FT-103 Versnellingsnaven 1 - Telenet.beusers.telenet.be/erlin/versnellingsnaven 1.pdfZelfstudie 6 FT-103 VERSNELLINGSNAVEN 1 11-03 De versnellingskabel wordt iets ontspannen, waardoor

FT-103Versnellingsnaven 1

Copyright 2002

Zelfstudie en huiswerk

Zelfstudie 1

FT-103 VERSNELLINGSNAVEN 11 1 - 0 3

Introductie

Dit zelfstudiepakket is een voorbereiding op de RPT dag “Versnellingsnaven1”, die jebinnenkort gaat volgen. Tijdens deze RPT-dag ga je een aantal opdrachten uitvoeren. Deinformatie in de zelfstudie is speciaal gericht op deze opdrachten. De Zelfstudie vormt eenaanvulling 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 dedag door de instructeur besproken. Neem daarom de ingevulde zelfstudie mee naarde RPT-dag en bewaar hem goed. Hij kan ook zeer nuttig zijn bij de voorbereiding ophet 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 herkennenen 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

�

�

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

Zelfstudie 3


Inleiding

Een groot deel van de stadsfietsen is uitgerust met een versnellingsnaaf. In de loop derjaren zijn er diverse typen naven op de markt gekomen. Veel van deze naven zullen naverloop van tijd in de werkplaats voor onderhoud of reparatie terecht komen. Omeenvoudig een storing te kunnen oplossen is het van belang dat we kunnen beredenerenwelke onderdelen er voor zorgen dat er een “versnelling” tot stand komt. De werking vanalle versnellingsnaven berust op het principe van het planetaire stelsel. Een zonnewiel opde as een aantal planeetwielen en een ringwiel vormen samen één planetair stelsel.Hiermee kunnen we één versnelling en één vertraging maken. Versnellen of vertragenwordt bepaald door welk onderdeel we aandrijven. Wanneer we de planetenkooiaandrijven zal het ringwiel ten opzichte van de planetenkooi versnellen. Door het ringwielm.b.v pallen te koppelen aan de naafhuls, zal de naafhuls sneller gaan draaien als hetaangedreven achtertandwiel. Bij de vertraagstand wordt het ringwiel aangedreven. Deplanetenkooi draait nu vertraagd ten opzichte van het ringwiel. Door de planetenkooi metbehulp 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, stand2 is de directe aandrijving waarbij het aangedreven achtertandwiel direct aan de naafhulswordt 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?

Zelfstudie 4


Versnellingspercentages en aantal planeetwielen

De verhouding tussen het aantal tanden in het ringwiel en op planeetwielen en zonnewielis 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 alwerken met één planeetwiel, maar omdat dit technisch niet uitvoerbaar is kiezen deconstructeurs voor drie of vier. Het aantal planeetwielen maakt voor de werking van hetplanetair stelsel niets uit.

Sturmey Archer 3-versnellingsnaaf

Deze naaf is al geruime tijd op de markt en er zijn daardoor ook vele varianten van dezenaaf verschenen. In Nederland komen we meestal de uitvoering met trommelrem tegen,vrijloop en terugtraprem uitvoeringen komen we echter ook tegen. Buiten dat hetremsysteem kan verschillen, kan er inwendig ook nogal wat verschillen. In de bijlagen zijnde in Nederland meest voorkomende versies terug te vinden. Voor de principe werkingbekijken we AB type.

Om de werking van de SA drieversnellingsnaaf te kunnen begrijpen, bekijken we perstand van de versnelling welke onderdelen inwendig gekoppeld worden.

� Stand 1

De controlestift trekt het dwarsbalkje volledig naar rechts. Hierdoor wordt de sterclutchverbonden met het ringwiel. Het ringwiel wordt nu aangedreven en de pallen van hetringwiel worden uitgeschakeld. De planetenkooi gaat nu vertraagd draaien ten opzichtevan het ringwiel. De pallen van de planetenkooi grijpen nu aan in de naafhuls, het wieldraait hierdoor vertraagd ten opzichte van het achtertandwiel.

