DE29716586U1 - Autonomous gear shift for use on a bicycle - Google Patents
Autonomous gear shift for use on a bicycleInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine autonome (self-contained) Gangschaltvorrichtung bzw. Nabenschaltung zur Verwendung an einem Fahrrad, das eine Gangschalteinrichtung aufweist, die durch den Nutzer bequem gesteuert werden kann, um die Drehzahl bzw. Umlaufgeschwindigkeit der Radnabe zu ändern. The present invention relates to a self-contained gear shifting device or hub gear for use on a bicycle having a gear shifting device that can be conveniently controlled by the user to change the rotational speed of the wheel hub.
Antonome Gangschaltvorrichtungen zur Verwendung an einem Fahrrad sind beispielsweise aus den US Patent Nrn. 5 322 487 und 5 273 500 bekannt. Herkömmliche autonome Gangschaltvorrichtungen zur Verwendung an einem Fahrrad weisen jeweils einen Planetengetriebezug zur Erzeugung eines unterschiedlichen Drehzahlverhältnisses auf, und eine Kupplung zum Steuern des Kraftübertragungspfads. Die Kraftzuführverbindungsglieder für den Planetengetriebezug weisen einen Zahnring und ein Zwischenrad bzw. einen Träger auf. In Übereinstimmung mit der kinematischen Eigenschaft eines Planetenzugs wird die Drehrichtung des Sonnenrads geändert, wenn eine antreibende Kraft durch ein unterschiedliches bzw. anderes Kraftzuführverbindungsglied übertragen wird. Deshalb muß ein Sonnenrad mit zwei entgegengesetzt wirkenden Einwege-Schaltklinken abgeglichen sein, d.h. mit einer Einwege-Schaltklinke zur Vorwärtsdrehsteuerung und einer weiteren zur Rückwärtsdrehsteuerung. Wenn die Drehkraft von dem Pedalmechanismus des Fahrrads ununterbrochen zu dem Planetengetriebezug übertragen wird, muß an die Steuereinrichtung zur Gangänderung eine große Kraft angelegt werden. In Übereinstimmung mit der Kraftkurve des Pedalmechanismus ist die Eingangskraft, die von dem Pedalmechanismus erzeugt wird, wenn die Kurbelwelle des Pedalmecha-Autonomous gear shifting devices for use on a bicycle are known, for example, from US Patent Nos. 5,322,487 and 5,273,500. Conventional autonomous gear shifting devices for use on a bicycle each comprise a planetary gear train for producing a different speed ratio and a clutch for controlling the power transmission path. The power supply links for the planetary gear train comprise a gear ring and an idler gear or carrier. In accordance with the kinematic property of a planetary train, the direction of rotation of the sun gear is changed when a driving force is transmitted through a different power supply link. Therefore, a sun gear must be matched with two oppositely acting one-way pawls, i.e. with one one-way pawl for forward rotation control and another for reverse rotation control. When the rotational force from the pedal mechanism of the bicycle is continuously transmitted to the planetary gear train, a large force must be applied to the control device for changing gears. In accordance with the force curve of the pedal mechanism, the input force generated by the pedal mechanism when the crankshaft of the pedal mechanism is
nismus sich am oberen oder unteren Totpunkt befindet, kleiner als die Eingangskraft bzw. zugeführte Kraft, wenn die Kurbelwelle sich in den anderen Stellungen befindet. Deshalb ist weniger Kraft zur Gangänderung der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl erforderlich, wenn die Kurbelwelle des Pedalmechanismus sich im oberen oder unteren Totpunkt befindet. Das vorstehend genannte US Patent Nr. 5 322 487 verwendet diese Eigenschaft und setzt eine Feder ein, welche zwischen die Kraftzuführeinrichtung und das Steuerelement zur Energiespeicherung angeordnet ist. Die Feder speichert eine Verschiebung des Steuerelements als Energie. Wenn die Kurbelwelle des Pedalmechanismus des Fahrrads den oberen oder unteren Totpunkt erreicht, gibt die Feder ihre gespeicherte Energie frei, um eine Gangänderung zu erzielen. Diese Konstruktion neigt jedoch dazu, eine Gangänderung nachträglich zu verursachen.mechanism is at top or bottom dead center is smaller than the input force when the crankshaft is in the other positions. Therefore, less force is required to change the speed when the crankshaft of the pedal mechanism is at top or bottom dead center. The above-mentioned US Patent No. 5,322,487 takes advantage of this property and employs a spring disposed between the power supply device and the control member to store energy. The spring stores displacement of the control member as energy. When the crankshaft of the pedal mechanism of the bicycle reaches top or bottom dead center, the spring releases its stored energy to achieve a gear change. However, this design tends to cause a gear change after the fact.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um eine autonome Gangschaltvorrichtung zur Verwendung an einem Fahrrad bereitzustellen, daß das vorstehend genannte Problem beseitigt. Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Steuermechanismus für eine autonome Gangschaltvorrichtung zu schaffen, der die Kupplung in die nichtaktive Stellung vorrückt, bevor der Gang der Gangschalteinrichtung der autonomen Gangschaltvorrichtung geändert bzw. geschaltet wird und die Bewegung der Kupplung in der aktiven Stellung verzögert, damit die Antriebskraft zu der Gangschalteinrichtung nach einer Gangänderung der Gangschalteinrichtung rückgeführt wird.The present invention has been made to provide an autonomous gear shifting device for use on a bicycle that eliminates the above-mentioned problem. A primary object of the present invention is therefore to provide a control mechanism for an autonomous gear shifting device that advances the clutch to the inactive position before the gear of the gear shifting device of the autonomous gear shifting device is changed and delays the movement of the clutch in the active position to return the driving force to the gear shifting device after a gear change of the gear shifting device.