame verstärkter Wirkung.

Claims (3)

1. Mehrgang-Getriebenabe für ein Fahrrad mit Rücktrittbremse mit:

• a) einer Nabenachse (6),
• b) einem auf der Nabenachse (6) drehbar gelagerten Antreiber (12),
• c) einer einerseits auf dem Antreiber (12) und andererseits auf der Nabenachse (6) drehbar gelagerten Nabenhülse (1),
• d) einem innerhalb der Nabenhülse (1) angeordneten Planetengetriebe mit einem axial fixiert, jedoch drehbar auf der Nabenachse (6) gelagerten Planetenradträger (3), einem mit der Nabenachse (6) drehfest verbundenen Sonnenrad (6a), einem axial verschiebbaren Hohlrad (13) und mehreren Planetenrädern (5),
• e) einer mit dem Antreiber (12) durch eine Längsverzahnung (11a, 12b) gekuppelte Antreiberhülse (11),
• f) einem zwischen Antreiberhülse (11) und Planetenradträger (3) angeordneten Klinkengesperre (19) und
• g) einem zwischen Antreiberhülse (11) und Hohlrad (14) angeordneten, nach rückwärts gerichteten Klinkengesperre (15a),

dadurch gekennzeichnet, daß

• h) die Längsverzahnung (11a, 12b) ein Drehspiel aufweist und die Flanke mindestens eines Zahnes der Innenverzahnung (12b) am antriebseitigen Ende eine Schräge (12c) aufweist,
• i) die die Antreiberhülse (11) beim Rückwärtstreten aus der Anschlagposition axial nach innen verschiebt und
• j) daß die Antreiberhülse (11) mit einer Aushebeschräge (11d) das Klinkengesperre (19) für den Antrieb bei ihrer Axialverschiebung aussteuert.

2. Mehrgang-Getriebenabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushebeschräge (11c) durch eine gezahnte Blechscheibe gebildet ist.