Fahrradnabe mit eingebautem Übersetzungswechselgetriebe. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradnabe mit eingebautem. Ubersetzungs- wechselgetriebe mit einem zwischen dem trei benden und dem angetriebenen Teil angeord neten Planetengetriebe und einem achsial ver schiebbaren Kupplungsorgan, durch welches der treibende Teil entweder nur mit dem Planetenradkäfig oder nur mit einem innen verzahnten Gehäusezahnkranz des Planeten getriebes gekuppelt werden kann, oder durch welches gleichzeitig der treibende Teil mit dem Gehäusekranz gekuppelt und dieser letz tere vom angetriebenen Teil entkuppelt wer den kann.
Diese Nabe ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusezahukranz auf der den Planetenrädern zugewandten Seite rollend gelagert ist, dass der Planeten radkäfig aus zwei Teilen besteht, von denen mindestens einer gestanzt ist und einer als aussenverzahntes Schaltzahnrad ausgebildet ist, das mit am angetriebenen Teil angebrach ten Klinken zusammenwirkt, und dass von diesem angetriebenen Teil das, die Radspei- eben zu tragen bestimmte Stück aus Leicht metall besteht.
Der Gehäusezahnkranz kann auf Rollen gelagert sein, die zwischen den beiden Teilen des Planetenradkäfigs neben den Planeten rädern frei drehbar auf die Achssem dieser Räder aufgesetzt sind. Sofern leine besonde ren Rollen zur Verwendung gelangen sollen, kann er auch unmittelbar auf den mit ihm in Eingriff stehenden Planetenrädern rollend gelagert sein.
Der Planetenradkäfig wird zweckmässig aus einem im angetriebenen Teil gelagerten Schaltzahnrad und einem, auf dem Haupt achsenzahnkranz des Planetengetriebes gela gerten, gestanzten Pressstü,ck bestehlen, das auf das Schaltzahnrad ,aufgesteckt ist. Es können auch beide Teile des Käfigs ,gestanzt und kalt geformt sein.
Zur Verringerung des Durchmessers des Käfigs kann oder eine Teil mit zwischen den Lagerstellen für die Pla- netenradachsen angeordneten. Armen versehen sein, die längs eines Kreises, der mit dem Teilkreis dieser Lagerstellen zusammenfällt, rechtwinklig umgebogen und im andern Teil verankert sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind am angetriebenen Teil Klinken ange bracht, welche mit dem als Schaltzahnrad ausgebildeten Teil des Planetenradkäfigs zu sammenwirken und in einen Ring eingebaut sind, der mit den Klinken als Ganzes in den angetriebenen Teil eingeschoben und darin zentriert ist. Dieser Ring kann aus gezoge nem Profilmaterial hergestellt sein und für seine drehfeste Lagerung Einkerbungen auf weisen.
Bei dieser Ausführungsform ist die aus Leichtmetall, z. B. Antikorodal, bestehende Nabenhülse zwecks Materialersparnis aus ge presstem Rohr hergestellt und so ausgebildet, sass die Radspeichenköpfe unmittelbar im Leichtmetall befestigt werden können. Die in die Enden dieser Hülse eingeschraubten La gerschalen sind gestanzt und kalt geformt.
Bei einer Ausführungsfarm ist der ach- siale Verschiebungsweg des Kupp lungsorga- nes durch eine Schaltvorrichtung begrenzbar, welche die verschiedenen, den einzelnen Über setzungen entsprechenden Kuppelstellungen dieses Organes genau einzustellen gestattet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei der Erfindung dargestellt; es zeigen: Fig. l einen achsialen Längsschnitt nach der Linie B-B in Fig. 2 durch die Über setzungsnabe mit einer ersten Ausführungs form der rollenden Lagerung des Gehäuse zahnkranzes und einer ersten Ausführungs form des Planetenradkäfigs; Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1; Fig. 3 und 4 Einzelpartien des achsialen Schnittes der Fig. 1 mit je einer andern Aus führungsform der rollenden Lagerung des Gehäusezahnkranzes; Fig. 5 und 6 eine Vorderansicht und einen aehsialen Schnitt des Planetenradkäfigs in der ersten Ausführungsform, wobei der Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 5 ver läuft; Fig. 7 und 8 eine Vorderansicht und einen aohsalen Schnitt dieses Käfigs in einer an- dern Ausführungsform, wobei der Schnitt nach der Linie D-D in Fig. 7 verläuft;
Fig. 9 und 10 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt und eine Vorderansicht einer ab geänderten Form der Nabenhülse; Fig. 11 ein Detail der Nabenhülse in grö sserem Massstab.