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous further developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Gangschalteinrichtung weist demnach erfindungsgemäß einen Planetengetriebezug mit zwei Ringrädern auf, eines für die Kraftzuführung und das andere zur Kraftabgabe. Während des Betriebs des Planetengetriebes des Planetengetriebezugs werden die Sonnenräder und der Planetengetriebezug in derselben Richtung in Drehung versetzt, weshalb ein einziger Satz an Einwege-Schaltklinken ausreicht, um die Einwege-Drehbewegung der Sonnenräder zu steuern. Die Erfindung vereinfacht den Einwege-Schaltklinkensteuermechanismus und führt dazu, daß die Vorrichtung kompakt und leichtgewichtig ist.The gear shifting device according to the invention therefore comprises a planetary gear train with two ring gears, one for power supply and the other for power output. During operation of the planetary gear of the planetary gear train, the sun gears and the planetary gear train are rotated in the same direction, and therefore a single set of one-way pawls is sufficient to control the one-way rotation of the sun gears. The invention simplifies the one-way pawl control mechanism and results in the device being compact and lightweight.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:The invention is explained in more detail below using the drawing as an example; in the drawings:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen autonomen Gangschaltvorrichtung,Fig. 1 is a sectional view of an autonomous gear shifting device according to the invention,
Fig. 2 eine Explosionsansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Darstellung des Aufbaus des Steuermechanismus und der feststehenden Welle, Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 1 unter Darstellung der von dem Gangschaltmechanismus ausgerückten Kupplung,Fig. 2 is an exploded view of a part of the device according to the invention, showing the structure of the control mechanism and the fixed shaft, Fig. 3 is an enlarged view of a part of Fig. 1, showing the clutch disengaged from the gearshift mechanism,
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer in Fig. 2 gezeigten Steuertrommel unter Darstellung der Konfiguration des Steuerlochs,Fig. 4 is an enlarged view of a portion of a control drum shown in Fig. 2, showing the configuration of the control hole,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Einwege-Schaltklinke gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 6A eine Schnittansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Steuermechanismus unter Darstellung der mit dem Sonnenrad kämmenden Einwege-Schaltklinke,Fig. 5 is a perspective view of a one-way pawl according to the present invention, Fig. 6A is a sectional view of a portion of the control mechanism according to the invention showing the one-way pawl meshing with the sun gear,
Fig. 6B eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6A jedoch unter .Darstellung der vom Sonnenrad ausgerückten Einwege-Schaltklinke, Fig. 7 die Arbeitsweise der Kupplung in einem Hochschaltzustand, undFig. 6B is a view similar to Fig. 6A but showing the one-way pawl disengaged from the sun gear, Fig. 7 shows the operation of the clutch in an upshift state, and
Fig. 8 die Arbeitsweise der Kupplung in einem Herunterschaltzustand. Fig. 8 shows the operation of the clutch in a downshift state.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine autonome Gangschaltvorrichtung bzw. Nabenschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung üblicherweise zusammengesetzt aus einer feststehenden Welle 1, die an einem Rahmen eines Fahrrads fest angebracht ist, einem Nabenkörper 2, der auf der feststehenden Welle 1 drehbar getragen bzw. gelagert ist, eine Gangschalteinrichtung, die gesteuert wird, um den Nabenkörper 2 um die feststehende Welle 1 in einem einer Reihe von Gängen bzw. Drehzahlen zu drehen, einem Krafteingabe bzw. -zuführelement 3, das mit einem Pedalmechanismus durch eine Transmissionseinrichtung (beispielsweise eine Kette) verbunden ist, um Antriebskraft von einem Fahrradfahrer aufzunehmen, einer Kupplung 4, die dazu ausgelegt ist, die Antriebskraft von dem Kraftzuführelement 3 zu der Gangschalteinrichtung zu übertragen, und zwischen der aktiven Stellung, in welcher die Antriebskraft von dem Kraftzuführelement 3 zu der Gangschalteinrichtung übertragen wird, und einer nichtaktiven Stellung bewegt wird, in welcher die Antriebskraft von der Gangschalteinrichtung abgetrennt ist, und einem Steuermechanismus zum Schalten bzw. Ändern der Gangschalthöhe (des Gangs) der Gangschalteinrichtung und zum Vorrücken der Kupplung 4 in die nichtaktive Stellung, bevor die Gangschaltstufe der Gangschalteinrichtung geschaltet bzw. geändert wird, und zum Verzögern der Bewegung der Kupplung 4 in die aktive Stellung, damit die Antriebskraft zu der Gangschalteinrichtung nach einer Änderung der Gangschaltstufe (des Gangs) der Gangschalteinrichtung rückgeführt werden kann, um die Betriebs- bzw. Antriebskraft zu verringern, die erforderlich ist, um die Gangschaltstufe der Gangschalteinrichtung umzuschalten.As shown in Figs. 1 and 2, an autonomous gear shifting device according to the present invention is typically composed of a fixed shaft 1 fixedly mounted on a frame of a bicycle, a hub body 2 rotatably supported on the fixed shaft 1, a gear shifting device controlled to rotate the hub body 2 about the fixed shaft 1 in one of a series of speeds, a power input member 3 connected to a pedal mechanism through a transmission device (e.g., a chain) to receive driving power from a cyclist, a clutch 4 configured to transmit the driving power from the power input member 3 to the gear shifting device and moved between the active position in which the driving power is transmitted from the power input member 3 to the gear shifting device and an inactive position in which the driving power is disconnected from the gear shifting device, and a control mechanism for for switching or changing the gear shift height (gear) of the gear shift device and for advancing the clutch 4 to the inactive position before switching or changing the gear shift height of the gear shift device and for delaying the movement of the clutch 4 to the active position so that the driving force can be returned to the gear shift device after a change in the gear shift height (gear) of the gear shift device in order to reduce the operating or driving force required to switch the gear shift height of the gear shift device.
