DE847703C

DE847703C - Gearboxes for vehicles, especially bicycles

Info

Publication number: DE847703C
Application number: DEP46672A
Authority: DE
Inventors: Ivar Alvar Asp
Original assignee: Husqvarna Vapenfabriks AB
Current assignee: Husqvarna Vapenfabriks AB
Priority date: 1948-06-30
Filing date: 1949-06-23
Publication date: 1952-08-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltgetriebe für Fahrzeuge, die außer einem unmittelbaren Antrieb noch einen oder mehrere wahlweise zu schaltende Übersetzungsstufen aufweisen, insbesondere für Fahrräder.The invention relates to manual transmissions for vehicles that, in addition to a direct drive still have one or more gear ratios that can be switched optionally, in particular for bicycles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schaltvorgang solcher Getriebe so zu verbessern, daß eine bisher noch nicht erreichte, bequeme, sicher wirkende und stoßfreie Umschaltung von ίο einer Übersetzungsstufe zur anderen ermöglicht wird.The invention is based on the object of improving the shifting process of such transmissions in such a way that that a hitherto unachieved, comfortable, safe-acting and bumpless switchover from ίο one translation stage to the other is made possible.

Der die Erfindung im wesentlichen kennzeichnende Lösungsgedanke besteht darin, das Getriebe so auszubilden, daß l>eim Schaltvorgang, d. h. beim Übergang von einer Übersetzungsstufe zu einer anderen, die Kupplang zwischen treibendem und getriebenem Glied der im Eingriff stehenden Übersetzungsstufe im gleichen oder annähernd gleichen Zeitraum gelöst wird, in dem die Kupplung zwischen treibendem und getriebenem Glied der neuen Übersetzungsstufe hergestellt wird. Dadurch wird erreicht, daß während des Schaltvorganges keine Unterbrechung im Kraftfluß des Getriebes stattfindet und ein gefährlicher Schaltzustand vermieden wird, bei dem sich das Getriebe im Freilauf befinden würde und z. B. ein plötzliches, durch eine Gefahr bedingtes Bremsen nicht möglich wäre.The solution concept which essentially characterizes the invention consists in the transmission to be trained in such a way that l> e in the switching process, i. H. when changing from one translation level to one others, the coupling between the driving and driven member of the gear stage in engagement is released in the same or approximately the same period in which the clutch between driving and driven link of the new gear stage is produced. This will achieves that there is no interruption in the power flow of the transmission during the shifting process and a dangerous switching state in which the transmission is in freewheel mode is avoided would and z. B. a sudden, caused by a hazard braking would not be possible.

Die Verwirklichung des Erfindungsgedankens erfolgt in der Weise, daß für jede Übersetzungsstufe zwischen dem treibenden und dem getriebenen Glied eine lösbare, beispielsweise aus einem Rastenring oder einer Rastenscheibe und einer SperrklinkeThe idea of the invention is implemented in such a way that for each gear ratio between the driving and the driven Link a detachable, for example from a detent ring or a detent disc and a pawl

bestehende Kupplung vorhanden ist, wobei durch ein Schaltorgan die Kupplung der im Eingriff stehenden Übersetzungsstufe im gleichen oder annähernd gleichen Zeitraum lösbar ist, in welchem die Kupplung mit der neu zu schaltenden Übersetzungsstufe hergestellt wird.existing coupling is in place, through a switching element the clutch of the gear stage engaged in the same or approximately the same period of time can be released in which the clutch with the new gear stage to be shifted will be produced.

Weitere Merkmale und die Wirkungsweise, der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert.Further features and the mode of operation of the invention are set out in the following description an embodiment shown in the drawing explained.

