DE1775206A1

DE1775206A1 - Mehrgang-UEbersetzungsnabe

Info

Publication number: DE1775206A1
Application number: DE19681775206
Authority: DE
Inventors: Joachim Schwerdhoefer
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1968-07-16
Filing date: 1968-07-16
Publication date: 1972-08-31
Also published as: DE1775206B2; GB1210906A; JPS4820378B1; US3555932A; DE1775206C3

Description

PICHTEL & SACHS AG., Sehweinfurt/Main

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Mehrgang-Ubersetzungsnabe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgang-Übersetzungsnabe, umfassend eine getriebene Nabenhülse und eine treibende Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung einen Antreiber, mindestens ein Getriebe und mindestens eine Freilaufkupplung umfaßt und ferner Schaltmittel vorhanden sind, die mit dieser ein Klinkengesperre aufweisende Freilaufkupplung in Wirkverbindung stehen.

Bei einer bekannten Mehrgang-Ubersetzungsnabe für ein Fahrrad oder dgl. wird die Einschaltung des höheren Ganges mittels eines Schaltringes bewirkt, der die durch axiale Verschiebung vorher gesperrrten, unter Federspannung stehenden Klinken zum Eingreifen freigibt. Die Verschiebung des Schaltringes wird dabei über ein Schraubelement bewirkt, welches unter Einfluß von ausschwenkenden Fliehgewichten verdreht wird. Die Klinken sind in sich starr ausgebildet und auf einem Trägerteil ausschwenkbar angeordnet, die Klinken stehen ständig unter Einwirkung einer Feder, die im Eingriffsinn wirkt.

Die Erfindung zeigt nun einen anderen Weg zur Ausgestaltung eines Klinkengesperres, und zwar ist dieees dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung aus gegeneinander-

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verschwenkbaren Teilen, nämlich Klinke und Kipphebel, besteht, welche durch eine relative Positionsveränderung der Schaltmittel schaltbar sind, wobei Klinke und Kipphebel durch eine Spreizfeder verbunden sind und eine weitere Feder vorhanden ist, die den Kipp- ■ hebel in.Anlage an die Schaltmittel-hält und bei Klinke und Kipphebel"eine Anlage vorgesehen ist, wel-

ttk ehe die Spreizung der verschwenkbaren Teile begrenzt. Damit wird im Gegensatz zu der bekannten Ausbildung eines Klinkengesperres der Vorteil erzielt, daß die Klinken nur dann mit der entsprechenden Gesperreverzahnung in Eingriff gebracht werden, wenn dies durch ein gesondertes Steuerelement formschlüssig und damit sehr zuverlässig bewirkt wird, während in der übrigen Betriebszeit keinerlei Formschluß besteht. Dabei kann dann auch kein Geräusch von über das Gesperre ratschenden Klinken auftreten.

Bei der bekannten Ausgestaltung einer Mehrgang-Übersetzungsnabe erfolgt der Eingriff der Klinken bisher lediglich unter Einfluß einer verhältnismäßig schwachen

" Feder, bei einer Relativbewegung von Klinken und Gesperre zueinander entgegen der Eingriffsrichtung des Gesperres tritt dann das in vielen Fällen unerwünschte Geräusch der überlaufenden Klinken auf. Ein weiteres günstiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Klinke an ihrem Drehpunktende mit einer Fläche versehen 1st, die mit dem Kipphebel zusammenwirkt, derart, daß das Auesohwenken der Klinke gegenüber dem Kipphebel unter Einfluß der zwischen beiden Teilen angebrachten Spreizfeder begrenzt 1st, so daß in der

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einen Stellung der Schaltmittel die Klinke außer Eingriff mit der Gesperreverzahnung der Freilaufkupplung ist. " .

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Schaltmittel aus einem Schaltring bestehen, welcher gegenüber Kipphebel und Klinke axial verschiebbar ist.

Weiterhin besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die Schaltmittel zum Verschwenken von Kipphebel und Klinke aus einer Schalthülse bestehen. Sehr zweckmäßig ist es für die Erfindung, wenn die Schaltmittel zum Verschwenken von Kipphebel und Klinke von einem Friktionselement mit Steuerkurve gebildet sind.

Dabei kann es besonders günstig sein, daß die Spreizfeder zwischen Klinke und Kipphebel als Druckfeder ausgebildet ist.

Sehr günstig ist auch das Merkmal, daß die den Kipphebel in Anlage an die Schaltmittel haltende Feder als Schenkelfeder ausgebildet ist, welche einenends am Kipphebel und anderenends am Hohlrad für tkw» WriBmHemn-trngmrtmimmt festgelegt ist.

