DE4324935A1 - Mehrgang-Antriebsnabe für Fahrräder oder dergleichen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgang Antriebsnabe für Fahrräder oder dergleichen, umfassend ein Vorgelegegetriebe mit einem mit einer Nabenachse drehfest verbundenen ersten Sonnenrad, einem an der Nabenachse drehbar angeordneten ersten Planetenradträger, wenigstens einem an dem ersten Planetenradträger drehbar angeordneten ersten Planetenrad, welches mit dem ersten Sonnenrad und einem zur Nabenachse konzentrisch angeordneten ersten Hohlrad ständig in Zahneingriff steht, wobei das erste Hohlrad drehfest mit einem Antreiber verbunden ist, ein in einer Achsrichtung der Nabenachse vom Vorgelegegetriebe beabstandetes Schaltgetriebe mit wenigstens einem mit der Nabenachse drehfest verbindbaren zweiten Sonnenrad einem an der Nabenachse drehbar angeordneten zweiten Planetenrad­ träger mit wenigstens einem zweiten Planetenrad, welches mit dem wenigstens einen zweiten Sonnenrad und einem zweiten, zur Nabenachse koaxial angeordneten zweiten Hohlrad ständig in Zahneingriff steht, eine Kopplungseinrichtung zur wahlweisen drehfesten Kopplung des ersten Planetenradträgers und des ersten Hohlrads mit jeweils entweder dem zweiten Planenenradträger oder dem zweiten Hohlrad.

Eine derartige Mehrgang-Antriebsnabe ist zum Beispiel aus der DE 38 34 431 A1 bekannt. Bei dieser Mehrgang-Antriebs­ nabe sind ein Hohlrad und ein Planetenradträger eines Vor­ gelegegetriebes mit Hilfe einer Kopplungseinrichtung wahlweise mit einem Hohlrad oder einem Planetenradträger eines Schaltgetriebes drehfest verbindbar. Durch das Vorsehen des Vorgelegegetriebes kann somit die Anzahl der durch das Schaltgetriebe vorgesehenen Gangstufen verdoppelt werden. Bei dieser Mehrgang-Antriebsnabe umfaßt die Kopplungseinrichtung zwei um eine Nabenachse drehbar angeordnete Kupplungshülsen. Beide Kupplungshülsen sind in axialer Richtung bewegbar, so daß eine der Kupplungshülsen wahlweise entweder mit dem Planetenradträger oder dem Hohlrad des Vorgelegegetriebes koppelbar ist und die andere Kupplungshülse wahlweise entweder mit dem Planetenradträger oder dem Hohlrad des Schaltgetriebes koppelbar ist. Die beiden Kupplungshülsen überlappen sich gegenseitig, wobei eine der Kupplungshülsen an ihrer Außenumfangsfläche eine Längsverzahnung aufweist, und die andere der Kupp­ lungshülsen an der Innenumfangsfläche eine Längsverzahnung aufweist. Über diese Verzahnungen stehen die beiden Kupp­ lungshülsen in ständigem Zahneingriff und sind miteinander drehfest verbunden, in Achsrichtung der Nabenachse jedoch relativ zueinander verschiebbar. Diese Kopplungseinrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß auf Grund der Überlap­ pung der beiden Kupplungshülsen ein erhöhter Materialauf­ wand für die Kopplungseinrichtung erforderlich ist, was zu einem erhöhten Gesamtgewicht der Antriebsnabe führt. Da eine der Kupplungshülsen mit größerem Außendurchmesser aus­ geführt sein muß, wird auch der für weitere Bauteile der Antriebsnabe zur Verfügung stehende Raum eingeschränkt. Ferner besteht die Möglichkeit, daß zumindest in der maxi­ mal ausgezogenen Relativstellung der beiden Kupplungshülsen auch bei einem lastfreien Schaltvorgang die beiden Kupplungshülsen zueinander leicht verkippt werden, so daß beim Schaltvorgang ein erhöhter Reibungswiderstand zu überwinden ist.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mehrgang-Antriebsnabe vorzusehen, bei welcher die Kopplungseinrichtung zwischen dem Vorgelegegetriebe und dem Schaltgetriebe leichtgängig und mit geringem Gewicht und Raumbedarf ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kopplungseinrichtung umfaßt: eine einzige an der Nabenachse drehbar angeordnete, in Achsrichtung festgelegte Kupplungshülse, ein erstes auf der Kupplungshülse drehfest gehaltenes, durch eine erste Betätigungseinrichtung in Achsrichtung bewegbares Mitnehmerelement zur wahlweisen drehfesten Kopplung entweder des ersten Planetenradträgers oder des ersten Hohlrads mit der Kupplungshülse, und ein zweites auf der Kupplungshülse drehfest gehaltenes, durch eine zweite Betätigungseinrichtung in Achsrichtung bewegbares Mitnehmerelement zur wahlweisen drehfesten Kopplung des zweiten Planetenradträgers oder des zweiten Hohlrads mit der Kupplungshülse. Durch das Vorsehen einer einzigen Kupplungshülse wird der beim Stand der Technik bekannte Überlappungsbereich zweier Kupplungshülsen vermieden, so daß einerseits das Gesamtgewicht der Kopplungseinrichtung verringert werden kann, und ande­ rerseits das für die Kupplungshülse beanspruchte Volumen innerhalb der Antriebsnabe deutlich verringert wird, wodurch zum Anordnen weiterer Bauteile mehr Platz zur Verfügung steht. Die Mitnehmerelemente sind auf der Kupp­ lungshülse in axialer Richtung verschiebbar und gegen Dreh­ bewegung festgelegt, so daß eine Antriebskraftübertragung zu einer Kraftwirkung zwischen der Kupplungshülse und den Mitnehmerelementen ausschließlich in Umfangsrichtung führt, wodurch ein gegenseitiges Verkippen der Kupplungshülse relativ zu den Mitnehmerelementen vermieden werden kann und somit beim Schaltvorgang keine zusätzlichen Reibungskräfte erzeugt werden.

