DE10113440A1 - Antriebsnabe - Google Patents

Abstract

Die Antriebsnabe (1) umfasst eine Nabenhülse (3), die zusammen mit einer Antriebshülse (4) am Achsteil (2) gelagert ist. Ein stabiles Verbindungs-Drehlager (5a) zwischen der Nabenhülse (3) und der Antriebshülse (4) gewährleistet, dass die Achsen dieser beiden Hülsen auch unter Belastung immer achsparallel bleiben. Zudem wird ein Klemmrollen-Hülsenfreilauf (5b) zwischen der Nabenhülse (3) und der Antriebshülse (4) angeordnet. Das heißt also, dass die Nabenhülse (3) und die Antriebshülse (4) in der einfachsten Ausführungsform je nur über ein einziges Kugellager (6, 7) mit dem Achsteil (2) verbunden werden müssen. Die Nabenhülse (3) und die Antriebshülse (4) bilden zusammen eine zweiteilige, gemeinsam am Achsteil (2) gelagerte Hülse, deren beide Teile relativ zueinander verdrehbar sind. Durch den Klemmrollen-Freilauf (5b) zwischen diesen beiden Teilen wird gewährleistet, dass sie in einer Drehrichtung relativ zueinander verdrehbar und in der anderen miteinander drehend sind. Diese Lösung ist einfach aufgebaut und die benötigten Teile können mit kleinem Aufwand montiert und ausgewechselt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsnabe nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Eine Antriebsnabe umfasst zumindest eine Nabenhülse, eine Antriebshülse und ein Achsteil, wobei die Nabenhülse und die Antriebshülse um das Achsteil drehbar gelagert sind. Solche Antriebsnaben werden in angetriebenen Rädern eingesetzt, wobei der Antrieb von Tretanordnungen oder gegebenenfalls auch von Antriebsmotoren auf die Antriebshülse wirkt. Bei den gängigen Antriebsnaben von Fahrrädern ist zwischen der Antriebshülse und der Nabenhülse eine Freilauf-Anordnung eingesetzt, so dass bei einer Antriebsdrehbewegung der Antriebshülse die Nabenhülse mit der Antriebshülse mitdreht. Bei fehlender Antriebsdrehbewegung der Antriebsnabe kann die Nabenhülse in Antriebsrichtung weiterdrehen. Das heisst die Antriebshülse und die Nabenhülse sind in einer Drehrichtung relativ zueinander verdrehbar und in der anderen sind sie über den Freilauf miteinander drehfest verbunden. Um die Antriebshülse mit einer Fahrrad- Kette antreiben zu können, wird zumindest ein Zahnkranz drehfest, insbesondere formschlüssig, an der Antriebshülse befestigt. An der Nabenhülse sind zwei ringförmige Ausformungen, bzw. zwei Flansche zur Aufnahme der Speichenenden ausgebildet. Das Achsteil kann mit Befestigungsmitteln an einer Gabel befestigt werden.

Aus dem Stande der Technik sind sowohl formschlüssige als auch reibungsschlüssige Freiläufe bekannt. Bei den formschlüssigen Freiläufen handelt es sich im wesentlichen um Klinken- und Rätschenfreiläufe, bei welchen in einer Drehrichtung Klinken oder Vor­ sprünge in entsprechende Ausnehmungen eingreifen und in der anderen Drehrichtung darüber bewegt werden. Ein wesentlicher Nachteil der formschlüssigen Freiläufe be­ steht darin, dass sie nur in diskreten Drehlagen der Nabenhülse relativ zur Antriebs­ hülse ineinander eingreifen, was beim Einsetzen einer Antriebsdrehbewegung der An­ triebshülse zu einem Spiel führt. Zudem erzeugen die Klinken und Rätschen bei der freien Bewegung über die Ausnehmungen unerwünschte Reibungskräfte und Ver­ schleiss.

