DE10055073A1

DE10055073A1 - Freewheel selecting device has radial freewheel axially movable to effect speed change of planetary gear, and pawls and/or freewheel teeth are bevelled so that with axial shift of freewheel the pawls can withdraw in radial direction

Info

Publication number: DE10055073A1
Application number: DE2000155073
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2002-05-08

Abstract

The freewheel selecting device has at least one radial freewheel (8) which is axially movable to effect speed change of a multispeed planetary gear. The pawls and/or freewheel teeth are side bevelled so that with axial displacement of the freewheel pawls these can withdraw in the radial direction. The freewheel teeth are installed so closely to each other that there is no play in any intermediate position. The freewheel can be axially displaced at least in three stages.

Description

Schalteinrichtungen für Mehrgang-Planetengetriebe werden insbesondere für Fahrrad-Schaltnaben verwendet. Kompaktheit und hoher Schaltkomfort sind wesentliche Bedingungen für den Einsatz solcher Naben.Switching devices for multi-speed planetary gears are used in particular for Bicycle shift hubs used. Compactness and high switching comfort are essential conditions for the use of such hubs.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 24 745 wir deine Fahrrad- Schaltnabe beschrieben, die den Gangwechsel durch Hohlradumschalter und Sonnenrad-Umschalter erlaubt. Die Verzahnungen der "Gangschaltringe" sind starr ausgeführt und deren Flanken sind senkrecht zur Achse. Der Abstand der Verzahnungen ist so gewählt ist, dass ein gegenseitiges blockieren der Hohl- oder Sonnenräder vermieden wird.In the German patent application DE 198 24 745 we your bicycle Shift hub described that the gear change by ring gear switch and Sun gear switch allowed. The teeth of the "gear shift rings" are rigid and their flanks are perpendicular to the axis. The distance of the Gearing is selected so that mutual blocking of the hollow or sun gears is avoided.

Dies beinhaltet die Gefahr, dass während des Schaltvorganges ein "Gang schaltring" in eine Zwischenstellung gerät, die einen Leerlauf bewirkt und somit ein hohes Risiko beim Treten verursacht.This entails the risk that a "gear switching ring "in an intermediate position, which causes an idle and thus causing a high risk when pedaling.

Achsparallele Verschiebungen von Schaltelementen sind bei Nabenschaltun gen üblich. Diese verschieben Nocken oder auch Axialfreiläufe. Teilweise wer den mit axial verschiebbaren Elementen auch Radialfreiläufe geschaltet, jedoch ohne den Freilauf dabei selbst zu verschieben.Axial parallel displacements of switching elements are with hub gear gene usual. These shift cams or axial freewheels. Partially who the radial freewheels are also switched with axially displaceable elements, but without moving the freewheel itself.

Beispiele sind in folgenden Druckschriften beschrieben:Examples are described in the following publications:

Deutsche Offenlegungsschrift DE 198 15 940 A1: Schaltelement schaltet Schaltverzahnungen, die nicht als Freilauf ausgeführt sind.German patent application DE 198 15 940 A1: switching element switches Gear teeth that are not designed as freewheels.

US Patent 4,706,982 und US Patent 4,702,121: axial verschiebbares Schalt element schaltet Radialfreiläufe, jedoch ohne diese selbst axial zu verschieben. Diese Anordnung erfordert eine hohe Anzahl von Freiläufen und benötigt radial mehr Platz.US Patent 4,706,982 and US Patent 4,702,121: axially sliding switch element switches radial freewheels, but without moving them axially. This arrangement requires a large number of freewheels and radial more room.

Deutsche Offenlegungsschrift DE 41 42 867 A1: Die Sonnenräder verfügen über von außen betätigbare, in einer Richtung wirksame Kupplungen, die zwi schen einem Zustand, in dem sie gegenüber der feststehenden Welle frei drehbar sind, und einem auf der feststehenden Welle festgesperrten Zustand umschaltbar sind. Ein solches Prinzip ist auch bei der 12-Gang Nabenschal tung von sram realisiert.German Offenlegungsschrift DE 41 42 867 A1: The sun gears have Via externally operable, unidirectional couplings, the two a state in which they are free from the fixed shaft are rotatable, and a locked state on the fixed shaft are switchable. Such a principle is also the case with the 12-speed hub scarf realized by sram.

Bei diesem Prinzip werden die Freilaufklinken des Radialfreilaufes nicht axial verschoben.With this principle, the freewheel pawls of the radial freewheel do not become axial postponed.

Deutsche Offenlegungsschrift DE 42 03 509 A1: Diese dort beschriebene Fahr radschaltnabe beschreibt eine Variante der Fichtel, die inzwischen von der Fa. sram produziert werden. Alle Naben nach diesem Prinzip verwenden keine axial verschiebbaren Radialfreiläufe.German Offenlegungsschrift DE 42 03 509 A1: This driving described there wheel shift hub describes a variant of the Fichtel, which are now produced by sram. All hubs after this Principle do not use axially displaceable radial freewheels.

