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Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Fahrräder Die Erfindung
betrifft ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit ständig in Eingriff mit Verzahnungen
einer Vorgelegewelle stehenden Zahnrädern derjenigen Art, bei welchem der Gangwechsel
durch Umkehrung der Drehrichtung einer Getriebewelle .erzielt wird. Das Wechselgetriebe
gemäß der Erfindung eignet sich daher insbesondere für die Verwendung bei Fahrrädern,
in welchem Falle der Gangwechsel durch Pedalrücktritt bewirkt werden kann.
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Gegenüber vorbekannten Getrieben dieser Art zeichnet sich das- Wechselgetriebe
nach der Erfindung durch eine besonders vorteilhafte Ausbildung derjenigen Einrichtung
aus, welche das Kuppelnder verschieden übersetzten Getriebeteile mit der einen der
Getriebewellen herbeiführt. Erfindungsgemäß sind die Zahnräder, von denen eines
mit der einen der Getriebewellen, z. B. der getriebenen Welle, zweckmäßig starr
verbunden ist, in einer der Anzahl der Gänge entsprechenden Zahl um die andere Welle
unter Zwischenschaltung von nur in einer Drehrichtung wirksamen Kupplungen, z. B.
Freilaufeinrichtungen, angeordnet, von denen durch ein bei Umkehrung der Drehrichtung
der treibenden Welle sich verstellendes Schaltglied abwechselnd je eine eingerückt
und die anderen ausgerückt werden. Das Schaltglied besteht zweckmäßig aus einem
zapfenlosen Schwinghebel o. dgl., der innerhalb der die zu kuppelnden Zahnräder
tragenden Welle liegt. Er kann von einem Gleitblock gesteuert werden, welchen ein
vorgesehener Bedienungshebel bei Drehung der Welle in der einen (der Vorwärtsfahrt
entsprechenden) Richtung nicht beeinflußt; bei entgegengesetzter Drehung der Welle
hingegen verstellt, so daß der Gangwechsel bewirkt wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Getriebes nach
der Erfindung bei Verwendung an -einem Fahrrad dargestellt.
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Fig. i ist ein axialer Schnitt durch ein Zweigangvechselgetriebe.
Fig.2 und 3 sind Querschnitte nach den-Linien A-A und B-B der Fig. i.
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Fig. q. ist ein Schnitt nach der Linie R-S der Fig. i, und Fig. 5
zeigt eine Einzelheit der Vorrichtung.
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Fig.6 zeigt ein Dreigangwechselgetriebe in axialem Schnitt.
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Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie M-N der Fig. 6.
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Fig. 8 und g sind teilweise Schnittansichten ähnlich der Fig.6, in
welchen jedoch die Steuerglieder des Wechselgetriebes sich in verschiedenen Stellungen
befinden.
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In den Fig. i bis 5 bezeichnet i die Triebwelle des Wechselgetriebes,
die die Tretkurbeln
trägt und in dem in der Muffe M des Fahrradrahmens
eingespannten zylindrischen Gehäuse 2 exzentrisch angeordnet ist. - Da die Welle
i des Tretwerkes in dem Gehäuse exzentrisch angeordnet ist, so kann dieses Gehäuse
als Exzenterke-ctenspannvorrichtung verwendet werden. Dadurch wird es möglich, außer
der Anordnung des vorliegenden Wechselgetriebes an .dem Hinterrad des Fahrrades
zwei Kettenräder verschiedenen Durchmessers vorzusehen, so daß die Kette wahlweise
über das eine oder andere dieser beiden Kettenräder laufen gelassen werden kann.
Man erhält also dort ein weiteres Geschwindigkeitswechselgetriebe mit zwei Gängen,
welche zu den Gängen des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes hinzukommen. Hat dieses
z. B. zwei Gänge, so kann man den Fahrradantrieb also auf insgesamt vier Gänge einschalten.
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Die Welle i des Tretwerkes wird mittels Kugellager von den Deckeln
3 und ¢ des Gehäuses 2 abgestützt. In diesen Deckeln ist auch die Vorgelegewelle
5 gelagert, auf welcher lose das mit zwei Zahnkränzen 7 und 8 versehene Ritzes angeordnet
ist.
