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Freilaufnabe für Fahrräder, insbesondere Freilaufbremsnabe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Freilaufnabe für Fahrräder, insbesondere Freilaufbremsnabe, bei der mittels eines auf einem drehbaren Antriebskopf vorhandenen Schraubengewindes ein Kupplungsorgan axial hin und her bewegt und dadurch eine Kegelkupplung zwischen dem Antriebskopf und der Nabenhülse ein-oder ausgerückt werden kann, bei welcher Kegelkupplung beide Kegelflächen mit sägeförmi- gen Zähnen versehen sind, deren wirksame Flanken gleiche Neigungen besitzen.
Eine Freilaufbremsnabe mit einer Kegelkupplung dieser Bauart ist bereits bekannt geworden, wobei die Zahnteilungen der beiden Kegelflächen einander gleich und sowohl die Neigungen der wirksamen Flanken als auch diejenigen der unwirksamen Flanken einander gleich sind. Der Nachteil dieser Kupp lung ist, dass das zwischen den ineinander greifenden Kegelflächen vorhandene Öl nicht schnell entweichen kann, so dass immer zwischen den flachgeneigten unwirksamen Rtickenflanken dieser Zähne ein Ölfilm zurückbleibt. Dies hat zur Folge, dass die Zähne, wenn sie niedrig sind, nur mit den äussersten Rändern ihrer Anschlagflanken aneinander zu liegen kommen, so dass sie sich gegenseitig zu stark belasten, gegeneinander gleiten und dadurch ihre Scheitel abrunden können.
Man ist daher bei dieser Zahnform gezwungen, die Zähne ziemlich hoch zu machen, was den weiteren Nachteil hat, dass nicht nur die Kupplung während des Freilaufes und der Betätigung unzulässig rattert, wodurch ebenfalls eine starke Abnutzung auftreten kann, sondern auch für die Betätigung der Kupplung eine verhältnismässig grosse Axialbewegung der beweglichen Kegelfläche nötig ist.
Die Nachteile der erwähnten Kegelkupplung hat man bei einer bekannten Bauart dadurch vermieden, dass die eine Kegelfläche mit ziemlich scharfen Zähnen und die andere Kegelfläche mit sehr niedrigen sägefssrmigen Zähnen ausgerüstet ist. Die scharfen Zähne durchdringen leicht den Ölfilm und sie wirken auf die sägeförmigen Zähne korrigierend. Man hat aber erfahren müssen, dass die scharfen Zähne sich bisweilen durch die selbstbremsende Neigung der unwirksamen Flanken der sägeförmigen Zähne während des Antriebes des Fahrrades in diesen Flanken festsetzen können und dass bei der Ausübung einer etwas grösseren Kraft auf die Fusstritte die Kupplung weitergleitedkann, bis die wirksamen Flanken der zusammenarbeitenden Zähne gegeneinander zu liegen kommen.
Dies gibt dem Radfahrer einen kleinen Stoss, der ihn befürchten lässt, dass die Kupplung durchschlägt, was zwar nicht der Fall ist, aber lästig seinkann.
Die Erfindung hat den Zweck, die Nachteile der erwähnten bekannten Kegelkupplungen für Fahrradfreilaufnaben zu vermeiden. Sie besteht darin, dass die Anzahl der Zähne der einen Kegelfläche ein ganzes Vielfaches der Anzahl der Zähne der andern Kegelfläche ist und dass die Zähne der ersterwähnten Kegelfläche eine Höhe von höchstens 0,2 mm haben. In dieser Kegelkupplung wird daher bei der einen Kegelfläche die grosse Anzahl sehr niedriger sägeförmiger Zähne der bekannten Kegelkupplung und bei der andern Kegelfläche die kleinere Anzahl höherer sägeförmiger Zähne entsprechend der Kegelkupplung nach der brit. Patentschrift Nr. 202,319 benutzt.
Es hat sich gezeigt, dass durch diese Kombination der verschiedenen sägeförmigen Zähne der Ölfilm während des Kupplungsvorganges gut durchbrochen wird und dass die gröberen sägeförmigen Zähne keine Neigung mehr haben, sich in den unwirksamen Flanken der feineren sägeförmigen Zähne festzugreifen, so dass die Zähne mit ihren wirksamen Flanken, ohne zu rattern, zu stossen oder andere lästige Erscheinungen sofort gegeneinander kommen.
Der Effekt beim Durchbrechen des Ölfilmes kann noch verstärkt werden, wenn die Sehne der unwirk-
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samen Flanken der Zähne der zweiten Kegelfläche mit der Berührungslinie einen Winkel einschliesst, der nur wenige Grade, z. B. 7 , grösser als der Winkel zwischen dieser Berührungslinie und der Sehne der unwirksamen Flanke der Zähne der ersten Kegelfläche ist. Dieser kleine Unterschied der Neigungen der einander gegenüberstehenden unwirksamen Zahnflanken vergrössert die Gefahr nicht, dass die Zähne der zweiten Kegelfläche sich in den unwirksamen Flanken der Zähne der ersten Kegelfläche vorzeitig festgreifen, und erleichtert die Abfuhr von Öl nach den zurückliegenden Zahnlücken..
