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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 248109 — KLASSE 63&. GRUPPE- M 248109 - CLASS 63 &. GROUP

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

Wechselgetriebe für Fahrräder. Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. September 1909 ab.Change gears for bicycles. Patented in the German Empire on September 12, 1909.

Die Erfindung betrifft eine für Fahrräder u. dgl. bestimmte Dreigeschwindigkeitsnabe derjenigen Art, bei welcher als Wechselgetriebe das bekannte Umlaufrädergetriebe dient, dessen zur Achse konzentrische Bestandteile ein sogenanntes Sonnenrad, ein Umlaufräderträger (für die Planetenräder) und ein äußerer.Innenzahnungskranz sind. Zwischen letzterem, kurz Laufkranz genannten Zahnrad mit Innenverzahnung und jenem Sonnenrad sind in Abwälzungseingriff die Planetenräder des dritten Bestandteils, _ des Umlaufräderträgers, angeordnet. Unter Zugrundelegung des Prinzips, das Sonnenrad selbst undrehbar und lediglich zum Schaltungszwecke achsial verschiebbar anzuordnen und mittels selbsttätiger Kupplungsklinken entweder den Umlaufräderträger oder den äußeren Innenzahnungskranz die Antriebsdrehung aufnehmen zu lassen, bestellt die vorliegende Erfindung darin, daß eine durch zwei an der Sonnenradwelle lose Zahnringe gebildete Doppelkupplung in eingerücktem Zustande einerseits der mittleren Übersetzung wie anderseits der hohen Übersetzung dient und bei Trennstellung der Ringe die Schaltung auf niedere Übersetzung bedingt, und daß für die hohe Übersetzung eine mittels Daumenringes beeinflußte, selbsttätig in die Eingriffslage strebende Klinke dient, welche eine Kupp- lung des angetriebenen Außenkranzes mit der Nabe bewirkt. Diese mit einem undrehbaren Sonnenrad kombinierte und mit drei (darunter zwei selbsttätigen) Klinken als Schaltmitteln wirksame Vorrichtung hat bestimmte Vorteile gegenüber jener bekannten Dreigeschwindigkeitsnabe, bei welcher unter Zuhilfenahme des verschiebbar und drehbar angeordneten Sonnenrades alle Umschaltvorgänge durch einen Satz von mittels Daumen beeinflußter Kraftschlußklinken bewerkstelligt werden und zwischen den Wechsellagen gewisse Freistellungen der Teile vorkommen können, die das sichere augenblickliche Einrücken zur Wechsellage erschweren. So ist das kupplungsmäßige Einrücken des Stirnendes des Sonnenrades gegen einen feststehenden Eingriffteil, damit es zeitweilig die undrehbare Lage erhält, mit der Schwierigkeit verbunden, daß bisweilen Zahn auf Zahn stößt — anstatt daß ein Kupplungszahn des Sonnenrades in eine Gegenlücke des EingriffteilesThe invention relates to a three-speed hub of those intended for bicycles and the like Type in which the known epicyclic gear serves as a change gear, its Components concentric to the axis, a so-called sun gear, an orbital gear carrier (for the planetary gears) and an outer.internal ring gear. Between the latter, in short Gear with internal teeth and that sun gear are in rolling engagement the planet gears of the third component, _ of the planetary gear carrier, arranged. Based on the principle, the sun gear itself cannot be rotated and can only be axially displaced for switching purposes to be arranged and either the rotating gear carrier by means of automatic coupling pawls or to let the outer internal gear ring absorb the drive rotation, orders the present invention in that one formed by two rings of teeth loose on the sun gear shaft Double clutch in the engaged state serves on the one hand for the medium gear ratio and on the other hand for the high gear ratio and when the rings are disconnected, the circuit is conditional on lower translation, and that for the high translation is influenced by a thumb ring, automatically striving into the engagement position, which is a coupling treatment of the driven outer rim with the hub causes. These with an unrotatable Combined sun gear and with three (including two automatic) pawls as switching means effective device has certain advantages over that known three-speed hub, in which, with the aid of the slidably and rotatably arranged sun gear, all switching operations are carried out in one set be accomplished by thumb influenced frictional pawls and between the Alternating positions certain clearances of the parts can occur, which is the safe instant Make it more difficult to move into the alternating position. So is the clutch-like engagement of the front end of the sun gear against you fixed engaging part so that it temporarily receives the non-rotatable position, with the difficulty connected that sometimes tooth meets tooth - instead of a coupling tooth of the Sun gear in a counter gap of the engagement part

