DE248109C

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Publication number: DE248109C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 248109 — KLASSE 63&. GRUPPE

CHARLES THOMAS BROCK SANGSTER in BOURNBROOK b. BIRMINGHAM, Engl.

Wechselgetriebe für Fahrräder. Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. September 1909 ab.

Die Erfindung betrifft eine für Fahrräder u. dgl. bestimmte Dreigeschwindigkeitsnabe derjenigen Art, bei welcher als Wechselgetriebe das bekannte Umlaufrädergetriebe dient, dessen zur Achse konzentrische Bestandteile ein sogenanntes Sonnenrad, ein Umlaufräderträger (für die Planetenräder) und ein äußerer.Innenzahnungskranz sind. Zwischen letzterem, kurz Laufkranz genannten Zahnrad mit Innenverzahnung und jenem Sonnenrad sind in Abwälzungseingriff die Planetenräder des dritten Bestandteils, _ des Umlaufräderträgers, angeordnet. Unter Zugrundelegung des Prinzips, das Sonnenrad selbst undrehbar und lediglich zum Schaltungszwecke achsial verschiebbar anzuordnen und mittels selbsttätiger Kupplungsklinken entweder den Umlaufräderträger oder den äußeren Innenzahnungskranz die Antriebsdrehung aufnehmen zu lassen, bestellt die vorliegende Erfindung darin, daß eine durch zwei an der Sonnenradwelle lose Zahnringe gebildete Doppelkupplung in eingerücktem Zustande einerseits der mittleren Übersetzung wie anderseits der hohen Übersetzung dient und bei Trennstellung der Ringe die Schaltung auf niedere Übersetzung bedingt, und daß für die hohe Übersetzung eine mittels Daumenringes beeinflußte, selbsttätig in die Eingriffslage strebende Klinke dient, welche eine Kupp- lung des angetriebenen Außenkranzes mit der Nabe bewirkt. Diese mit einem undrehbaren Sonnenrad kombinierte und mit drei (darunter zwei selbsttätigen) Klinken als Schaltmitteln wirksame Vorrichtung hat bestimmte Vorteile gegenüber jener bekannten Dreigeschwindigkeitsnabe, bei welcher unter Zuhilfenahme des verschiebbar und drehbar angeordneten Sonnenrades alle Umschaltvorgänge durch einen Satz von mittels Daumen beeinflußter Kraftschlußklinken bewerkstelligt werden und zwischen den Wechsellagen gewisse Freistellungen der Teile vorkommen können, die das sichere augenblickliche Einrücken zur Wechsellage erschweren. So ist das kupplungsmäßige Einrücken des Stirnendes des Sonnenrades gegen einen feststehenden Eingriffteil, damit es zeitweilig die undrehbare Lage erhält, mit der Schwierigkeit verbunden, daß bisweilen Zahn auf Zahn stößt — anstatt daß ein Kupplungszahn des Sonnenrades in eine Gegenlücke des Eingriffteiles

paßt und daß hierdurch die regelrechte

augenblickliche Kupplungsschaltung vereitelt wird. Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung ist in dieser Beziehung eine zuverlässigere Wirkung anzunehmen, weil die mit abwechselnden Zahnvorsprüngen und Zahnlücken gegeneinander wirksamen (nicht am Sonnenrad angebrachten) Kupplungsteile eine Relativbewegung zueinander haben.

Auf den Zeichnungen ist die Dreigeschwindigkeitsnabe in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.

Fig. ι ist ein Längsschnitt, bei welchem die Teile in der Lage für mittlere Übersetzung sind,

Fig. 2 ein Längsschnitt wie Fig. 1 für die der niederen Übersetzung entsprechende Schaltlage.

Fig. 3 zeigt den Längsschnitt in der Lage für hohe Übersetzung.

Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie x-x,

Fig. 5 ein solcher nach der Linie x^-x¹ von Fig. i.

