DE4229023A1 - Schalteinrichtung für Mehrgangnabe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für Mehrgangnaben für Fahrräder oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Mehrgangnaben mit Sperrklinkensätzen, die innerhalb einer Sperrverzahnung liegen, auf einem Klinkenträger gelagert sind und durch axial verschiebbare Schaltelemente in Achsnähe mit Schrägen ausgehoben werden, sind beispielsweise aus DE 29 29 445 und DE 27 17 305 bekannt. Da es sich bei den Sperrverzah­ nungen um herkömmliche Zähne mit Neigungen um die 90°, bezo­ gen auf eine Verbindungslinie von der Berührungsstelle der Klinken an der Sperrverzahnung zur Klinkenlagerung hin handelt, ist ersichtlich, daß es eines erheblichen Kraftaufwandes be­ darf, um im Falle von Vortriebslast den Klinkeneingriff zu lösen. Die Klinken sind zudem von ihrer Feder in Richtung Eingriff vorgespannt und es gibt keine den Reibschluß der Klinke in der Sperrverzahnung vermindernde Krafteinleitung. Die Last muß erst vom Fahrer vom Antrieb genommen werden, um die Klinken durch einen Ring mit der Schräge gegen die Klin­ kenfederkraft ausheben zu können.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, Klinken­ sätze mit einem axial verschiebbaren Ring auch unter Last schaltbar zu machen.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 beschrieben. Weitere ausgestalterische Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Schaltung von Klinken ist unter Last dann möglich, wenn man von dieser Last die erforderliche Schaltkraft abzweigt und nur steuernde Kräfte schaltet. Eine Vortriebsklinke löst sich aus dem Reibschlußverband mit der zugeordneten Sperrverzahnung un­ ter Last nur, wenn der Angriffswinkel zwischen Vortriebsklinke und Zahn im Sinne der Definition nach Fig. 3 um einen bestimm­ ten Teil größer ist als 90°. Sollte keine Last anliegen, so ist es die Klinkenfeder, die den Eingriff löst. Ein solches System ist nur funktionsfähig, wenn durch die Last erzeugte, nach radial innen gerichtete Ausschiebekomponente durch eine Steuerscheibe abgefangen wird, wobei diese Steuerscheibe eine Verriegelung der Vortriebsklinke bewirkt. Die relativ kleine Ausschiebekomponente aber hindert die Steuerscheibe nicht, axial verschoben und unter der Vortriebsklinke weggezogen zu werden.

Einen weiteren Vorteil weist die Schubklotzsteuerung der Steuerscheibe auf: Die Steuervorgänge von außen treffen auf einen angefederten Schubklotz, der wiederum gegen die Steuer­ scheibe angefedert ist. In beiden Schaltrichtungen ergeben sich somit Federspeicher, die den Schaltvorgang vom Steuervor­ gang entkoppeln und eine "weiche" Schaltung ermöglichen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels zeichne­ risch dargestellt. Es handelt sich um ein schaltbares Vorge­ lege, das in Verbindung mit einem Dreigang-Schaltgetriebesatz eine Sechsgangnabe ergibt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axial-Teilschnitt durch eine Sechsgangnabe mit einem unter Last schaltbaren Vorgelege;

Fig. 2 einen Teilschnitt senkrecht zur Achse durch einen Klinkensatz entlang A-B;

Fig. 3 eine Darstellung einer Vortriebsklinke im Eingriff mit einer Sperrverzahnung.

Die Beschreibung bezieht sich auf die Gangwechselvorrichtung im Vorgelege einer Sechsgangnabe, bei der es genügt, auch unter Last diese Gangwechselvorrichtung zu betätigen, wobei der da­ bei entstehende Schaltstoß ausreicht, um das klauengeschaltete Schaltgetriebe dabei sicher einrasten zu lassen. Beim hier dar­ gestellten Berggang-Vorgelege wird ein Hohlrad 1 von einem hier nicht gezeichneten Kettenritzel angetrieben. Von hier aus soll der Kraftfluß über die noch zu beschreibende Gangwechselvor­ richtung auf das Kupplungsrad 18 laufen, das in bekannter Weise mit dem Dreigang-Schaltgetriebe gekoppelt ist. Das Hohlrad 1 treibt also über die Planetenräder 3b einen Planetenradträger 3 an, der eine nach innen gerichtete Sperrverzahnung 3a trägt. Ebenso treibt das Hohlrad 1 permanent ein Schaltrad 2 an, an dessen innerem Durchmesser eine Sperrverzahnung 2b angeordnet ist, und das über Klauen 2a mit Klauen 1a am Hohlrad 1 eine Klauenkupplung 1a/2a zur ständigen Mitnahme bildet.