� Stand 2

De controlestift wordt nu iets ontspannen. Het dwarsbalkje verplaatst door de veerdrukzich iets en zet de sterclutch vast in het ringwiel. De pallen in het ringwiel komen in stand2 vrij. Nu onstaat de verbinding drijfkop/ringwiel/ rechterpallen/naafhuls. De naafhuls (endus het wiel) draait nu net zo snel als het achtertandwiel.

Zelfstudie 5


� Stand 3

De controlestift wordt nu volledig ontspannen. Door de veerdruk zal de sterclutch op deplanetenkooi komen te liggen. De sterclutch maakt nu een verbinding van de drijfkop metde 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 dezenaam verdwenen en stond er alleen nog maar Sachs op de producten uit Schweinfurt. DeSachs tweewieler-divisie valt nu sinds enkele jaren onder de SRAM corperation. De Sachsnaven heten nu dus SRAM. SRAM heeft de navenlijn net als Fichtel&Sachs vroeger, weereen eigen naam gegeven. De SRAM naven beginnen met de naam Spectro, waarna detype-aanduiding volgt. T-3, P-5, en S-7 bijvoorbeeld. Torpedo en Sachs worden alsmerknaam vooral door de oudere generatie nog veel gebruikt. De uitvoering die we hetmeest tegen komen is H3120T/H3130T. Dit is de trommelrem versie, maar deterugtrapremversie HS3111 zien we ook regelmatig. Intern is er aan deze naaf in de loopder jaren niet zoveel gewijzigd. De verschillende uitvoeringen die op de Nederlandsemarkt zijn verschenen zijn te zien in de bijlagen.

Om de werking Sachs/SRAM 3V te kunnen begrijpen bekijken we per stand van deversnelling welke onderdelen inwendig gekoppeld worden.

� Stand 1

� De versnellingskabel is volledig aangespannen en de controlestift trekt via hetdwarsbalkje het koppelstuk volledig naar rechts. Het ringwiel wordt nugekoppeld aan de drijfkop. De pallen op het ringwiel worden door dezeverplaatsing uit de vertanding in de naaf getrokken en kunnen dus niet meeraangrijpen. De planetenkooi draai nu vertraagd ten opzichte van de drijfkop. Delinkerpallen op de planetenkooi grijpen nu aan in de naaf. De naafhuls draait nudus langzamer als het aangedreven tandwiel.

� Stand 2

Zelfstudie 6


De versnellingskabel wordt iets ontspannen, waardoor de verbinding tussen drijfkop enringwiel ontstaat . De naafhuls wordt nu via de pallen (rechtse) op het ringwielaangedreven. De naafhuls draait nu even snel als de drijfkop.

� Stand 3

De versnellingskabel is nu volledig ontspannen waardoor het koppelstuk door de veerdrukvolledig naar links in de vertanding van de planetenkooi wordt gedrukt. Het aandrijvenvan de planetenkooi geeft een versnelling van het ringwiel. De pallen (linkse) van hetringwiel grijpen door het sneller draaien ten opzichte van de rechterpallen eerder aan inde naafhuls. De naafhuls draait nu sneller dan de drijfkop.

Shimano NEXUS 3

De Shimano NEXUS 3 is de “jongste” drieversnellingsnaaf op de markt. De ShimanoNEXUS 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 terugtrapremversie.

� Stand 1

In stand 1 staat de drukstift helemaal naar buiten. Wanneer de drijfkop door het tandwielwordt aangedreven, zullen de pallen A in de drijfkop het ringwiel aandrijven. Deplaneethouder gaat dan vertraagd draaien ten opzichte van het ringwiel. Stand 1 is dusde vertraagstand, de naafhuls draait langzamer als het aangedreven achtertandwiel. Deplaneethouder grijpt via de pallen D aan in de naafhuls. De pallen B van het ringwielkunnen 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 methet ringwiel. Het ringwiel wordt nu aangedreven en drijft via de pallen B de naafhuls aan.