Fig. 6 und 7 sind Schnittdarstellungen nach x²-x² von Fig. i, wobei eine verschiedene ^: Klinkeneingrifflage gezeichnet ist. j

Fig. 8 veranschaulicht die bei der hohen Übersetzung in Wirkung tretende Klinke (34). Fig. 9 und 10 sind Einzelansichten der festen Achse (16) und des Sonnenrades (14) der Nabe. Fig. 11 ist ein Querschnitt, der die Anordnung der Planetenräder des Umlaufräderträgers in ihrem Eingriff an dem Sonrienrad und an dem äußeren Innenzahnungskranz darstellt. Das in die Nabe 31 eingebaute Umlaufrädergetriebe umfaßt als Bestandteile den äußeren, _ mit Innenverzahnung versehenen ringförmigen Laufkranz 11, das Sonnenrad 14 und den Umlaufräderträger 12, welcher mit den Planetentrieben 13 (Fig. 11) eine kreisende Bewegung im Ringraum zwischen Kranz 11 und Sonnenrad 14 auszuführen vermag. Die Planetentriebe 13 sind in dauerndem Eingriff mit der Innenzahnung des Laufkranzes und mit dem Sonnenrad 14. Letzteres lagert in Achsialrichtung verschiebbar auf der fest und undrehbar angeordneten Achse 16 (Fig. 3), wobei durch Rippen oder Federn 17 an der Achse in Eingriff mit dem genuteten linken Ende des Sonnenrades dessen Drehung ebenfalls verhindert ist. Das Sonnenrad ist vom linken Ende her (durch eine bekannte Stellvorrichtung mit Gewindehülse 39 und Schubschiene 46) in solchen Grenzen verschiebbar, daß es eine von den drei Stellungen einnehmen kann, die der Übersetzung auf mittlere, niedere und hohe Geschwindigkeit entsprechen.

Vom Kettenrade 18 am anderen (rechten) Ende der Nabe wird der Antrieb eingeleitet, der an die Nabe zu übertragen ist. Das Kettenrad 18 ist mit dem Treibklinkenträger 19 fest verbunden, welcher zwei Satz von selbsttätigen Klinken 20, 22 besitzt. Von diesen wirken die einwärts gerichteten Klinken 20 (Fig. 4) lediglich als Mitnehmer für einen Kupplungsflansch 24, wodurch die Rückwärtsfreilaufbewegung ermöglicht ist. Wenn auf diese Rückwärtsdrehung nicht Rücksicht zu' nehmen wäre, könnte der Teil 24 unmittelbar mit dem Träger 19 bzw. dem Kettenrad 18 verbunden sein.' Die auswärts gerichteten Klinken 22 (Fig. 5) streben vermöge Federung zum Eingriff in eine Sperrzahnung 23, die zum Laufkranz 11 des Umlaufgetriebes gehört. Der wirksame Angriff dieser Klinken 22 entspricht dem Antrieb bei niederer Übersetzung; dagegen werden die Klinken 22 bei der hohen Übersetzung von den Sperrzahndaumen der Sperrzahnung 23 überlaufen, so daß sie nicht zur Wirkung kommen.

Diesem Sperrzähnflansch 23 auf der einen Seite des Laufkranzes 11 entspricht ein anderer Sperrzahnflansch 35 (Fig. 6 und 7) auf der anderen Seite desselben. Hier kommt die nachher beschriebene, mittels Daumenrings 38 gesteuerte Höchgeschwindigkeitsklinke 34 zur Wirkung, die jedoch während der übrigen Schaltstellungen außer Eingriff gehalten bleibt, wie aus Fig. 7 ersichtlich.

Der. Umlauf radträger 12 (in der Zeichnung durch Schraffur mit abwechselnd punktierten und vollen Linien hervorgehoben) besitzt ebenfalls eine Sperrzahnung 33 (Fig. 6 und 7), mit welcher die selbsttätig in Eingriff strebenden Klinken 32 zusammenwirken. Dieser Klinkensatz 32 gehört wie derjenige der gesteuerten Klinken 34 einem Ringteil 29 an, der sich als Flanschfortsatz des äußeren Nabenkörpers 31 von links her an das innere Getriebe heran erstreckt, wobei sein .Endflansch 30 zwischen den Sperrzahnungen 35 und 33 hineinragt.

Die Kupplungsvorrichtung, mit deren Hilfe der Wechsel der Übersetzung zufolge Schaltverschiebung des Sonnenrades 14 bewerkstelligt wird, hat folgende Anordnung.

