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Vereinigte Dynamo- und Wechselgetriebenabe für Fahrräder Die Erfindung
betrifft eine Radnabe für Fahrräder. Man hat zu verschiedenen Zeiten schon vorgeschlagen,
in eine Fahrradnabe verschiedene andere Teile, wie Wechselgetriebe, Innenbacken-
oder Rücktrittbremsen oder einen elektrischen Generator oder Dynamo, einzubauen.
In manchen Fällen sind zwei solcher Teile in einer einzigen Nabe, z. B. Wechselgetriebe
und Rücktrittbremse, vereinigt worden oder eine Innenbackenbremse mit einem Wechselgetriebe,
aber bis jetzt hat man noch nicht vorgeschlagen, ein Wechselgetriebe für das Fahrrad
und einen elektrischen Generator oder Dynamo in ein und derselben Nabenhülse unterzubringen.
Die Erfindun- ist auf einer Bewertung von neuen Konstrukticnsvorteilen begründet,
die durch eine solche Zusamtnensthllung erzielt werden. Wechselgetriebe werden meistens
an der Hinterradnabe angebracht. Für manche Ziele ist es zweckmäßig, daB sich auch
der elektrische Generator in der Hinterradnabe befindet.
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Die Erfindung verwendet Wechselgetriebe und besonders Wechselgetriebe
vom Typ, der ein umlaufendes Zahnwerk aufweist, mit umschaltbarem Sperrad und Sperrklinkenantrieb
für das Antriebsglied, und welcher Mittel aufweist, um das aufnehmende Drehteil
mit dem Zahnring zu verbinden, so daß das Antriebsglied entweder unmittelbar durch
ein Sperrad oder mittelbar über den Planetenkäfig und das andere Sperrad angetrieben
wird. Beispiele von Getrieben, die diese Merkmale aufweisen, sind bekannt (vgl.
die britischen Patentschriften 483992, 5 i9945 und 54I332).
Wechselgetriebe-der
eben beschriebenen Art nehmen, so wie sie gewöhnlich hergestellt werden, im wesentlichen
den ganzen axialen Raum in der Radnabe des Fahrrads ein, und die Verbindung einer
solchen Vorrichtung mit einem Nabendynamo in derselben Radnabe kann nicht erreicht
werden, ohne die Abmessungen oder die Natur einer der beiden Vorrichtungen zu verändern.
Die Abmessungen des Dynamos sind durch die elektrische Leistung bestimmt, und es
ist nicht ratsam, die Abmessungen der verschiedenen Teile des Wechselgetriebes zu
verringern, da dies nicht durchgeführt werden kann, ohne den Wirkungsgrad des Getriebes
zu beeinträchtigen.
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Zweck der Erfindung ist es, in einer einzigen Radnabe einen Dynamo
und ein Wechselgetriebe in wirksamer und zufriedenstellender Weise zu vereinigen,
ohne den Wirkungsgrad jeder einzelnen Vorrichtung zu verringern, und außerdem noch
andere Vorteile zu bieten.
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Bei einer zusammengesetzten Dynamo- und Wechselgetriebenabe für ein
Fahrrad besteht gemäß der Erfindung die Nabenhülse aus einem Stück, die ein Ganzes
mit ihr bildende Speichenflanschen an ihren Enden besitzt und die an einem Ende
aus einem zylindriscßßa.Magnetgehäuse gebildet wird, welches einte größeren Durchmesser
besitzt, und am anderen Fade aus einem zylindrischen Getriebegehäuse mit kl#i4rem
Durchmesser, wobei die Verbindung der beiden Gehäuse einen Ansatz bildet, ein ringförmiger
mehrpoliger permanenter Magnet in das Magnetgehäuse eingebaut ist, der sich mit
Nabengeschwindigkeit dreht, und konzentrisch dazu ein mehrpoliger ringförmiger Anker
an der Radachse befestigt ist, im Getriebegehäuse ein Wechselgetriebe vorzugshalber
vom Typ eingebaut ist, dessen inneres Endteil an dem Ansatz befestigt und so ausgebildet
ist, daß es in dem Anker Platz findet und das drehbare Endlagergehäuse der Nabe
bildet. Vorzugsweise ist auf der inneren Fläche eines solchen Endlagergehäuses ein
Stirnsperrad ausgebildet, das ein Teil des abwechselnden Sperrad- und Sperrklinkenantriebs
des Getriebes bildet. Dieses Stirnsperrad ist dazu bestimmt, zusammen mit axial
federbetätigten Schnäppersperrklinken zu arbeiten, welche sich in axialen Löchern
befinden, die in dem benachbart liegenden Teil des Planetenkäfigs eingebracht sind.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung weist einen Generator
bekannter Bauart, wie sie die britische Patentschrift 468o65 zeigt, auf, vereinigt
mit einem bekannten Vier-Geschwindigkeiten-Wechselgetriebe (wie in der britischen
Patentschtift 541 332 behandelt), und ist beispielsweise auf der Zeichnung veranschaulicht,
auf der ein senkrechter Längsschnitt durch die Radnabe dargestellt ist.