Fig. ι zeigt ein nach der Erfindung ausgeführtes Getriebe nach der Schnittlinie I-I der Fig, 2;Fig. Ι shows a carried out according to the invention Transmission according to the section line I-I of FIG. 2;

Fig. 2 zeigt einen gebrochenen Schnitt durch das Getriebe nach der Schnittlinie II-II der Fig. 1; Fig. 3 und 4 stellen eine Draufsicht auf eine Einzelheit in zwei verschiedenen Stellungen dar.FIG. 2 shows a broken section through the transmission along the section line II-II of FIG. 1; Figures 3 and 4 show a plan view of a detail in two different positions.

Das Getriebe weist nach Fig. 1 und 2 einen mit Kastkerben 27 versehenen Ring 1 auf, der zweckmäßig mit linksgängigem Gewinde auf das Hinterradnabenteil 2 aufgeschraubt ist. Der sonst üblicherweise dort aufgebrachte, zum Antrieb dienende Kettenzahnkranz sowie sein zur Sicherung dienender Haltering sind entfernt worden, so daß der Rastenring 1 den Platz des Halterings einnimmt, während der Kettenzahnkranz durch einen Kugellagerkegel 29 ersetzt wird. Den Rastenring 1 umschließt ein um das Nabenteil 2 umlaufendes ί Flanschgehäuse 3, in dessen Halsteil eine Lager- j schale für das gegen den Lagerkegel 29 abgestützte Kugellager eingebaut ist. Auf dem Halsteil des Flanschgehäuses 3 ist der zum Antrieb dienende Kettenzahnkranz 4 in üblicherweise befestigt. Das Flanschteil 5 des Flanschgehäuses 3 \veist eine ringförmige Verstärkung 5' auf, die mit ihrem inneren Durchmesser den Rastenring 1 konzentrisch unter Beibehaltung eines Spiels umschließt und deren äußerer Durchmesser geringer als der | Flanschaußendurchmesser ist, so daß ein vom ] Ringaußendurchmesser und der vertikalen Flansch- j Hache gebildeter stufenförmiger Absatz entsteht. \ Dieser Yerstärkungsring, dessen Breite von den in seinem zylindrischen Innenraum aufzunehmenden Getriebestufen abhängig ist, hat für die dargestellte zweistufige Ausführung zwei gegenüberliegende, ; parallel zum Flanschteil 5, jedoch in verschiedenen ι Ebenen verlaufende schlitzförmige Durchbrüche 8' und 9', die spiegelbildlich einander zugekehrt, im Tunern je einen Absatz 13' und 14' aufweisen, so daß ihre im Ringinnendurchmesser befindliche öffnung kleiner ist als die am Ringaußendurchmesser gebildete. Diese Durchbrüche dienen zur Aufnahme zweier in der Schlitzebene um den Zapfenteil der Zapfenschrauben 6 und 7 drehbare Sperrklinken 8 und 9, von denen die Klinke 8 dem Rastenring 1 zugeordnet ist und mit diesen zusammen ein zur Kupplung des direkten Getriebeganges dienendes ! Gesperre bildet, während die Klinke 9 mit einem zur zweiten Getriebestufe gehörigen Rastenring 12 die Kupplung, dieser zweiten Getriebestufe bildet. Die Klinken besitzen an einem Ende dem Rastenring zugekehrte Nasen 10 und 11, mit denen sie in die entsprechend geformten Kerben 27 und 28 der ihnen zugeordneten Rastenringe eingreifen können. ■ Am anderen Ende haben sie stufenförmige Absätze 10' bzw. 11', an deren Innenseite die Enden der Blattfedern 13 bzw. 14 anliegen, die mit ihrem anderen Ende auf den in den Schlitzen befindlichen Absätzen 13' bzw. 14' befestigt sind. Die beschriebenen Blattfedern haben vermöge ihrer Federspannung das Bestreben, die Nasen der Klinken stets in Eingriff in die ihnen zugeordneten Rastkerben 27 und 28 zu bringen.According to FIGS. 1 and 2, the transmission has a ring 1 provided with box notches 27, which is expediently screwed onto the rear wheel hub part 2 with a left-hand thread. The sprocket and its retaining ring, which is usually attached there and used for drive, have been removed so that the detent ring 1 takes the place of the retaining ring, while the sprocket is replaced by a ball bearing cone 29. The detent ring 1 encloses a flange housing 3 which runs around the hub part 2 and in the neck part of which a bearing shell for the ball bearing supported against the bearing cone 29 is installed. On the neck part of the flange housing 3, the sprocket 4 used for driving is usually attached. The flange part 5 of the flange housing 3 has an annular reinforcement 5 'which, with its inner diameter, concentrically surrounds the detent ring 1 while maintaining a play and whose outer diameter is smaller than the | The outer diameter of the flange is such that a step-shaped shoulder is formed by the outer diameter of the ring and the vertical flange. \ This reinforcement ring, the width of which depends on the gear stages to be accommodated in its cylindrical interior, has two opposite, for the two-stage version shown,; parallel to the flange part 5, but in different ι planes extending slot-shaped openings 8 'and 9', facing each other in mirror image, each have a shoulder 13 'and 14' in the tuner so that their opening located in the ring inner diameter is smaller than the one formed on the ring outer diameter . These openings serve to accommodate two pawls 8 and 9 which can be rotated in the slot plane around the pin part of the pin screws 6 and 7, of which the pawl 8 is assigned to the detent ring 1 and, together with these, a used to couple the direct gear! The locking mechanism forms, while the pawl 9, with a detent ring 12 belonging to the second gear stage, forms the clutch of this second gear stage. At one end, the pawls have lugs 10 and 11 facing the detent ring, with which they can engage in the correspondingly shaped notches 27 and 28 of the detent rings assigned to them. ■ At the other end they have step-shaped paragraphs 10 'or 11', on the inside of which the ends of the leaf springs 13 and 14 rest, which are attached at their other end to the paragraphs 13 'and 14' located in the slots. By virtue of their spring tension, the leaf springs described strive to always bring the lugs of the pawls into engagement with the locking notches 27 and 28 assigned to them.

