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Mehrganggetriebenabe für Zweiräder
Es sind Mehrganggetriebenaben für Zweiräder mit einem mit einem Kettenrad vereinigten Antreiber und einem diesen Antreiber mit verschiedenen Teilen eines Planetengetriebes wahlweise verbindenden axial verschiebbaren Kupplungsglied bekannt. Bei dieser bekannten Mehrganggetriebenabe ist das Kupplungsglied ein Mitnehmer mit 2,3 oder 4 von einer Mitnehmernabe ausgehenden Mitnehmerarmen, welcher auf der Nabenachse verschiebbar ist und mit seinen Armen Längsschlitze des Antreibers durchgreift.
Der Antreiber reicht bei dieser bekannten Ausführungsform von dem Kettenrad bis zu dem Planetengetriebe, um dem Mitnehmer auf diesem ganzen Abstand die notwendige Führung zu geben. Die Arme des Mitnehmers greifen wahlweise an Verlängerungen von Lagerbolzen der Planetenräder, d. h. an dem Planetenträger an oder an Angriffsflächen eines die Planetenräder umfassendenHohlrades. Das Hohlrad trägt bei dieser bekannten Ausführungsform ein Antriebsgesperre, vorzugsweise ein Klinkengesperre, u. zw. an einer Stelle zwischen dem Planetengetriebe und dem Kettenrad.
Nachteilig an der bekannten Ausführungsform ist es, dass der Antreiber die gesamte axiale Länge vom Kettenrad bis zum Planetengetriebe einnimmt. Der Antreiber besitzt nämlich auf dieser gesamten Länge einen grossen äusseren Halbmesser, welcher sich ergibt aus Halbmesser der Nabenachse + Wandstärke derMitnehmernabe + Wandstärke des geschlitztenAntreibers. Überdies muss die Wandstärke des Antreibers verhältnismässig gross sein, damit dieser das zu übertragende Drehmoment aufnehmen kann.
Der Aussendurchmesser des Antreibers bestimmt nun, deshalb weil er sich über die ganze Länge von Kettenrad bis Planetengetriebe erstreckt, die Lage des von dem Hohlrad zwischen Planetengetriebe und Kettenrad getragenen Sperrklinkenantriebs, damit den Durchmesser des Hohlrads und letztlich den Durchmesser der Nabenhülse.
Dieser Nachteil ist bei der erfindungsgemässen Konstruktion vermieden. Erfindungsgemäss ist die axiale Länge des Antreibers geringer als der Abstand zwischen dem Kettenrad und dem Planetengetriebe und ist das Kupplungsglied als den Antreiber axial fortsetzende Kupplungsbüchse ausgebildet. Die axiale Länge des Antreibers ist bei der'erfindungsgemässen Ausführungsform im wesentlichen bestimmt durch die Eingriffslänge zwischen Antreiber und Kupplungsbüchse und kann deshalb wesentlich kürzer sein, als bei bisher bekannten Ausführungsformen. Auf der andem Seite kann die Kupplungsbüchse einen wesentlich kleineren Durchmesser besitzen, als der Antreiber - zweckmässig ist die Kupplungsbüchse auf der Nabenachse gleitend geführt.
Für die Anordnung des Sperrklinkenantriebs und damit für den Durchmesser des Hohlrads und letztlich für den Durchmesser der Nabenhülse ist somit nicht mehr der Durchmesser des Antreibers bestimmend, sondern der wesentlich geringere Durchmesser der Kupplungsbüchse.
Bei der bisher bekannten Ausführungsform liegen die Arme des Mitnehmers - es sind mit Rücksicht auf die Herstellung der von diesen Armen durchsetzten Schlitze des Antreibers meist zwei oder vier Arme - in einer Schaltstellung an Verlängerungen der Lagerbolzen der Planetenräder an. Damit ist die Zahl der Planetenräder durch die Anzahl der Mitnehmerarme bestimmt. Die Flächenpressung in den kleinen Anlageflächen zwischen den Mitnehmerarmen und den Verlängerungen der Lagerbolzen ist sehr gross, insbesondere bei ungenauer Einstellung und falscher Überdeckung ; die Folge ist ein hoher Verschleiss dieser Teile.