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Um die Triebwelle i herum und mit ihr in noch zu beschreibender Weise
kuppelbar sind zwei Zahnräder 9 und 1o angeordnet, die dadurch miteinander drehverbunden
sind, daß sie reit den Zahnkränzen 7 bzw. 8 -der Vorgelegewelle ständig in Eingriff
stehen. Die Nabe To' des Zahnkranzes 1o erstreckt sich über den Deckel q. hinaus,
und an dem außerhalb des Gehäuses liegenden Ende dieser als getriebene Welle wirkenden
Nabe ist das Kettenrad R. des Tretwerkes angeordnet.
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Das einen geringeren Durchmesser besitzende Zahnrad 9 kann mittels
einer nur in einer Drehrichtung wirkenden Kupplung, z. B. mittels einer Freilaufeinrichtung
(Fig. 3), die aus einer in einem Schlitz der Triebwehe angeordneten und mit in der
Nabe des Zahnrades 9 vorgesehenen Sperrzähnen 911 zusammenwirkenden Klinke 12 besteht,
mit der Triebwelle verbunden werden. Die Klinke 12 untersteht der Wirkuzzg einer
Feder z 211, die bestrebt ist, die Klinke mit den Sperrzähnen 911 in Eingriff zu
bringen.
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In ähnlicher Weise kann das einen größeren Durchmesser besitzende
Zahnrad 1o mittels einer Freilaufeinrichtung (Fig. 2) mit der Triebwelle verbunden
werden. Die Freilaufeinrichtung besteht aus einer in einem zweiten Schlitz der Triebwelle
angeordneten Klinke 13, die der'Wirkung einer Feder 14. unterstellt ist, welche
bestrebt ist, die Klinke mit den in der Nabe des Zahnrades 1o vorgesehenen Sperrzähnen
ioa in Eingriff zu bringen. -Die Klinken 12 und 13 werden entgegen der Wirkung der
Federn 12,11 und 14 mittels eines in einer axialen Bohrung der Triebwelle angeordneten
Schwinghebels 25 bewegt. Der Schwinghebel weist einen als Drehpunkt wirkenden mittleren
Ansatz und zwei in in den Klinken vorgesehene Schlitze eingreifende Endansätze 25a
und 25b auf. Der Schwinghebel ist derart ausgebildet, daß durch die Verschwenkung
,desselben in der einen oder anderen Richtung die eine dieser Klinken in Ruhestellung
gesperrt wird, während die andere in den mit ihr zusammenwirkenden Sperrzahnkranz
eingreifen kann.
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Die Verschwenkung des Schwinghebels 25 in der einen ader anderen Richtung
wird durch die Querverschiebung eines Gleitblockes 17 in einem diametralen Schlitz
der Welle i bewirkt; der Gleitblock 17 ist mit einem Schlitz versehen, in welchen
das Schwinghebelende 250 eingreift.
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Der .Gleitblock 17 wird mittels eines Zahnes 29 mit kugelförmigem
Kopf, der unter der Wirkung der Feder 11o in eine der Rasten 17' am Gleitkopf einschnappt,
in -den Endstellungen seiner Verschiebung gehalten.
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Die Verschiebung des Gleitblockes 17 wird durch Pedalrücktritt bewirkt.
Zu diesem Zwecke ist an dem Deckel 3 des Gehäuses ein Hebel 21 verzapft, dessen
abgeschrägtes freies Ende mit einem ebenfalls abgeschrägten Ende des Gleitblöckes'
17 zusammenwirkt. Der Hebel 2,1 kann nur in einer Richtung entgegen der Wirkung
der Feder 22 verschwenkt werden, um bei der Vorwärtsfahrt denDurchgäng des herausragenden
Endes des Gleitblockes zu gestatten, und wird an der Drehung in entgegengesetzter
Richtung von einem Anschlag, der im vorliegenden Falle von der Vorgelegewelle 5
gebildet wird, verhindert, so daß der'Gleitblock durch die Schrägflächen der genannten
abgeschrägten Enden zurückgeschoben -wird, wenn die Triebwelle in der der Vorwärtsfahrt
entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist ohne weiteres verständlich.