Besonders zweckmäßig kann es dabei sein, daß die Klinke und der Kipphebel auf einer gemeinsamen Achse schwenkbar angeordnet sind,

Ein günstiges Betriebsverhalten läßt sich dadurch erzielen, daß der Kipphebel die Klinke winkelförmig umgreift, derart, daß der eine Schenkel zwischen der Klinke und dem Schaltmittel, der andere Schenkel axial seitwärts zur Klinke angeordnet ist. -

Ein weiteres günstiges Merkmal der Erfindung sieht vor, daß die Klinke in dem dem Kipphebel zugewandten Bereich eine Aussparung zur Halterung des einen Endes der Spreizfeder aufweist.

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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Übersetzungsnabe im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 die Achse und mit 2 die Hülse der beispielsweise dargestellten Mehrgang-Übersetzungsnabe bezeichnet. Ein dabei vorgesehener Antreiber 5 trägt einen Zahnkranz 4, wobei der Antreiber über ein Kugellager auf der Achse 1 gelagert und über eine Zahnkupplung 5.mit einem Planetenradträger 6 verbunden ist, welcher seinerseits auf der Achse 1 gelagert ist. An diesem Planetenradträger 6 sind auf Achsen 7 Planetenräder 8 gelagert, welche einerseits mit einer auf der Nabenachse 1 fest angebrachten Sonnenradverzahnung 9 und andererseits mit einem Hohlradteil 1o im Eingriff stehen. Der Planetenradträger 6 ist außerdem noch als Abstützung für Klinken 11 ausgebildet, welche mit einer Gesperreverzahnung 12 zusammenarbeiten können. Diese Verzahnung 12 ist in einer Lagerschale 1J vorgesehen, die mit der Nabenhülse 2 drehfest verbunden ist und sich über ein Kugellager auf dem Antreiber 3 abstützt.

In dem Hohlradteil 1o sind Zapfen 14 angebracht, auf denen Klinken 15 unter Federwirkung ausschwenkbar angeordnet sind, denen eine Gesperreverzahnung 16 in der Nabenhülse 2 gegenüberliegt. Auf dem Zapfen 14 ist weiterhin jeweils noch ein Kipphebel 17 gelagert, welcher etwa die Form eines Winkels hat und mit einem Schenkel sich neben der Klinke 15 befindet, während der andere Schenkel die Klinke umgreift (Fig. 2) Der seitlich sich erstreckende Schenkel

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des Kipphebels 17 ist dabei in einer axialen Aussparung der Klinke 15 angebracht, so daß die Breite der Klinke durch diese beiden Elemente, nämlich Klinke mit Kipphebel insgesamt nicht überschritten wird. Der Kipphebel 17 steht, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, über eine Druckfeder 18 in kraftschlüssiger Verbindung mit der Klinke I5. Diese als Spreizfeder wirkende Feder 18 ist dabei mit dem einen Ende in einer Aussparung 19 in der Klinke, und zwar in dem dem Kipphebel zugewandten Bereich angebracht und stütztsich mit dem ' anderen Ende auf den inneren Teil des Kipphebels. Die Spreizung der beiden Teile, Klinke und Kipphebel gegeneinander unter Wirkung der Druckfeder 18, wird nun dadurch begrenzt, daß an der Klinke I5 nahe dem Drehpunktende eine Fläche 2o vorgesehen ist, welche mit dem umgreifenden Schenkel des Kipphebels I7 zusammenwirken kann. Dabei ist jedoch eine Schwenkung der Klinke 15 auf den Kipphebel 17 hin jederzeit möglich.— Die beiden Elemente dieser Freilaufkupplung, nämlich Klinke I5 und Kipphebel 17, stehen darüber hinaus uhter Einfluß einer weiteren Feder, welche als Schenkelfeder 21 ausgebildet ist. Diese Schenkelfeder 21 ist in einer Aussparung 22 des Hohlradteils 1o angebracht. Dabei ist der eine Federschenkel an dem Kipphebel 17 und das andere Federende in dem Hohlradteil 1o befestigt, derart, daß das Kipphebel-Klinke-Element stets radial nach innen gehalten wird und die Klinke 15 außer Eingriff mit der radial äußeren Oesperreverzahnung 16 der NabenhUlse 2 bleibt.