Der vorstehend genannte Steuermechanismus weist eine Steuertrommel 5, die auf der feststehenden Welle 1 drehbar getragen bzw. gelagert ist, und ein Drehelement 50 auf, das mit der Steuertrommel 5 verbunden ist. Die Steuertrommel 5 wird durch eine Gangschaltsteuereinrichtung 9 bzw. einen -hebel durch einen Steuerdraht C gesteuert, um den Kraftübertragungsweg des Gangschaltmechanismus zu ändern und gleichzeitig die Kupplung 4 zwischen der aktiven Stellung und der nichtaktiven Stellung zu bewegen. Die Steuertrommel 5 weist eine Nockeneinrichtung auf, um eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung zu ändern. Die Nockeneinrichtung weist eine erste Nokkeneinheit 51 auf, die dazu ausgelegt ist, einen Kupplungssockel 40 zu bewegen, eine zweite Nockeneinheit 52, die dazu ausgelegt ist, ein erstes Gleitelement 70 zu bewegen, eine dritte Nockeneinheit 53, die dazu ausgelegt ist, ein zweites Gleitelement 71 zu bewegen, ein erstes Steuerloch 54, das dazu ausgelegt ist, eine erste Einwege-Schaltklinke 63 zu steuern, ein zweites Steuerloch 55, das dazu ausgelegt ist, eine zweite Einwege-Schaltklinke 64 zu steuern, und einen Längsschlitz 56, der sich von einem Ende aus erstreckt. Die erste Nockeneinheit 51, die zweite Nockeneinheit 52 und die dritte Nockeneinheit 53 sind durch Nockenbahnen gebildet, die auf der Steuertrommel 5 umfangsmäßig angeordnet sind. Jede der Nockenbahnen weist mehrere miteinander verbundene und an unterschiedlichen axialen Stellen angeordnete Punkte auf, welche die Verschiebung der Kupplung 4 zwischen der aktiven Stellung und der nichtaktiven Stellung festlegen.The above-mentioned control mechanism comprises a control drum 5 rotatably supported on the fixed shaft 1 and a rotary member 50 connected to the control drum 5. The control drum 5 is controlled by a gear shift control device 9 through a control wire C to change the power transmission path of the gear shift mechanism and simultaneously move the clutch 4 between the active position and the inactive position. The control drum 5 comprises a cam device for changing a rotary motion into a linear motion. The cam device comprises a first cam unit 51 designed to move a clutch base 40, a second cam unit 52 designed to move a first sliding member 70, a third cam unit 53 designed to move a second sliding member 71, a first control hole 54 designed to control a first one-way pawl 63, a second control hole 55 designed to control a second one-way pawl 64, and a longitudinal slot 56 extending from one end. The first cam unit 51, the second cam unit 52, and the third cam unit 53 are formed by cam tracks arranged circumferentially on the control drum 5. Each of the cam tracks has several points connected to one another and arranged at different axial locations, which determine the displacement of the clutch 4 between the active position and the inactive position.