Man hat diesem Nachteil dadurch zu begegnen versucht, dass man grössere Überdeckungslänge in axialer Richtung vorsah ; dies hatte jedoch zur Folge, dass die Schaltwege grösser wurden und damit auch die Baubreite der Nabe und der zur Schaltung erforderliche Gangschalter. Ein weiterer Nachteil dieser
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bekannten Ausführungsform liegt darin, dass die Mitnehmerarme zwischen den mit ihnen zusammenwirkenden Verlängerungen der Lagerbolzen ein grosses Spiel haben, so dass die Nabe einen erheblichen Totgang besitzt, der sich insbesondere beim Übergang vom Bremsen und von Leerlauf zum Tretbetrieb durch ein lästiges Leerdurchtreten der Pedale bemerkbar macht.
Bei der erfindungsgemässen, eine Kupplungsbüchse verwendenden Ausführungsform können auch diese Nachteile vermieden werden, dadurch, dass die Kupplungsbüchse Verzahnungen für den Eingriff mit einer Verzahnung des Planetenträgers des Planetengetriebes und mit einer Verzahnung eines die Kupplungsbüchse und die Planetenräder umschliessenden Hohlrads aufweist.
Die Verzahnung des Planetenträgers kann beispielsweise an einem Ring ausgebildet sein, welcher von den Verlängerungen der Lagerbolzen der Planetenräder getragen ist. Die Herstellung des Eingriffs zwischen Planetenträger undKupplungsbüchse durch Verzahnungen lässt es zu, die Zahl der Planetenräder nach Bedarf, d. h. insbesondere je nach Wahl des Übersetzungsverhältnisses beliebig zu wählen ; auch können die Planetenräder je nach Erfordernis symmetrisch oder unsymmetrisch angeordnet werden. Weiter sind bei Verzahnungen die für die Kraftübertragung zur Verfügung stehenden Flächen wesentlich grösser, die Flächenpressungen daher kleiner ; der Verschleiss ist geringer und die Schaltwege und die axiale Länge der Nabe können geringer gehalten werden. Der Totgang der Nabe ist wesentlich reduziert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für den Eingriff in die Verzahnung des Planetenträgers und in die Verzahnung des Hohlrads eine einzige Verzahnung auf der Kupplungsbüchse angebracht, welche wahlweise mit dem Planetenträger und mit dem Hohlrad in Eingriff steht.
Bei Dreiganggetriebenaben ist neben dem bereits erwähnten ersten Antriebsgesperre, welches vorzugsweise ein Klinkengesperre ist und welches zwischen dem Planetengetriebe und dem Kettenrad angeordnet ist, ein weiteres Antriebsgesperre, vorzugsweise ebenfalls ein Klinkengesperre, vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist es erforderlich, dass in einer Schaltstellung das erste Antriebsgesperre ausser Eingriff mit einem zugehörigen Zahnkranz der Nabenhülse gebracht wird. Bei der erfindungsgemässen Nabenhülse geschieht dies vorzugsweise dadurch, dass das erste Antriebsgesperre gegenüber dem es tragenden Hohlrad in axialer Richtung verschiebbar und damit aus dem Zahnkranz ausrückbar ist. Das erste Antriebsgesperre kann zu diesem Zweck auf einem Gesperreträger angebracht sein, welcher in einer ringförmigen Ausnehmung des Hohlrads verschiebbar ist.