Die Sperrverzahnungen 2b und 3a liegen, wenn möglich, neben­ einander und sind aus Rationalisierungsgründen identisch. Unter den Sperrverzahnungen 2b und 3a liegt je ein Klinkensatz, be­ stehend aus mindestens einer Vortriebsklinke 5 oder 6 und, falls es sich um eine Rücktritt-Bremsnabe handelt, aus min­ destens einer Bremsklinke 10. Die Antriebsklinken 5 und 6 sind in ihrer Kontur identisch, weisen aber an ihrem nach radial innen gerichteten Ohr 17 einmal rechts und einmal links eine Schräge 5a oder 6a auf. In dem hier gezeigten Ausführungsbei­ spiel liegt die Vortriebsklinke 5 unter der Sperrverzahnung 2b des Schaltrades 2, das drehfest mit dem Hohlrad 1 verbunden ist. Die Vortriebsklinke 6 liegt unter der Sperrverzahnung 3a des Planetenradträgers 3, der, bedingt durch die Übersetzung der Planetenräder 3b, langsamer umläuft als das Schaltrad 2. Beide Klinkensätze - sie umfassen gemäß Fig. 2 zwei Vortriebs­ klinken 5 oder 6 und zwei Bremsklinken 10 - sind über Lager­ bolzen 12 auf einem Klinkenträger 4 angeordnet, der mit dem Kupplungsrad 18 drehfest, aber axial verschiebbar gekoppelt ist. Die Vortriebsklinken 5 und 6 werden mit einer Feder 11 über deren Federende 11b derart vorgespannt, daß sie entgegen der üblichen Bauweise aus ihrem Eingriff mit den Sperrverzah­ nungen 2b und 3a nach radial innen ausklinken wollen. Dies kann aber nur einem der beiden Vortriebsklinkenpaare 5 oder 6 gelingen, weil das jeweils andere mit seinen Ohren 17 auf dem Außendurchmesser der Steuerscheibe 7 aufliegt und somit deren Zahneingriff verriegelt ist. Gemäß Fig. 3 haben die Sperrverzahnungen 2b und 3a an den Berührungsstellen mit den Vortriebsklinken 5 und 6 eine gemeinsame Schräge 15, die zur Verbindungslinie N, welche die Mitte des Lagerbolzens 12 mit der Mitte der Schräge 15 verbindet, einen Winkel α bildet, der größer ist als 90°. Hier ist leicht erkennbar, daß sich unter Last eine nach radial innen gerichtete Kraftkomponente bildet, die die Vortriebsklinken aussteuern würde, wenn diese nicht verriegelt wären. Die Kraftkomponente ist jedoch klein, da der Winkel nur wenige Winkelgrade größer als 90° ist und weil die Reibung einen gewissen Anteil davon beansprucht. Die bleibende Restkomponente pulsiert zudem mit jeder halben Pe­ dalumdrehung, weshalb sich die Steuerscheibe 7 unter der einen Antriebsklinke, beispielsweise 5, wie in Fig. 1 gezeichnet, wegziehen läßt.

Die Steuerscheibe 7 ist andererseits durch eine Mitnehmer­ scheibe 4b an die Umdrehungen des Klinkenträgers 4 gekoppelt, was durch eine an die Mitnehmerscheibe 4b angeformte Nase 4a bewirkt wird, die in eine Nut 7d der Steuerscheibe 7 ein­ greift. Die Nut 7d ist mehr als doppelt so breit als die Nase 4a, wodurch ein Dreh-Totgang in Bremsdrehrichtung bewirkt wird. Der Übergang vom Antrieb zum Bremsen vollzieht sich in drei Abschnitten:

• 1. Rückwärtstreten, bis die Bremsklinke in der Sperrverzah­ nung greift.
• 2. Weiter nach rückwärts drehen, bis der nach rückwärts mit­ genommene Klinkenträger 4 sich soweit nach rückwärts ver­ dreht hat, bis das Ohr 17 der Vortriebsklinke 5 bzw. 6 vom Federende 11b in eine Nut 7c der Steuerscheibe 7 einge­ schoben wird. Die Steuerscheibe 7 wird von einer Reib­ feder 9, die über eine Bohrung 7e mit der Steuerscheibe 7 verbunden ist und einen Schlingfeder-Reibschluß über eine Hülse 8 zur Achse 19 herstellt, in ihrer Position fest­ gehalten. Dieser Drehbereich gehört bereits in den Beginn des Bremsvorganges, hat aber auf die eben beschriebenen Steuerbewegungen keinen Einfluß.
• 3. Weiter nach rückwärts drehen bis zum Festziehen der Brem­ se. Das Lüften der Bremse geschieht in umgekehrter, d. h. Antriebsdrehrichtung, wobei das zwischen Nase 4a und Nut 7d enthaltene Totgangspiel zur Antriebsseite hin auf­ gebraucht und die Vortriebsklinken 5 oder 6 wieder in die Eingriffsposition dadurch gebracht werden, daß sie wieder auf den Außendurchmesser der Steuerscheibe 7 mit ihren Oh­ ren 17 gezogen werden.