Das Drehelement 50 weist einen Verbindungsstangenstummel 501 auf, der von seinem einen Ende hochsteht und in den Längsschlitz 56 der Steuertrommel 5 gezwungen bzw. gedrängt ist, damit die Steuertrommel 5 synchron mit dem Drehelement 50 gedreht werden kann. Der Kupplungssockel 40 und das erste Gleitelement 70 weisen einen jeweiligen inneren Stift 401,The rotary member 50 has a connecting rod stub 501 which is raised from one end thereof and is forced into the longitudinal slot 56 of the control drum 5 so that the control drum 5 can be rotated synchronously with the rotary member 50. The coupling base 40 and the first sliding member 70 have a respective inner pin 401,
701 auf, der dazu ausgelegt ist, sich in einem Längsschlitz, nämlich dem ersten Längsschlitz 12 der feststehenden Welle 1 zu bewegen. Das zweite Gleitelement 71 weist einen inneren Stift 711 auf, der dazu ausgelegt ist, sich in einem Längsschlitz, nämlich dem zweiten Längsschlitz 13 der feststehenden Welle 1 zu bewegen. Der erste Längsschlitz 12 und der zweite Längsschlitz 13 erstrecken sich jeweils sowie in Längsrichtung ausgehend von zwei gegenüberliegenden Enden der feststehenden Welle 1 um eine vorbestimmte Strecke bzw. einen vorbestimmten Abstand. Wenn die Steuertrommel 5 um die feststehende Welle 1 gedreht wird, werden der Kupplungssockel 14, das erste Gleitelement 70 und das zweite Gleitelement 71 jeweils durch die erste Nockeneinheit 51, die zweite Nockeneinheit 52 und die dritte Nockeneinheit 53 dazu gezwungen, sich axial entlang der feststehenden Welle 1 zu bewegen. Der Kupplungssockel 40 weist ferner einen Kragen 402 um den Umfang herum auf. Eine Rückstellfeder 41 ist zwischen dem Kraftzuführelement 3 und der Kupplung 4 getragen. Die Rückführfeder 41 erteilt der Kupplung 4 einen axialen Druck und veranlaßt sie dazu, an dem Kragen 402 des Kupplungssockels 40 eng in Anlage zu stehen. Wenn deshalb der Kuppiungssockel 40 angetrieben wird, um eine .lineare Bewegung auszuführen, wird die Kupplung 4 zwischen der aktiven Stellung und der nichtaktiven Stellung bewegt (siehe auch Fig. 3).701 designed to move in a longitudinal slot, namely the first longitudinal slot 12 of the fixed shaft 1. The second sliding member 71 has an inner pin 711 designed to move in a longitudinal slot, namely the second longitudinal slot 13 of the fixed shaft 1. The first longitudinal slot 12 and the second longitudinal slot 13 each extend longitudinally from two opposite ends of the fixed shaft 1 by a predetermined distance. When the control drum 5 is rotated about the fixed shaft 1, the clutch base 14, the first sliding member 70 and the second sliding member 71 are respectively forced by the first cam unit 51, the second cam unit 52 and the third cam unit 53 to move axially along the fixed shaft 1. The clutch base 40 further has a collar 402 around the circumference. A return spring 41 is carried between the power supply element 3 and the clutch 4. The return spring 41 imparts an axial pressure to the clutch 4 and causes it to bear closely against the collar 402 of the clutch base 40. Therefore, when the clutch base 40 is driven to perform a linear movement, the clutch 4 is moved between the active position and the inactive position (see also Fig. 3).
Die vorstehend genannte feststehende Welle 1 ist an dem Rahmen des Fahrrads fest angebracht, wobei ein erster Vertiefungsabschnitt 10 und ein zweiter Vertiefungsabschnitt 11 vorgesehen ist. Das Kraftzuführelement 3 ist auf der feststehenden Welle 1 drehbar getragen bzw. gelagert und mit dem Nabenkörper 2 durch ein Lager 30 verbunden. Das Kraftzuführelement 3 und der Nabenkörper 2 können deshalb relativ zueinander getrennt gedreht werden.The above-mentioned fixed shaft 1 is fixedly attached to the frame of the bicycle, with a first recessed portion 10 and a second recessed portion 11. The power supply member 3 is rotatably supported on the fixed shaft 1 and connected to the hub body 2 through a bearing 30. The power supply member 3 and the hub body 2 can therefore be rotated separately relative to each other.
Die vorstehend genannte Gangschalteinrichtung weist einen Planetengetriebezug 6 auf, eine Kraftabtriebswelle 7, die dazu ausgelegt ist, die Drehkraft des Planetengetriebezugs 6 zum Nockenkörper 2 durch eine Schaltklinke 72 zu übertragen, ein ringförmiges Eingabezahnrad bzw. ein Ringrad 73, das zwischen den Planetengetriebezug 6 und die Kupplung 4 geschaltet ist, einen Träger bzw. ein Zwischenrad 74, der bzw. das dazu ausgelegt ist, den Planetengetriebezug 6 zu tragen, und ein ringförmiges Ausgangszahnrad bzw. Ringrad 75, das zwischen den Planetengetriebezug 6 und die Kraftabtriebswelle 7 geschaltet ist. Der Träger 74 weist eine Schaltklinke 740 an einem Ende auf, die bzw. das mit der Kraftabtriebswelle 7 verbunden ist. Das Ausgangszahnrad 75 weist eine Schaltklinke 750 auf, die mit der Kraftabtriebswelle 7 verbunden ist. Der Planetengetriebezug 6 weist ein erstes Sonnenrad 60 und ein zweites Sonnenrad 61 auf, ein Planetenrad 62, mit einer ersten Sperrklinke 620, die mit dem ersten Sonnenrad 60 kämmt, und eine zweite Sperrklinke 621, die mit dem zweiten Sonnenrad 61 kämmt, eine erste Einwege-Schaltklinke 63, die in dem ersten Vertiefungsabschnitt 10 der feststehenden Welle 1 angebracht ist, und eine zweite Einwege-Schaltklinke 64, die in dem zweiten Vertiefungsabschnitt 11 der feststehenden Welle 1 angebracht ist.The above-mentioned gear shift device includes a planetary gear train 6, a power output shaft 7 adapted to transmit the rotational force of the planetary gear train 6 to the cam body 2 through a pawl 72, an annular input gear 73 connected between the planetary gear train 6 and the clutch 4, a carrier 74 adapted to support the planetary gear train 6, and an annular output gear 75 connected between the planetary gear train 6 and the power output shaft 7. The carrier 74 has a pawl 740 at one end connected to the power output shaft 7. The output gear 75 has a pawl 750 connected to the power output shaft 7. The planetary gear train 6 includes a first sun gear 60 and a second sun gear 61, a planetary gear 62 having a first pawl 620 meshing with the first sun gear 60 and a second pawl 621 meshing with the second sun gear 61, a first one-way pawl 63 mounted in the first recess portion 10 of the fixed shaft 1, and a second one-way pawl 64 mounted in the second recess portion 11 of the fixed shaft 1.