Die Verschiebung des Gesperreträgers mit dem Antriebsgesperre kann etwa in der Weise erfolgen, dass die Kupplungsbüchse einen Mitnehmer aufweist, welcher auf einem Teil seines Weges den Gesperreträger gegen die Wirkung einer Feder mitnimmt. Dieser Mitnehmer kann beispielsweise von der Planfläche der auf der Kupplungsbüchse angebrachten Verzahnung gebildet sein, welche den Eingriff mit dem Planetenträger und dem Hohlrad herstellt. Der Anschlag, an welchem der Mitnehmer den Gesperreträger ergreift, kann beispielsweise von einer mehrteiligen Ringscheibe gebildet sein, welche mit dem Gesperreträger vereinigt ist und gegenüber der Kupplungsbüchse gleitend verschiebbar ist.
Die beiliegenden Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es stellen dar : Fig. 1, 2 und 3 eine Dreiganggetriebenabe in den drei Schaltstellungen, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 3.
Die in den Figuren dargestellte Getriebenabe umfasst eine Nabenachse 13. Auf der Nabenachse 13 ist auf Kugeln ein Antreiber 2 gelagert, welcher mit einem Kettenrad 1 vereinigt ist. Eine Nabenhülse 19 ist einerseits auf dem Antreiber 2, anderseits auf einem auf der Nabenachse 13 sitzenden Stellkonus 29 ebenfalls durch Kugeln gelagert.
Auf der Nabenachse 13 ist eine Kupplungsbüchse 3 verschiebbar angeordnet. Diese Kupplungsbüchse 3 weist an ihrem dem Kettenrad zugekehrten Ende eine Aussenverzahnung 4 auf und steht mit einer Innenverzahnung 5 des Antreibers 2 verschiebbar in Eingriff. Ein Schubklotz 30, welcher in einem Schlitz der Nabenachse mittels eines Zugstängchens 20 verschiebbar ist, greift in eine Ausnehmung an der Innenseite der Kupplungsbüchse 3 ein. Eine Schraubenfeder 32 sucht, den Schubldotz 30 und mit ihm die Kupplungsbüchse 3 in den Figuren nach links zu schieben.
Am in den Figuren linken Ende der Kupplungsbüchse 3 ist auf dieser eine Aussenverzahnung 6 angebracht. Diese Aussenverzahnung ist zum Eingriff mit einem innerhalb der Nabenhülse 19 untergebrachten Planetengetriebe bestimmt.
Das Planetengetriebe besteht aus einem Planetenträger 9, welcher auf der Nabenachse 13 drehbar und in axialer Richtung unverschiebbar gelagert ist. In dem Planetenträger 9 sitzen Lagerbolzen 10, auf wel- chenPlanetenräder 11 gelagert sind. Die Planetenräder 11 stehen in Eingriff mit einem Sonnenrad 12, wel- ches auf der Nabenachse sitzt, und stehen weiter in Eingriff mit einem Hohlrad 14. In einer ringförmigen Ausnehmung des Hohlrads 14 ist ein Gesperreträger 15 in axialer Richtung verschiebbar geführt. Der Ge-
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sperreträger 15 trägt Sperrklinken 16 (s. Fig. 4 und 5). Eine Schraubenfeder 26 sucht, den Gesperreträger 15 in den Figuren nach links zu schieben.
An einer Lagerschale 18 der Nabenhülse 19 ist ein Zahnkranz 17 ausgebildet (s. insbesondere Fig. 4 und 5). An der Innenseite des Hohlrads 14 ist eine Verzahnung 21 angebracht ; diese Verzahnung 21 liegt mit ihrer Planfläche an einer Ringscheibe 22'an, welche mit dem Gesperreträger 15 vereinigt ist.
Auf Verlängerungen der Lagerbolzen 10 sitzt ein Ring 8, welcher auf seiner Innenseite eine Verzahnung 7 trägt.
Auf dem Planetenträger 9 ist ein weiteres Klinkengesperre 28 angebracht, welches in der Zeichnung nicht eingezeichnet ist, in seinem Aufbau aber dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Klinkengesperre 16 entspricht. Gegenüber dem Klinkengesperre 28 ist an der Nabenhülse 19 ein Zahnkranz 25 angebracht.