Der Rastenring 1 und ein in den Verstärkungsring 5' eingeschraubter Abschlußdeckel 26 bilden die Gegenlager für den bereits erwähnten Rastenring 12, der ähnlich einem Zwischenring bei einem zweiseitig wirkenden Längskugellager gelagert und : damit auch geführt ist. Der Rastenring' 12 besitzt an seinem Innenumfang eine Verzahnung 12', in die vier gleich große diagonal gegenüberliegende I'lianetenräder34 eingreifen, die andererseits wieder mit einem auf der Hinterradachse befestigten, feststehenden Ritzel 35 kämmen. Die vier Zahnräder 34 drehen sich um vier Zapfen 33, die einerseits in entsprechendem Abstand auf einem Haltering 31 vernietet sind und andererseits mit einem abgesetzten Zapfenende in entsprechende zur Distanzhaltung vorgesehene Bohrungen des Rastenringes ι eingreifen. Der Haltering 31 ist selbst auf dem Rastenring 1 durch vier diagonal in den Lücken zwischen den Zahnrädern angeordneten Schrauben 30 befestigt, wobei durch Distanzringe 32 der für die Breite der Zahnräder erforderliche Abstand fixiert wird. Der innenverzahnte Rastenring ι bildet zusammen mit den Planetenrädern 34 und dem als Sonnenrad wirkenden Ritzel 35 ein die zweite Getriebestufe darstellendes Umlaufgetriebe, mit welchem die seiner Dimensionierung entsprechende Übersetzung bewirkt wird.The detent ring 1 and a cover 26 screwed into the reinforcement ring 5 'form the counter bearing for the already mentioned locking ring 12, which is similar to an intermediate ring in a double-acting longitudinal ball bearings and: is thus also guided. The detent ring '12 has on its inner circumference a toothing 12 ', in the four equally large diagonally opposite one another I'lianetenräder34 intervene, the other hand again mesh with a fixed pinion 35 attached to the rear wheel axle. The four gears 34 rotate around four pins 33, which are on the one hand at a corresponding distance on a retaining ring 31 are riveted and on the other hand with a stepped pin end in corresponding to Intervene spacing provided holes of the detent ring ι. The retaining ring 31 is itself on the detent ring 1 by four arranged diagonally in the gaps between the gears Screws 30 fastened, with spacer rings 32 of the required for the width of the gears Distance is fixed. The internally toothed detent ring ι forms together with the planet gears 34 and the pinion 35 acting as a sun gear is an epicyclic gear unit representing the second gear stage, with which the translation corresponding to its dimensioning is effected.