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Die Nabenhülse aus einem Stück, die am besten durch Pressen hergestellt
wird, hat zwei Durchmesser, von denen das kleinere, aber axial längere Teil i ein
Getriebegehäuse und das größere, aber axial kürzere Teil 2 ein Magnetgehäuse bildet.
Beide Teile besitzen Flanschen an den oder nahe den äußeren Rändern 3 bzw. 4, an
denen die nicht gezeigten Radspeichen befestigt werden, und weisen eine im wesentlichen
senkrechte Scheidewand oder einen Ansatz 5 auf, der an seinen innren Rändern das
eine Teil mit dem anderen verbindet.
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Der innere Rand des längeren Teils i der Nabe ist an dem Endteil 6
eines Wechselgetriebes bekannter Art befestigt, das ein zusammengesetztes Deckel-
und Lagerorgan bildet, welches eine solche Form hat, daß es in dem Ansatz mit dem
großen Durchmesser 6° Platz hat. Das Teil 6 kann in das Nabenteil i eingeschraubt
oder, wie dargestellt, mittels Bolzen 6b oder Nieten, die durch die Wand 5 gehen,
befestigt werden.
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Das Nabenteil i enthält -ein Wechselgetriebe bekannter Art, wie es
in der britischen Patentschrift 541 332 dargestellt ist. Die Nabe ist mit Hilfe
des Endteils 6 in üblicher Weise auf dem Kugellager 7 des Konus 8 gelagert, der
auf der Achse 9 befestigt ist. Das innere Endteil 6 des Wechselgetriebes ist mit
einer glatten äußeren Fläche versehen von gleichem Querschnitt in allen axialen
Ebenen. Dort, wo es so konstruiert ist, daß es in das längere Nabenteil eingeschraubt
werden kann, ist es, damit es richtig fest eingepaßt wird, mit geeigneten Mitteln
versehen, beispielsweise mit einem inneren Flansch, in den Schlitze eingekerbt sein
können, in denen ein Schlüssel angreifen kann. Beim Zusammensetzen der Nabe muß
das innere Endtei16 zuerst aufgesetzt werden und nicht zuletzt, wie es der Fall
ist, wenn das Wechselgetriebe allein in eine Nabe eingebaut wird.
