FT-103 Versnellingsnaven 1

Transcriptie

1 FT-103 Versnellingsnaven 1 Copyright 2002 Zelfstudie en huiswerk

2 Zelfstudie 1 Introductie Dit zelfstudiepakket is een voorbereiding op de RPT dag Versnellingsnaven1, die je binnenkort gaat volgen. Tijdens deze RPT-dag ga je een aantal opdrachten uitvoeren. De informatie in de zelfstudie is speciaal gericht op deze opdrachten. De Zelfstudie vormt een aanvulling op de Theorieleerstof die bij de beroepsopleiding hoort. In de zelfstudie moet je een aantal vragen beantwoorden. Doe dit zo goed als je kunt. Het help je ook om met succes door de Starttoets te komen. De vragen worden tijdens de dag door de instructeur besproken. Neem daarom de ingevulde zelfstudie mee naar de RPT-dag en bewaar hem goed. Hij kan ook zeer nuttig zijn bij de voorbereiding op het praktijkexamen. Doelstellingen: Na afloop van deze cursus ben je in staat: De werking van het planetaire stelsel en andere vitale onderdelen te omschrijven De verschillende onderdelen van diverse typen versnellingsnaven te herkennen en te benoemen De verschillende versies van een bepaald type naaf te kunnen herkennen De uitwisselbaarheid van verschillende naafdelen te kunnen bepalen De specifieke storingen van de behandelde naven op te lossen De behandelde versnellingsnaven te monteren en af te stellen De werking in de verschillende schakelstanden te herkennen

3 Zelfstudie 2 Inhoud Inleiding Sturmey-Archer 3V Sachs/SRAM 3V Shimano NEXUS 3V Shimano NEXUS 4V Sturmey Archer 5V Demontage volgorde Montage volgorde en smering Uitlijnen planeet wielen Padden richten en achterfame-controle Afstellen versnellingsnaven

4 Zelfstudie 3 Inleiding Een groot deel van de stadsfietsen is uitgerust met een versnellingsnaaf. In de loop der jaren zijn er diverse typen naven op de markt gekomen. Veel van deze naven zullen na verloop van tijd in de werkplaats voor onderhoud of reparatie terecht komen. Om eenvoudig een storing te kunnen oplossen is het van belang dat we kunnen beredeneren welke onderdelen er voor zorgen dat er een versnelling tot stand komt. De werking van alle versnellingsnaven berust op het principe van het planetaire stelsel. Een zonnewiel op de as een aantal planeetwielen en een ringwiel vormen samen één planetair stelsel. Hiermee kunnen we één versnelling en één vertraging maken. Versnellen of vertragen wordt bepaald door welk onderdeel we aandrijven. Wanneer we de planetenkooi aandrijven zal het ringwiel ten opzichte van de planetenkooi versnellen. Door het ringwiel m.b.v pallen te koppelen aan de naafhuls, zal de naafhuls sneller gaan draaien als het aangedreven achtertandwiel. Bij de vertraagstand wordt het ringwiel aangedreven. De planetenkooi draait nu vertraagd ten opzichte van het ringwiel. Door de planetenkooi met behulp van pallen te koppelen aan de naafhuls, zal de naafhuls (en dus het wiel) langzamer draaien als het aangedreven achtertandwiel. 1. Ringwiel 2. Planeetwiel 3. Planetenhouder 4. Zonnewiel Een drie versnellingsnaaf heeft dus één planetair stelsel; stand 1 is een vertraging, stand 2 is de directe aandrijving waarbij het aangedreven achtertandwiel direct aan de naafhuls wordt gekoppeld, en stand 3 is de versnelling. VRAAG 1. Welk onderdeel van het planetair stelsel moet aangedreven worden als we uiteindelijk de naafhuls sneller willen laten draaien als het achtertandwiel?