Ein reibungsschlüssiger Freilauf ist aus der EP 0 695 886 A1 bekannt. Der darin be­ schriebene Freilauf umfasst eine mit der Nabenhülse fest verbundene Innenhülse, die in das Innere der Antriebshülse vorsteht. An der Nabenhülse, der Innenhülse und an der durch die Nabenhülse und die Innenhülse führenden Achse sind Kugelhalteteile befe­ stigt. Die Kugelhalteteile ermöglichen zusammen mit dazwischen eingebrachten Kugeln eine Drehlagerung der Naben- und Innenhülse an der Achse. Zwischen der Aussenflä­ che der Innenhülse und der Innenfläche der Antriebshülse sind Klemmrollen angeord­ net. Die Aussenfläche der Innenhülse und die Innenfläche der Antriebshülse sind so ausgebildet, dass die Klemmrollen bei der Drehbewegung der Antriebshülse relativ zur Innenhülse bzw. zur Nabenhülse in einer Drehrichtung zwischen der Antriebshülse und der Innenhülse reibungsschlüssig festgeklemmt werden und in der anderen Drehrich­ tung die Drehbewegung der Innenhülse relativ zur Antriebshülse nicht beeinträchtigen. Dazu sind beispielsweise an der Innenfläche der Antriebshülse rampenförmige Aus­ nehmungen für die Klemmrollen ausgebildet. Die Klemmrollen werden mit schwachen Federelementen gegen die Klemmbereiche dieser Ausnehmungen gedrückt. In der frei­ en Drehrichtung verbleiben die Klemmrollen in den Ausnehmungen und in der klem­ menden Drehrichtung werden die Klemmrollen an den Klemmbereichen festgeklemmt. Eine ähnliche Lösung ist aus der DE 25 42 640 bekannt, wobei sich hier die Antriebs­ hülse in das Innere der Nabenhülse erstreckt und somit die Klemmrollen zwischen einer mit Rampen versehenen Aussenfläche der Antriebshülse und der Innenfläche der Na­ benhülse angeordnet werden. Im Freilauf ist die Nabenhülse auf der einen Seite nicht direkt an der Achse gelagert, sondern die Kräfte müssen über die Lagerkugeln zwi­ schen der Nabenhülse und der Antriebshülse auf die Achslagerung übertragen werden, was zu hohen, über einzelne Kugeln übertragenen Knickkräften zwischen den beiden Hülsen und bei hohen Gewichtsbelastungen zu einer erhöhten Zerstörungsgefahr führt. Die Lösungen gemäss der EP 0 695 886 und der DE 25 42 640 haben im Vergleich zu den formschlüssigen Freilaufen eine kleinere Reibung. Ihr Nachteil besteht aber darin, dass die Konstruktion kompliziert ist und die Herstellung der Hülsen mit den Rampen, die Montage, das Auswechseln von Teilen sowie die Wartung aufwendig ist. Die Klemmrollen können beim Montieren herausfallen und gewährleisten nicht ein genü­ gend kleines Spiel beim Wechsel vom Freilauf zum Antrieb. Zudem sind diese Lösun­ gen nicht kompatibel mit anderen Achsteilen oder Antriebshülsen. Das heisst für eine Lösung mit Schnellspannachse oder eine Lösung mit einer Antriebshülse, die Zahn­ kränze eines anderen Herstellers aufnehmen soll, müssen konstruktive Anpassungen gemacht werden. Ein einfaches Auswechseln von Teilen ist nicht möglich.

Die erfindungsgemässe Aufgabe besteht nun darin eine Antriebsnabe zu finden, die einfach aufgebaut ist und bei der die Teile mit kleinem Aufwand montiert und ausge­ wechselt werden können. Vorzugsweise soll die Lösung kompatibel sein mit verschie­ denen Achsausgestaltungen und der Verwendung von Antriebshülsen mit Anschlussbe­ reichen, die an verschiedene Antriebssysteme bzw. Anschlussbereiche von Zahnkrän­ zen angepasst sind.

Die Aufgabe wird durch eine Antriebsnabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben alternative bzw. vorteilhafte Ausführungs­ varianten.

Bei der Lösung der Aufgabe wurde erkannt, dass die Lagerung der Antriebshülse an einer mit der Nabenhülse verbundenen Innenhülse die Anzahl der benötigten Teile er­ höht und die Gestaltungsmöglichkeit des Anschlussbereiches der Antriebshülse unnötig einschränkt. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun die Nabenhülse zusammen mit der Antriebshülse am Achsteil gelagert, wobei ein stabiles Verbindungs-Drehlager zwischen der Nabenhülse und der Antriebshülse gewährleistet, dass die Achsen dieser beiden Hülsen auch unter Belastung immer achsparallel bleiben. Das heisst also, dass sowohl die Nabenhülse als auch die Antriebshülse in der einfachsten Ausführungsform je nur über ein einziges Kugellager mit dem Achsteil verbunden werden muss. Die Nabenhülse und die Antriebshülse bilden zusammen eine zweiteilige, gemeinsam am Achsteil gelagerte Hülse, deren beide Teile relativ zueinander verdrehbar sind. Durch eine Freilauf-Anordnung, vorzugsweise durch einen Klemmrollen-Freilauf, zwischen diesen beiden Teilen wird gewährleistet, dass sie in einer Drehrichtung relativ zueinander verdrehbar und in der anderen miteinander drehend sind. Wenn die beiden Hülsen relativ zueinander drehen, dann ist die Nabenhülse auf einer Seite über ein erstes Kugellager direkt am Achsteil gelagert und auf der anderen Seite zweistufig über das Verbindungs-Drehlager zwischen der Nabenhülse und der Antriebshülse sowie ein zweites Kugellager zwischen der Antriebshülse und dem Achsteil am Achsteil gelagert.