Fig. 7 zeigt die Arbeitsweise der Kupplung 4 beim Hochschalten. Wie gezeigt, besteht eine Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem die erste Einwege-Schaltklinke 63 oder die zweite Einwege-Schaltklinke 64 durch das erste Steuerloch 54 oder das zweite Steuerloch 55 bewegt wird, und dem Zeitpunkt, zu welchem die Kupplung 4 mit dem Gangschaltmechanismus verbunden ist. Mittels der Steuerung der ersten Nockeneinheit 51 wird eine Vorlaufzeit vor dem Hochschalten bereitgestellt, ^wodurch die Kupplung 4 von dem Gangschaltmechanismus ausgerückt werden kann. Nachdem die Kupplung 4 von demFig. 7 shows the operation of the clutch 4 during upshifting. As shown, there is a time difference between the time at which the first one-way pawl 63 or the second one-way pawl 64 is moved through the first control hole 54 or the second control hole 55 and the time at which the clutch 4 is connected to the gear shift mechanism. By means of the control of the first cam unit 51, a lead time is provided before the upshift, whereby the clutch 4 can be disengaged from the gear shift mechanism. After the clutch 4 is disengaged from the
Gangschaltmechanismus ausgerückt ist, wird das erste Steuerloch 54 oder das zweite Steuerloch 55 angetrieben, um die erste Einwege-Schaltklinke 63 oder die zweite Einwege-Schaltklinke 64 zu bewegen. Die erste Einwege-Schaltklinke 63 oder die zweite Einwege-Schaltklinke 64 wird von dem ersten Sonnenrad 60 oder dem zweiten Sonnenrad 61 durch die Innenwand der Steuertrommel 5 weg gedrängt, wodurch das erste Sonnenrad 60 oder das zweite Sonnenrad 61 sich frei drehen können. Wenn der Gangschaltmechanismus in die gewählte Gangschaltstufe geschaltet wird, ist eine Zeitverzögerung vorgesehen, und daraufhin wird die Kupplung 4 in Eingriff mit dem Gangschaltmechanismus rückgeführt, um die Antriebskraft zu dem Gangschaltmechanismus zu übertragen.When the gear shift mechanism is disengaged, the first control hole 54 or the second control hole 55 is driven to move the first one-way pawl 63 or the second one-way pawl 64. The first one-way pawl 63 or the second one-way pawl 64 is urged away from the first sun gear 60 or the second sun gear 61 through the inner wall of the control drum 5, thereby allowing the first sun gear 60 or the second sun gear 61 to rotate freely. When the gear shift mechanism is shifted to the selected gear stage, a time delay is provided and then the clutch 4 is returned into engagement with the gear shift mechanism to transmit the driving force to the gear shift mechanism.
Fig. 8 zeigt die Arbeitsweise der Kupplung 4 beim Abwärtsschalten. Mittels der Steuerung der ersten Nockeneinheit 51 wird vor dem Herunterschalten eine Vorlaufzeit bereitgestellt, wodurch die Kupplung 4 von dem Gangschaltmechanismus ausgerückt werden kann. Nachdem die Kupplung 4 von dem Gangschaltmechanismus ausgerückt ist, wird das erste Steuerloch 54 oder das zweite Steuerloch 55 angetrieben, um-die erste Einwege-Schaltklinke 63 oder die zweite Einwege-Schaltklinke 64 zu bewegen. Die erste Einwege-Schaltklinke 63 oder die zweite Einwege-Schaltklinke 64 wird einwärts weg von dem ersten Sonnenrad 60 oder dem zweiten Sonnenrad 61 durch die Innenwand der Steuertrommel 5 gedrängt, wodurch das erste Sonnenrad 60 oder das zweite Sonnenrad 61 sich frei drehen können. Wenn der Gangschaltmechanismus geschaltet wird, um die gewählte Gangschaltstufe zu wählen, ist eine Verzögerungszeit vorgesehen, und daraufhin wird die Kupplung 4 in Eingriff mit dem Gangschaltmechanismus rückgeführt, um die Antriebskraft zu dem Gangschaltmechanismus zu übertragen.Fig. 8 shows the operation of the clutch 4 during downshifting. By means of the control of the first cam unit 51, a lead time is provided before the downshift, which allows the clutch 4 to be disengaged from the gear shift mechanism. After the clutch 4 is disengaged from the gear shift mechanism, the first control hole 54 or the second control hole 55 is driven to move the first one-way pawl 63 or the second one-way pawl 64. The first one-way pawl 63 or the second one-way pawl 64 is urged inwardly away from the first sun gear 60 or the second sun gear 61 by the inner wall of the control drum 5, whereby the first sun gear 60 or the second sun gear 61 can rotate freely. When the gear shift mechanism is shifted to select the selected gear shift stage, a delay time is provided and then the clutch 4 is returned into engagement with the gear shift mechanism to transmit the driving force to the gear shift mechanism.