Mit 28, 27 sind die beiden Kupplungsringe bezeichnet, die lose drehbar auf der Achse 16 neben dem Sonnenrad 14 und übrigens mit diesem verschiebbar angeordnet sind. Diese Kupplungsringe sind wie Zahnräder außen mit einer Stirnzahnung versehen, die indessen hier lediglich "den Zweck einer mit Achsialschub ein- und ausrückaren Kupplungszahnung erfüllt. Der Mitnehmerring 24 auf Seiten des Kettenrades 18 hat die entsprechende Innenzahnung 25 (Fig. 1), und der Kupplungsring 27 behält ungeachtet der Verschiebung stets seinen Kupplungseingriff in genanntem Mitnehmerring 24. Der andere Ring 28 hat seinen Kupplungseingriff an einem mit Kuppelzahnung 26 inwendig versehenen Nabenteil des Umlaufräderträgers 12 (Fig. 11), so daß er an dessen Umlaufdrehung zwangläufig teilnehmen muß. Bei der in Fig. 2 dargestellten Lage — der niederen Übersetzung entsprechend — stehen die Kupplungsringe 28 und 27 getrennt voneinander, so daß sie unabhängig umlaufen können.

Die Stellung der Teile für die mittlere oder normale Drehgeschwindigkeit ist in Fig. 1 nebst Schnittfiguren 4, 5 und 7 dargestellt. Das Sonnenrad 14 mit den Kupplungsringen 28, 27 ist in die äußerste Stellung nach links verschoben. Durch diese Verschiebung ist der Ring 27 gezwungen, mit seiner Stirnzahnung in der Kupplungszahnung 26 des Umlaufräderträgers eine Eingrifflage zu gewinnen, wodurch augenblicklich Ring 27 mit Ring 28 und beide mit dem Umlauf räderträger 12 verkuppelt erscheinen. Vom Kettenrad 18 pflanzt sich also der Drehungsantrieb durch 24 und 27 auf den Umlaufräderträger 12 fort; da dessen Umlauftriebe 13 sich auf dem feststehenden Sonnenrad abwälzen, erhält der Laufkranz 11 nebenhergehend eine größere Drehgeschwindigkeit, weswegen die Klinken 22 wirkungslos

Claims

von den Sperrzähnen 23 überlaufen werden, eine Antriebsübertragung an dieser Stelle also ungeachtet des selbsttätigen Eingriffs jener Klinken 22 ausgeschlossen wird. Vom Umlaufräderträger 12 überträgt sich dagegen der Antrieb durch den Satz selbsttätiger Klinken 32, die von der Sperrzahnung 33 des Trägers 12 erfaßt werden, auf den Fortsatz 29, 30 und auf die Nabe 31, so daß diese mit der durch die

ίο Einstellung bestimmten mittleren oder normalen Geschwindigkeit umläuft.

Die Umschaltung zur Übersetzung auf die niedere Geschwindigkeit geschieht dadurch, daß man das Sonnenrad 14 aus der Grenzstellung (links) zur Mittelstellung gemäß Fig. 2 verschiebt. Die Kupplungsringe 28, 27 werden in diesem Falle aus der gemeinschaftlichen Kuppelstellung getrennt, so daß nun nicht mehr der Ring 27 das Kuppelorgan für den Umlaufräderträger 12 bildet, sondern für sich leergehend mit dem Kettenrad 18 umläuft. Alsdann kommen die selbsttätigen Klinken 22 zum Eingriff an den Sperrzähnen 23 des Laufkranzes 11, und es wird dieser zum mittelbaren Überträger der Drehbewegung insofern, als seine mit dem Kettenrad übereinstimmende Drehung für den Umlauf räderträger 12 eine verlangsamte Drehung bestimmt, weil sich die Planetenräder 13 an dem feststehenden Sonnenrad 14 abwälzen müssen. Wie vorher im Falle der mittleren Übersetzung sind auch für diesen Langsambetrieb jene Klinken 32 (im Eingriff mit den Sperrzähnen 33) die Mittel, welche den Antrieb vom Umlaufräderträger auf die Nabe ' 35 übertragen.