5 Zelfstudie 4 Versnellingspercentages en aantal planeetwielen De verhouding tussen het aantal tanden in het ringwiel en op planeetwielen en zonnewiel is bepalend voor het percentage van de versnelling of vertraging van de naafhuls. Het aantal planeetwielen is meestal drie of vier. In principe kan een planetair stelsel al werken met één planeetwiel, maar omdat dit technisch niet uitvoerbaar is kiezen de constructeurs voor drie of vier. Het aantal planeetwielen maakt voor de werking van het planetair stelsel niets uit. Sturmey Archer 3-versnellingsnaaf Deze naaf is al geruime tijd op de markt en er zijn daardoor ook vele varianten van deze naaf verschenen. In Nederland komen we meestal de uitvoering met trommelrem tegen, vrijloop en terugtraprem uitvoeringen komen we echter ook tegen. Buiten dat het remsysteem kan verschillen, kan er inwendig ook nogal wat verschillen. In de bijlagen zijn de in Nederland meest voorkomende versies terug te vinden. Voor de principe werking bekijken we AB type. Om de werking van de SA drieversnellingsnaaf te kunnen begrijpen, bekijken we per stand van de versnelling welke onderdelen inwendig gekoppeld worden. Stand 1 De controlestift trekt het dwarsbalkje volledig naar rechts. Hierdoor wordt de sterclutch verbonden met het ringwiel. Het ringwiel wordt nu aangedreven en de pallen van het ringwiel worden uitgeschakeld. De planetenkooi gaat nu vertraagd draaien ten opzichte van het ringwiel. De pallen van de planetenkooi grijpen nu aan in de naafhuls, het wiel draait hierdoor vertraagd ten opzichte van het achtertandwiel. Stand 2 De controlestift wordt nu iets ontspannen. Het dwarsbalkje verplaatst door de veerdruk zich iets en zet de sterclutch vast in het ringwiel. De pallen in het ringwiel komen in stand 2 vrij. Nu onstaat de verbinding drijfkop/ringwiel/ rechterpallen/naafhuls. De naafhuls (en dus het wiel) draait nu net zo snel als het achtertandwiel.

6 Zelfstudie 5 Stand 3 De controlestift wordt nu volledig ontspannen. Door de veerdruk zal de sterclutch op de planetenkooi komen te liggen. De sterclutch maakt nu een verbinding van de drijfkop met de planetenkooi. Tijdens het aandrijven van de planetenkooi zal het ringwiel versnellen. De pallen van het ringwiel grijpen eerder aan in de naafhuls dan die van de planetenkooi, omdat ze sneller draaien. De naafhuls draait nu dus sneller als het achtertandwiel. Torpedo/Sachs/SRAM 3-V Torpedo is door de jaren heen een bekende naam voor fietsnaven geworden. Fichtel&Sachs produceerden onder naam Torpedo diverse typen naven. Later is deze naam verdwenen en stond er alleen nog maar Sachs op de producten uit Schweinfurt. De Sachs tweewieler-divisie valt nu sinds enkele jaren onder de SRAM corperation. De Sachs naven heten nu dus SRAM. SRAM heeft de navenlijn net als Fichtel&Sachs vroeger, weer een eigen naam gegeven. De SRAM naven beginnen met de naam Spectro, waarna de type-aanduiding volgt. T-3, P-5, en S-7 bijvoorbeeld. Torpedo en Sachs worden als merknaam vooral door de oudere generatie nog veel gebruikt. De uitvoering die we het meest tegen komen is H3120T/H3130T. Dit is de trommelrem versie, maar de terugtrapremversie HS3111 zien we ook regelmatig. Intern is er aan deze naaf in de loop der jaren niet zoveel gewijzigd. De verschillende uitvoeringen die op de Nederlandse markt zijn verschenen zijn te zien in de bijlagen. Om de werking Sachs/SRAM 3V te kunnen begrijpen bekijken we per stand van de versnelling welke onderdelen inwendig gekoppeld worden. Stand 1 De versnellingskabel is volledig aangespannen en de controlestift trekt via het dwarsbalkje het koppelstuk volledig naar rechts. Het ringwiel wordt nu gekoppeld aan de drijfkop. De pallen op het ringwiel worden door deze verplaatsing uit de vertanding in de naaf getrokken en kunnen dus niet meer aangrijpen. De planetenkooi draai nu vertraagd ten opzichte van de drijfkop. De linkerpallen op de planetenkooi grijpen nu aan in de naaf. De naafhuls draait nu dus langzamer als het aangedreven tandwiel. Stand 2