In der Zeichnung bezeichnet 1 die Haupt achse eines Fahrrad-Hinterrades, die mittels Klemmuttern 2 und 3 im Fahrradgestell be festigt werden kann. Auf dieser Achse ist der treibende Teil des Getriebes, bestehend aus einem Kettenrad 4 und einem fest damit ver bundenen Mitnehmerorgan 5, drehbar gela gert. Der angetriebene Teil des Getriebes wird durch die Nabenhülse 6 und zwei in die En den derselben eingeschraubte Kugellagerscha len 7 und 8 gebildet. Durch die Lagerschale 7 ist die Hülse auf der Hauptachse 1 und durch die Lagerschale 8 ist sie auf dem Mit nehmerorgan 5 drehbar gelagert. In der La gerschale 7 ist ein Ring 9 zentriert, in wel chen die Klinken 10 einsgebaut sind.
Zwischen dem treibenden und dem ange triebenen Teil des Getriebes ist ein Planeten getriebe angeordnet. Dieses besteht aus einem auf der Hauptachse 1 festsitzenden Zahn kranz 11, vier mit diesem in Eingriff ste henden Planetenrädern 12, die in einem dreh baren Planetenradkäfig 13 eingebaut sind, und einem drehbar um diesen Käfig angeord neten, inn.enverza.hntenGehäusekranz 14, wel cher mit den Planetenrädern 12 kämmt. Der von der Getriebeseite abgekehrte Teil des G,eh@äusezahnkranzes 1.4 besitzt auf der Innen seite Kupplungszähne 15 und auf der Aussen seite eine ringförmige Aussparung 16,
in welcher Klinken 17 um zur Hauptachse 1 parallele Achsen schwenkbar gelagert sind. Diese Klinken wirken mit einem an ,der La- gerseh-a.le 8 angebrachten Schaltzahnkranz 18 zusammen., gegen den sie unter der Wirkung einer Federkraft anliegen.
Die freien Enden der Klinken 17 ragen durch Öffnungen 19 im CTehäusezahn.kranz in die, die Kupplungs zähne 15 trennenden Zahnlücken hinein, der art, sass die Klinken 17 durch ein mit die sen Kupplungszähnen zusammenarbeitendes Kupplungsorgan, das nachfolgend beschrie ben ist, vom Sehaltzahnkranz 18 abgehoben werden können. Der Planetenradkäfig 13 ist einerseits auf der Hauptachse 1 und ander seits auf der Lagerschale 7 drehbar gelagert und besitzt einen Schaltzahnkranz 20, der mit dem in dieser Lagerschale hefindlichen Klin kenkranz 9-10 zusammenwirkt. Die Drehung des Planetenradkäfigs 13 wird durch die Planetenräder 12 auf den Ge häusezahnkranz 14 übertragen, wobei dieser letztere eine höhere Winkelgeschwindigkeit annimmt als der Käfig 13.
Infolgedessen werden die an diesem Gehäusezahnkranz be findlichen Klinken 17 rascher gedreht als der Sehaltzahnkranz 20 des Käfigs 13, so dass die Nabenhülse 6 immer durch die Klinken 17 angetrieben wird, solange diese Klinken mit dem Schaltzahnkranz 18 in Eingriff stehen.
