DE1005863B

DE1005863B - Umlaufraederschaltgetriebe, insbesondere Fahrradkettenradschaltung

Info

Publication number: DE1005863B
Application number: DEH16132A
Authority: DE
Inventors: Willi Hildebrandt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-04-20
Filing date: 1953-04-20
Publication date: 1957-04-04

Description

Umlaufräderschaltgetriebe, insbesondere Fahrradkettenradschaltung Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufräderschaltgetriebe mit einer Einrichtung zur Feststellung des Umlaufradträgers oder eines der beiden Haupträder, bei dem während der Drehung durch äußere Einwirkung die Übersetzung des Getriebes umgeschaltet werden kann, insbesondere von einer Übersetzung von 1:1 auf eine Untersetzung, z. B. von 2:3.
Die Erfindung soll sich insbesondere für die Anwendung auf eine Kettenradschaltung für ein Fahrrad eignen; sie ist daher so ausgebildet, daß durch eine Verstellung von einem ortsfesten Teil aus, z. B. einem Rahmenteil oder der Lenkstange eines Fahrrades aus, das Übersetzungsverhältnis umgeschaltet werden kann.
Derartige Umlaufräderschaltgetriebe sind in verschiedenen Ausführungen, insbesondere bei Fahrradantrieben, bekannt. Bei einem derselben ist der Umlaufradträger mit der Antriebsachse verbunden, und das innere Hauptrad kann mittels eines an ihm gelagerten Radialschiebers entweder am Fahrradrahmen festgestellt oder mit dem äußeren Hauptrad gekuppelt werden. Die Verstellung erfolgt durch Anziehen einer Drahtseilschleife, innerhalb welcher sich der Schieber dreht.
Bei einer anderen Ausführungsform, bei welcher ebenfalls ein radial verschiebbarer Schieber an dem inneren Hauptrad gelagert ist und letzteres mit dem Umlaufradträger kuppelbar ist, wird der Schieber durch einen im Fahrradrahmen gelagerten Anschlag in die Entkuppelungslage gebracht und gleichzeitig der Umlaufradträger am Rahmen festgestellt.
Bei einer dritten Ausführungsform sitzt der Umlaufradträger auf der Antriebsachse und ist durch eine in einer Radialebene bewegbare, an dem inneren Hauptrad gelagerte Klinke mit diesem gekuppelt. Die Entkupplung erfolgt durch einen parallel zur Antriebsachse bewegbaren, ortsfest gelagerten Anschlag, durch den die Kupplungsklinke in die Freigabelage gedrängt wird, wobei gleichzeitig das innere Hauptrad festgehalten wird.
Diese bekannten Anordnungen haben insbesondere infolge der Verwendung von in Radialebenen beweglichen, an dem inneren Hauptrad gelagerten Kupplungsgliedern sowie infolge der losen Lagerung des inneren Hauptrades auf der Antriebsachse noch nicht die für Getriebe dieser Art wünschenswerte Einfachheit des Aufbaues und Betriebssicherheit.
Eine Vereinfachung des Aufbaues wird erreicht, indem gemäß der Erfindung der Umlaufradträger ein bewegliches Mitnahmeglied trägt, das mit einem Mitnahmeansatz eines der beiden Haupträder zusammenarbeitet, während ein ortsfest gelagertes schaltbares Feststellglied mit einem Feststellansatz des Umlaufradträgers zusammenarbeitet und bei seiner Schaltung in dem einen oder anderen Sinne das Mitnahmeglied in die Freigabelage bewegt oder für die Rückkehr in seine Mitnahmelage freigibt.
Das Mitnahmeglied ist dabei als Federbolzen im Umlaufradträger gelagert und an dem einen Ende mit einer Mitnahmescheibe versehen, die mit einem Kreissegmentausschnitt des einen Hauptrades zusammenarbeitet, in welches sie unter der Wirkung einer Feder eintritt, sobald sich der Umlauf radträger entsprechend gegenüber dem Hauptrad gedreht hat, während das andere Ende des Federbolzens gegenüber einer den Feststellansatz darstellenden Öffnung des Umlaufradträgers liegt, in die das Feststellglied unter Wirkung einer anderen Feder einzutreten vermag.
Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht des Schaltgetriebes in Anwendung auf eine Fahrradkettenschaltung, Fig 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Teil der Rückansicht des Getriebes und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1.
Das Schaltgetriebe besteht aus einem inneren Hauptrad 1 (Fig. 2), das mit einer Außenverzahnung 2 versehen ist, und einem äußeren ringförmigen Hauptrad 3, das eine Innenverzahnung 4 trägt, und einem dazwischenliegenden Umlaufradträger 5, der aus zwei Ringplatten 6, 7 (Fig. 2) besteht, zwischen denen zwei miteinander kämmende Umlaufräder 8, 9 (Fig. 1) gelagert sind. Die beiden Ringplatten 6 und 7 (Fig.4) des Umlaufradträgers werden durch Bolzen 11 und Abstandshülsen 12 zusammen und in Abstand voneinander gehalten. Ihre inneren Kanten sind mit Kugellagerflächen 13 versehen, denen entsprechende Laufflächen 14 und 15 des inneren und äußeren Hauptrades gegenüberliegen und mit den Kugeln 16 Kugellagerringe bilden derart, daß auf dem Hauptrad 1 der Urnlaufradträger 5 und auf diesem das äußere Hauptrad 3 drehbar gelagert ist. Das äußere Hauptrad 3 trägt den von gabelförmigen Ansätzen 17 und Bolzen 18 eingeklemmten Kettenradring 19, welcher mit entsprechenden Vorsprüngen 21 zwischen die gabelförmigen Ansätze 17 tritt.
Das Hauptrad 1 ist auf der auf der Tretkurbelachse 22 festgeklemmten Tretkurbelnabe 23 aufgesetzt und durch einen Keil 24 gegen Verdrehung und durch einen Sicherungsring 25 gegen Verschiebung gesichert. Die Umlaufräder 8, 9 drehen sich mittels Nadellägern 26 auf Bolzen 27, welche in entsprechenden Vertiefungen 28 der beiden zusammengefügten Ringplatten 6 und 7 ruhen. Das Umlaufrad 8 (Fig. 1) kämmt mit der Innenverzahnung 4 des Hauptrades 3 und das Umlaufrad 9 mit der Außenverzahnung 2 des Hauptrades 1, während beide Umlaufräder so an dem Umlaufradträger angebracht sind, daß sie ständig miteinander im Eingriff stehen.
Wird die Achse 22 gedreht und bilden die beiden Haupträder mit dem Umlaufradträger eine in sich verblockte Einheit, so dreht sich der Kettenkranz 19 mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit wie die Achse 22. Wird dagegen der Umlauf radträger 5 festgehalten, so wird die Drehzahl der Achse 22 um das Verhältnis der beiden Teilkreisdurchmesser der Verzahnungen 2 und 4 untersetzt, im vorliegenden Falle im Verhältnis von etwa 3 : 2. Durch die Anordnung von zwei miteinander kämmenden Umlaufrädern 8 und 9 wird erreicht, daß die Drehrichtung des Kettenradringes 19 mit der Achse 22 stets gleich ist.
Um nun einerseits den Umlaufradträger 5 mit den beiden Schalträdern 1, 3 zu einer Einheit verbinden zu können oder aber diese Verbindung aufzuheben und den Träger ortsfest zu sperren, ist folgende Einrichtung getroffen: Zwischen den beiden Ringplatten 6 und 7 ist eine Rohrhülse 29 (Fig. 2 unten) eingesetzt, in welcher ein Mitnahmebolzen 31 durch einen tellerförmigen Kragen 32 geführt ist, während sein bolzenförmiger Teil 33 durch eine Bohrung 34 der Ringplatte 6 hindurchgeführt ist. Zwischen der Ringplatte 6 und dem Kragen 32 ist eine Feder 35 gespannt, die das Bestreben hat, den Mitnahmebolzen 31 nach links zu bewegen. Auf das herausragende Ende des Bolzens 31 ist eine kreisförmige Mitnahmescheibe 36 aufgesetzt und durch eine Mutter 30 mit Federring befestigt. Diese Mitnahmescheibe arbeitet mit einer kreisförmigen Ausnehmung 37 des inneren Hauptrades 1 zusammen.