Deutsche Offenlegungsschrift DE 197 20 794 A1: Diese beschreibt die 14- Gang Rohloff-Schaltung. Das Schaltprinzip ist hier, dass Sonnenräder über in der Hohlachse gelagerte Nocken und Klinken geschaltet werden. Auch diese sind nicht axial verschiebbar.German Offenlegungsschrift DE 197 20 794 A1: This describes the 14- Rohloff gear shift. The shifting principle here is that sun gears over in cams and pawls mounted on the hollow axle can be switched. This too are not axially displaceable.

Die beschriebenen Prinzipien haben zwei wesentliche Nachteile:The principles described have two major disadvantages:

Sofern der Schaltvorgang nicht durch axial verschiebbare Element realisiert wird, kann dieser prinzipiell nicht durch drehende Teile hindurch erfolgen.If the switching process is not realized by an axially displaceable element in principle, this cannot take place through rotating parts.

Dies ist aber erforderlich, wenn, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, der Schaltvorgang durch einen sich drehenden Planetenradträger hindurch erfol gen soll und sowohl Hohlräder als auch Sonnenräder in einigen Gängen starr sind, in anderen sich mit Laufradgeschwindigkeit drehen. Dass diese Bewe gungsverhältnisse eine sehr geringe Anzahl von Zahnrädern bei einer hohen Anzahl von Gängen erlaubt, wurde in der Deutschen Offenlegungsschrift DE 198 24 745 beschrieben und begründet.However, this is necessary if, as shown in the exemplary embodiment, the Shifting process through a rotating planet carrier and both internal gears and sun gears are rigid in some gears are turning at impeller speed in others. That this move conditions a very small number of gears at a high Number of courses allowed, was in the German Offenlegungsschrift DE 198 24 745 described and justified.

Sofern der Schaltvorgang axial erfolgt, aber die Radialfreiläufe nicht selbst ver schoben werden, ist je Sonnenrad und/oder je Hohlrad ein Freilauf erforderlich. Axialfreiläufe eignen sich nur zum Schalten mit 2 Eingriffen (Ein Eingriff links, ein Eingriff rechts).If the switching process takes place axially, but the radial freewheels do not ver themselves are pushed, a freewheel is required for each sun gear and / or for each ring gear. Axial freewheels are only suitable for switching with 2 interventions (one engagement on the left, an intervention on the right).

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Schalten durch sich drehende Teile hindurch, ohne die Gefahr des Leerlaufs und mit minimaler Anzahl von Freilaufklinken zu ermöglichen. Starting from this prior art, the object of the invention based on switching through rotating parts without the danger to allow idling and with a minimum number of free-wheel pawls.

Diese Aufgabe wird durch eine Freilauf-Schalteinrichtung mit den kennzeich nenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is characterized by a freewheeling switching device nenden features of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß ist eine Freilauf-Schalteinrichtung vorgesehen, bei dem der Radialfreilauf selbst axial verschiebbar ist.According to the invention, a freewheeling switching device is provided, in which the Radial freewheel itself is axially displaceable.

Die Verwendung axial verschiebbarer Elemente hat gegenüber allen anderen beschriebenen Prinzipien den Vorteil, das durch drehende Teile hindurch geschaltet werden kann, beliebig viele Sonnen- bzw. Hohlräder schaltbar sind, Leerlauf zwischen den Gängen vermieden werden kann und die Anzahl der Klinken minimiert wird. Durch die seitliche Abschrägung der Schaltklinken wei chen diese radial aus, wenn axial ein Hindernis auftritt (nämlich der Zahn der Freilaufverzahnung). Dadurch können die Gänge zügig durchgeschaltet wer den, ohne dass Zwischengänge richtig eingerastet sein müssen.The use of axially displaceable elements is superior to all others principles described the advantage that through rotating parts can be switched, any number of sun or ring gears can be switched, Idling between the gears can be avoided and the number of Pawl is minimized. Due to the side bevel of the pawls white Chen radially out if an obstacle occurs axially (namely the tooth of the Freewheel teeth). This means that the gears can be switched quickly the without having to correctly engage intermediate passages.

Durch die dicht nebeneinander angeordneten Freilaufverzahnungen wird der Leerlauf zwischen den Gängen verhindert.Due to the closely spaced freewheel teeth, the Prevents idling between the gears.