paßt und daß hierdurch die regelrechtefits and that hereby the real one

augenblickliche Kupplungsschaltung vereitelt wird. Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung ist in dieser Beziehung eine zuverlässigere Wirkung anzunehmen, weil die mit abwechselnden Zahnvorsprüngen und Zahnlücken gegeneinander wirksamen (nicht am Sonnenrad angebrachten) Kupplungsteile eine Relativbewegung zueinander haben.instantaneous clutch shift is thwarted. The device according to the invention is more reliable in this respect Assume effect because the one with alternating tooth protrusions and tooth gaps against each other effective coupling parts (not attached to the sun gear) move relative to one another.

Auf den Zeichnungen ist die Dreigeschwindigkeitsnabe in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. In the drawings, the three-speed hub is shown in an exemplary embodiment.

Fig. ι ist ein Längsschnitt, bei welchem die Teile in der Lage für mittlere Übersetzung sind,Fig. Ι is a longitudinal section in which the parts are in a position for medium translation,

Fig. 2 ein Längsschnitt wie Fig. 1 für die der niederen Übersetzung entsprechende Schaltlage. FIG. 2 shows a longitudinal section like FIG. 1 for the switching position corresponding to the lower translation.

Fig. 3 zeigt den Längsschnitt in der Lage für hohe Übersetzung.Fig. 3 shows the longitudinal section in the position for high translation.

Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie x-x, Fig. 4 is a cross-section along the line xx,

Fig. 5 ein solcher nach der Linie x^-x¹ von Fig. i.Fig. 5 shows such a line along the line x ^ -x ¹ of Fig. I.

Fig. 6 und 7 sind Schnittdarstellungen nach x²-x² von Fig. i, wobei eine verschiedene ^: Klinkeneingrifflage gezeichnet ist. j6 and 7 are sectional views according to x ² -x ² of Fig. I, wherein a different ^: pawl engagement position is drawn. j

Fig. 8 veranschaulicht die bei der hohen Übersetzung in Wirkung tretende Klinke (34). Fig. 9 und 10 sind Einzelansichten der festen Achse (16) und des Sonnenrades (14) der Nabe. Fig. 11 ist ein Querschnitt, der die Anordnung der Planetenräder des Umlaufräderträgers in ihrem Eingriff an dem Sonrienrad und an dem äußeren Innenzahnungskranz darstellt. Das in die Nabe 31 eingebaute Umlaufrädergetriebe umfaßt als Bestandteile den äußeren, _ mit Innenverzahnung versehenen ringförmigen Laufkranz 11, das Sonnenrad 14 und den Umlaufräderträger 12, welcher mit den Planetentrieben 13 (Fig. 11) eine kreisende Bewegung im Ringraum zwischen Kranz 11 und Sonnenrad 14 auszuführen vermag. Die Planetentriebe 13 sind in dauerndem Eingriff mit der Innenzahnung des Laufkranzes und mit dem Sonnenrad 14. Letzteres lagert in Achsialrichtung verschiebbar auf der fest und undrehbar angeordneten Achse 16 (Fig. 3), wobei durch Rippen oder Federn 17 an der Achse in Eingriff mit dem genuteten linken Ende des Sonnenrades dessen Drehung ebenfalls verhindert ist. Das Sonnenrad ist vom linken Ende her (durch eine bekannte Stellvorrichtung mit Gewindehülse 39 und Schubschiene 46) in solchen Grenzen verschiebbar, daß es eine von den drei Stellungen einnehmen kann, die der Übersetzung auf mittlere, niedere und hohe Geschwindigkeit entsprechen.Fig. 8 illustrates the pawl (34) coming into effect at the high gear ratio. 9 and 10 are individual views of the fixed axis (16) and the sun gear (14) of the hub. Fig. 11 is a cross section showing the arrangement of the planet gears of the planetary gear carrier represents in their engagement on the Sonrienrad and on the outer ring gear. The epicyclic gearing built into the hub 31 comprises the outer, _ with internal teeth provided annular running ring 11, the sun gear 14 and the planetary gear carrier 12, which has a circular motion with the planetary drives 13 (Fig. 11) able to perform in the annular space between ring 11 and sun gear 14. The planetary drives 13 are in permanent engagement with the internal teeth of the running ring and with the sun gear 14. The latter is slidably mounted in the axial direction on the fixed and non-rotatable Axis 16 (Fig. 3), being engaged with by ribs or springs 17 on the axis the grooved left end of the sun gear whose rotation is also prevented. That The sun gear is from the left end (by a known adjusting device with a threaded sleeve 39 and sliding rail 46) can be displaced within such limits that one of the three Can take positions that translate to medium, low and high speed correspond.