Zelfstudie 7


� Stand 3

De drukstift wordt nu helemaal naar binnen bewogen. De clutch drijft hierdoor deplaneethouder aan. In deze situatie zal het ringwiel sneller gaan draaien als deplaneethouder. 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 kanshebben om aan te grijpen. Dit is dus de versnelstand want de naafhuls draait sneller alshet aangedreven achtertandwiel.

Remwerking

Door de drijfkop tegen de aandrijfrichting in te bewegen grijpen de pallen C aan in hetringwiel. Het ringwiel laat nu de planeethouder tegen de aandrijfrichting in draaien. Derollen op de planeethouder komen hierdoor naar buiten en drukken de remantel tegen denaafhuls.

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 constantkleine details verbetert. De NEXUS 4 naaf wordtmeestal gecombineerd met een rollerbrake.Er bestaan echter ook een vrijloopuitvoering eneen terugtrapremuitvoering.Deze naaf heeft verder een paar kenmerken diewe bij geen andere versnellingsnaaf tegen komen.Zo kent deze naaf geen vertragingen, en vindt deoverbrenging naar de naafhuls plaats door middelvan rollen in plaats van pallen.Bij de drie versnellingsnaven hebben we kunnenzien dat er één planetair stelsel nodig was vooréén vertraging en één versnelling.De NEXUS 4 naaf gebruikt drie sets planeten metbijbehorende drie zonnewielen om drie versnellingente realiseren. Stand 1 is de 1:1 overbrenging.De zonnewielen één tot en met drie kunnenonafhankelijk 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, ofvrijkomen in de uitsparingen. Om de werking van de NEXUS 4 te kunnen begrijpenbekijken we het volgende schema waarin enkel de planeethouder, zonnewielen, ringwiel,en rollersegmenten te zien zijn.

Zelfstudie 8


� Stand 1

Dit is de 1:1 overbrenging, en in deze stand worden de volgende onderdelen gekoppeld;• Achtertandwiel/drijfkop• Ringwiel• Rollersegment B(pal B bij de terugtraprem versie)• Naafhuls

� Stand 2

Dit is een versnelling, waarbij de volgende onderdelen aan elkaar gekoppeld worden;• Achtertandwiel/drijfkop• Planeetwiel 1/zonnewiel 1• Ringwiel• Rollersegment A• Naafhuls� Stand 3

Dit is een versnelling waarbij de volgende onderdelen aan elkaar gekoppeld worden;• Achtertandwiel/drijfkop• Planeetwiel 2/zonnewiel 2• Ringwiel• Rollersegment A• Naafhuls

� Stand 4

Dit is een versnelling waarbij de volgende onderdelen aan elkaar gekoppeld worden;• Achtertandwiel/drijfkop• Planeetwiel 3/zonnewiel 3• Ringwiel• Rollersegment A• Naafhuls

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 eerstemodel was de 5-star en het laatste model was de X-RD 5. Het model wat het meestetegenkomen in de praktijk is de sprinter 5. We zullen dit model dan ook behandelen in detheorie van deze cursus. De diverse uitvoeringen van deze naaf zijn te vinden in debijlagen. Alle 5 V naven van SA maken gebruik van twee planetaire stelsels. Zo hebben zedus twee vertragingen en twee versnellingen, en tesamen met een 1:1 overbrengingkrijgen we vijf standen. De werking van een 5V naaf lijkt erg op de werking van een 3Vnaaf. Afhankelijk van versnelling of vertraging wordt de planetenkooi of het ringwielaangedreven. Welk van de twee vertragingen of versnellingen wordt ingeschakeld, wordt

Zelfstudie 9


bepaald door welk van de twee zonnewielen gekoppeld is aan de as. Dit koppelen van dezonnewielen 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 hierdoorontkoppelt. Het dwarsbalkje koppelt nu het grote zonnewiel. De drijfkop koppelt zich metde drijfkoppallen aan het ringwiel en de planeethouder vertraagt nu ten opzichte van hetringwiel. De linkerpallen op de planeethouder grijpen nu aan in de naafhuls, omdat declutch geheel naar boven staat en daarmee de rechterpallen uitschakelt.Deze onderdelen worden in stand 1 gekoppeld