Der derart unter Spannung der Feder 21 stehende Kipphebel 17 liegt radial innen an einem Schaltmittel an, welohes im AusfUhrungsbeispiel von einer Sohalthülse 23 gebildet ist. Diese Schalthülse, die einen kegelförmigen Endteil aufweist, ist in Achsrichtung auf der Nabenaohse 1 axial verschiebbar angeordnet und steht dabei unter Einfluß eines Fliehkraftschalters. Dieser wtist Fliehgewichte

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auf, die auf einem gesonderten Gewichtsträger 25 ausschwenkbar angeordnet sind und beim Ausschwenken die Schalthülse 23 mittels eines Gabelhebels 26 gegen eine konzentrisch auf der Achse 1 angebrachte Druckfeder 27 verschieben können. Dadurch werden die Kipphebel I7 aus der Ruhelage radial auswärts bewegt, die jeweils mit dem Kipphebel verbundenen Klinken I5 kommen dann erst zum Eingriff in die Gesperreverzahnung 16. .

Der Fliehgewichtsträger 25 ist im Ausführungsbeispiel etwa scheibenförmig ausgebildet und weist einen Muffenteil auf, welcher auf der Nabenachse 1 gelagert ist und am abgewandten Ende eine Verzahnung 28 aufweist, die mit einem Zahnrad 2.9 in Eingriff steht. Dieses Zahnrad 29 ist auf einem Zapfen 30 in einem feststehenden Stellkonus 31 gelagert und. kämmt mit einem Hohlrad 32, das an einer Büchse 33 vorgesehen ist. Diese Büchse 33 wiederum ist innerhalb der Nabenhülse 2 angeordnet und mit einem Stützring Jk des Hohlradteiles 1o drehfest gekuppelt. Vorteilhaft ist der Fliehgewichtsträger 25 mit der Verzahnung 28 zu einer Baueinheit verbunden.

In Fig. 2 ist eine Schnittansicht mit der Darstellung einer Klinke I5 und eines Kipphebels 17 gezeigt, wobei zur Vereinfachung der Zeichnung lediglich eine Klinke I5 und ein Kipphebel 17 innerhalb der Nabenhülse 2 mit der Gesperreverzahnung 16 und dem zentral angeordneten Schalthülsenteil 23 dargestellt sind. Es ist vorteilhaft, zwei Klinken mit Kipphebeln vorzusehen bei dem Fliehkraftschalter, ebenso ist es denkbar, auch jeweils drei Elemente anzubringen. Die Darstellung in Fig. 2 läßt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Teile des Fliehkraftschalters,

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nämlich Klinke 15 und Kipphebel 17, auf dem Zapfen

14 mitsamt der zwischen beiden angebrachten spreizenden Druckfeder 18 erkennen, die in der Aussparung 19 der Klinke 15 gehalten wird, während das andere Ende der Feder auf dem Kipphebel 17 drückt. Dabei ist auch die Anschlagfläche 2o an der Klinke

15 deutlich, wodurch die Spreizung der beiden Teile gegeneinander begrenzt wird^und die Klinke I5 selbst zu erkennen. Der Kipphebel I7 seinerseits wird unter

Einfluß der Schenkelfeder 21 in Anlage an dem Schalt- gä

mittel gehalten, das im Ausführungsbeispiel als Schalt- ^ hülse 23 ausgebildet ist.

Es ist beispielsweise auch möglich, das Schaltmittel als Ring auszubilden, der in ähnlicher Weise wie die dargestellte Schalthülse axial verschiebbar ist und damit auf die Teile der Freilaufkupplung, nämlich Kipphebel und Klinke, wirken kann.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung kann auch darin bestehen, daß das Schaltmittel zur Einwirkung auf Kipphebel und Klinke aus einem Friktionselement besteht, welches durch die ausschwenkenden Fliehgewichte mitgenommen und dadurch verdreht wird, so daß Λ eine damit verbundene Steuerkurve die Kipphebel- und Klinken-Elemente aus der Ruhelage zum Eingriff in die Gesperreverzahnung der umgebenden Nabenhülse bringen kann.

Die Wirkungsweise der Mehrgang-Übersetzungsnabe in der erfindungsgemäßen Ausführung ist folgende: Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Schaltstellung entspricht der Ruhelage im Stand und bei geringer Tretkurbeldrehzahl. In diesem Betriebszustand erfolgt die Kraftübertragung vom Zahnkranz 4 über den Antrei-

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ber 3 auf den Planetenradträger 6 und von diesem über die Klinken 11 und die Gesperreverzahnung 12 in der'fest eingeschraubten Lagerschale 13 auf die Nabenhülse 2. Der Antrieb erfolgt dabei in direktem Gang.

Die weiterhin vorhandenen Klinken 15 mit Kipphebeln 17 werden jeweils durch die Schenkelfeder 21 außer Eingriff mit der Gesperreverzahnung 16 in der Nabenhülse 2 gehalten, die Schalthülse 23 ist unter Wirkung der Druckfeder 27 in Ruhestellung, weil die Pliehgewichte bei der geringen Drehzahl noch nicht ausgeschwenkt sind. Diese Elemente des Fliehkraftschalters und der Freilaufkupplung, insbesondere die Klinken 15 und Kipphebel 17, sind gänzlich außer Eingriff. Dadurch kann kein- Geräusch durch an der Gesperreverzahnung der Nabenhülse vorbeilaufende Klinken entstehen.