Das Feststellglied, das zum ortsfesten Feststellen des Umlaufradträgers 5 dient, besteht aus einem Bolzen 38 (Fig. 2), der in einer ortsfesten, z. B. am Fahrradrahmen befestigten Lagerhülse 39 od. dgl. verschiebbar gelagert ist. Er nimmt in einem mittleren Hohlraum 41 eine Schraubenfeder 42 auf, die sich gegen die Endwand 43 der Lagerhülse 39 abstützt und das Bestreben hat, den Bolzen 38 in Richtung auf den Umlaufradträger 5 zu bewegen. Durch ein Zugglied 44 in Gestalt einer Kette od. dgl., das durch eine Öffnung 45 der Endwand der Lagerhülse 39, durch die Feder 42 und eine Bohrung des Bolzens 38 hindurchgeführt und am vorderen Ende des Bolzens mit einem Knebel 47 od. dgl. befestigt ist, kann der Feststellbolzen 38 entgegen der Wirkung der Feder 42 nach links bewegt werden.
Das vordere abgesetzte Ende 48 des Feststellbolzens arbeitet mit einem Feststellansatz des Umlaufradträgers in Gestalt einer Bohrung 49 zusammen, die in einer Flucht mit dem Innenraum der Hülse 29 liegt, so daß der Feststellbolzen 38 bei seiner Freigabe durch das Zugglied 44 in die Bohrung 49 eintreten und den Mitnahmebolzen 31 entgegen der Wirkung der Feder 35 nach außen drücken kann, da die Feder 35 schwächer als die Feder 42 gewählt ist.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: In der in Fig. 2 dargestellten Lage der Teile ist der Bolzen 38 in die Öffnung 49 des Umlaufradträgers 5 eingetreten und hält diesen gegen eine Drehung um die Achse 22 fest, während der Mitnahmebolzen 31 unter der Wirkung der Feder 42 und unter Überwindung der Feder 35 nach rechts herausgedrückt ist und dadurch die Mitnahmescheibe 36 außerhalb der Bahn des Mitnahmeansatzes 37 liegt. Bei Drehung der Achse 22 wird daher über die Umlaufräder 8, 9 der Kettenradring 19 entsprechend untersetzt gedreht.
Soll das Übersetzungsverhältnis 1:1 hergestellt werden, so wird an dem Zugglied 44 ein Zug ausgeübt, z. B. in an sich bekannter Weise durch einen am Rahmen oder der Lenkstange des Fahrrades angebrachten Hebel, wodurch der Feststellbolzen 38 zurückgezogen wird und aus der Bohrung 49 heraustritt und der Umlaufradträger 5 sich selbst überlassen wird. Durch die Zurückziehung des Bolzens 38 kann sich der Mitnahmebolzen 31 unter der Wirkung seiner Feder 35 nach links bewegen, wobei die Mitnahmescheibe 36 auf der Stirnfläche des Hauptrades 1 zur Anlage kommt. Sobald sich das Hauptrad 1 und der Umlaufradträger 5 so weit gegeneinander verdreht haben, daß die Mitnahmescheibe 36 über der Ausnehmung 37 zu liegen kommt, schnappt die Scheibe in die Ausnehmung 37 ein, womit der Umlaufradträger mit dem Hauptrad 1 verblockt ist und demzufolge die Haupträder 1, 3 mit den Umlaufrädern 8, 9 eine Einheit bilden derart, daß die Drehung der Achse 22 im Verhältnis 1:1 auf den Kettenradring 19 übertragen wird. Die Eingriffstiefe des Bolzens 38 in die Öffnung 49 und der Abstand der Mitnahmescheibe 36 von der Anlagefläche an der Stirnseite des Hauptrades 1 sind so bemessen, daß vor dem vollständigen Heraustreten des Bolzens 38 aus der Feststellöffnung die Mitnahmescheibe 36 Gelegenheit hat, in die Ausnehmung 37 einzuschnappen. Soll die Untersetzung wieder eingeschaltet werden, so wird der Bolzen 38 durch Loslassen des Zuggliedes 44 wieder freigegeben, so daß er sich unter der Wirkung der Feder 42 auf die glatte Außenfläche des Umlaufradträgers auflegt und in die Bohrung 49 einschnappt, sobald diese unter ihm angelangt ist.