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In dem größeren, aber kürzeren Teil 2 der `Tabe ist ein Ringmagnet
i i befestigt. Er wird mittels Bolzen 12 gegen den Packungsring 13 gehalten, und
die Wand 5 ist zweckmäßig so ausgebildet, daß sie die Schraubenmütter 14 der Bolzen
aufnehmen kann. Dieser Magnet dreht sich mit Nabengeschwindigkeit. Der feste Konus
8 trägt den becherförmigen Träger für den Anker 26, der sich überlappende Polflächen
hat. Dieser becherförmige Träger 15 ist an dem freien Ende i5° nach auswärts gerichtet,
so daß er den Anker umfaßt und. der Gestalt des inneren Endteils 6 folgt, welches
so geformt ist, daß es einen kleinen Zwischenraum zwischen sich und dem Halter 15
frei läßt, um eine Berührung während der Drehung des Ankers zu vermeiden. Der Träger
15 ist mittels der Schraubenmutter 17 befestigt. Ein Staubdeckel 18, der mittels
der :Magnetbolzen 12 befestigt ist, umschließt den Anker. Damit das Vier-Geschwindigkeiten-Wechselgetriebe
mit großem Übersetzungsverhältnis in der Radnabe Platz findet, sind die folgenden
baulichen Maßnahmen vorgesehen: Das vereinigte Laufringkugellager- und Endteil 6
ist an der Hülse mittels Schrauben 6b befestigt. An Stelle eines radial wirkenden
Sperrad- und Sperrklinkengetriebes sind axial wirkende Schnäppersperrklinken i9
vorgesehen, die in Löcher passen, die in den Planetenkäfigkörper 20 gebohrt sind,
und zwar in Streben zwischen den ausgefräßten Teilen, in die die doppelten Planetenzahnräder
eingreifen. Diese axial wirkenden Schnäppersperrklinken
i9 greifen
in ein Stirnsperrad 21 in dem Endteil 6 ein, welches dadurch ausgebildet ist, daß
man Klauen in der anstoßenden Fläche ausschneidet. Diese Klauen sind mit geeigneten
Führungsrillen versehen, die in der anstoßenden Fläche von 6 eingeschnitten sind.
Da dadurch der Planetkäfig nicht auf dem Endteil 6 gelagert sein kann, ist diese
Lagerung auf den Antriebsring 22 verlegt worden. Das Endteil 6 hat einen genügend
großen Durchmesser, um die Befestigungsschrauben 66 aufzunehmen, aber es ist an
vier Stellen abgeflacht, wie in 61 dargestellt, um die Magnetbefestigungsschrauben
12 durchführen zu können.
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Die Ankerendplattenkonstruktion besteht aus einer dünnen Metallplatte
23, die ein Teil des wasserausschließenden Labyrinths bildet, dann aus einer dünnen
Fiberscheibe 2.4 und an der Außenseite aus der eigentlichen Endplatte 25. Die zwei
Enden der Ankerwicklung 26 sind an zwei Federklemmen 27 befestigt. Der Ankerkern
ist in bekannter Weise aus sich überlappenden Lamellen aufgebaut, wobei jedoch die
sich überlappenden Polteile angestuft anstatt konisch verjüngt sind. Der Magnet
ist in geeigneter Lage im Verhältnis zur Ankerstellung mittels des Ringes
13 eingebaut und ist in gewöhnlicher Art mit den Schrauben 12 befestigt.
Die gleichachsige Anordnung von Wechselgetriebe und Dynamo bietet den Vorteil, daB
das Kugellager 7 in der günstigsten mechanischen Lage zum drehenden Anker sowie
zum Wechselgetriebe eingebaut werden kann.
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Die Konstruktion der Nabenhülse aus einem Teil, zusammen mit dem verhältnismäßig
großen Durchmesser der Ansatzschulter 6° für das vereinigte Enddeckel- und Lagerteil
6, das dem Magnetgehäuse und dem Getriebegehäuse gemeinsam ist, gestattet, den Ringmagneten
i i mit einer hohen Zentrierungsgenauigkeit zu den Lagern der Nabenhülse einzubauen;
die festere Konstruktion, die durch den größeren Durchmesser des Getriebegehäuses
i bedingt wird im Vergleich zum Durchmesser des entsprechenden Teils einer Vorderradnabenhülse,
die an ihrem anderen Ende nur einen Nabendynamo enthält, dient auch dazu, um eine
genaue Zentrierung aufrechtzuerhalten. Infolgedessen kann der Luftspalt an den Polflächen
zwischen Magnet und Anker verringert werden, und eine solche Verringerung verbessert
den elektrischen Wirkungsgrad des Dynamos.
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Außerdem, wenn man den Ankerkern und das Endteil 6 zusammen einbaut,
bleibt die volle Achsenlänge von Magnet- und Ankerkernpolfläche erhalten, und wenn
man ein axial statt radial wirkendes Sperrad- und Sperrklinkengetriebe einbaut,
ist genügend Einbauraum für das Wechselgetriebe da, während die ganze Konstruktiön
ein bedeutend kleineres Gewicht hat als das Gesamtgewicht der zwei Teile, wenn jedes
für sich in einer besonderen Radnabe untergebracht ist.