Das erste Steuerloch 54 und das zweite Steuerloch 55 weisen identische Formen auf. Die erste Einwege-Schaltklinke 63 und die zweite Einwege-Schaltklinke 64 weisen einen identischen Aufbau auf. Die Anordnung des ersten Steuerlochs 54 und der ersten Einwege-Schaltklinke 63 sowie die Beziehung dazwischen sind nachfolgend in bezug auf Fig. 4 und 5 erläutert (die Anordnung des zweiten Steuerlochs 55 und der zweiten Einwege-Schaltklinke 64 und ihre Beziehung sind ähnlich zu derjenigen des ersten Steuerlochs 54 und der ersten Einwege-Schaltklinke 63. Die erste Einwege-Schaltklinke 63 weist eine Drehwelle bzw. Umlaufwelle 631 auf, ein Steuerelement 632 und einen Sperrzahn 633 parallel geschaltet zur Drehwelle 631 sowie eine Torsions- bzw. Spiralfeder 634. Die Drehwelle 631 ist in dem ersten Vertiefungsabschnitt 10 der feststehenden Welle 1 drehbar bzw. umlaufend angebracht. Die Torsionsfeder 634 legt an die Drehwelle 631 einen Druck an und veranlaßt den Zahn 633 in Eingriff mit dem ersten Sonnenrad 60 gedrängt bzw. gezwungen zu werden (siehe Fig. 6A) , um ihre Drehrichtung zu begrenzen. Das erste Steuerloch 54 weist eine erste Öffnung 541 auf, durch welche der Sperrzahn 633 vorsteht, eine zweite Öffnung 642, durch welche das Steuerelement 632 vorsteht, und zwei Steuerebenen 543, 544 an zwei gegenüberliegenden Late-· ralseiten der zweiten Öffnung 542. Die Teilung bzw. der Ab-· stand zwischen den Steuerebenen 543, 544 ist enger bzw. schmaler als der Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Lateralseiten der ersten Öffnung 541. Bevor die erste Einwege-Schaltklinke 63 oder die zweite Einwege-Schaltklinke 64 durch das erste Steuerloch 54 oder das zweite Steuerloch 55 begrenzt bzw. zurückgehalten wird, stoppt die Kupplung 4 die Übertragung der Abtriebskraft zu dem Gangschaltmechanismus, weshalb weniger Kraft erforderlich ist, die Steuertrommel 5 in dieser Stufe zu drehen.The first control hole 54 and the second control hole 55 have identical shapes. The first one-way pawl 63 and the second one-way pawl 64 have an identical structure. The arrangement of the first control hole 54 and the first one-way pawl 63 and the relationship therebetween are explained below with reference to Figs. 4 and 5 (the arrangement of the second control hole 55 and the second one-way pawl 64 and their relationship are similar to those of the first control hole 54 and the first one-way pawl 63). The first one-way pawl 63 has a rotary shaft 631, a control member 632 and a ratchet tooth 633 connected in parallel to the rotary shaft 631, and a torsion spring 634. The rotary shaft 631 is rotatably mounted in the first recess portion 10 of the fixed shaft 1. The torsion spring 634 applies pressure to the rotary shaft 631 and causes the tooth 633 to engage with the first sun gear 60 (see Fig. 6A) to restrict its rotation direction. The first control hole 54 has a first opening 541 through which the ratchet tooth 633 protrudes, a second opening 642 through which the control element 632 protrudes, and two control planes 543, 544 on two opposite lateral sides of the second opening 542. The pitch between the control planes 543, 544 is narrower than the pitch between the two opposite lateral sides of the first opening 541. Before the first one-way pawl 63 or the second one-way pawl 64 is restricted by the first control hole 54 or the second control hole 55, the clutch 4 stops transmitting the output force to the gear shift mechanism, therefore less force is required to Control drum 5 to rotate in this stage.
Die Gangschaltstufen (Gänge) und zu den zugehörigen Kraftübertragungswegen des Gangschaltnabenkörpers des Fahrrads sind nachfolgend erläutert.The gear shift stages (gears) and the associated power transmission paths of the bicycle’s gear shift hub body are explained below.