Um mit der Kupplungshülse in besonders einfacher Weise die Verbindung zwischen dem Vorgelegegetriebe und dem Schaltge­ triebe herstellen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Kupplungshülse in Achsrichtung zwischen dem Vorgelegege­ triebe und dem Schaltgetriebe angeordnet ist.

Wenn die ersten und zweiten Mitnehmerelemente erste und zweite Mitnehmerscheiben umfassen, dann ist aufgrund der rotationssymmetrischen Ausbildung der Mitnehmerelemente sichergestellt, daß beim Betrieb der Mehrgang-Antriebsnabe durch die Kopplungseinrichtung keine Unwuchten erzeugt wer­ den. Auch kann die scheibenartige Ausbildung der Mitnehmer­ elemente zur Zentrierung der Kupplungshülse beitragen.

Um in einfacher Weise die drehfeste Verbindung zwischen den Mitnehmerscheiben und der Kupplungshülse sicherzustellen, wird vorgeschlagen, daß an einer Außenumfangsfläche der Kupplungshülse eine Längsverzahnung vorgesehen ist, und daß jeweils an Innenumfangsflächen der ersten und zweiten Mit­ nehmerscheiben Innenverzahnungen vorgesehen sind, welche mit der Längsverzahnung auf der Kupplungshülse in ständigem Zahneingriff stehen. Somit verteilt sich die zwischen den Mitnehmerscheiben und der Kupplungshülse wirkende Antriebs- bzw. Bremskraft auf eine Mehrzahl von Zähnen, so daß Lastkonzentrationen mit einer daraus resultierenden Verformung eines Bauteils vermieden werden können.

Wenn in dem dem Vorgelegegetriebe nahegelegenen Endab­ schnitt und/oder dem dem Schaltgetriebe nahegelegenen End­ abschnitt der Kupplungshülse eine Mehrzahl von in Achsrich­ tung verlaufenden Schlitzen vorgesehen ist, welche vorzugs­ weise zum jeweiligen axialen Ende der Kupplungshülse hin offen sind, und radial innerhalb der Kupplungshülse ein erster bzw. zweiter Mitnehmer in Achsrichtung bewegbar an­ geordnet ist, wobei Armabschnitte des ersten bzw. zweiten Mitnehmers jeweils die Schlitze in dem dem Vorgelegegetrie­ be nahegelegenen Endabschnitt bzw. in dem dem Schaltge­ triebe nahegelegenen Endabschnitt der Kupplungshülse radial durchsetzen und mit der ersten bzw. zweiten Mitnehmer­ scheibe fest verbunden sind, ist es möglich, die Mitnehmer­ scheiben in einfacher Weise durch die Mitnehmer zu betäti­ gen. Dabei treten zwischen den Armabschnitten der Mitnehmer und den Seitenflächen der Schlitze in der Kupplungshülse keine in Umfangsrichtung gerichteten Kräfte auf da diese von den Mitnehmerscheiben übertragen werden. Die Arme der Mitnehmer innerhalb der Schlitze können daher im wesentlichen reibungsfrei laufen. Dadurch, daß die Schlitze vorzugsweise zu den Enden der Kupplungshülse hin offen sind, ist ein leichtes Zusammensetzen der Kopplungs­ einrichtung durch einfaches seitliches Einschieben der ent­ sprechenden Mitnehmer in die Kupplungshülse möglich. Auch lassen sich diese Schlitze mit geringem Aufwand herstellen.