Vom Kettenrade 18 am anderen (rechten) Ende der Nabe wird der Antrieb eingeleitet, der an die Nabe zu übertragen ist. Das Kettenrad 18 ist mit dem Treibklinkenträger 19 fest verbunden, welcher zwei Satz von selbsttätigen Klinken 20, 22 besitzt. Von diesen wirken die einwärts gerichteten Klinken 20 (Fig. 4) lediglich als Mitnehmer für einen Kupplungsflansch 24, wodurch die Rückwärtsfreilaufbewegung ermöglicht ist. Wenn auf diese Rückwärtsdrehung nicht Rücksicht zu' nehmen wäre, könnte der Teil 24 unmittelbar mit dem Träger 19 bzw. dem Kettenrad 18 verbunden sein.' Die auswärts gerichteten Klinken 22 (Fig. 5) streben vermöge Federung zum Eingriff in eine Sperrzahnung 23, die zum Laufkranz 11 des Umlaufgetriebes gehört. Der wirksame Angriff dieser Klinken 22 entspricht dem Antrieb bei niederer Übersetzung; dagegen werden die Klinken 22 bei der hohen Übersetzung von den Sperrzahndaumen der Sperrzahnung 23 überlaufen, so daß sie nicht zur Wirkung kommen.The drive is initiated from the chain wheel 18 at the other (right) end of the hub, which is to be transferred to the hub. The chain wheel 18 is fixed to the drive pawl carrier 19 connected, which has two sets of automatic pawls 20,22. Of these, they work inwardly directed pawls 20 (Fig. 4) only as a driver for a coupling flange 24, which enables the reverse freewheeling movement. When on this reverse rotation If it were not to be taken into account, the part 24 could communicate directly with the wearer 19 or the chain wheel 18 be connected. The outwardly directed pawls 22 (Fig. 5) strive by virtue of resilience to engage in a locking toothing 23 which belongs to the running ring 11 of the epicyclic gear. The effective one Attack of these pawls 22 corresponds to the drive at low translation; be against it the pawls 22 at the high gear ratio of the ratchet thumb of the ratchet 23 overflow so that they do not come into effect.

Diesem Sperrzähnflansch 23 auf der einen Seite des Laufkranzes 11 entspricht ein anderer Sperrzahnflansch 35 (Fig. 6 und 7) auf der anderen Seite desselben. Hier kommt die nachher beschriebene, mittels Daumenrings 38 gesteuerte Höchgeschwindigkeitsklinke 34 zur Wirkung, die jedoch während der übrigen Schaltstellungen außer Eingriff gehalten bleibt, wie aus Fig. 7 ersichtlich.This ratchet flange 23 on one side of the running ring 11 corresponds to another Ratchet flange 35 (Figs. 6 and 7) on the other side of the same. Here comes the subsequently described, controlled by means of thumb ring 38 high-speed pawl 34 for Effect which, however, remains disengaged during the other switching positions, as can be seen from FIG.

Der. Umlauf radträger 12 (in der Zeichnung durch Schraffur mit abwechselnd punktierten und vollen Linien hervorgehoben) besitzt ebenfalls eine Sperrzahnung 33 (Fig. 6 und 7), mit welcher die selbsttätig in Eingriff strebenden Klinken 32 zusammenwirken. Dieser Klinkensatz 32 gehört wie derjenige der gesteuerten Klinken 34 einem Ringteil 29 an, der sich als Flanschfortsatz des äußeren Nabenkörpers 31 von links her an das innere Getriebe heran erstreckt, wobei sein .Endflansch 30 zwischen den Sperrzahnungen 35 und 33 hineinragt.Of the. Circulating wheel carrier 12 (in the drawing highlighted by hatching with alternating dotted and solid lines) also has a locking toothing 33 (Fig. 6 and 7), with which the striving automatically into engagement Pawls 32 cooperate. This set of pawls 32 belongs like that of the controlled ones Pawls 34 on a ring part 29, which is a flange extension of the outer hub body 31 extends from the left to the inner gear, with his .Endflansch 30 between the ratchet teeth 35 and 33 protrudes.