Für die Umschaltung des Getriebes auf die verschiedenen Geschwindigkeiten ist ein Kupplungsorgan vorgesehen, durch welches das Mitnehmerorgan 5 des Kettenrades ent weder nur mit dem Planetenradkäfig 13 oder nur mit dem Gehäusezahukranz 14 gekuppelt werden kann, oder dieses Kupplungsorgan kann gleichzeitig den treibenden Teil mit die sem Gehäusezahnkranz kuppeln und diesen letzteren vom Teil 6-7-8 entkuppeln. Dieses Kupplungsorgan besteht aus einer achsial verschiebbaren Büchse 21, auf welche ein Armkreuz 22 drehbar aufgesetzt ist. Die ra dialen Arme 23 des Armkreuzes greifen zwi schen den achsparallelen Fortsätzen des Mit nehmerorganes 5 durch und sind so ausgebil det, dass ihre Enden zwischen die am Ge häusezahnkranz 14 vorgesehenen Kupplungs zähne 15 eingreifen können.
Die Büchse 21 steht unter der Wirkung einer Feder 24 am Hauptaebhsenzahukranz 11 an (Fis. 1); ihre achsiale Verschiebung und damit die Ver schiebung des Armkreuzes selbst erfolgt ent gegen der Wirkung dieser Feder mittels eines flexiblen Zugorganes 25. Dieses ist in die hohle Hauptachse 1 eingeführt und endigt in einem an der Büchse 21 befestigten Keil 26, der in einem Längsschlitz 27 dieser Achse gleitbar ist.
In der in Fig. 1 gezeichneten innersten Lage des Armkreuzes 22 liegen dessen Arme 23 gegen die Achsen der Planetenräder 12 an; das Mitnehmerorgan 5 überträgt die Be wegung des Kettenrades 4 auf den Planeten radkäfig 13, mit dem es durch das Armkreuz gekuppelt ist. Der Gehäusezahnkranz 14 wird dann mit der höchsten Geschwindigkeit ge dreht und überträgt seine Bewegung über die Klinken 17 auf die Nabenhülse 6. Durch Betätigung des Zugorganes 25 kann das Armkreuz 22 von der Position der Fig. 1 in eine mittlere Lage nach rechts ver schoben werden, in welcher seine Arme 23 zwischen die Kupplungzähne 15 des Ge häusezahnkranzes zu liegen kommen.
Der Gehäusezahnkranz 14 ist dann, durch das Armkreuz mit dem Mitnehmerorgan 5 des Kettenrades .gekuppelt und er dreht sich mit einer mittleren, Geschwindigkeit, wobei er seine Bewegung wiederum durch die Klinken 17 auf die Nabenhülse 6 überträgt.
Zur Einstellung der kleinsten Geschwin digkeit wird durch Betätigung des Zugorga- nes 25 das Armkreuz 22 in die äusserste rechte Lage verschoben. Die Arme 23 des Kreuzes bleiben mit den Kupplungszähnen 15 des Gehäusezahnkranzes in Eingriff und be wegen gleichzeitig die Klinken 17 derart, dass diese vom Schaltzahnkranz 18 abgehoben werden.
Die Bewegung des Kettenrades wird dann vom Mitnehmerorgau 5 auf den Ge- häusezahukranz 14, von diesem über die Pla netenräder auf den Käfig 13, der gegenüber dem Gehäusezahnkranz mit einer kleineren Gesohwindigkeit dreht, und vom Käfig 13 über :den Klnuken:zahnkranz 9'-10 auf die Nebenhülse 6 übertragen, Die vorgeschriebene Wirkungswelse des übersetzunosooetriebes ist imPrinzip. bekannt.
Gegenüber den bekannten Ausführungen zeigt,d:m ,dargestellte Getriebe einen rationel- leren; Aufbau, .eine einfachere Ausbildung, leichtere Montage und bessere Zugänglichkeit einzelner betriebswichtiger Teile; ausserdem ist es mit geringerem Material- und Arbeits aufwand herzustellen.