Auf den vom Flanschten 5 und seinem Ver-Stärkungsrings' gebildeten Absatz ist ein drehbarer Schaltring 15 aufgeschoben, der mittels eines Absatzes 18 in einer entsprechenden ringförmigen Nut 17 des Flanschteils 5 geführt ist. Die eine Hälfte des Schaltringes ist bis auf die Stärke des Absatzes 18 so ausgespart, daß das Profil einer die Aussparung 16 begrenzenden Winkelringhälfte entstanden ist. Von den beiden Übergängen 15' und 16', die vom stehengebliebenen Ringteil 15 zur Aussparung 16 überleiten, verläuft der ersterc schräg abfallend, da er als Steuerfläche vorgesehen ist, während der zweite eine radial verlaufende Kante 16' aufweist, so daß die Aussparung in einer scharfen Ecke endigt. Am äußeren Umfang des Schaltringes 15 ist durch eine Schraube 22 das in Fig. 3 und 4 in der Draufsicht dargestellte, mit drei Nocken 19, 20 und 21 versehene Schaltstück 25 drehbar befestigt. Diese Nocken können je nach Schaltstellung in zwei gegenüberliegende keilförmige Nuten 23 und 24 des Flanschteiles 5 eingreifen.On the flange 5 and its reinforcement ring ' formed paragraph is a rotatable switching ring 15 pushed by means of a paragraph 18 is guided in a corresponding annular groove 17 of the flange part 5. One half of the Switching ring is recessed up to the strength of the paragraph 18 so that the profile of a recess 16 limiting angle ring half was created. From the two transitions 15 'and 16', from the ring part 15 that has remained standing to the recess 16 pass over, the first slopes sloping, since it is provided as a control surface, during the second has a radially extending edge 16 'so that the recess is in a sharp corner ends. On the outer circumference of the switching ring 15 is by a screw 22 in Fig. 3 and 4 in The contact piece 25 shown in the top view and provided with three cams 19, 20 and 21 is rotatably fastened. Depending on the switching position, these cams can be inserted into two opposing wedge-shaped grooves 23 and 24 of the flange part 5 engage.

Die Wirkungsweise des Getriebes sei ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung erläutert. Das von der Kette im Uhrzeigersinn gedrehte Kettenrad 4 dreht das mit ihm verbundene Flanschlager 3 sowie den Schaltring 15 gleichsinnig. Die Sperrklinke 8 ist mit ihrem stufen-The mode of operation of the transmission will be explained on the basis of the shift position shown in FIG. 1. The sprocket 4 rotated clockwise by the chain rotates the one connected to it Flange bearing 3 and the switching ring 15 in the same direction. The pawl 8 with its stepped

förmigen, von der Federkraft der Feder 13 ' beeinflußten Absatz 10' in die Aussparung 16 des Schaltringes 15 eingetreten und gleichzeitig mit ■■ ihrer .Vase 10 in eine Rastkerbe 27 des Rastenrings ι eingerastet, so daß damit der Rastenring mit dem Flanschlager gekoppelt ist und eine unmittelbare Übertragung der Drehbewegung auf das mit dem Rastenring 1 verbundene Xabenteil 2 der j 1 linterradnabe stattfindet, welches seinerseits j wieder die I linterradnabe in l>ekannter Weise über ein Freilaufgesperre in Bewegung setzt.shaped, by the spring force of the spring 13 ' influenced paragraph 10' entered the recess 16 of the switching ring 15 and at the same time with ■■ their .Vase 10 in a notch 27 of the detent ring ι so that the detent ring is coupled to the flange bearing and a direct transfer of the rotational movement to the hub part 2 of the rear wheel hub connected to the detent ring 1 takes place, which in turn sets the rear wheel hub in motion in a known manner via a freewheel lock.