• Drijfkop• Drijfkoppallen• Ringwiel• Planeetwielen klein• Zonnewiel groot• Planeethouder• Linkerpallen• Naafhuls

� Stand 2

Door het schakelen naar stand 2 ontspant de kabel iets en de controlestift beweegt naarbinnen door de drukveer rechts in de as. Hierdoor wordt het kleine zonnewiel gekoppeldaan de as. De drijfkop is nog steeds gekoppeld aan het ringwiel, en de planeethoudervertraagt in deze stand ten opzichte van het ringwiel. De vertragingsverhouding is echteranders als in stand 1 omdat nu het kleine zonnewiel met bijbehorende planeten wordtgekoppeld. De rechterpallen zijn ook nog steeds uitgeschakeld door de clutch, en deoverbrenging naar de naafhuls vindt dus plaats via de linkerpallen.

Zelfstudie 10


Deze onderdelen worden in stand 2 gekoppeld• Drijfkop• Drijfkoppallen• Ringwiel• Planeetwielen groot• Zonnewiel klein• Planeethouder• Linkerpallen• Naafhuls

� Stand 3

Dit is de 1:1 stand. Door schakelen naar stand 3 gaat de controlestift nog iets verder naarlinks. De clutch wordt door de drukveer die hierop is gemonteerd naar links gedrukt; depallen aan de rechterkant kunnen nu uitspringen. De clutch komt niet in aangrijping metde nokken op de planeetassen. De rechterpallen drijven de naaf nu direct aan via denokken in de rechtercup.Deze onderdelen worden in stand 3 gekoppeld

• Drijfkop• Drijfkoppallen• Ringwiel• Rechterpallen• Naafhuls

� Stand 4

De controlestift wordt tijdens het schakelen naar stand 4 naar links bewogen. Het linksebalkje in de as koppelt nu het kleine zonnewiel aan de as. De clutch maak nu eenverbinding van de drijfkop naar de planeethouder. De planeethouder laat nu het ringwielversnellen 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• Ringwiel• Rechterpallen• Naafhuls

� Stand 5

De contolestift staat nu geheel naar links, en het grootste zonnewiel wordt gekoppeld aande as. In stand 5 zijn net als in stand 4 de drijfkop en planeethouder met elkaarverbonden. We krijgen dus weer een versnelling van het ringwiel, en een aandrijving viade linkerpallen. Alleen de verhouding is anders als in stand 4 door het koppelen van eengroter zonnewiel met bijbehorende planeten.

Zelfstudie 11


Deze onderdelen worden in stand 5 gekoppeld• Drijfkop• Clutch• Planeetasjes• Zonnewiel groot• Planeetwielen klein• Ringwiel• Rechterpallen• Naafhuls

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 linkerzijdevan de naaf. We demonteren het eventuele remgedeelte, waarna de conus met borginggedemonteert kan worden. Het binnenwerk van de naaf kan nu in zijn geheel uit de naafgenomen of geschroefd (SA) worden. Als het binnenwerk gereviseerd of gerepareerdmoet worden, is het verstandig om alle delen grondig te reinigen. Zo voorkom je dat jebeschadigingen 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 omhet complete binnenwerk te vervangen bij een storing.

Montage volgorde en smering

Raadpleeg bij het monteren van een versnellingsnaaf altijd de voorschriften van defabrikant. Een verkeerde montagevolgorde kost je door alle storingen die hier uitvoortvloeien enorm veel tijd. Bij alle versnellingsnaven wordt eerst het completebinnenwerk 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 opneer dat de lagers gewoon goed ingevet moeten worden, en de kleine delen met een oliegesmeerd moeten worden. Planeetasjes en palletjes draaien/scharnieren vaak in kleineruimtes waar vet moeilijk bij kan komen. Een olie die goed hecht is voor die delen hetbeste. Een te dunne olie wordt meteen weggeslingerd en kan eventueel ook nog eens inhet remgedeelte terecht komen.

