Principewerking versnellingsnaaf.

Principewerking versnellingsnaaf.

De werking van alle versnellingsnaven is gebaseerd op het planetaire tandwielstelsel.
Het planetair stelsel (afbeelding 1) bestaat uit de volgende onderdelen:

• Het zonnewiel, een tandwiel met uitwendige tanden.
• Het planeetwiel, een tandwiel met uitwendige tanden dat over het zonnewiel afwentelt. Het stelsel is meestal van drie of vier planeetwielen voorzien.
• De planeetwielhouder, deze verbindt alle planeetwielen met elkaar en kan als één geheel draaien.
• Het ringwiel, een tandwiel met inwendige tanden waar de planeetwielen in draaien.

Om een versnelling te kunnen schakelen is of wordt het zonnewiel verbonden met de as. De planeetwielen zijn met hun as draaiend verbonden met de planeetwielhouder. Wordt nu het ringwiel verdraaid, dan zullen de planeetwielen om het zonnewiel gaan afwentelen. De afwentelende planeetwielen zullen de planeetwielhouder vertraagd aandrijven.

Als we bij een versnellingsnaaf het kettingwiel het ringwiel aan laten drijven en de planeetwielhouder de naafhuls, dan hebben we een vertraging. Dit is bij een 3 versnellingsnaaf de eerste versnelling.

De vertraging van de planeetwielhouder ten opzichte van het ringwiel is afhankelijk van het aantal tanden in het ringwiel en het aantal tanden op het zonnewiel. De vertraging van de planeetwielhouder is te berekenen met de volgende formule:

Aantal tanden ringwiel .
aantal tanden ringwiel + zonnewiel
Wordt bij een planetair stelsel de planeetwielhouder aangedreven dan zullen de planeetwielen af gaan wentelen om het stilstaande zonnewiel. De planeetwielen drukken tegen het ringwiel aan en drijven deze versneld aan.

Als we bij een versnellingsnaaf het kettingwiel de planeetwielhouder laten aandrijven en het ringwiel de naafhuls, dan krijgen we een versnelling. Dit is bij een 3 versnellingsnaaf de derde versnelling.

De versnelling van het ringwiel is te berekenen met de volgende formule:

1 + aantal tanden zonnewiel
aantal tanden ringwiel
Als het zonnewiel 20 tanden heeft en het ringwiel 60 tanden, dan zal het ringwiel bij een volledige omwenteling van de planeetwielen over het ringwiel 1.33 omwentelingen maken ( V = 1 + 20:60 = 1.33). het ringwiel draait 33% sneller dan de planeetwielhouder.

Tussen de eerste en de derde versnelling komt de tweede versnelling. Dit is bij de 3 versnellingsnaaf een 1:1 overbrengingsverhouding. Dat wil zeggen dat het kettingwiel de naafhuls direct via het ringwiel aandrijft. Er treedt dus geen vertraging of versnelling op.

Een 3 versnellingsnaaf is voorzien van een dergelijk planetair stelsel. De drie mogelijkheden in de naaf zijn dan:

• Het ringwiel wordt rechtstreeks door het kettingwiel aangedreven. De planeetwielen wentelen om het zonnewiel af. De planeetwielhouder gaat hierdoor vertraagd draaien. De planeetwielhouder drijft vervolgens de naafhuls aan.
• Het ringwiel wordt rechtstreeks door het kettingwiel aangedreven. Het ringwiel drijft rechtstreeks de naafhuls aan. Dit is dus een 1:1 aandrijving.
• De planeetwielhouder wordt rechtstreeks door het kettingwiel aangedreven. De planeetwielen gaan hierdoor afwentelen om het zonnewiel. De planeetwielen duwen tegen het ringwiel en drijven versneld aan. Het ringwiel drijft de naafhuls aan.

Met dit planetaire stelsel kunnen we dus drie overbreng verhoudingen schakelen. Er zijn ook versnellingsnaven met meer dan drie versnellingen. In deze naven worden meerdere planetaire stelsels gekoppeld. Zo heeft een 5 versnellingsnaaf twee planetaire stelsels.