Die Kinschaltung der zweiten Übersetzungsstufe wird durch eine am Rahmenteil 36 befestigte, aber nicht dargestellte Schaltvorrichtung bewirkt. Ein beispielsweise vom Fahrer über einen Bowdenzug ι manuell bewegter Anschlag tritt in die Bahn des Schaltstückes 2$ ein. welches drehbar an dem mit dem Flanschgehäuse umlaufenden Schaltring 15 befestigt ist. Der Xocken 19 des in der Stellung nach Fig. 3 befindlichen Schaltstückes findet seinen Widerstand an dem Anschlag, so daß nun der Schaltring festgehalten wird, während das Getriebe weiter umläuft. Die bisher mit ihrem stufen- I förmigen .Absatz ii' an der nicht ausgesparten Riiigliälfte 15 anliegende und daher am Einrasten verhinderte Klinke 9 wandert in der Drehrichtung bis zur Aussparung 16 des Schaltringes weiter, wo sie, wie vorher beschrieben, eine Drehtx'wegung ausführen und mit ihrer Xase 11 in die Rastkerben 2S des Rastenringes 12 eintreten kann und eine Kupplung des Flanschringes 3 mit dem Rastenring υ herstellt. Gleichzeitig wandert aber auch die in dem Rastenring 1 eingerastete Klinke K in der Aussparung 16 weiter bis ihr Absatz 10' auf die Schräge ι s' aufläuft, bei der Weiterbewegung die Klinke zurückbewegt, aus dem Rastenring 1 ausrastet und somit die C^Tl>ertragung der Drehbewegung auf den Rastenring 1 in dem Moment beendet, in dem mit der Kupplung des Rastenringes 12 die neue (ietriebestufe in Tätigkeit tritt. Der Rastenring 12 überträgt seine Drehbewegung auf die mit seiner Innen verzahnung im Eingriff stehenden und andererseits mit dem'feststehenden Ritzel 35 kämmenden I'lanetenräder 34, woraus sich eine entsprechend herabgeminderte Drehbewegung der Zapfen 33 ergibt, die durch diese Zapfen selbst wiederum auf den Rastenring 1 und das mit ihm verbundene Xabenteil 2 übertragen wird. Die im Flanschlager 3 angeordneten Xuten 23 und 24 wirken, wie Fig. 4 zeigt, mit dem Schaltstück 25 in der Weise zusammen, daß nach lleendigung des Schalt Vorganges der Xocken 20 des vom Anschlag der Schaltvorrichtung festgehaltenen Schaltstückes 2~, in eine der mit dem 1''IaHScIUeU 5 an ihm vorbeiwandernden Xuten 23 oder 24 eintreten kann. Das Schaltstück dreht sich !The shifting of the second gear ratio is brought about by a shifting device fastened to the frame part 36, but not shown. For example, a stop moved manually by the driver via a Bowden cable enters the path of the contact piece 2 $ . which is rotatably attached to the switching ring 15 rotating with the flange housing. The X-cam 19 of the switching element located in the position according to FIG. 3 finds its resistance at the stop, so that the switching ring is now held while the gear continues to rotate. The pawl 9, which was previously in step with its stepped I-shaped .Absatz ii 'on the non-recessed half 15 and therefore prevented from locking, moves in the direction of rotation to the recess 16 of the switching ring, where, as previously described, they perform a Drehtx'wegung and can enter the locking notches 2S of the locking ring 12 with its Xase 11 and produce a coupling of the flange ring 3 with the locking ring υ. At the same time, however, the pawl K locked in the detent ring 1 continues to move in the recess 16 until its shoulder 10 'runs onto the slope ι s', the pawl moves back as it moves further, disengages from the detent ring 1 and thus the C ^T l> transmission The rotational movement on the detent ring 1 ends at the moment when the new operating stage comes into operation with the coupling of the detent ring 12 meshing planetary gears 34, which results in a correspondingly reduced rotational movement of the pins 33, which in turn is transmitted by these pins themselves to the detent ring 1 and the hub part 2 connected to it. The grooves 23 and 24 arranged in the flange bearing 3 act as shown in FIG 4 shows, together with the switching piece 25 in such a way that after the switching process has ended, the X-cam 20 of the switch from the stop of the switch Device held contact piece 2 ~, in one of the 1''IaHScIUeU 5 can move past it Xuten 23 or 24. The contact piece rotates!