Bei eingeschalteter höchster Geschwindigkeit (direktem Antrieb) nimmt die Klinke
13 das Zahnrad 1o und somit die getriebene Welle 1o' mit. Die Klinke 12 der Antriebswelle
1 wird von dem Ansatz 25b des Schwinghebels in der Ruhestellung gesperrt, so daß
das Zahnrad 9 entkuppelt ist und sich rascher als die Welle i dreht; auch wenn die
Klinke 12 nicht gesperrt wäre, würde sie wirkungslos-bleiben und nur beim Überlaufen
der Zähne das-dem Freilaufrad eigene Geräusch erzeugen. Bei der niedrigsten Geschwindigkeit
(mit Übersetzung) wird` das: Zahnrads 9. durch die Klinke 12 mitgenommen: Die Klinke
13 wird dagegen vom Ansatz z511 des Schwinghebels gesperrt, und
die
beiden Wellen i und io' sind lediglich durch die Zahnräder 9, 7, 8, io miteinander
verbunden.
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Um bei der Vorwärtsfahrt das Leerschnappen des Hebels-2i bei jeder
Umdrehung der Triebwelle zu vermeiden, kann dieser Hebel in der in Fig.4 mit punktierter
Linie dargestellten angehobenen Stellung mittels eines Stiftes 33 gehalten werden,
der in eine im Deckel 3 des Gehäuses vorgesehene Bohrung 34 (Fig. 4) eingreifen
kann. Der Hebel 21 wird von einem axial verschiebbaren Zapfen getragen, der außerhalb
des Gehäuses mit einem -Bedienungsknopf 35 versehen ist. Eine zwischen dem Deckel
und dem Knopf vorgesehene Feder 36 hält den Hebel 21 dicht an dem Deckel
ä. Um den Hebel freizugeben, drückt der Fahrer vor dem Pedalrücktritt den
Knopf 35 nach innen, um den Stift 33 von seinem Sitz zu lösen. Bei der Vorwärtsfahrt
wird der Hebel 2i durch den Gleitblock 17
selbsttätig in die Ruhestellung
gebracht.
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Die Fig. 6 bis g zeigen ein Dreigangwechselgetriebe für Fahrräder.
In diesen Figuren sind die den gleichen Teilen bei der vorherigen Ausführungsform
entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Zwischen den Zahnradpaaren
7 und 9 bzw. 8 und io ist ein Zahnradpaar 23 und 24 für den zweiten Gang eingeschaltet;
die Zahnräder sind auf der Triebwelle i bzw. auf der Vorgelegewelle 5 angeordnet.
In einer besonderen Aushöhlung der Triebwelle ist eine Klinke 26 angeordnet, die
der Wirkung einer Feder 27 unterstellt ist, die bestrebt ist, die Klinke mit den
Sperrzähnen, die auf der Nabe des Rades 23 vorgesehen sind, in Eingriff zu bringen.
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Die Klinken 12, 13 und 26 sind in radialen Schlitzen der Triebwelle
i angeordnet und werden von einem Schwinghebel 125 gesteuert, der ohne festen Drehpunkt
in einer Axialbohrung der Welle i derart gelagert ist, daß von seinen Ansätzen 125a,
125b, 125d, die in Schlitzen der Klinken 12, 13, 26 liegen, mindestens zwei ständig
auf den ihnen zugeordneten Schlitzkanten aufliegen und ein weiterer Ansatz i25 des
Schwinghebels 125 in den Gleitblock 117 eingreift.
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Der Schwinghebel 125 kann die drei Stellungen gemäß Fig. 6, 8, 9 einnehmen,
je nach der Stellung des wie bei der vorherigen Ausführungsform in einen diametralen
Schlitz der Triebwelle i verschiebbaren Gleitblockes 117. Die Verstellung des Gleitblockes
erfolgt dadurch, daß die Welle i in entgegengesetzter Richtung gedreht wird; in
seiner jeweils auf diese Weise herbeigeführten Stellung wird der Gleitblock dadurch
gesichert, daß der unter der Wirkung der Feder 20 stehende Zahn 29 in eine der drei
Rasten 1T des Gleitblockes eingreift. Die Wirkung der Feder 2o kann nur durch Pedalrücktritt
überwunden werden. Die Spannung der auf die Klinken 12, 13, 26 wirkenden Federn
reicht dazu nicht aus.
