DE1190826B

DE1190826B - Mehrgang-UEbersetzungsnabe mit in Abhaengigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betaetigter Gangschaltung

Info

Publication number: DE1190826B
Application number: DEF35956A
Authority: DE
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1962-02-07
Filing date: 1962-02-07
Publication date: 1965-04-08
Also published as: NL288580A; FR1346658A; CH418158A; NL140467B; GB964637A; US3180167A

Description

Mehrgang-Übersetzungsnabe mit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betätigter Gangschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgang-Übersetzungsnabe mit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betätigter Gangschaltung, bei der innerhalb der Nabenhülse ein Mehrgang-Übersetzungsgetriebe angeordnet ist. Eine solche Mehrgang-Übersetzungsnabe weist gegenüber den üblichen durch Hand- bzw. Rücktrittschaltung betätigten Übersetzungsnaben wesentliche Vorteile auf. An den Fahrer werden keine besonderen Anforderungen im Hinblick auf die Einschaltung der richtigen Gangstufe gestellt, und die optimale Gangstufe wird für jede Fahrgeschwindigkeit automatisch eingeschaltet. Gegenüber den bekannten, durch die Größe des übertragenen Drehmomentes automatisch geschalteten Mehrgang-Übersetzungsnaben ist es ein wesentlicher Vorteil der Naben mit fahrgeschwindigkeitsabhängiger Übersetzungsänderung, daß die Regelgröße sich nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich ändert. Das übertragene Drehmoment ändert sich im Gegensatz zur Fahrgeschwindigkeit bei Fahrradantrieben sprunghaft je nach der Kraftanstrengung des Fahrers und ist daher als Regelgröße für die übersetzungsänderung ungeeignet.
Eine wesentliche Schwierigkeit besteht bei den fahrgeschwindigkeitsabhängig geschalteten Mehrgang-Übersetzungsnaben darin, daß im Bereich normaler Fahrrad- und Mopedgeschwindigkeiten die der Fahrgeschwindigkeit proportionale Drehzahl der Nabenhülse auch bei Verwendung großer Fliehgewichte nicht zur Erzeugung ausreichender Schaltkräfte für die Übersetzungsänderung ausreicht.
Es ist zwar eine, inbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmte, selbsttätige Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe bekannt, bei der in Abhängigkeit von der Drehzahl über Fliehgewichte lediglich der Schaltbeginn gesteuert wird, wobei die Schaltung über eine gesonderte Druckluft-Servo-Anlage erfolgt. Für Mehrgang-Übersetzungsnaben ist diese Schalteinrichtung auf Grund des großen Bauaufwandes völlig ungeeignet, da zusätzliche Hilfskräfte zur Schaltung erforderlich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung für Mehrgang-Übersetzungsnaben der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau zur Erzeugung ausreichender Schaltkräfte geeignet ist. Diese Nabe soll die aufgezeigten Schwierigkeiten überwinden, einen kompakter. Aufbau sowie aerinaen Außendurchmesser aufweisen, alle Gangschaltorgane innerhalb der Nabenhülse haben und im Betrieb optimale Eigenschaften besitzen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schaltung der Gänge durch die Drehung der Naben'hülse über eine Mitnahmekupplung erfolgt, die durch die Fliehgewichte eingeschaltet wird. Da erfindungsgemäß die Schaltung der Gänge durch die Drehung der Nabenhülse und nur die Regelung des Schaltzeitpunktes durch die Fliehkraft erfolgt, können trotz der sehr geringen Fliehkräfte ausreichend große Schaltkräfte für die übersetzungsänderung erzielt werden. Da relativ große Schaltkräfte zur Verfügung stehen, können Schaltsysteme beliebiger Art für das innerhalb der Nabenhülse eingebaute Mehrgangübersetzungsgetriebe verwendet werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Mehrgangübersetzungsnabe ist es, daß die Stellung der Schaltorgane für die Gänge sich nicht kontinuierlich mit der Drehzahl der Nabenhülse und der Fahrgeschwindigkeit ändert, sondern daß die Schaltorgane sich jeweils immer in einer bestimmten Stellung befinden, die dem jeweiligen Gang entspricht, wobei jedem Gang nur eine Stellung zugeordnet ist. Auf diese Weise wird vermieden, daß sich durch nur zum Teil im Eingriff befindliche Schaltorgane Schäden ergeben. Weiterhin ist es durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Mehrgang-Übersetzungsnabe auch möglich, Pendelungen zwischen zwei Gangstufen, die beim Fahren im Grenzbereich, d. h. mit Umschaltdrehzahl auftreten könnten, zu vermeiden.
Die Figuren stellen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dar.
F i g. 1 zeigt einen halben Längsschnitt durch eine Zweigangübersetzungsnabe gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt einen Querschnitt 11-II durch die Fig. 1.
F i g. 3 zeigt eine Abwicklung der Schaltbüchse der Nabe entsprechend F i g. 1; F i g. 4 zeigt eine Abwicklung der mit einer Schaltkurve versehenen Büchse.