dabei in eine solche Lage, daß es an dem Anschlag vorbeigleiten kann und der zum Zwecke des Schaltens festgehaltene Schaltring 15 nunmehr wieder an der Drehbewegung des ihn tragenden Flanschlagers 3 teilnimmt, bis er zur Einleitung eines neuen Schaltvorganges in der bereits beschriebenen Weise beeinflußt wird.in such a position that it can slide past the stop and for the purpose of Switching held switching ring 15 is now back to the rotary motion of the carrying him Flange 3 participates until it initiates a new switching process in the already described Way is affected.

Das im vorstehenden in einer zweistufigen Ausführung beschriebene Schaltgetriebe kann auch mehr als zwei Stufen aufweisen. Insbesondere ist seine Anordnung nicht auf das Hinterrad beschränkt. Es kann ebenso am Kurbeltrieb eines Fahrrades eingebaut werden.The manual transmission described above in a two-stage embodiment can also have more than two stages. In particular, its arrangement is not limited to the rear wheel. It can also be installed on the crank mechanism of a bicycle.

Als für die praktischen Erfordernisse besonders günstig und zweckmäßig hat sich eine Ausführungsform erwiesen, bei der ein an sich bekanntes Umlaufrädergetriebe mit einer üblichen Hinterradfreilauf- und Rücktrittsbremsenkombination zusammengebaut ist. Ein Vorteil dieser Bauart liegt vor allem darin, daß die zur Kraftübertragung dienenden Zahnräder dauernd im Eingriff stehen und in einem vollkommen abgeschlossenen Gehäuse untergebracht sind. Dadurch ergibt sich eine hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer des Getriebes.One embodiment has proven to be particularly favorable and expedient for the practical requirements proven, in which a known epicyclic gear with a conventional rear wheel freewheel and coaster brake combination is assembled. One advantage of this type of construction is above all in the fact that the gears used for power transmission are constantly in mesh and are housed in a completely enclosed housing. This results in a high Operational safety and service life of the gearbox.

Claims

Patent claims:

1. Manual gearbox with two or more gear ratios, one of which is a direct gear, for vehicles, especially for bicycles, characterized in that for each gear ratio, between the driving (3 · 4) and the driven member (2) a detachable, for example from a detent ring (12) or a detent disc (1) and a pawl (S, 9) existing clutch is present, the clutch being controlled by a switching element (15) of the gear ratio under control in the same or approximately the same period of time in which the clutch is established with the new gear stage to be shifted.

2. Gearbox according to claim 1, characterized in that the switching element (15) for driving member (3, 4) is arranged coaxially and rotates with it and when switching through Holding against this is twisted and with the help of control surfaces (15 ', 16, 16 ') or curves causes the deactivation of one gear ratio and the activation of the other gear ratio by the locking pawl (8, 9) disengages from the detent ring (12) or the detent disc (1) assigned to it.

3. Schaltgetrielx; according to claim 2, characterized in that the switching element is a switching ring (15) is formed, which is mounted on the gear housing (3, 5, 5 ') serving as a driving member.

1 sheet of drawings