7 Zelfstudie 6 De versnellingskabel wordt iets ontspannen, waardoor de verbinding tussen drijfkop en ringwiel ontstaat. De naafhuls wordt nu via de pallen (rechtse) op het ringwiel aangedreven. De naafhuls draait nu even snel als de drijfkop. Stand 3 De versnellingskabel is nu volledig ontspannen waardoor het koppelstuk door de veerdruk volledig naar links in de vertanding van de planetenkooi wordt gedrukt. Het aandrijven van de planetenkooi geeft een versnelling van het ringwiel. De pallen (linkse) van het ringwiel grijpen door het sneller draaien ten opzichte van de rechterpallen eerder aan in de naafhuls. De naafhuls draait nu sneller dan de drijfkop. Shimano NEXUS 3 De Shimano NEXUS 3 is de jongste drieversnellingsnaaf op de markt. De Shimano NEXUS 3 is er in twee remvarianten, de SG-3C40 (terugtraprem) en de SG-3R40 (rollerbrake). Om de werking van de NEXUS 3 toe te lichten bekijken we de terugtraprem versie. Stand 1 In stand 1 staat de drukstift helemaal naar buiten. Wanneer de drijfkop door het tandwiel wordt aangedreven, zullen de pallen A in de drijfkop het ringwiel aandrijven. De planeethouder gaat dan vertraagd draaien ten opzichte van het ringwiel. Stand 1 is dus de vertraagstand, de naafhuls draait langzamer als het aangedreven achtertandwiel. De planeethouder grijpt via de pallen D aan in de naafhuls. De pallen B van het ringwiel kunnen niet aangrijpen omdat deze door de clutch worden uitgeschakeld in stand 1. Stand 2 Stand 2 is de 1:1 stand. In deze stand worden de pallen A van de drijfkop verbonden met het ringwiel. Het ringwiel wordt nu aangedreven en drijft via de pallen B de naafhuls aan.

8 Zelfstudie 7 Stand 3 De drukstift wordt nu helemaal naar binnen bewogen. De clutch drijft hierdoor de planeethouder aan. In deze situatie zal het ringwiel sneller gaan draaien als de planeethouder. De pallen B op het ringwiel zullen dan ook aangrijpen in de naafhuls, omdat de pallen D op de planeethouder langzamer draaien en daardoor geen kans hebben om aan te grijpen. Dit is dus de versnelstand want de naafhuls draait sneller als het aangedreven achtertandwiel. Remwerking Door de drijfkop tegen de aandrijfrichting in te bewegen grijpen de pallen C aan in het ringwiel. Het ringwiel laat nu de planeethouder tegen de aandrijfrichting in draaien. De rollen op de planeethouder komen hierdoor naar buiten en drukken de remantel tegen de naafhuls. VRAAG 2. Welke storingen/klachten over de versnellingsnaaf kun je aantreffen die zich buiten de versnellingsnaaf bevinden? Shimano NEXUS 4 De Shimano NEXUS 4 is er in een aantal varianten. Sinds deze naaf op de markt is zijn er constant kleine details verbetert. De NEXUS 4 naaf wordt meestal gecombineerd met een rollerbrake. Er bestaan echter ook een vrijloopuitvoering en een terugtrapremuitvoering. Deze naaf heeft verder een paar kenmerken die we bij geen andere versnellingsnaaf tegen komen. Zo kent deze naaf geen vertragingen, en vindt de overbrenging naar de naafhuls plaats door middel van rollen in plaats van pallen. Bij de drie versnellingsnaven hebben we kunnen zien dat er één planetair stelsel nodig was voor één vertraging en één versnelling. De NEXUS 4 naaf gebruikt drie sets planeten met bijbehorende drie zonnewielen om drie versnellingen te realiseren. Stand 1 is de 1:1 overbrenging. De zonnewielen één tot en met drie kunnen onafhankelijk van elkaar vastgezet worden op de as, en daarmee wordt bepaald of versnelling twee, drie of vier wordt ingeschakeld. Dit vastzetten van de zonnewielen gebeurt door de schakelwals over de as te verdraaien. De schakelwals zorgt er voor dat de pallen in de zonnewielen kunnen aangrijpen, of vrijkomen in de uitsparingen. Om de werking van de NEXUS 4 te kunnen begrijpen bekijken we het volgende schema waarin enkel de planeethouder, zonnewielen, ringwiel, en rollersegmenten te zien zijn.