Zelfstudie 12


Uitlijnen planeetwielen

Planetenhouders die voorzien zijn van meerderesets bovenelkaar geplaatste planeten moetenuitgelijnd worden.Dit uitlijnen wordt vaak ook het ‘op tijd zetten’van de naaf genoemd.De fabrikant heeft hiervoor de planeten vanmerktekens voorzien.De planeten worden met een mal op zijn plaatsgehouden tijdens plaatsing over de zonnewielen.Bij montage op deze manier zullen de planetenaltijd synchroon lopen.Dit uitlijnen moet dus gebeuren bij alle navenmet 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 altijduitgelijnd 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 deachterpadden. Door een eventuele afwijking in de achterpadden kan er een spanning opde achteras ontstaan. Meestal zal de achteras dan licht gebogen in het frame komen tezitten. Alle onderdelen die rondom deze as moeten functioneren (draaien/schuiven) zullenhinder van een buiging ondervinden. Ook een scheefstand van het achterframe ten opzichte van het hoofdframe kan problemen voor de versnellingsnaaf opleveren. Door dezescheefstand krijg je een afwijking in de kettinglijn die er voorzorgt dat de drijfkop enormbelast wordt. De drijfkop zal in zo’n geval scheef in de naaf moeten draaien. Zeerbelangrijk is het dus om de achterpadden en het achterframe te controleren/corrigerenvoordat de versnellingsnaaf gemonteerd wordt. Als de padden en het achterframegecontroleerd zijn controleren we ook nog de inbouwbreedte, en vullen deze eventueel opmet spacers (ruimte voor kettingspanners en kettingkastbevestiging niet vergeten). Eenachterframe uitbuigen of samenknijpen om de naaf te monteren levert natuurlijk ookspanning op de achteras op.

Zelfstudie 13


Afstellen versnellingen

In de onderstaande tabel staat per behandelde naaf de afstelling van versnellingskabel encontrolestift. Controleer voor het afstellen altijd of de versteller en kabel goedfunctioneren.Type naaf Stand

verstellerkabelafstelling controlestift opmerking

SA 3 2 Diverse typenzie bijlagen

Rechte vlakcontrolestiftgelijk metuiteinde as

Sachs/SRAM 3 3 In stand 3 netgespannen

Nr.0587102000

NEXUS 3 2 Push-rodverkrijgbaar in 3lengtes;81.85mm vooraslengte 170.3en 168mm86.85mm vooraslengte 182.8en 187.8mm90.75mm vooraslengte189.4mm

Gele streepmoet binnen detwee lijntjesvallen van hetcontrolevensterop de asmoer

NEXUS 4 4 Schakelaar instand 1 afstanduiteindebuitenkabel-hartklemboutje101mm(CJ-7S40) en90mm (CJ-4S30)

Cassette jointICJ-7S40 is delaatste jaren bijzowel NEXUS 7en 4 gebruikelijk

Schakelaar instand 4. rodemarkeringen opcassettejointmoeten in lijnstaan

SA sprinter 5 /X-RD 5

2 Sprinter 5;HSA490 (rood)X-RD 5;HSA317 (blauw)

Midden rode ofblauwemarkering moetgelijk vallen metuiteinde as

Dit is het einde van de Zelfstudie. Deze Zelfstudie is zo universeel mogelijk opgezet. Erbestaat echter in de praktijk geen universele uitvoering. Alle fabrikanten hebben huneigen uitvoeringen en oplossingen. Als je hierover onduidelijkheden bent tegengekomenof vragen hebt, zoek dit dan uit in je eigen werksituatie en breng het op de RPT-dag tersprake tijdens de behandeling van de Zelfstudie.

Veel succes op de RPT-dag.

Documents

FT-103 Versnellingsnaven 1 - Telenet.beusers.telenet.be/erlin/versnellingsnaven 1.pdfZelfstudie 6 FT-103 VERSNELLINGSNAVEN 1 11-03 De versnellingskabel wordt iets ontspannen, waardoor