In den Figuren ist die feststehende Nabenachse mit 1 und die umlaufende Nabenhülse mit 2 bezeichnet. Auf der Nabenachse 1 ist das Sonnenrad des als Planetengetriebe ausgebildeten Übersetzungsgetriebes fest angeordnet. Im Planetenradträger 3, der gleichzeitig als Antreiber dient und das Kettenrad 34 trägt, sind ::littels der Planetenradachsen 4 die Planetenräder 5 gelagert, die sich im Eingriff mit dem Sonnenrad 29 und dem Hohlrad 6 befinden. Der Planetenradträger 3 ist drehfest mit einer an ihrem Außenumfang verzahnten Hülse 7 verbunden. In die Außenverzahnung der Hülse 7 greift verschiebbar die Innenverzahnung 11 eines Sperrklinkenträgers 12 ein und schafft so eine drehfeste Verbindung zwischen diesen Teilen. Das Hohlrad 6 ist an der dem Getriebe abgekehrten Seite mit Klauen 8 od. dgl. versehen, die zum Eingriff mit entsprechenden Gegenklauen 9 am Sperrklinkenträger 10 gebracht werden können. Die Klinken der Sperrklinkenträger 10 und 12 befinden sich dauernd im Eingriff mit der an der Innenwand der Nabenhülse 1 befindlichen Gesperreverzahnung 22. Der Sperrklinkenträger 12, auf dem der Sperrklinkenträger 10 gelagert ist, stützt sich an dem dem Getriebe angekehrten Ende auf eine Schiebehülse 13 ab, die durch den längsverschiebbaren Schubklotz 14 verschoben werden kann. Auf der .der Schiebehülse 13 abgekehrten Seite liegt der Schubklotz 14 an der Schaltkurve 27 der Büchse 15 an. Die Feder 30 drückt die Schiebehülse 13 und damit den Schubklotz 14 gegen die Schaltkurve 27. Am Außenumfang der Büchse 15 ist die Sperrklinke 16 angeordnet, die durch Aussparungen 24, 25 der Schaltbüchse 17 gesteuert wird und bei entsprechender Stellung der Schaltbüchse 17 zum Eingriff mit der Gesperreverzahnung 18 am Ring 26 gelangen kann. Dadurch wird die Büchse 15 von der Nabenhülse 2 mitgenommen, da der Ring 26 drehfest in der Nabenhülse 2 gelagert ist. Die Schaltbüchse 17 ist durch die Vorsprünge 19 drehfest, aber längsverschiebbar mit dem Stellkonus 20 verbunden und wird durch die als Kugeln ausgebildeten Fliehgewichte 32 beaufschlagt. Die Fliehgewichte 32 nützen sich andererseits an der fest in der Nabenhülse 2 angeordneten Schale 21 ab, die Ausnehmungen für die Fliehgewichte 32 aufweist. Diese Ausnehmungen nehmen die Fliehgewichte 32 mit, sobald die Nabenhülse 2 sich dreht. Die Axialverschiebung der Schaltbüchse 17 erfolgt gegen den Druck der Rückholfeder 23, durch deren Bemessung die Einschaltdrehzahl für die Klinken 16 festgelegt werden kann. Die Vertiefungen 28 an der Schaltkurve 27 sollen den Schubklotz 14 in der jeweiligen Schaltstellung festhalten und erübrigen eine allzu genaue Einstellung der Schaltorgane.
Die Wirkungsweise der dargestellten Mehrgang-Übersetzungsnabe ist folgende: Die in den Figuren dargestellte Stellung entspricht der Ruhelage der Nabe. Wird der Planetenradträger 3 über das Kettenrad 34 angetrieben, so wird die Antriebsbewegung über die Hülse 7 auf den Sperrklinkenträger 12 und von dort auf die entsprechenden Klinken und die Gesperreverzahnung 22 auf die Nabenhülse 2 übertragen. Das Anfahren erfolgt also bei diesem Ausführungsbeispiel im direkten Gang.
Wir die Drehzahl der Nabenhülse 2 erhöht, so bewegt sich, durch die radiale Verschiebung der Fliehgewichte 32 nach außen, die Schaltbüchse 17 in axialer Richtung. Wird die Drehzahl der Nabenhülse. erreicht, bei der der Umschaltvorgang stattfinden soll, so gibt, durch die Verschiebung der Schaltbüchse 17, die Aussparung 24 die Sperrklinke 16 frei und diese gelangt zum Eingriff in die Gesperreverzahnung 18. Dadurch wird die Büchse 15 von der Nabenhülse 2 gedreht, und zwar so weit, bis durch das Ende der Aussparung 24 die Klinke 16 wieder aus der Gesperreverzahnung 18 gelöst wird. Durch die Drehung der Büchse 15 wird der nicht drehbar in der Achse geführte Schubklotz 14 von der Schaltkurve 27 nach rechts verschoben, und die Klauen 8,des Hohlrades 6 gelangen zum Eingriff mit den Gegenklauen 9 am Sperrklinkenträger 10. Dadurch ist der nächstfolgende Gang eingeschaltet. Dabei erfolgt der Antrieb vom Kettenrad 34 über den Planetenradträger 3 und die Planetenräder 5 auf das Hohlrad 6 und von dort über den Sperrklinkenträger 10 und die Klinken sowie die Gesper reverzahnung 22 auf die Nabenhülse 2. Die Drehzahl des Kettenrades 34 wird dabei ins Schnelle übersetzt, und die Klinken des langsamer laufenden Sperrklinkenträgers 12 werden durch die Gesperreverzahnang 22 überholt. Es ist also der Schnellgang eingeschaltet.
Sinkt die Drehzahl der Nabenhülse 2 und damit die Fahrgeschwindigkeit unter den Wert, bei dem die Zurückschaltung erfolgt, so spielt sich der umgekehrte Vorgang ab. Die Schalbüchse 17 bewegt sich nach links, und die Aussparung 25 gibt die Klinke 16 frei. Die Klinke 16 greift durch die Aussparung 25 in die Gesperreverzahnung 18, und die Büchse 15 wird wieder so weit gedreht, daß der Schubklotz 14 sich in der in den Figuren dargestellten Stellung befindet. Die Klinke 16 wird über das Ende der Aussparung 25 ausgekuppelt. Durch die Feder 30 werden dann die Sperrklinkenträger 10 und 12 nach links geschoben und die Verbindung zwischen den Klauen 8 und den Gegenklauen 9 gelöst. Dadurch ist wieder der Normalgang eingeschaltet.
Die für die Schaltung maßgebenden Steuerkanten 31 bzw. 33 der Aussparung 24 und 25 bestimmen durch ihre Lage in bezug auf die Ausgangsposition der Schaltbüchse 17 den Umschaltpunkt vom Berggang zum Direktgang bzw. vom Direktgang zum Berggang, denn es besteht zwischen Fahrgeschwindigkeit und Schaltbüchsenstellung ein etwa einer quadratischen Funktion entsprechender Zusammenhang. Die Aussparungen 24 und 25 bzw. die Steuerkanten 31 und 33 der Schalbüchse 17 sind in Längsrichtung gegeneinander versetzt, womit erzielbar ist, daß der Schaltpunkt beim Aufwärtsschalten nicht mit dem Schaltpunkt beim Abwärtsschalten zusammenfällt. Dadurch werden Pendelungen von einer Gangstufe zur anderen sicher vermieden. Diese Möglichkeit ist ein wesentlicher Vorteil, der der erfindungsgemäßen Mehrgang-Übersetzungsnabe anhaftet.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann hinsichtlich Gangzahl, Getriebeart und Schaltsystem des Getriebes weitgehend variiert werden. Ebenso ist es Möglich, statt der Kugeln andere Fliehgewichte zu verwenden.
Schutz wird lediglich für die *Kombination der Merkmale des Hauptanspruches begehrt.