Die Kupplungsvorrichtung, mit deren Hilfe der Wechsel der Übersetzung zufolge Schaltverschiebung des Sonnenrades 14 bewerkstelligt wird, hat folgende Anordnung.The coupling device, with the help of which the change of the translation according to shift shift of the sun gear 14 is accomplished has the following arrangement.

Mit 28, 27 sind die beiden Kupplungsringe bezeichnet, die lose drehbar auf der Achse 16 neben dem Sonnenrad 14 und übrigens mit diesem verschiebbar angeordnet sind. Diese Kupplungsringe sind wie Zahnräder außen mit einer Stirnzahnung versehen, die indessen hier lediglich "den Zweck einer mit Achsialschub ein- und ausrückaren Kupplungszahnung erfüllt. Der Mitnehmerring 24 auf Seiten des Kettenrades 18 hat die entsprechende Innenzahnung 25 (Fig. 1), und der Kupplungsring 27 behält ungeachtet der Verschiebung stets seinen Kupplungseingriff in genanntem Mitnehmerring 24. Der andere Ring 28 hat seinen Kupplungseingriff an einem mit Kuppelzahnung 26 inwendig versehenen Nabenteil des Umlaufräderträgers 12 (Fig. 11), so daß er an dessen Umlaufdrehung zwangläufig teilnehmen muß. Bei der in Fig. 2 dargestellten Lage — der niederen Übersetzung entsprechend — stehen die Kupplungsringe 28 und 27 getrennt voneinander, so daß sie unabhängig umlaufen können.The two coupling rings are designated by 28, 27, which are loosely rotatable on the axis 16 next to the sun gear 14 and, incidentally, are arranged displaceably with this. These Coupling rings, like gears, are provided with spur teeth on the outside, but here they are only "fulfills the purpose of engaging and disengaging clutch teeth with axial thrust. The driver ring 24 on the side of the sprocket 18 has the corresponding internal teeth 25 (Fig. 1), and the coupling ring 27 always retains its regardless of the displacement Coupling engagement in said driver ring 24. The other ring 28 has its coupling engagement on a hub part of the planetary gear carrier provided on the inside with coupling teeth 12 (Fig. 11), so that he must necessarily participate in its rotation. In the position shown in Fig. 2 - corresponding to the lower translation - are the coupling rings 28 and 27 separated from each other so that they can rotate independently.

Die Stellung der Teile für die mittlere oder normale Drehgeschwindigkeit ist in Fig. 1 nebst Schnittfiguren 4, 5 und 7 dargestellt. Das Sonnenrad 14 mit den Kupplungsringen 28, 27 ist in die äußerste Stellung nach links verschoben. Durch diese Verschiebung ist der Ring 27 gezwungen, mit seiner Stirnzahnung in der Kupplungszahnung 26 des Umlaufräderträgers eine Eingrifflage zu gewinnen, wodurch augenblicklich Ring 27 mit Ring 28 und beide mit dem Umlauf räderträger 12 verkuppelt erscheinen. Vom Kettenrad 18 pflanzt sich also der Drehungsantrieb durch 24 und 27 auf den Umlaufräderträger 12 fort; da dessen Umlauftriebe 13 sich auf dem feststehenden Sonnenrad abwälzen, erhält der Laufkranz 11 nebenhergehend eine größere Drehgeschwindigkeit, weswegen die Klinken 22 wirkungslos The position of the parts for the medium or normal speed of rotation is shown in FIG Sectional figures 4, 5 and 7 shown. The sun gear 14 with the coupling rings 28, 27 is moved to the extreme left. Because of this shift, the Ring 27 forced with its face teeth in the coupling teeth 26 of the planetary gear carrier to gain a position of engagement, thereby instantaneously ring 27 with ring 28 and both appear coupled with the circulation gear carrier 12. So the chain wheel 18 is planted the rotary drive continues through 24 and 27 on the planetary gear carrier 12; since its revolving drives 13 roll on the stationary sun gear, the running ring 11 receives at the same time a greater rotational speed, which is why the pawls 22 ineffective