Dadurch, daß der erste bzw. zweite Mitnehmer von der ersten bzw. zweiten Betätigungseinrichtung entgegen der Kraftein­ wirkung eines Federelements zur axialen Verschiebung der ersten bzw. zweiten Mitnehmerscheibe in Achsrichtung beweg­ bar ist, muß die Betätigungseinrichtung die jeweiligen Mit­ nehmer lediglich in einer Achsrichtung betätigen, die Bewe­ gung der Mitnehmer in der axial entgegengesetzten Richtung wird durch das Federelement bewirkt. Somit kann eine erhe­ blich einfache Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung erreicht werden.

Die drehfeste Verbindung zwischen den jeweiligen Elementen kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die erste bzw. zweite Mitnehmerscheibe an einer Außenumfangs­ fläche radial nach außen weisende Klauen aufweist, welche in einer ersten Kopplungsstellung der ersten bzw. zweiten Mitnehmerscheibe mit am ersten Planetenradträger bzw. am zweiten Planetenradträger vorgesehenen Klauen eingreifen und die erste bzw. zweite Mitnehmerscheibe drehfest mit dem ersten bzw. zweiten Planetenradträger koppeln, und welche in einer zweiten Kopplungsstellung der ersten bzw. zweiten Mitnehmerscheibe mit an einer Klauenscheibe vorgesehenen Klauen bzw. mit am zweiten Hohlrad vorgesehenen Klauen ein­ greifen und die erste bzw. zweite Mitnehmerscheibe drehfest mit der Klauenscheibe bzw. dem zweiten Hohlrad koppeln, wobei die Klauenscheibe über am Außenumfang der Klauen­ scheibe vorgesehene Klauen in ständigem Eingriff mit am Hohlrad vorgesehenen Klauen steht. Ein derartiger Aufbau hat ferner zur Folge, daß, wie bereits erwähnt, die Kupp­ lungshülse sich über die Mitnehmerscheiben jeweils an den Planetenradträgern oder dem Hohlrad bzw. der Klauenscheibe abstützen kann und somit in ihrer radialen Stellung im wesentlichen zentriert gehalten ist. Zusätzliche Auflage- und Zentriermittel innerhalb der Kupplungshülse sind somit nicht erforderlich, so daß in dem zwischen der Kupplungs­ hülse und der Nabenachse gebildeten Raum weitere Bauele­ mente der Mehrgang-Antriebsnabe angeordnet werden können.

Wenn die Klauen am ersten bzw. zweiten Planetenradträger Abweisschrägen aufweisen, wird beim Schaltvorgang eine zu­ sätzliche Kraft zwischen den Mitnehmerscheiben und den je­ weiligen Planetenradträgern erzeugt, welche axial gerichtet ist und die Klauenscheiben zur Vermeidung von Leerlauf- Stellungen zwischen den Gangstufen in die jeweils nächste Gangstellung schiebt. Ferner erlau­ ben die Abweisschrägen ein sanfteres Eingreifen der Klauen der jeweiligen Mitnehmerscheibe mit dem Planetenradträger.

Dadurch, daß die Klauenhülse bzw. das zweite Hohlrad axial entgegen der Krafteinwirkung eines Federelements verschieb­ bar ist, wird es den Mitnehmerscheiben ermöglicht, sich beim Schaltvorgang relativ zum zweiten Hohlrad bzw. der Klauenhülse solange weiter zu drehen, bis eine Klaue der Mitnehmerscheibe einer entsprechenden Ausnehmung im zweiten Hohlrad bzw. der Klauenhülse gegenübersteht und die Klau­ enhülse sich axial weiter verschieben kann zum Eingriff mit der entsprechenden Mitnehmerscheibe. Ein mögliches axiales Blockieren der Mitnehmerscheiben mit anschließendem Schaltstoß beim Schalten der Mehrgang-Antriebsnabe kann somit vermieden werden.

Um einerseits die größtmögliche Stabilität der Kupplungs­ hülse zu erreichen, und andererseits ein gegenseitiges überlappen der Schlitze in den beiden Endabschnitten der Kupplungshülse zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß die dem Schaltgetriebe nahegelegenen Schlitze und die dem Vor­ gelegegetriebe nahegelegenen Schlitze zueinander in Umfangsrichtung versetzt sind.

Die ersten und zweiten Betätigungseinrichtungen sind in besonders einfacher und kostengünstiger Weise dadurch aus­ zuführen, daß die ersten und zweiten Betätigungseinrichtun­ gen jeweils in einer Zentralbohrung in der Nabenachse ge­ führte Schaltstifte sowie mit den Schaltstiften fest ver­ bundene, einen Achsschlitz in der Nabenachse durchsetzende Schubklötze umfassen, an welchen jeweils die ersten bzw. zweiten Mitnehmer anliegen.