In Fig. 1 ist die Getriebenabe auf den Schnellgang geschaltet. Die Schraubenfeder 32 drückt die Kupplungsbüchse 3 nach links, so dass die Aussenverzahnung 6 der Kupplungsbüchse 3 mit der Innenverzahnung 7 des mit dem Planetenträger 9 vereinigten Rings 8 in Eingriff steht. Gleichzeitig drückt die Schraubenfeder 26 den Gesperreträger 15 ebenfalls nach links, so dass die Sperrklinken 16 in Eingriff mit dem Zahnkranz 27 der Lagerschale 18 stehen.
Das über das Kettenrad 1 eingeleitete Drehmoment wird somit über den Antreiber 2 und die Kupplungsbüchse 3 auf den Planetenträger 9 übertragen ; dieser dreht sich, die Planetenträger 11 wälzen sich an dem Sonnenrad ab und versetzen dabei das sie umfassende Hohlrad 14 ebenfalls in Drehung, u. zw. mit gegenüber dem Kettenrad 1 vergrösserter Drehzahl und das Hohlrad 14 schliesslich treibt über den Gesperreträger 15 und die Sperrklinken 16 die Nabenhülse 19 an.
In Fig. 2 ist durch Anziehen des Zugstängchens 20 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 32 die Verzahnung 6 der Kupplungsbüchse 3 ausser Eingriff mit der Verzahnung 7 des Rings 8 gebracht. Dafür steht die Verzahnung 6 nunmehr in Eingriff mit der Verzahnung 21 des Hohlrads 14. Die Schraubenfeder 26 drückt den Gesperreträger 15 nach wie vor nach links und die Sperrklinken 16 stehen nach wie vorin Eingriff mit dem Zahnkranz 17 der Lagerschale 18. Das durch das Kettenrad 1 eingeleitete'Drehmoment wird über den Antreiber 2 auf die Kupplungsbüchse 3 übertragen und von dieser mittels der Verzahnung 6 und 21 auf das Hohlrad 14 und weiter über den Gesperreträger 15 und die Sperrklinken 16 auf die Nabenhülse 19. Die Nabenhülse dreht sich mit der gleichen Drehzahl ; wie das Kettenrad 1 ; das Planetengetriebe 9 - 12 läuft leer.
In der Fig. 3 ist durchAnziehen des Zugstängchens 20 die Kupplungsbüchse 3 noch weiter nach rechts verschoben. Die Aussenverzahnung 6 der Kupplungsbüchse 3 steht nach wie vor in Eingriff mit der Innenverzahnung 21 des Hohlrads 14. Der Gesperreträger 15 ist aber nunmehr durch die als Mitnehmer wirkende Planfläche der Verzahnung 6 unter Vermittlung der Ringscheibe 22 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 26 nach rechts verschoben. Die Sperrklinkenl6sind dabei, wie aus Fig. 5 ersichtlich, durch Wechselwirkung mit der glatten Bohrung 24 der Lagerschale 18 ausser Eingriff mit dem Zahnkranz 17 gebracht.
Das durch das Kettenrad 1 eingeleitete Drehmoment wird über den Antreiber 2, die Kupplungsbüchse 3 auf das Hohlrad 14 übertragen. Dieses Hohlrad verdreht die Planetenräder 11, so dass sich diese um das Sonnenrad 12 abwälzen und den Planetenträger 9 in Drehung versetzen. Der Planetenträger 9 treibt über die Sperrklinken 28 und den Zahnkranz 25 die Nabenhülse 19 an, u. zw. mit einer gegenüber dem Kettenrad 1 verminderten Geschwindigkeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrganggetriebenabe für Zweiräder mit einem mit einem Kettenrad vereinigten Antreiber und einem diesen mit verschiedenen Teilen eines Planetengetriebes wahlweise verbindenden, axial verschiebbaren Kupplungsglied, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Antreibers (2) geringer ist, als der Abstand zwischen dem Kettenrad (1) und dem Planetengetriebe (9-12) und dass das Kupplungsglied als den Antreiber axial fortsetzende Kupplungsbüchse (3) ausgebildet ist.