9 Zelfstudie 8 Stand 1 Dit is de 1:1 overbrenging, en in deze stand worden de volgende onderdelen gekoppeld; Achtertandwiel/drijfkop Rollersegment B(pal B bij de terugtraprem versie) Stand 2 Dit is een versnelling, waarbij de volgende onderdelen aan elkaar gekoppeld worden; Achtertandwiel/drijfkop Planeetwiel 1/zonnewiel 1 Rollersegment A Stand 3 Dit is een versnelling waarbij de volgende onderdelen aan elkaar gekoppeld worden; Achtertandwiel/drijfkop Planeetwiel 2/zonnewiel 2 Rollersegment A Stand 4 Dit is een versnelling waarbij de volgende onderdelen aan elkaar gekoppeld worden; Achtertandwiel/drijfkop Planeetwiel 3/zonnewiel 3 Rollersegment A VRAAG 3. Kun je bij een versnellingsnaaf de schakelverhouding tussen de verschillende standen aanpassen? Sturmey Archer 5V De Sturmey Archer vijfversnellingsnaaf is er in een aantal varianten gemaakt. Het eerste model was de 5-star en het laatste model was de X-RD 5. Het model wat het meeste tegenkomen in de praktijk is de sprinter 5. We zullen dit model dan ook behandelen in de theorie van deze cursus. De diverse uitvoeringen van deze naaf zijn te vinden in de bijlagen. Alle 5 V naven van SA maken gebruik van twee planetaire stelsels. Zo hebben ze dus twee vertragingen en twee versnellingen, en tesamen met een 1:1 overbrenging krijgen we vijf standen. De werking van een 5V naaf lijkt erg op de werking van een 3V naaf. Afhankelijk van versnelling of vertraging wordt de planetenkooi of het ringwiel aangedreven. Welk van de twee vertragingen of versnellingen wordt ingeschakeld, wordt

10 Zelfstudie 9 bepaald door welk van de twee zonnewielen gekoppeld is aan de as. Dit koppelen van de zonnewielen aan de as gebeurt door dwarsbalkjes in de as. Bij het laatste type 5V naaf, de X-RD 5 koppelt de zonnewielen aan de as met behulp van kogels. Stand 1 De controlestift wordt geheel aangetrokken. Het kleine zonnewiel wordt hierdoor ontkoppelt. Het dwarsbalkje koppelt nu het grote zonnewiel. De drijfkop koppelt zich met de drijfkoppallen aan het ringwiel en de planeethouder vertraagt nu ten opzichte van het ringwiel. De linkerpallen op de planeethouder grijpen nu aan in de naafhuls, omdat de clutch geheel naar boven staat en daarmee de rechterpallen uitschakelt. Deze onderdelen worden in stand 1 gekoppeld Drijfkop Drijfkoppallen Planeetwielen klein Zonnewiel groot Planeethouder Linkerpallen Stand 2 Door het schakelen naar stand 2 ontspant de kabel iets en de controlestift beweegt naar binnen door de drukveer rechts in de as. Hierdoor wordt het kleine zonnewiel gekoppeld aan de as. De drijfkop is nog steeds gekoppeld aan het ringwiel, en de planeethouder vertraagt in deze stand ten opzichte van het ringwiel. De vertragingsverhouding is echter anders als in stand 1 omdat nu het kleine zonnewiel met bijbehorende planeten wordt gekoppeld. De rechterpallen zijn ook nog steeds uitgeschakeld door de clutch, en de overbrenging naar de naafhuls vindt dus plaats via de linkerpallen.