Bei bekannten Übersetzungsnaben der vorbeschriebenen Art ist der drehbare Plane tenradkäfig aus einem Stück hergestellt und er trägt ausser den Plandtenrädern einen Klinkenkranz, der mit einer am angetriebe nen Teil augebrachten Innenverzahnung zu sammenwirkt. Eine Vereinfachung wird hier dadurch erreicht, dass der Planetenradkäfig 13 aus zwei Teilen besteht, von denen minde stens einer gestanzt und der andere als aussen verzahntes Schaltzahnrad ausgebildet ist, das mit am angetriebenen Teil angebrachten Klin ken zusammenwirkt. Die Ausbildung eines Teils des Käfigs als Schaltzahnrad hat den Vorteil, dass die bisher übliche Innenverzah nung an der Nebenhülse, die bekanntlich einen grösseren Arbeitsaufwand erfordert als die Herstellung einer Aussenverzahnung, ver mieden wird.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1, 5 und 6 ist der als Schaltzahnrad ausgebildete Teil des Käfigs mit 30 bezeichnet; er ist in der Lagerschale 7 gelagert und besitzt einen End- flausch 31. Auf diesen Flansch ist der andere als gestanztes Pressstück ausgebildete Teil 32 des Käfigs aufgesetzt. Die Achsen der Pla netenräder 12 sind einerseits im Flansch 31 und anderseits im Pressstück 32 gehalten und das letztere besitzt zu seiner Verankerung im Flansch radiale Arme 33, die sich zwischen den Lagerstellen der genannten Achsen er strecken und längs eines Kreises, der ange nähert mit dem Teilkreis der Lagerstellen nm Pressstück zusammenfällt, rechtwinklig um gebogen sind.
Auf diese Weise kann der Durchmesser des Flansches 31 und damit der Durchmesser des gesamten Käfigs klein ge halten werden.
In der Variante der Fing. 7 und 8 besteht der Planetenradkäfig aus zwei gestanzten, kalt geformten Teilen 34 und 35. Der Teil 34 ist wiederum als Schaltzahnrad ausgebildet; erträgt die mit den Klinken 10 des angetrie benen Teils zusammenwirkende Verzahnung 20 und besitzt ausserdem rechtwinklig umge- bog ene Arme 36, auf welche der andere als glatte Scheibe ausgebildete Teil 35 auf gepresst ist.
Die mit dem Schaltzahnrad 30 bezw. 34 zusammenwirkenden Klinken 10 sind in dem Ring 9 eingebaut, der mit den Klinken als Ganzes in die Lagerschale 7 eingeschoben werden kann und in dieser Schale zentriert und drehfest gehalten ist. Der Ring 9 ist der art einfach ausgebildet, dass er aus gezoge nem Profilmaterial hergestellt werden kann, das bereits die für die drehfeste Lagerung des Ringes erforderlichen Einkerbungen auf weist.
Ein weiterer Vorteil des dargestellten Ge triebes besteht darin, dass der den Planeten radkäfig 13 umgebende Gehäusezahnkranz 14 auf der den Planetenrädern zugewandten Seite rollend gelagert ist. Diese Lagerung ist mittels Rollen 40 durchgeführt, die zwischen den beiden Teilen des Käfigs neben den Pla netenrädern, 12 frei drehbar auf die Achsen dieser Räder aufgesetzt sind. Die Rollen kön nen aber auchanders angeordnet und ausge bildet sein.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Rollen 40 zwischen die Planetenräder 12 und das Pressstück 32 des Käfigs eingesetzt und ihr Durchmesser ist so gewählt, dass die betreffenden Lagerstellen des Gehäusezahn kranzes 14 auf einem Kreisbogen liegen, des sen Durchmesser gleich gross wie der Teil- kreisdurchm@esser des Zahnkranzes ist.
In der Variante der Fig. 3 sind die Rollen 41 auf der andern Seite der Planetenräder 1'2 zwischen diese und das Schaltzahnrad 30 ein gesetzt.
L m die Verwendung besonderer Rollen zu vermeiden, kann der Gehäusezahnkranz 14, wie in Fig. 4 dargestellt ist, auch unmi'ttel- ba.r auf den Planetenrädern 12 gelagert sein. Diese Räder besitzen dann neben der Verzah nung einen abgesetzten zylindrischen Teil 42, auf welchen der Crehäusezah,nkranz abge- stützt ist..