Wenn das Federelement zwischen den ersten und zweiten Mitnehmern wirkt und diese jeweils derart vorspannt, daß die ersten und zweiten Mitnehmerscheiben in ihren ersten Kopplungsstellungen angeordnet sind, ist sichergestellt, daß durch die Federvorspannung die beiden Mitnehmerscheiben bereits eine definierte Schaltstellung einnehmen, wobei zur Vorspannung beider Mitnehmerscheiben lediglich ein Federelement erforderlich ist.

Um eine große Anzahl an Schaltstufen vorzusehen, wird vorgeschlagen, daß das Schaltgetriebe ein Fünfgang-Getriebe umfaßt. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß das Schaltgetriebe zwei Schaltgetriebesonnenräder mit unter­ schiedlichem Durchmesser umfaßt, welche mittels einer Blockiereinrichtung wahlweise an einem radialen Vorsprung auf der Nabenachse mit der Nabenachse drehfest verbindbar sind, und daß das Planetenrad ein zweifach abgestuftes Pla­ netenrad ist, wobei jede Stufe des Planetenrads in ständi­ gem Zahneingriff mit jeweils einem der Schaltgetriebeson­ nenräder steht, und wobei ferner eine der Stufen des Plane­ tenrads in ständigem Zahneingriff mit dem zweiten Hohlrad steht.

Um die Anzahl der Führungsöffnungen für die Schubklötze in der Nabenachse möglichst gering zu halten und somit die Stabilität der Nabenachse zu erhöhen, wird vorgeschlagen, daß die Blockiereinrichtung einen Schubklotz und eine Schalthülse umfaßt, und daß der Schubklotz der Blockierein­ richtung und der Schubklotz der zweiten Betätigungseinrich­ tung in dem gleichen Achsschlitz in der Nabenachse geführt sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines-in Zeichnungen ver­ anschaulichten Ausführungsbeispiels einer Zehngangnabe mit Rücktrittbremseinrichtung für Fahrräder näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsteilschnitt einer Zehngangnabe mit Schalt­ getriebe und Vorgelege;

Fig. 2 eine Kupplungshülse als Schaltelement zwischen Schalt­ getriebe und Vorgelege;

Fig. 3 ein Schaltschema für die Schaltbereiche der einzelnen Schubklötze.

Die erfindungsgemäße Zehngangnabe setzt sich aus einem Schaltgetriebe 1 und einem Vorgelegegetriebe bzw. Vorgelege 2 zusammen, wobei eine koaxial angeordnete Kupplungshülse 7 als Mehrfunktionsteil die Verbin­ dung zwischen den beiden Getriebeeinheiten 1 und 2 herstellt. Die Nabe hat den klassischen Aufbau mit einer Achse 17, um die sich die als Planetengetriebe ausgelegten Getriebeeinheiten 1 und 2 gruppieren. Den Außenumfang bildet eine Nabenhülse 3 mit den üblichen Speichenflanschen. Sie ist in bekannter Weise auf einem Stellkonus 28 und auf einem Antreiber, der hier mit "Hohlrad" 20 bezeichnet ist, gelagert, wobei das Hohlrad wiede­ rum über den Festkonus 38 drehbar mit der Achse 17 verbunden ist. Das zum Vorgelege 2 gehörige Hohlrad 20 trägt eine Innen- Verzahnung 35, die mit einer Sonnenradverzahnung 37 auf der Achse 17 über Planetenräder 36 verbunden ist. Diese Planetenrä­ der 36 sind drehbar auf Bolzen 39 angeordnet, welche koaxial in einem Planetenradträger 24 angeordnet sind. Ebenfalls ko­ axial ist an der Stirnseite des Planetenradträgers ein ganz Klauen 5a in Richtung Schaltgetriebe zeigend angeord­ net, wobei diese Klauen an ihrem axialen Ende Schrägflächen 25 tragen.

In die Klauen 5a greifen Klauen 4b einer Mitnehmerscheibe 4a ein, die über ihre radial innenliegenden Klauen 6a mit Nuten 8 einer Kupplungshülse 7 axial verschiebbar verbunden sind. Die Kupplungshülse 7 hat mindestens zwei in Nutrich­ tung verlaufende Schlitze 10, durch welche ein sternförmi­ ger Mitnehmer 11a hindurchgreift und axial mit der Mitneh­ merscheibe 4a außen gekoppelt ist, innen aber einseitig an einem Schubklotz 12a anliegt, wobei ihn eine Feder 41 in dieser Position hält. Wird also der Schubklotz 12a mit ei­ nem Schaltstift 16 in seinem Achsschlitz 10 hin- und herbe­ wegt, z. B. in Fig. 1 nach links, so folgt diesem der Mit­ nehmer 11a und wechselt mit seinen äußeren Klauen 4b von den Klauen 5a über die Schrägflächen 25 in die Klauen 23 einer Klauenscheibe 22, deren äußere Klauen 23a in Hohlrad­ klauen 21 permanent eingreifen. Dies wird durch eine Feder 42 bewirkt, die eine verbindende Funktion zwischen den bei­ den Getrieben wahrnimmt und bei Schaltwiderständen beim Verschieben der Mitnehmerscheibe 4a in die Klauen 23 durch kurzes Einfedern diesen Schaltprozeß erleichtert. Der di­ rekte Gang des Vorgeleges 2 ist dann eingeschaltet, wenn die Mitnehmerscheibe 4a mit ihren Klauen 4b mit den Klauen 23 der Klauenscheibe 22 gekoppelt ist; der Antrieb erfolgt also von außen unter Umgehung des Vorgeleges direkt über das Hohlrad 20, die Klauenscheibe 23, die Mitnehmerscheibe 4a auf die Kupplungshülse 7.