11 Zelfstudie 10 Deze onderdelen worden in stand 2 gekoppeld Drijfkop Drijfkoppallen Planeetwielen groot Zonnewiel klein Planeethouder Linkerpallen Stand 3 Dit is de 1:1 stand. Door schakelen naar stand 3 gaat de controlestift nog iets verder naar links. De clutch wordt door de drukveer die hierop is gemonteerd naar links gedrukt; de pallen aan de rechterkant kunnen nu uitspringen. De clutch komt niet in aangrijping met de nokken op de planeetassen. De rechterpallen drijven de naaf nu direct aan via de nokken in de rechtercup. Deze onderdelen worden in stand 3 gekoppeld Drijfkop Drijfkoppallen Rechterpallen Stand 4 De controlestift wordt tijdens het schakelen naar stand 4 naar links bewogen. Het linkse balkje in de as koppelt nu het kleine zonnewiel aan de as. De clutch maak nu een verbinding van de drijfkop naar de planeethouder. De planeethouder laat nu het ringwiel versnellen en de pallen op het ringwiel (rechtse) grijpen aan in de naafhuls. Deze onderdelen worden in stand 4 gekoppeld Drijfkop Clutch Planeetasjes Zonnewiel klein Planeetwielen groot Rechterpallen Stand 5 De contolestift staat nu geheel naar links, en het grootste zonnewiel wordt gekoppeld aan de as. In stand 5 zijn net als in stand 4 de drijfkop en planeethouder met elkaar verbonden. We krijgen dus weer een versnelling van het ringwiel, en een aandrijving via de linkerpallen. Alleen de verhouding is anders als in stand 4 door het koppelen van een groter zonnewiel met bijbehorende planeten.

12 Zelfstudie 11 Deze onderdelen worden in stand 5 gekoppeld Drijfkop Clutch Planeetasjes Zonnewiel groot Planeetwielen klein Rechterpallen VRAAG 4. In welke standen zou je een storing kunnen krijgen wanneer bij een SA-5 versnellingsnaaf het grote zonnewiel beschadigt zou zijn? Demontagevolgorde Wanneer we een versnellingsnaaf gaan demonteren beginnen we altijd aan de linkerzijde van de naaf. We demonteren het eventuele remgedeelte, waarna de conus met borging gedemonteert kan worden. Het binnenwerk van de naaf kan nu in zijn geheel uit de naaf genomen of geschroefd (SA) worden. Als het binnenwerk gereviseerd of gerepareerd moet worden, is het verstandig om alle delen grondig te reinigen. Zo voorkom je dat je beschadigingen over het hoofd ziet, en de naaf voor een tweede maal moet demonteren. In sommige gevallen is het wanneer we de verhouding prijs/tijd bekijken gunstiger om het complete binnenwerk te vervangen bij een storing. Montage volgorde en smering Raadpleeg bij het monteren van een versnellingsnaaf altijd de voorschriften van de fabrikant. Een verkeerde montagevolgorde kost je door alle storingen die hier uit voortvloeien enorm veel tijd. Bij alle versnellingsnaven wordt eerst het complete binnenwerk volledig opgebouwd alvorens het in de naaf geplaatst wordt en afgesteld. Tijdens het opbouwen van het binnenwerk moeten we de diverse onderdelen ook smeren. De fabrikanten hebben hier ook voorschriften voor. Over het algemeen komt het er op neer dat de lagers gewoon goed ingevet moeten worden, en de kleine delen met een olie gesmeerd moeten worden. Planeetasjes en palletjes draaien/scharnieren vaak in kleine ruimtes waar vet moeilijk bij kan komen. Een olie die goed hecht is voor die delen het beste. Een te dunne olie wordt meteen weggeslingerd en kan eventueel ook nog eens in het remgedeelte terecht komen.