Die Mehrstufigkeit des Freilaufes ermöglicht die Schaltung sehr vieler Gänge mit nur einem Schaltelement.The multi-stage freewheel enables the shifting of very many gears with only one switching element.

embodiment

Fig. 1 zeigt als Beispiel eine Fahrradnabe mit integrierter Tretwelle (1). Der Schnitt für den unteren Teil der Zeichnung ist um 45 Grad verdreht und zeigt die Nabe im Bereich zwischen den 4 Planetenradsätzen. Je ein Planeten radsatz besteht aus Planetenradwelle (5) und den Planetenrädern (6), die drehstarr mit dieser Welle verbunden sind. Der Planetenradträger (13) ist in allen Gängen drehstarr mit der Tretwelle verbunden. Der linke Teil des Plane tenradträgers ist mit Schrauben (12) mit dem rechten Teil verbunden. Fig. 1 shows an example of a bicycle hub with an integrated pedal shaft ( 1 ). The cut for the lower part of the drawing is rotated 45 degrees and shows the hub in the area between the 4 planetary gear sets. Each planetary gear set consists of a planet gear shaft ( 5 ) and the planet gears ( 6 ), which are connected in a torsionally rigid manner to this shaft. The planet gear carrier ( 13 ) is non-rotatably connected to the pedal shaft in all gears. The left part of the tarpaulin carrier is connected to the right part with screws ( 12 ).

Die Nockenscheibe (3) verschiebt Schaltstifte (2), die insbesondere den Hohl radumschalter (7) und den Sonnenradumschalter (11) axial verschieben. Der Hohlradumschalter verzahnt mit dem linken Flanschteil (10), sofern er nicht ganz nach rechts geschoben wird. Dann verzahnt er mit der Nabenhülse (4). Bei der Verschiebung nach links greift er in drei verschiedene Hohlräder (14). Dazu werden die erfindungsgemäßen axial verschiebbaren Radialfreiläufe (8) verwendet. Das Bild zeigt je eine Klinke eines solchen Radialfreilaufes im Schnitt. In den Sonnenrad-Umschalter ist ebenfalls ein Radialfreilauf (8) inte griert, der in gleicher Weise über die Nockenscheibe und die Schaltstifte axial verschiebbar ist. Der Sonnenradumschalter greift in den Umschalter starr/drehend (9) ein, durch dessen axiale Lage festgelegt wird, ob der Um schalter mit dem Flansch (10) oder der Nabenhülse (4) verbunden ist. Die Nockenscheibe weist unterschiedliche Vertiefungen auf. Durch die Dre hung der Nockenscheibe sind die verschiedenen Gänge wählbar. Die Schalt seil-Zuführung läuft an der Tretwelle vorbei zur Nockenscheibe.The cam disc ( 3 ) moves switching pins ( 2 ), which in particular move the hollow wheel switch ( 7 ) and the sun gear switch ( 11 ) axially. The ring gear switch interlocks with the left flange part ( 10 ) if it is not pushed all the way to the right. Then it meshes with the hub sleeve ( 4 ). When shifting to the left, it engages in three different ring gears ( 14 ). The axially displaceable radial freewheels ( 8 ) according to the invention are used for this. The picture shows one pawl of such a radial freewheel on average. In the sun gear switch is also a radial freewheel ( 8 ) inte grated, which is axially displaceable in the same way on the cam and the switching pins. The sun gear switch engages in the switch rigid / rotating ( 9 ), the axial position of which determines whether the order switch is connected to the flange ( 10 ) or the hub sleeve ( 4 ). The cam disc has different recesses. The various gears can be selected by rotating the cam disc. The shift cable feed runs past the pedal shaft to the cam disk.

Entscheidend für die sichere Funktion des Umschaltvorganges ist dabei, dass die Freilaufverzahnungen an den Hohl- und Sonnenrädern so dicht zusam menliegen, dass ein Leerlauf nicht möglich ist. Sowohl die Freilaufverzahnun gen als auch die Klinken der Freiläufe sind seitlich so abgeschrägt, dass die Klinken radial ausweichen, wenn ein Schaltzahn ein übergleiten der Klinke ansonsten verhindern könnte.It is crucial for the safe functioning of the switching process that the freewheel teeth on the ring and sun gears so close together that idling is not possible. Both the freewheel gear and the pawls of the freewheels are bevelled on the sides so that the Dodge the pawls radially when a switching tooth slips over the pawl could otherwise prevent.

Die hier dargestellten schaltenden Radialfreiläufe sind auch für andere Naben schaltungen geeignet.The switching radial freewheels shown here are also for other hubs circuits suitable.

Claims

1. freewheeling switching device, characterized in that at least one radial freewheel is arranged axially displaceably, this displacement causing the gear change of a multi-speed planetary gear.

2. freewheeling switching device according to claim 1, characterized net that the pawls and / or the freewheel teeth so sideways beveled that the axial movement of the freewheel ken can dodge them in the radial direction.

3. freewheeling switching device according to claim 2, characterized net that the freewheel teeth so close together rules that idling is avoided in every intermediate position becomes.

4. freewheeling switching device according to claim 1 or 2, characterized characterized in that a freewheel axially in at least three stages can be moved.