In der höchsten Gangschaltstufe (dem höchsten Gang) wird die Antriebskraft durch das Kraftzuführelement 3 zum ringförmigen Eingangszahnrad 73 durch die Kupplung 4 übertragen. In diesem Zustand kämmt die erste Einwege-Schaltklinke 63 mit dem ersten Sonnenrad 60 und veranlaßt das erste Sonnenrad dazu, an der feststehenden Welle 1 in einer Sperrstellung gehalten zu werden. Durch das Drehzahlverhältnis zwischen dem Planetengetriebezug 6 und dem ersten Sonnenrad 60 wird die Abtriebsbzw, Antriebskraft zu dem Träger 74 übertragen, und daraufhin zu der Kraftabtriebswelle 7 durch die Schaltklinke 740, und daraufhin zu dem Nabenkörper 2 durch die Schaltklinke 72.In the highest gear shift stage (the highest gear), the driving force is transmitted by the power supply member 3 to the annular input gear 73 through the clutch 4. In this state, the first one-way pawl 63 meshes with the first sun gear 60 and causes the first sun gear to be held on the fixed shaft 1 in a locking position. By the speed ratio between the planetary gear train 6 and the first sun gear 60, the output or driving force is transmitted to the carrier 74, and then to the power output shaft 7 through the pawl 740, and then to the hub body 2 through the pawl 72.
In der ersten hohen Gangschaltstufe (dem zweithöchsten Gang) wird die Antriebskraft durch das Kraftzuführelement 3 zu der Kupplung 4 übertragen, und daraufhin zu dem ringförmigen Eingangszahnrad 73. In diesem Zustand kämmt die zweite Einwege-Schaltklinke 64 mit dem zweiten Sonnenrad 61 und veranlaßt das zweite Sonnenrad 61, an .der feststehenden Welle 1 in der Sperrstellung gehalten zu werden. Durch das Drehzahlverhältnis zwischen dem Planetengetriebezug 6 und dem zweiten Sonnenrad 61 wird die Antriebskraft zu dem Träger 74 übertragen, daraufhin zu der Kraftabtriebswelle 7 durch die Schaltklinke 740, und daraufhin zu dem Nabenkörper 2 durch die Schaltklinke 72.In the first high gear shift stage (the second highest gear), the driving force is transmitted through the power supply member 3 to the clutch 4, and then to the annular input gear 73. In this state, the second one-way pawl 64 meshes with the second sun gear 61 and causes the second sun gear 61 to be held on the fixed shaft 1 in the locking position. By the speed ratio between the planetary gear train 6 and the second sun gear 61, the driving force is transmitted to the carrier 74, then to the power output shaft 7 through the pawl 740, and then to the hub body 2 through the pawl 72.
In der mittleren Gangschaltstufe (dem mittleren Gang) wird die Antriebskraft durch das Kraftzuführelement 3 zu der Kupplung 4 übertragen, das erste Gleitelement 70 zwingt bzw. drängt eine Schaltklinke 76 in Eingriff mit einer Sperrklinke innerhalb der Kupplung 4, damit die Antriebskraft von derIn the middle gear shift stage (the middle gear), the driving force is transmitted through the power supply element 3 to the clutch 4, the first sliding element 70 forces a pawl 76 into engagement with a pawl inside the clutch 4 so that the driving force from the
Kupplung 4 zu dem Gangschaltmechanismus über ein Transmissionselement 77 übertragen werden kann. In diesem Zustand werden die erste Schaltklinke 63 und die zweite Schaltklinke 64 durch die Steuertrommel 5 dazu gezwungen bzw. gedrängt, von dem ersten Sonnenrad 60 bzw. dem zweiten Sonnenrad 61 auszurücken, wodurch das erste Sonnenrad 60 und das zweite Sonnenrad 61 sich frei drehen können. Die Antriebskraft wird deshalb direkt durch die Schaltklinke 740 des Trägers 74 zu der Kraftabtriebswelle 7 übertragen, ohne den Weg der Reduktion des Planetengetriebezugs 6 zu durchlaufen, und daraufhin von der Kraftabtriebswelle 7 zu dem Nabenkörper 2 durch die Schaltklinke 72 übertragen.Clutch 4 can be transmitted to the gear shift mechanism via a transmission element 77. In this state, the first pawl 63 and the second pawl 64 are forced by the control drum 5 to disengage from the first sun gear 60 and the second sun gear 61, respectively, whereby the first sun gear 60 and the second sun gear 61 can rotate freely. The driving force is therefore directly transmitted through the pawl 740 of the carrier 74 to the power output shaft 7 without passing through the path of reduction of the planetary gear train 6, and then transmitted from the power output shaft 7 to the hub body 2 through the pawl 72.
In der zweitniedrigsten Gangschaltstufe (dem zweitniedrigsten Gang) wird die Antriebskraft durch das Kraftzuführelement 3 zu der Kupplung 4 übertragen und daraufhin zu dem ringförmigen Eingangszahnrad 73. In diesem Zustand kämmt die zweite Einwege-Schaltklinke 64 mit dem zweiten Sonnenrad 61 und veranlaßt das zweite Sonnenrad 61, an der feststehenden Welle 1 in Sperrstellung gehalten zu werden. Durch das Drehzahlverhältnis zwischen dem Planetengetriebezug 6 und dem zweiten Sonnenrad 61 wird die Antriebskraft zu dem ringförmigen Ausgangszahnrad 75 übertragen, und daraufhin zu der Kraftabtriebswelle 7 durch die Schaltklinke 740 und daraufhin zu dem Nabenkörper 2 durch die Schaltklinke 72.In the second lowest gear shift stage (second lowest gear), the driving force is transmitted through the power supply member 3 to the clutch 4 and then to the annular input gear 73. In this state, the second one-way pawl 64 meshes with the second sun gear 61 and causes the second sun gear 61 to be held in the locking position on the fixed shaft 1. By the speed ratio between the planetary gear train 6 and the second sun gear 61, the driving force is transmitted to the annular output gear 75 and then to the power output shaft 7 through the pawl 740 and then to the hub body 2 through the pawl 72.