Der Berggang mit seinem Kraftfluß über das Hohlrad 20, die Planetenräder 36, die Planetenradträger 24, die Mitnehmer­ scheibe 4a auf die Kupplungshülse 7 ist so übersetzt, daß er die mit dem Schaltgetriebe 1 schaltbaren Gangstufen je­ weils in etwa halbiert, d. h. ein Übersetzungsverhältnis der Antriebsnabe bewirkt, das jeweils etwa in der Mitte zwi­ schen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Übersetzungs­ verhältnissen des Schaltgetriebes 1 liegt.

Bis hierher wurde der Gangwechsel zwischen Berggang und direktem Gang des Vorgeleges 2 beschrieben, welcher mit dem Gangwechsel des Schaltgetriebes 1 zu koordinieren ist.

Die Beschreibung des an sich bekannten Fünfgang-Schaltgetriebes 1 beschränkt sich hier auf die Be­ schreibung der Funktion der fünf Gangstufen unter Benennung der involvierten Teile. Die Krafteinleitung in das Schaltgetriebe 1 erfolgt über die mit dem Vorgelege gekoppelte Kupplungshülse 7 und über die auf dieser über einen Schubklotz 12 verschiebbare Mitnehmerscheibe 4. Ihre Klauen 6 greifen permanent in die Nuten 8 ein und ihre radial außenliegenden Klauen 4b sind mit Klauen 5 gekoppelt, die mit einem Steg 26 des Planetenradträ­ gers 31 verbunden sind. Die Mitnehmerscheibe 4 ist mit einem Mitnehmer 11 derart verbunden, daß diese. Von jenem axial in beide Richtungen verschiebbar ist. Der Mitnehmer 11 liegt wiederum am Schubklotz 12 an, der von außen über einen Schalt­ stift 15 gesteuert wird. Die Mitnehmerscheibe 4 ist sternförmig ausgebildet und durchgreift die Kupplungshülse 7 an ihren Schlitzen 9 und ermöglicht so die Übertragung von Steuerbewe­ gungen vom Schubklotz 12 auf die Mitnehmerscheibe 4.

Der große Schnellgang des Schaltgetriebes 1 mit fünf Gängen ist dann eingeschaltet, wenn der Planetenradträger 31 über die Mitnehmerscheibe 4 angetrieben wird und das Stufenplanetenrad 32 sich auf dem größeren Sonnenrad 34 abstützt, welches zu die­ sem Zweck mit einer Achsverzahnung 43 auf der Achse 17 durch Verschieben des Schubklotzes 13 nach links gekoppelt wird. Das schneller drehende Hohlrad 27 überträgt die Bewegung über das Gesperre 44 auf die Nabenhülse 3.

Der kleine Schnellgang wird durch Verschieben des Schubklotzes 13 nach rechts in Fig. 1 durch die Schalthülse 14 eingelegt, wodurch das Sonnenrad 34 aus der Achsverzahnung 43 entkuppelt und das Sonnenrad 33 von einer Feder 45 in diese Achsverzahnung 43 eingeschoben und festgelegt wird. Der Antrieb des Hohlrades 27 und somit der Nabenhülse 3 geht ins Schnelle, jedoch mit ge­ ringerer Übersetzung.

Der Normalgang ist eine direkte Koppelung der Nabenhülse 3 mit der Kupplungshülse 7 unter Umgehung des Planetengetriebes durch die Verschiebung des Schubklotzes 12 durch die Schaltstange 15 nach rechts, wodurch das Hohlrad 27 über seine Klauen 27a mit den Klauen 4b der Mitnehmers 4 verbunden wird. Das Gesperre 44 treibt die Nabenhülse 3 wie bisher an.