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Der Gleitblock 117 wird durch den Hebel 121 verschoben, wenn die Welle
i rückwärts gedreht wird. je nach der Art dieser Drehung wird der Gleitblock entweder
in eine Zwischenstellung (Fig.8) oder aber in eine Endstellung (Fig. 6 und 9) gebracht.
Bei der Zwischenstellung wird der mittlere Gang, bei den Endstellungen der größere
bzw. der kleinere Gang eingeschaltet.
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Der Gleitblock 117 ist an seinen beiden Enden zu je einem Zahn ausgebildet,
so daß je ein in radialer Richtung beiderseits begrenzter Zwischenraum 117a entsteht.
Der Gleitblocksteuerhebel 121 trägt einen der Form dieser Zwischenräume 11711 entsprechenden
Vorsprung 12111. Wird nun das Pedal, während der Gleitblock in der aus Fig.7 ersicht;
lichen Stellung sich befindet, kurz rückwärts gedreht, so geht der Vorsprung i2ia
in den oberliegenden Zwischenraum 11711 hinein und drückt die schräge, nach der
Achse zu gelegene Begrenzungsfläche 117b des Zwischenraumes i i7a vor sich her,
so daß der Gleitblock bis in eine Mittelstellung verschoben wird. Wird nach einer
kurzen Vorwärtsdrehung des Pedals, bei welcher der Gleitblock 117 den Bedienungshebel
121 einmal zurückschnappen läßt, das Pedal niochmals kurz rückwärts gedreht, so
findet der Vorsprung i2ia nicht mehr den Zwischenraum 117a, sondern läuft auf die
schräge Außenfläche 1.17c des Gleitblockes auf, den er somit nochmals radial bis
in die Endstellung verschiebt. Da Gleitblock und Pedal auf Drehung miteinander verbunden
sind, ist dem Fahrer die Pedalstellung bekannt, an welcher er das Pedal zur Herbeiführung
der genannten Schaltungen ein- oder zweimal rückwärts drehen muß. Vollführt er die
gleichen Bewegungen an der diametral gegenüberliegenden Stelle, so schaltet er das
Getriebe in umgekehrtem Sinne, da dann das andere Gleitblockende mit dem Bedienungshebel
in der gleichen Weise, wie beschrieben, zusammenarbeitet.
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Die Stellung des Gleitblockes kann von einer nicht dargestellten Vorrichtung
(z. B. einer Skala mit drei Ziffern) angegeben werden, die dem Fahrer den eingeschalteten
Gang anzeigt.
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Der Hebel 121 kann in der für die vorherige Ausführungsform beschriebenen
Weise in die Ruhestellung gebracht und in derselben gehalten werden.
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Die Endstellungen des Schwinghebels 125 entsprechen der niedrigsten
Geschwindigkeit (Fig.6) und dem direkten Antrieb (Fig.9).
Beim direkten
Antrieb ist außer der Klinke 13 (Fig. 9) auch die Klinke 26 in Eingriff; da jedoch
das zugehörige Zahnrad23 sich rascher als die Triebwelle i dreht, läuft diese Klinke
ä6@über die Sperrzähne des Zahnrades ohne andere Nachteile als dem leisen dem Freilaufrade
eigenen Geräusch. Die Zwischengeschwin,digkeit entspricht der waagerechten Stellung
des Schwinghebels i25 (Fig. 8). Die Klinken 12 und 13 sind beide außer Tätigkeit.
Die Klinke 26 nimmt demnach das Rad 23 in -Drehung mit, und dieses bewegt die Vorgelegewelle
5, die ihrerseits mittels des Zahnradpaares 8, io die getriebene Welle io' in Drehung
versetzt.
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Die in ihrer Anwendung bei einem Fahrrade beschriebenen, durch Pedalrücktritt
zu schaltenden Geschwindigkeitswechselgetriebe können auch bei anderen Maschinen,
- z. B. Werkzeugmaschinen, verwendet werden und auf beliebige Weise durch Rückwärtsdrehung
der Welle, auf welcher die Untersetzungsräder aufgesetzt sind und mit der sie durch
Freilaüfeinrichtungen eingekuppelt werden können, geschaltet werden.