Bei der dritten Stellung (Fig. 3) — für hohe Übersetzung — tritt der Satz Klinken 34 ins Spiel, deren besondere Anordnung folgende ist. Die in dem Teil 30 drehbar bei 60 gelagerten Klinken 34 (Fig. 6) sind mit Schwänzen 37 (Fig. 8) versehen, die seitlich aus der Bahn der Sperrzahnungen verlegt sind, damit sie von einem Daumenring 38 beeinflußt werden können. Genannter Daumenring 38 verschiebt sich mit dem Sonnenrad 14. In den Stellungen nach Fig. 1 und 2 werden die Schwänze 37 durch den Schulteranlauf des Daumenringes 38 zwangmäßig so umgelegt gehalten, daß die Klinken 34, obschon sie durch ihre Federn 36 in ihre Eingrifflage streben, in wirkungsloser Lage (Fig. 7) verbleiben und eingrifflos an der Sperrzahnung 35 vorbeigehen können. Erst wenn das Sonnenrad 14 nebst Zubehör, unter Entgegenwirken der von rechts her pressenden Feder 48 (Fig. 3), ganz nach rechts verschoben wird, kommt der Daumenring 38 in solche Stellung, daß die Schwänze 37 der Klinken 34 freigegeben werden. Alsdann federn dieselben in die Eingrifflage (Fig. 6) und kuppeln sich mit dem Laufkranz 11 des Umlaufgetriebes. Vermöge der Verschiebung nach rechts hat inzwischen der Kupplungsring 28 die Kupplungseingrifflage innerhalb des Mitnehmerringes 24 gewonnen ; daher ist das Kettenrad 18 als direkt mit dem Umlaufräderträger 12 verkuppelt anzunehmen. Wegen der Abwälzung der Planetenräder 13 an dem feststehenden Sonnenrad 14 bewegt sich der äußere Laufkranz 11 mit entsprechend vergrößerter Geschwindigkeit. Mit hoher Übersetzung wird folglich der Antrieb mittels jener Klinken 34 an die Nabe übertragen. Der Satz von Hochgeschwindigkeitsklinken 34 ist der einzige, welcher die verhältnismäßig komplizierte Einrichtung der Steuerung mittels Daumenringes 36 erfordert. Die beiden anderen Klinkensätze 22 und 32 werden lediglich durch selbsttätig einfallende Klinken gebildet.

Bei der Einrückung des Getriebes aus der niederen Geschwindigkeit (Fig. 2) zur mittleren oder zur hohen macht sich die Kupplungseinklinkung entweder des Ringes 27 oder des Ringes 28 an einem ihm stirnseitig gegenüberstehenden Innenzahnkranz 26 bzw. 25 notwendig. Die Möglichkeit, daß etwa zufällig Zahn auf Zahn stößt und daß so der sofortige Kupplungseingriff vereitelt wird, ist bei der beschriebenen Einrichtung dadurch praktisch ausgeglichen, daß die Kupplungsteile im Zeitpunkte des Auseinanderschiebens eine relative go Eigendrehung besitzen, so daß sich in kurzer Zeit Zähne und Lücken einander eingriffsmäßig gegenüberstellen können.

Ρλϊεντ-Anspeucη :

Wechselgetriebe für Fahrräder mit dreifacher Übersetzung mittels eines Umlaufrädergetriebes, von welchem das Sonnenrad undrehbar und lediglich zum Schaltungszwecke achsial verschiebbar angeordnet ist und entweder der Umlauf rädert rager oder der äußere Innenzahnungskranz die Antriebsdrehung mittels selbsttätiger Kupplungsklinken aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch zwei an der Sonnenradwelle lose Zahnringe (27, 28) gebildete Doppelkupplung in eingerücktem Zustande einerseits der mittleren Übersetzung wie anderseits der hohen Übersetzung dient und bei Trennstellung der Ringe die Schaltung auf niedere Übersetzung bedingt, und daß für die hohe Übersetzung eine mittels Daumenringes beeinflußte, selbsttätig in die Eingrifflage strebende Klinke (34) dient, welche eine Kupplung des angetriebenen Außenkranzes mit der Nabe bewirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.