Um das Ineinandergleiten der zusammenarbeitenden Zähne der Kegelkupplung noch zu verbessern, können die Zähne der ersten Kegelfläche mit einer dünnen gehärteten Oberflächenschicht versehen sein, die die Flanken dieser Zähne sehr glatt macht und zulässt, dass die Flanken jedesmal durch den Druck der Zähne der andern Kegelfläche korrigiert werden.
Zur Erläuterung dient die Zeichnung ; darin zeigt : Fig. 1 teilweise eine Ansicht, teilweise einen axialen Querschnitt der oberen Hälfte einer Rücktrittbremsnabe mit Freilaufkupplung entsprechend der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht eines in Fig. 1 dargestellten Kupplungsringes und Fig. 3 in grösserem Massstabe einen Querschnitt eines Teiles der Zähne eines Kupplungsorgans und dieses Kupplungsringes.
In der Zeichnung ist 1 eine Nabenhülse mit Flanschen 2 und 3 für die Befestigung der Speichen des Hinterrades eines Fahrrades. Am rechten Ende stützt sich die Nabenhülse mittels einer stählernen Kugelbahn 4 und Kugeln 5 auf einem Antriebskopf 6, der selbst unter Zwischenschaltung von Kugeln 7 auf einem axial verstellbaren Kegel 8 mit Verriegelungsmutter 9 ruht und mit Hilfe eines Kettenrades 10, das durch eine Kette mit der Fusstrittwelle des Fahrrades gekuppelt ist, um die feste Achse 11 gedreht werden kann. Das nach innen ragende Ende des Antriebskopfes ist mit Schraubengewinde 12 versehen und trägt ein darauf geschraubtes Kupplungsorgan 13, das mit seiner kegelförmigen Kupplungsfläche 13a in eine kegelförmige Ausdrehung oder Hohlkegelfläche 14a eines Kupplungsringes 14 gedrückt werden kann.
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mit sechseckigem Querschnitt der Nabenhülse 1.
Auf das Kupplungsorgan 13 wirkt eine Reibungsfeder 15, die durch einen Druckring 16 einer in der Nabenhülse angeordneten Lamellenbremse 17, 18 getragen wird. Dieser Druckring ist verschiebbar, aber gegen Drehung gesichert, auf der Achse 11 angeordnet und findet seinen Anschlag gegen den Antriebskopf 6.
Die dem Druckring zugekehrte Stirnfläche des Kupphmgsorganes ist mit Zähnen 19 versehen, die mit Zähnen 20 des Druckringes 16 in Eingriff gebracht werden können. Das andere Ende der Nabenhülse 1 ruht auch mittels Kugeln (nicht sichtbar) drehbar auf der Achse 11. Durch einen an dieser Achse befestigten Arm 21 wird die Achse gegen Drehung gesichert.
Wird mit Hilfe der Fusstrittwelle des Fahrrades der Antriebskopf 6 vorwärtsgedreht, so wird das Kupplungsorgan 13 auf dem Schraubengewinde 12 nach rechts geschraubt und bringt die Kupplung zwischen dem Antriebskopf 6 und der Nabenhülse 1 über den Kupplungsring 14 zustande.
Um nun die Kupplung zwischen den zusammenarbeitenden Kegelflächen 13a und 14a so fest zu ma- chen, dass Schlüpfung unmöglich ist, sind an der Kegelfläche 13a sägeförmige Zähne 13b gebildet. Die Hohlkegelfläche 14a ist mittels bestimmter Werkzeuge mit sägeförmigen Zähnen 14b versehen, deren wirksame Flanken dieselbe Neigung wie die wirksamen Flanken der Zähne 13b haben.
Die Anzahl der Zähne 14b ist ein ganzes Vielfaches der Anzahl der Zähne 13b. Die Zähne 14b sind höchstens 0,2 mm hoch. Sie brauchen aber nur eine Höhe von weniger als 0, l mm, beispielsweise von 0,04 mm zu besitzen, um eine vollkommene Kupplung zwischen den Teilen 13 und 14 zu sichern. Die Zahnhöhe hängt von der gewählten Anzahl der Zähne ab. Im vorliegenden Falle kann der sechseckige Kupplungsring 14 mit z. B. 160 Zähnen und das Kupplungsorgan 13 mit z. B. 40 Zähnen versehen sein.
Damit ein gutes Eingreifen der Zähne während der Kupplung gesichert wird, ist der Winkel a zwi- schen der unwirksamen Flanke eines Zahnes 14b und der Berührungslinie der Kegeloberfläche einige Grade, z. B. T , kleiner als der Winkel b zwischen der unwirksamen Flanke des Zahnes 13b und dieser Berührungslinie. Die Neigung dieser unwirksamen Flanken denkt man sich dabei durch die Sehnen dieser Flanken bestimmt, wenn die letzteren wie üblich etwas gebogen sind.
Die Kegelfläche 13a und die Zähne 13b sind aus sehr hartem Material hergestellt. Die Hohlkegelfläche 14a des Kupplungsringes 14kann weicher und mit einer sehr dünnen gehärteten Schicht versehen sein, welche der Glattheit der Flanken zu gute kommt.
Es ist klar, dass der Kupplungsring 14 mit einer kleineren Anzahl gröberer Zähne 13b und das Kupplungsorgan 13 mit einer grösseren Anzahl feinerer Zähne 14b versehen sein kann.
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