Claims

Patentansprüche: 1. Mehrgang-Übersetzungsnabe mit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch betätigter Gangschaltung, bei der innerhalb der Nabenhülse ein Mehrgang-übersetzungsgetriebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung der Gänge durch die Drehung der Nabenhülse (2) über eine Mitnahmekupplung (16, 18) erfolgt, die durch die Fliehgewichte (32) eingeschaltet wird. 2. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmekupplung (16, 18) zwischen der Nabenhülse (2) oder einem drehfest mit ihr verbundenen Teil und einem mit einer Schaltkurve (27) oder Schaltzähnen versehenen Teil angeordnet ist. 3. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Schaltvorganges :die Mitnahmekupplung (16, 18) durch eine mit Aussparungen (24, 25) versehene Schaltbüchse (17) ausgeschaltet wird. 4. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmekupplung (16, 18) beim Erreichen des Schaltpunktes durch die Fliehgewichte (32) über eine mit Aussparungen (24, 25) versehene Schaltbüchse (17) eingeschaltet wird. 5. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmekupplung (16, 18) als Klinkengesperre ausgebildet ist. 6. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in der Schaltbüchse (17) so gegeneinander versetzt sind, daß der oder die Schaltpunkte beim Aufwärtsschalten und der oder die Schaltpunkte beim Abwärtsschalten nicht zusammenfallen. 7. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ,die Fliehgewichte (32) als Kugeln ausgebildet sind, die durch die Drehung der Nabenhülse (2) mitgenommen werden. B. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Rückholfeder (23) für die Fliehgewichte (32) einstellbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 487 284.