13 Zelfstudie 12 Uitlijnen planeetwielen Planetenhouders die voorzien zijn van meerdere sets bovenelkaar geplaatste planeten moeten uitgelijnd worden. Dit uitlijnen wordt vaak ook het op tijd zetten van de naaf genoemd. De fabrikant heeft hiervoor de planeten van merktekens voorzien. De planeten worden met een mal op zijn plaats gehouden tijdens plaatsing over de zonnewielen. Bij montage op deze manier zullen de planeten altijd synchroon lopen. Dit uitlijnen moet dus gebeuren bij alle naven met meer als één planetair stelsel. Een uitzondering hierop vormen de Shimano NEXUS 4 en 7. Vanuit de fabriek is een zonnewiel gefixeerd in de planetenkooi zodat de planeten altijd uitgelijnd zijn. VRAAG 5. Moeten we de planeten van een Sachs/SRAM 3V uitlijnen? Padden richten en achterframe-controle Een groot deel van de storingen in een versnellingsnaaf ontstaat door scheefstand van de achterpadden. Door een eventuele afwijking in de achterpadden kan er een spanning op de achteras ontstaan. Meestal zal de achteras dan licht gebogen in het frame komen te zitten. Alle onderdelen die rondom deze as moeten functioneren (draaien/schuiven) zullen hinder van een buiging ondervinden. Ook een scheefstand van het achterframe ten op zichte van het hoofdframe kan problemen voor de versnellingsnaaf opleveren. Door deze scheefstand krijg je een afwijking in de kettinglijn die er voorzorgt dat de drijfkop enorm belast wordt. De drijfkop zal in zo n geval scheef in de naaf moeten draaien. Zeer belangrijk is het dus om de achterpadden en het achterframe te controleren/corrigeren voordat de versnellingsnaaf gemonteerd wordt. Als de padden en het achterframe gecontroleerd zijn controleren we ook nog de inbouwbreedte, en vullen deze eventueel op met spacers (ruimte voor kettingspanners en kettingkastbevestiging niet vergeten). Een achterframe uitbuigen of samenknijpen om de naaf te monteren levert natuurlijk ook spanning op de achteras op.

14 Zelfstudie 13 Afstellen versnellingen In de onderstaande tabel staat per behandelde naaf de afstelling van versnellingskabel en controlestift. Controleer voor het afstellen altijd of de versteller en kabel goed functioneren. Type naaf Stand versteller kabelafstelling controlestift opmerking SA 3 2 Diverse typen zie bijlagen Sachs/SRAM 3 3 In stand 3 net Nr gespannen NEXUS 3 2 Push-rod verkrijgbaar in 3 lengtes; 81.85mm voor aslengte en 168mm 86.85mm voor aslengte en 187.8mm 90.75mm voor aslengte 189.4mm NEXUS 4 4 Schakelaar in Cassette joint stand 1 afstand ICJ-7S40 is de uiteinde laatste jaren bij buitenkabel-hart zowel NEXUS 7 klemboutje en 4 gebruikelijk 101mm (CJ-7S40) en 90mm (CJ-4S30) SA sprinter 5 / X-RD 5 2 Sprinter 5; HSA490 (rood) X-RD 5; HSA317 (blauw) Rechte vlak controlestift gelijk met uiteinde as Gele streep moet binnen de twee lijntjes vallen van het controlevenster op de asmoer Schakelaar in stand 4. rode markeringen op cassettejoint moeten in lijn staan Midden rode of blauwe markering moet gelijk vallen met uiteinde as Dit is het einde van de Zelfstudie. Deze Zelfstudie is zo universeel mogelijk opgezet. Er bestaat echter in de praktijk geen universele uitvoering. Alle fabrikanten hebben hun eigen uitvoeringen en oplossingen. Als je hierover onduidelijkheden bent tegengekomen of vragen hebt, zoek dit dan uit in je eigen werksituatie en breng het op de RPT-dag ter sprake tijdens de behandeling van de Zelfstudie. Veel succes op de RPT-dag.