Wenn nun die Fahrgeschwindigkeit durch. Erhöhung der Tretkurbeldrehzahl gesteigert wird, so wandern die Fliehgewichte unter Einfluß der größer werdenden Fliehkraft radial nach außen und bewirken ein Verschieben der Schalthülse 23 gegen die Kraft der Feder 27 in der Fig. 1 nach rechts. Der kegelförmige Teil der Schalthülse 23, an dem unter Federwirkung die Kipphebel 17 anliegen, bewegt die Klinken 15 über die Kipphebel gegen die Spannung der Schenkelfeder 21 dann radial nach außen, bis die Klinken in die Gesperreverzahnung eingreifen. Wenn dieser Schaltzustand erreicht ist, er- \

folgt die Kraftübertragung vom Zahnkranz 4 über den Planetenradträger 6 und die Planetenräder 8 auf das Hohlrad 1o. Von dem Hohlrad 1o geht der Kraftfluß dann über die Lagerzapfen 14 auf die Klinken 15 auf die Gesperre-

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verzahnung 16 dieser Freilaufkupplung. Dadurch ist der Schnellgang der Nabe eingeschaltet. Die Klinken 11 des Gesperres 11/12 werden dann durch die Nabenhülse 2 überholt.

Die zwischen Kipphebel 17 und Klinke I5 vorgesehene Spreizfeder 18 ermöglicht ein unter Umständen nachgiebiges Eingreifen der Klinke in die Gesperreverzahnung und ein Überholen der Klinken, dann wenn die Nabenhülse noch schneller rotiert, als es der Tretkurbeldrehzahl unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses entspricht.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die gezeigten und beschriebenen Beispiele, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens konstruktiv abgewandelt werden.

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Claims

Patentansprüche; ·

1. Mehrgang-Übersetzuhgsnabe, umfassend eine getriebene Nabenhülse und eine treibende Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung einen Antreiber, mindestens ein Getriebe, und mindestens eine Freilaufkupplung umfaßt und ferner Schaltmittel vorhanden sind, die mit dieser ein Klinkengesperre aufweisenden Freilaufkupplung im Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die W Freilaufkupplung aus gegeneinander verschwenkbaren Teilen, nämlich Klinke und kipphebel, besteht, welche durch eine relative Positionsveränderung der Schaltmittel schaltbar sind, wobei Klinke und Kipphebel durch eine Spreizfeder verbunden sind und eine weitere Feder vorhanden ist, die den Kipphebel in Anlage an die Schaltmittel hält und bei Klinke und Kipphebel eine Anlage vorgesehen ist, welche die Spreizung der verschwenkbaren Teile begrenzt.

2. Mehrgang-Ubersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinke (15) an ihrem Drehfc punktende mit einer Fläche (2o) versehen ist, die

mit dem Kipphebel (17) zusammenwirkt, derart, daß das Ausschwenken der Klinke gegenüber dem Kipphebel unter Einfluß der zwischen beiden Teilen angebrachten Spreizfeder (18) begrenzt ist, so daß in der einen Stellung der Schaltmittel die Klinke außer Eingriff mit der Gesperreverzahnung (16) der Freilaufkupplung ist.

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3. Mehrgang-Ubersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel aus einem Schaltring bestehen, welcher gegenüber Kipphebel und Klinke axial verschiebbar ist.

4. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zum Verschwenken von Kipphebel und Klinke aus einer Schalthülse bestehen.

5. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zum Verschwenken von Kipphebel und Klinke von einem Friktionselement mit Steuerkurven gebildet sind.

6. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizfeder zwischen Klinke (15) und Kipphebel (17) als Druckfeder (18) ausgebildet ist.

7. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kipphebel (17) in Anlage an die Schaltmittel haltende Feder als Schenkelfeder (21) ausgebildet ist, welche einenends am Kipphebel und anderenends am Hohlrad (1o)

festgelegt ist.

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8. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinke (I5) und der Kipphebel (I7) auf einem
gemeinsamen Zapfen (14) schwenkbar angeordnet
sind.

9. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (17) die Klinke (15) winkelförmig
umgreift, derart, daß der eine Schenkel zwischen der Klinke und dem Schaltmittel (23)* der andere Schenkel axial seitwärts zur Klinke vorgesehen ist.

1o. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinke (I5) in dem dem Kipphebel (17)'zugewandten Bereich eine Aussparung (19) zur Halterung des einen Endes der Spreizfeder (18) aufweist.

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