Der kleine Berggang wird durch die Umkehr der Antriebsverhält­ nisse im Planetengetriebe erzielt; der Antrieb muß nun über das Hohlrad 27 laufen, um über den ins langsame übersetzten Plane­ tenradträger 31 zu geringeren Hülsendrehzahlen zu kommen. Wird also Schubklotz 12 eine weitere Stufe nach rechts verschoben, so nimmt die Mitnehmerscheibe 4 mit ihren Klauen 4b, die in den Klauen 27a auf Axialanschlag anliegen, das Hohlrad 27 samt Ge­ sperre 44 nach rechts mit, wodurch das Gesperre 44 an einer Schräge 46 ausgehoben und unwirksam gemacht wird. Der Kraftfluß geht somit von der Mitnehmerscheibe 4 über das Hohlrad 27, die Stufenplanetenräder 32, die sich immer noch am Sonnenrad 33 ab­ stützen, den Planetenradträger 31, den Bremskonus 30 und über ein auf diesem angeordnetes Gesperre 47 auf die Nabenhülse 3. Bei den Schnellgängen wurde dieses Gesperre 47 wegen der zu­ rückbleibenden Drehzahl des Planetenradträgers 31 gegenüber dem Hohlrad 27 in beiden Fällen überholt.

Der große Berggang schließlich wird eingelegt durch die Rück­ führung des Schubklotzes 13 nach links, wo er schon einmal für den großen Schnellgang positioniert war. Die Bewegung läuft ge­ gen die Feder 45, die beide Sonnenräder 33 und 34 gegen den Schubklotz 13 andrückt.

Beim Bremsvorgang durch Rückwärtsdrehen wird der Kraftfluß durch die Klauenverbindungen der jeweils eingelegten Gänge ein­ mal direkt - in den Schnellgängen - an den Planetenradträger - wie in Fig. 1 dargestellt - geleitet, oder aber im Normalgang und in den Berggängen über das Hohlrad 27 an den Planetenrad­ träger 31 übertragen.

Während die Gesperre 44 und 47 überholt werden, schraubt sich der Bremskonus 30 über ein Steilgewinde 48 nach links und ver­ anlaßt den Bremsmantel 29, sich aufzuspreizen und durch seine Anlage an der Nabenhülse 3 die Bremsung einzuleiten.

Die erfindungsgemäße Zehngangnabe mit drei Schubklötzen wird von beiden Enden der Achse 17 aus gesteuert, wobei die Fünf­ gang-Schaltnabe 1 mittels-des Schaltstifts 15 und der Schalt­ hülse 14 koordiniert geschaltet werden muß und das Vorgelege 2 vom Schaltstift 16 gesteuert wird. In Fig. 3 wird die Schalt­ folge in einem Schaltschema beschrieben; hier wird gezeigt, wie der Schubklotz 13 die beiden Sonnenräder, Schubklotz 12 den Fünfgangteil des Schaltgetriebes 1 und Schubklotz 12a das Vor­ gelege 2 schalten müssen, um eine gestufte Gangsequenz zu er­ zielen. Mit Sicherheit ist es für den Fahrer eines mit einer solchen Getriebenabe ausgerüsteten Fahrrades von Vorteil, wenn in der Steuerung Mittel eingebaut sind, die die Gangfolge sichern, um gegenüber Kettenschaltungen, die für jeden Ketten­ wechsler einen separaten Schalter verwenden, einen Bedienungs­ vorteil zu haben.

Das Schaltschema gemäß Fig. 3 beruht darauf, daß aufgrund der entsprechend geringen Untersetzung des Bergganges des Vorgeleges 2 zwischen den Gängen des Schaltgetriebes 1 je­ weils ein weiterer Gang vorgesehen werden kann. Bei dem dargestellten Schaltgetriebe mit fünf Gängen ergibt sich somit folgendes Schaltschema:

Der größte Schnellgang ist der zehnte Gang, in dem das Schaltgetriebe 1 in den großen Schnellgang und das Vorge­ lege 2 in direkten Gang geschaltet ist. Im neunten Gang ist das Schaltgetriebe 1 weiterhin in den großen Schnellgang und das Vorgelege 2 in den Berggang geschaltet. Im achten Gang ist das Schaltgetriebe 1 in den kleinen Schnellgang und das Vorgelege 2 in den direkten Gang geschaltet und so weiter, bis zum kleinsten Berggang, dem ersten Gang, in dem das Schaltgetriebe 1 in den kleinen Berggang und das Vorge­ lege 2 in den Berggang geschaltet ist.

Bei anderen Übersetzungsverhältnissen des Vorgeleges 2 ist auch ein anderes Schaltschema denkbar, z. B. wie bei einer Kettenschaltung mit dem Vorgelege entsprechendem schaltba­ ren Zahnradpaar an der Tretkurbel und dem Schaltgetriebe entsprechendem schaltbaren Zahnradsatz an der Nabe.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel weist drei Schubklötze 12, 12a und 13 auf, die funktionell vollauf genügen, aber einen erhöhten Aufwand des außenliegenden Steuerungsappara­ tes verursachen. Aus früheren Veröffentlichungen, z. B. DE 34 40 067 und DE 34 40 068, ist bekannt, daß fünf Gänge auch mit einem einzigen Schubklotz schaltbar sind, wenn zusätzlicher Steuerungsaufwand im Innern der Nabe in Kauf genommen wird.