Die hier dargestellte Ausführungsform der Erfindung für eine Kettenradschaltung kann in mannigfacher Weise anderen Zwecken angepaßt werden. Wo es nicht darauf ankommt, daß Achse 22 und Hauptrad 3 die gleiche Drehrichtung haben, genügt auch ein einziges Umlaufrad. Ferner kann der Antrieb statt in die Achse 22 auch in das Hauptrad 3 eingeleitet werden.
Schließlich kann der Erfindungsgedanke auch in der Weise zur Anwendung kommen, daß das Hauptrad 3 neben dem Hauptrad 2 gelagert ist und wie dieses Außenverzahnung hat.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1.Umlaufräderschaltgetriebe, insbesondere Fahrradkettenradschaltung, mit einer Anordnung zum Verriegeln des Umlaufradträgers mit einem der beiden Haupträder, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufradträger (5) ein bewegliches Mitnahmeglied (31, 36) trägt, das mit einem Mitnahmeansatz (37) eines der beiden Haupträder (1, 3) zusammenarbeitet, während ein ortsfest gelagertes schaltbares Feststellglied (38) mit einem Feststellansatz (49) des Umlaufradträgers (5) zusammenarbeitet und bei seiner Schaltung in dem einen oder anderen Sinne das Mitnahmeglied (31, 36) in die Freigabelage bewegt oder für die Rückkehr in seine Mitnahmelage freigibt.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnahmeglied (31, 36) parallel zur Getriebeachse im Umlaufradträger (5) gelagert ist und unter der Wirkung einer Feder (35) steht, die es in die Mitnahmelage zu bewegen versucht, und daß unmittelbar auf das Mitnahmeglied ein Feststellglied (38) unter der entgegengesetzt gerichteten Wirkung einer Feder (42) einwirkt, derart, daß beim Zurückziehen des Feststellgliedes entgegen der Wirkung der Feder (42) das Feststellglied aus dem Umlaufradträger heraustritt, um dabei das Mitnahmeglied zur Bewegung in seine Mitnahmelage freizugeben, während das Feststellglied beim Loslassen in den Feststellansatz (49) des Umlaufradträgers einschnappen und das Mitnahmeglied in die Freigabelage drücken kann.
3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnahmeglied als Federbolzen (31) im Umlaufradträger (5) gelagert ist und an dem einen Ende mit einer Mitnahmescheibe (36) versehen ist, die mit einem Teilkreisausschnitt (37) des einen Hauptrades (1) zusammenarbeitet, in welchen sie unter der Wirkung einer Feder (35) eintritt, sobald sich der Umlaufradträger entsprechend gegenüber dem Hauptrad gedreht hat, während das andere Ende des Federbolzens gegenüber einer den Feststellansatz darstellenden Öffnung (49) des Umlaufradträgers liegt.
4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufradträger (5) unmittelbar durch Kugellagerringe auf dem inneren, mit Außenverzahnung versehenen Haupt rad (1) gelagert ist und auf ihm das äußere, mit Innenverzahnung versehene Hauptrad (2) durch Kugellagerringe gelagert ist und zwischen der Außen- und Innenverzahnung (2, 4) der beiden Haupträder (2) miteinander kämmende Umlaufräder (8, 9) angeordnet sind.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststellglied in einem Bolzen (38) besteht, der in einer ortsfesten Lagerhülse (39) beweglich ist, in einem Hohlraum (41) die Feststellfeder (42) aufnimmt und durch ein durch die Endwand der Hülse hindurchgeführtes Zugglied (44) entgegen der Wirkung der Feder bewegbar ist.
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufradträger (5) aus zwei die Umlaufräder (8, 9) einschließenden Lagerringen (6, 7) besteht, die durch Bolzen (11) und Abstandhülsen (12) im Abstand voneinander gehalten werden und an den Innenseiten mit Kugellagerflächen (13) versehen sind.
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei seiner Verwendung als Kettenradschaltgetriebe für ein Fahrrad das eine Hauptrad (1) auf der Tretkurbelachse (22) und die Lagerhülse (39) für das Feststellglied am Fahrradrahmen befestigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 55 513, 75 185; schweizerische Patentschrift Nr. 223 192; französische Patentschrift Nr. 820 201.