Die Nebenhülse 6 ist aus korro@ssion,sfreliem Leichtmetall, z. B. Antik.orodal, hergestellt und dient unmittelbar zur Befestigung der Radspeichen. Bei bekannten Naben aus Leichtmetall werden die Radspeiehen in eiser nen Tragringen befestigt, welche in die Leichtmetallgrussteile fest eingegossen sind. Um dass Einsetzen der Speichen unmittelbar in das Leichtmetall zu ermöglichen, werden die Endflanschen der Nebenhülse, wie in Fig. 11 dargestellt ist, mit kalt gezogenen Ösen versehen.
Diese Ösen besitzen verstärkte Wandungen, die zusammen mit der durch das Kaltverformen erreichten grösseren Härte die erforderliche mechanische Festigkeit bieten.
Zur Vermeidung von Materialabfällen kann die, die Radspeiche tragende Leicht metallhülse aus gepresstem Rohr hergestellt sein. Ferner kann sie, wie in Fig. 1 strich punktiert angedeutet und in den Fig. 9 und 10 besonders dargestellt ist, auch als Brems trommel 50 ausgebildet sein, die auf der In- nenseite einen ringförmig geschlossenen Bremsbelag 51 trägt.
Eine weitere Einsparung an Material- und Arbeitsaufwand wird dadurch erreicht, dass die in die Nebenhülse 6 eingeschraubte Lager schale 8, welche diese Hülse gegen das Mit nehmerorgan 5 abstützt, gestanzt und kalt geformt ist. Auch die Lagerschale 7, durch welche die Hülse gegen die Hauptachse 1 ab gestutzt ist, ist so ausgebildet, dass sie ge stanzt und kalt geformt werden kann. Ferner wird die das Getriebe tragende Hauptachse 1 zweckmässig aus einem gezogenen, runden Profilstab hergestellt, der mindestens auf einer Seite abgeflacht ist. Dadurch werden die Fräsungen an den beiden Enden der Achse vermieden.
Die Verschiebung des Kupplungsorganes 2l-22 in die drei verschiedenen Schaltstellun gen erfolgt nach den früheren Darlegungen durch das flexible Zugorgan 25, dem die Fe der 24 entgegenwirkt. Diese Verschiebung wird bei bekannten Ausführungen durch eine Einstellmarke an der Hauptachse kontrolliert.
Um diese umständliche Kontrolle, die mei stens nicht durchgeführt wird, zu vermeiden und eine genaue Verschiebung des Kupp- lungsorganes 21-22 in die einzelnen Schalt stellungen zu gewährleisten, ist der achsiale Verschiebungsweg dieses Organes zwischen den beiden Endstellungen, in denen die Bewe- gungsübertragung vom treibenden auf den angetriebenen Teil mit der höchsten bezw. kleinsten Übersetzung erfolgt, durch eine Schaltvorrichtung begrenzt, die auf der Zeich nung nicht weiter darstellt ist, weil sie an sich bekannt ist.
Diese Schaltvorrichtung kann beispielsweise einen Rastensehalter auf weisen, der durch das Zugorgan mit dem Kupplungsorgan 21-22 verbunden ist. Wenn das Kupplungsorgan 21-22 unter der Wir kung der Feder 24 am Hauptachsenzahnkranz 11 des Planetengetriebes anliegt, ist der Ra- stentschalter bei straff gespanntem Zugorgan 25 auf die eine Grenzstellung einzustellen; die übrigen Schaltstellungen des Schalters stimmen dann genau mit der Zwischenlage und der äussern Endlage des Kupplungsorga- nes überein.
Die vorstehend beschriebene Fahrradnabe ist für Fettspeicherung gebaut, so dass keime besondere Schmierung erforderlich ist; eine alljährliche Revision genügt, um die Nabe dauernd in gutem Betriebszustand zu halten. Die Nabe ist von gefälliger Form; sie hat ein elegantes und leicht Aussehen und ihre Ge wichtsersparnis gegenüber bekannten Aus- führungendieser Art beträgt 10 bis 30 % .