Es ist möglich, eine Nabe zu konstruieren, die diesen in­ neren Aufwand besitzt und gleichzeitig mit einem Vorgelege im Sinne dieser Erfindung gepaart wird. Das Ergebnis hieraus wäre eine Nabe nicht mit drei, sondern mit zwei Steuereingängen zum Nabengetriebe hin über zwei Schubklöt­ ze, wobei je ein Steuereingang an jedem Achsende angeordnet ist.

In Weiterentwicklung und Vereinfachung dieser Konstruktion kann vorgesehen sein, beide Schubklötze von einer einzigen Seite aus zu steuern, also an nur einem Wellenende einen Umwerfer anzubringen, der analog zu Fig. 1 über eine Schalthülse ähnlich 14 und eine Schaltstange ähnlich 15 die erwähnte Zehngangnabe steuert und dabei mit nur einem ein­ zigen Seilzug betätigt wird.

Claims (15)

1. Mehrgang-Antriebsnabe für Fahrräder oder dergleichen,um­ fassend:

• - ein Vorgelegegetriebe (2) mit einem mit einer Nabenachse (17) drehfest verbundenen ersten Sonnenrad (37), einem an der Nabenachse (17) drehbar angeordneten ersten Planetenradträger (24), wenigstens einem an dem ersten Planetenradträger (24) drehbar angeordneten er­ sten Planetenrad (36), welches mit dem ersten Sonnenrad (37) und einem zur Nabenachse konzentrisch angeordneten ersten Hohlrad (20) ständig in Zahneingriff steht, wo­ bei das erste Hohlrad (20) drehfest mit einem Antreiber (20) verbunden ist,
• - ein in einer Achsrichtung der Nabenachse (17) vom Vor­ gelegegetriebe (2) beabstandetes Schaltgetriebe (1) mit wenigstens einem mit der Nabenachse (17) drehfest ver­ bindbaren zweiten Sonnenrad (33, 34), einem an der Nabe­ nachse (17) drehbar angeordneten zweiten Planetenrad­ träger (31) mit wenigstens einem zweiten Planetenrad (32), welches mit dem wenigstens einen zweiten Sonnen­ rad (33, 34) und einem zweiten, zur Nabenachse (17) ko­ axial angeordneten zweiten Hohlrad (27) ständig in Zahneingriff steht,
• - eine Kopplungseinrichtung (4, 4a, 7) zur wahlweisen dreh­ festen Kopplung des ersten Planetenradträgers (24) und des ersten Hohlrads (20) mit jeweils entweder dem zwei­ ten Planetenradträger (31) oder dem zweiten Hohlrad (27), dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (4, 4a, 7) umfaßt:
• - eine einzige an der Nabenachse (17) drehbar angeord­ nete, in Achsrichtung festgelegte Kupplungshülse (7),
• - ein erstes auf der Kupplungshülse (7) drehfest gehalte­ nes, durch eine erste Betätigungseinrichtung (12a, 16) in Achsrichtung bewegbares Mitnehmerelement (4a) zur wahlweisen drehfesten Kopplung entweder des ersten Pla­ netenradträgers (24) oder des ersten Hohlrads (20) mit der Kupplungshülse 7, und
• - ein zweites auf der Kupplungshülse (7) drehfest gehal­ tenes, durch eine zweite Betätigungseinrichtung (12, 15) in Achsrichtung bewegbares Mitnehmerelement (4) zur wahlweisen drehfesten Kopplung des zweiten Planetenrad­ trägers (31) oder des zweiten Hohlrads (27) mit der Kupplungshülse (7).

2. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (7) in Achsrichtung zwischen dem Vorgelegegetriebe (2) und dem Schaltgetriebe (1) angeord­ net ist.

3. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Mitnehmerelemente (4a, 4) erste und zweite Mitnehmerscheiben (4a, 4) umfassen.

4. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Außenumfangsfläche der Kupplungshülse (7) eine Längsverzahnung vorgesehen ist, und daß jeweils an Innenumfangsflächen der ersten und zweiten Mitnehmer­ scheiben (4a, 4) Innenverzahnungen (6a, 6) vorgesehen sind, welche mit der Längsverzahnung (8) auf der Kupplungshülse (7) in ständigem Zahneingriff stehen.

5. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Vorgelegegetriebe (2) nahegelegenen End­ abschnitt und/oder dem dem Schaltgetriebe nahegelegenen Endabschnitt der Kupplungshülse (7) eine Mehrzahl von in Achsrichtung verlaufenden Schlitzen (9) vorgesehen ist, welche vorzugsweise zum jeweiligen axialen Ende der Kupp­ lungshülse (7) hin offen sind, und daß radial innerhalb der Kupplungshülse (7) ein erster bzw. zweiter Mitnehmer (11a, 11) in Achsrichtung bewegbar angeordnet ist, wobei Armabschnitte des ersten bzw. zweiten Mitnehmers (11a, 11) jeweils die Schlitze (10, 9) in dem dem Vorgelegege­ triebe (2) nahegelegenen Endabschnitt bzw. in dem dem Schaltgetriebe (1) nahegelegenen Endabschnitt der Kupp­ lungshülse (7) radial durchsetzen und mit der ersten bzw. zweiten Mitnehmerscheibe (4a, 4) fest verbunden sind.

6. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bzw. zweite Mitnehmer (11a, 11) von der ersten bzw. zweiten Betätigungseinrichtung (12a, 16, 12, 15) entgegen der Krafteinwirkung eines Federelements (41) zur axialen Verschiebung der ersten bzw. zweiten Mitneh­ merscheibe (4a, 4) in Achsrichtung bewegbar ist.

7. Mehrgang-Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bzw. zweite Mitnehmerscheibe (4a, 4) an einer Außenumfangsfläche radial nach außen weisende Klauen (4b) aufweist, welche in einer ersten Kopplungs­ stellung der ersten bzw. zweiten Mitnehmerscheibe (4a, 4) mit am ersten Planetenradträger (24) bzw. am zweiten Pla­ netenradträger (31) vorgesehenen Klauen (5a, 5) eingrei­ fen und die erste bzw. zweite Mitnehmerscheibe (4a) dreh­ fest mit dem ersten bzw. zweiten Planetenradträger (24, 31) koppeln, und welche in einer zweiten Kopplungsstel­ lung der ersten bzw. zweiten Mitnehmerscheibe (4a, 4) mit an einer Klauenscheibe (22) vorgesehenen Klauen (23) bzw. mit am zweiten Hohlrad (27) vorgesehenen Klauen (27) ein­ greifen, und die erste bzw. zweite Mitnehmerscheibe (4a, 4) drehfest mit der Klauenscheibe (22) bzw. dem zweiten Hohlrad (27) koppeln, wobei die Klauenscheibe (22) über am Außenumfang der Klauenscheibe (22) vorgesehene Klauen (23a) in ständigem Eingriff mit am Hohlrad (20) vorgese­ henen Klauen (21) steht.

8. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauen (5a, 5) am ersten bzw. zweiten Planeten­ radträger (24, 31) Abweisschrägen (25) aufweisen.

9. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauenhülse (22) bzw. das zweite Hohlrad (27) axial entgegen der Krafteinwirkung eines Federelements (42) verschiebbar ist.

10. Mehrgang-Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schaltgetriebe (1) nahegelegenen Schlitze (9) und die dem Vorlegegetriebe (2) nahegelegenen Schlitze (10) zueinander in Umfangsrichtung versetzt sind.

11. Mehrgang-Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Betätigungseinrichtungen (12a, 16, 12, 15) jeweils in einer Zentralbohrung in der Naben­ achse (17) geführte Schaltstifte (16, 17) sowie mit den Schaltstiften (16, 17) fest verbundene, einen Achsschlitz (18, 19) in der Nabenachse (18) durchsetzende Schubklötze (12a, 12) umfassen, an welchen jeweils die ersten bzw. zweiten Mitnehmer (11a, 11) anliegen.

12. Mehrgang-Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (41) zwischen den ersten und zweiten Mitnehmern (11a, 11) wirkt und diese jeweils derart vor­ spannt, daß die ersten und zweiten Mitnehmerscheiben (4a, 4) in ihren ersten Kopplungsstellungen angeordnet sind.

13. Mehrgang-Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe (1) ein Fünfgang-Getriebe umfaßt.

14. Mehrgang-Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe (1) zwei Schaltgetriebesonnenräder (33, 34) mit unterschiedlichem Durchmesser umfaßt, welche mittels einer Blockiereinrichtung (13, 14) wahlweise an einem radialen Vorsprung (43) auf der Nabenachse (17) mit der Nabenachse (17) drehfest verbindbar sind, und daß das Planetenrad (32) ein zweifach abgestuftes Planetenrad ist, wobei jede Stufe des Planetenrads (32) in ständigem Zahneingriff mit jeweils einem der Schaltgetriebesonnen­ räder steht, und wobei ferner eine der Stufen des Plane­ tenrads (32) in ständigem Zahneingriff mit dem zweiten Hohlrad (27) steht.

15. Mehrgang-Antriebsnabe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung (13, 14) einen Schubklotz (13) und eine Schalthülse (14) umfaßt, und daß der Schub­ klotz (13) der Blockiereinrichtung (13, 14) und der Schubklotz (12) der zweiten Betätigungseinrichtung (12, 15) in dem gleichen Achsschlitz (18) in der Nabenachse geführt sind.