In der untersten Gangschaltstufe (dem niedrigsten Gang) wird die Antriebskraft durch das Kraftzuführelement 3 zu der Kupplung 4 übertragen, und daraufhin zu dem ringförmigen Eingangszahnrad 73. In diesem Zustand kämmt die Einwege-Schaltklinke 73 mit dem ersten Sonnenrad 60 und veranlaßt das erste Sonnenrad 60 dazu, an der feststehenden Welle 1 in verriegelter bzw. Sperrstellung gehalten zu werden. Durch das Drehzahlverhältnis zwischen dem Planetengetriebezug 6 und demIn the lowest gear shift stage (the lowest gear), the driving force is transmitted through the power supply element 3 to the clutch 4 and then to the annular input gear 73. In this state, the one-way pawl 73 meshes with the first sun gear 60 and causes the first sun gear 60 to be held in the locked position on the fixed shaft 1. By the speed ratio between the planetary gear train 6 and the
zweiten Sonnenrad 61 wird die Antriebskraft zu dem ringförmigen Ausgangszahnrad 75 übertragen, daraufhin zu der Kraftabtriebswelle 7 durch die Schaltklinke 740 und daraufhin zu dem Nabenkörper 2 durch die Schaltklinke 72.second sun gear 61, the driving force is transmitted to the annular output gear 75, then to the power output shaft 7 through the pawl 740 and then to the hub body 2 through the pawl 72.
Während lediglich eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und erläutert wurde, versteht es sich, daß verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der in den folgenden Ansprüchen festgelegten Erfindung abzuweichen.While only one embodiment of the present invention has been illustrated and explained, it will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the invention as defined in the following claims.
Claims (9)
ein Kraftzuführelement (3) , das dazu ausgelegt ist, eine Antriebskraft bereitzustellen,a gear shifting device controlled to rotate the hub body (2) about the fixed shaft (1) in a range of speeds or gears,
a force supply element (3) designed to provide a driving force,
einen Steuermechanismus, der zum Umschalten des Gangs der Gangschalteinrichtung ausgelegt ist, die Kupplung (4) in die nichtaktive Stellung vorrückt, bevor der Gang der Gangschalteinrichtung geändert wird und die Bewegung der Kupplung (4) in die aktive Stellung verzögert, damit die Antriebskraft zu der Gangschalteinrichtung nach einer Gangänderung der Gangschalteinrichtung rückgeführt werden kann.a clutch (4) designed to transmit the drive force from the drive supply element (3) to the gear shift device, the clutch (4) being moved between the active position in which the drive force is transmitted from the power supply element (3) to the gear shift device and the inactive position in which the drive force is separated from the gear shift device, and
a control mechanism adapted to change the gear of the gear shifting device, advancing the clutch (4) to the inactive position before the gear of the gear shifting device is changed, and delaying the movement of the clutch (4) to the active position so that the driving force can be returned to the gear shifting device after a gear change of the gear shifting device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29716586U DE29716586U1 (en) | 1997-09-15 | 1997-09-15 | Autonomous gear shift for use on a bicycle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29716586U DE29716586U1 (en) | 1997-09-15 | 1997-09-15 | Autonomous gear shift for use on a bicycle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29716586U1 true DE29716586U1 (en) | 1997-11-27 |
Family
ID=8046039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29716586U Expired - Lifetime DE29716586U1 (en) | 1997-09-15 | 1997-09-15 | Autonomous gear shift for use on a bicycle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29716586U1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10118645A1 (en) * | 2001-04-14 | 2002-10-17 | Sram De Gmbh | Initiation and transmission of the shift movement in a bicycle transmission |
| DE102004048114B4 (en) * | 2003-10-21 | 2006-09-14 | Sunrace Sturmey-Archer Inc. | wheel hub assembly |
| DE102010017412A1 (en) | 2010-06-17 | 2011-12-22 | Clean Mobile Ag | Manual switching device for vehicle i.e. bicycle, has control device for controlling drive torque of electromotor and control device formed such that control device reduces drive torque of electromotor during gear change of gearshifts |
| WO2011158220A2 (en) | 2010-06-17 | 2011-12-22 | Clean Mobile Ag | Control unit for a vehicle and method for changing gears of a vehicle |
-
1997
- 1997-09-15 DE DE29716586U patent/DE29716586U1/en not_active Expired - Lifetime
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| DE102010017412A1 (en) | 2010-06-17 | 2011-12-22 | Clean Mobile Ag | Manual switching device for vehicle i.e. bicycle, has control device for controlling drive torque of electromotor and control device formed such that control device reduces drive torque of electromotor during gear change of gearshifts |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980115 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20010131 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20040113 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20051122 |
|
| R071 | Expiry of right |