Das Umschalten vom Berggang zum Normalgang oder umgekehrt er­ folgt beim Vortrieb unter Last in jedem Falle über die Schrä­ gen 7a bzw. 7b, die gegen die Schrägen 5a bzw. 6a der Vor­ triebsklinken 5 bzw. 6 geschoben werden. Hierbei bleibt die Steuerscheibe 7 mit der Mitnehmerscheibe 4b in Drehverbindung, verläßt aber den Verriegelungsverband unter dem einen Antriebs­ klinkensatz, bevor sie den zweiten Antriebsklinkensatz in des­ sen zugehörige Sperrverzahnung drückt. Diese kurze Entlastungs­ phase genügt, um auch Schaltvorgänge in dem nachgeschalteten Klauenschaltgetriebe zu ermöglichen.

Claims (8)

1. Schalteinrichtung für Mehrgangnaben für Fahrräder oder der­ gleichen mit mindestens einem Planetenrad-Getriebesatz mit mindestens zwei Gängen, wobei Hohlrad und Planetenradträger nacheinander über Sperrklinken-Freiläufe in den Kraft­ schluß einschaltbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vortriebsklinken (5 und 6) auf einem Klinkenträger (4) angeordnet sind, der eine axial verschiebbare Steuerscheibe (7) umgreift, deren Außendurch­ messer im Antriebsfall unter einem der beiden Vortriebs­ klinkensätze (5 oder 6) liegt und so diese Vortriebsklinken in ihrem für den Antrieb notwendigen Zahneingriff mit den Sperrverzahnungen (2b oder 3a) zwangsweise hält.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebsklinken (5 und 6) an ihren Berührungsstel­ len mit den Sperrverzahnungen (2b und 3a) Schrägen (15) aufweisen, die zu einer Verbindungslinie (N) von Mitte Lagerbolzen (12) zur Mitte der Schräge (15) einen Winkel aufweisen, der größer als 90° ist.

3. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Winkel (α) der Schrägen (15) zur Verbindungslinie (N) innerhalb eines Bereichs von 95° und 120° liegt.

4. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vortriebsklinken (5 und 6) Ohren (17) aufweisen, die den Schrägen (15) gegenüberliegen und an diesen Ohren (17) einseitige Schrägflächen (5a) aufwei­ sen, die im Falle einer Schaltung beim Antrieb mit den Schrägen (7a bzw. 7b) der Steuerscheibe (7) zusammenwir­ ken.

5. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Höhe der Vortriebsklinken (5 und 6) durch den Abstand zwischen den Schrägen (15) und den Ohren (17) gebildet wird, und daß diese größer ist als die Diffe­ renz der inneren Radien der Sperrverzahnungen (2b und 3a) und dem äußeren Radius der Steuerscheibe (7).

6. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerscheibe (7) von Nasen (4a) einer Mitnehmerscheibe (4b) auf dem Klinkenträger (4) mitgenommen wird, aber über eine Reibfeder (9) im Falle des Vortriebs in der in Fig. 2 dargestellten nacheilenden Po­ sition, bezogen auf die Nut (7d), gehalten wird.

7. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zusammenspiel der Bremsklinke (10) und der Vortriebsklinke (5 bzw. 6) in der Weise erfolgt, daß die Nase (17) der Vortriebsklinke (5) vom Federende (11b) der Klinkenfeder (11) in die Nut (7c) eingeschoben wird, nachdem der Klinkenträger (4) einen kleinen Drehweg in Bremsrichtung mitgenommen wurde und bevor der eigent­ liche Bremsvorgang beginnt.

8. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bremsklinken (10) jeweils vom Feder­ ende (11a) der Klinkenfeder (11) nach radial außen gegen die Sperrverzahnung (2b bzw. 3a) und die Antriebsklinke (5 bzw. 6) jeweils vom Federende (11b) der Klinkenfeder (11) nach radial innen gegen die Steuerscheibe (7) vorge­ spannt werden.