Claims

are overrun by the ratchet teeth 23, a drive transmission at this point regardless of the automatic engagement of those pawls 22 is excluded. From the rotating gear carrier 12, on the other hand, the drive is transmitted through the set of automatic pawls 32, which are detected by the ratchet 33 of the carrier 12 on the extension 29, 30 and on the hub 31, so that this with the through the

ίο setting certain medium or normal Speed revolves.

Switching to the gear ratio to the lower speed is done by that the sun gear 14 from the limit position (left) to the middle position according to FIG shifts. The coupling rings 28, 27 are in this case from the common Coupling position separated, so that now no longer the ring 27 is the coupling element for the planetary gear carrier 12 forms, but runs idly with the sprocket 18 for itself. Then the automatic pawls 22 come into engagement with the ratchet teeth 23 of the running ring 11, and this becomes an indirect one Transmitter of the rotary movement insofar as its coincident with the sprocket Rotation for the circulation gear carrier 12 determined a slowed rotation because the Planet gears 13 must roll on the fixed sun gear 14. As before in the case of the middle gear ratio, those pawls 32 are also in engagement for this slow operation with the ratchet teeth 33) the means that drive the planetary gear carrier to the hub '35 transferred.

In the third position (FIG. 3) - for high gear ratio - the set of pawls 34 enters Game, the particular arrangement of which is as follows. Those rotatably mounted in part 30 at 60 Pawls 34 (Fig. 6) are provided with tails 37 (Fig. 8) which are laterally out of the path of the Ratchet teeth are relocated so that they can be influenced by a thumb ring 38. Said thumb ring 38 moves with the sun gear 14. In the positions According to FIGS. 1 and 2, the tails 37 are raised by the shoulder contact of the thumb ring 38 forcibly held so that the pawls 34, although they are held by their springs 36 Strive in their position of engagement, remain in ineffective position (Fig. 7) and non-invasive on the Locking teeth 35 can pass. Only when the sun gear 14 and accessories are below Counteracting the spring 48 pressing from the right (FIG. 3), shifted all the way to the right is, the thumb ring 38 comes in such a position that the tails 37 of the pawls 34 be released. Then they spring into the position of engagement (Fig. 6) and couple with the running ring 11 of the epicyclic gear. Fortune of shifting to the right has meanwhile the clutch ring 28 gained the clutch engagement position within the driver ring 24; therefore, the sprocket 18 is considered direct to be assumed coupled with the revolving gear carrier 12. Because of the rolling of the planet gears 13 on the fixed sun gear 14, the outer raceway 11 moves accordingly increased speed. The drive is consequently transmitted to the hub by means of those pawls 34 with a high gear ratio. The set of high speed pawls 34 is the only one which has the proportions Complicated establishment of the control by means of thumb ring 36 requires. The other two sets of pawls 22 and 32 are formed only by automatically engaging pawls.

When the gear is engaged from the low speed (Fig. 2) to the medium speed or the coupling notch makes either the ring 27 or the high Ring 28 on an internal gear rim 26 or 25 facing it at the end face is necessary. The possibility that tooth meets tooth by chance and that the immediate clutch engagement is thwarted is with the described device practically compensated by the fact that the coupling parts at the time of pushing apart a relative go own rotation, so that in a short time Time teeth and gaps can interventionally oppose each other.

Ρλϊεντ response:

Change gear for bicycles with a triple ratio by means of a planetary gear, of which the sun gear is arranged to be non-rotatable and axially displaceable only for switching purposes and either the circulation gears or the outer ring gear the drive rotation by means of automatic coupling pawls, characterized in that one through two on the sun gear shaft loose toothed rings (27, 28) formed double clutch in the engaged state serves on the one hand for the medium translation and on the other hand for the high translation and in the separated position of the rings the circuit to low translation conditions, and that for the high translation one influenced by a thumb ring, automatically in the Engaging position striving pawl (34) is used, which a clutch of the driven Outer rim causes with the hub.

For this purpose 2 sheets of drawings.