Diese Lösung ist einfach aufgebaut und die benötigten Teile können mit kleinem Auf­ wand montiert und ausgewechselt werden. Weil die Antriebshülse nicht auf einer mit der Nabenhülse verbundenen Innenhülse sondern direkt auf dem Achsteil sitzt, hat sie keinen unnötig grossen Aussendurchmesser und kann mit allen gängigen Aussen­ massen bzw. Anschlussbereichen ausgestaltet werden, was eine Kompatibilität mit al­ len bekannten Antriebssystemen gewährleistet. Es ist auch möglich die Antriebshülse aus Aluminium herzustellen, ohne dass die zur Gewährleistung der Stabilität benötigte grössere Mächtigkeit zu Problemen führt. Weil keine mit der Nabenhülse verbundene Innenhülse benötigt wird, umfasst die erfindungsgemässe Antriebsnabe nur wenige Teile.

Gemäss der erfinderischen Lösung wird ein im Bereich der Metallbearbeitungsmaschi­ nen handelsüblicher Klemmrollen-Freilauf mit einer Freilaufhülse, einem Käfig und Fe­ derelementen verwendet. Es sind Freilaufhülsen mit äusserst kleinem Spiel erhältlich, die aufgrund der grossen Herstellungsserien äusserst effizient und somit günstig herge­ stellt werden können. Die Freilaufhülse umfasst rampenartige Ausnehmungen, welche das Festklemmen der Klemmrollen ermöglichen. Der Käfig, die Federelemente und die Klemmrollen sind so ausgebildet, dass die Klemmrollen auch vor der Montage im Käfig zurückgehalten werden. Die Klemmrollen werden von den Federelementen des Käfigs gegen die Klemmlage bzw. gegen die minimalen Ausnehmungen gedrückt. Ein solcher Hülsenfreilauf wird als ein einziges Ringteil zwischen zylindrische Verbindungsbereiche der Nabenhülse und der Antriebshülse eingesetzt. Weder an der Nabenhülse noch an der Antriebshülse muss eine aufwendige Bearbeitung durchgeführt werden, weil ja die rampenartigen Ausnehmungen in der Freilaufhülse ausgebildet sind. Weil die Klemm­ rollen nicht einzeln eingesetzt werden müssen, ist auch eine Demontage und das Er­ setzen von Teilen mit kleinem Aufwand möglich.

Um zwischen der Antriebshülse und der Nabenhülse eine stabile Drehlagerung zu ge­ währleisten, wird gegebenenfalls mindestens ein Wälzlager, insbesondere ein Rollen- oder vorzugsweise ein Nadellager zwischen diesen beiden Hülsen eingesetzt. Wenn zwei Nadellager etwas voneinander beabstandet eingesetzt werden, so kann mit klei­ nem Aufwand gewährleistet werden, dass die Achsen der Naben- und der Antriebshülse auch unter Belastung immer achsparallel bleiben. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Hülsenfreilaufes mit Wälzlagerung, welcher in Achsrichtung beidseits der Klemm­ rollen zylindrische Lagerrollen zwischen einer gemeinsamen Lager- und Freilaufhülse und einem gemeinsamen Käfig für alle Rollen hält. Bei der Verwendung eines solchen Wälzlager-Hülsenfreilaufes beschränkt sich das Einsetzen des Drehlagers und des Freilaufes auf das Einsetzen eines Teiles. Um grosse Antriebskräfte problemlos von der Antriebshülse über den Freilauf auf die Nabenhülse übertragen zu können, kann es ge­ gebenenfalls zweckmässig sein, parallel zum Wälzlager-Hülsenfreilauf noch einen wei­ teren Hülsenfreilauf einzusetzen. Ein Hülsenfreilauf und auch ein Wälzlager-Hülsen­ freilauf hat nur eine kleine radiale Mächtigkeit und ermöglicht somit eine Konstruktion einer Antriebsnabe, deren radialer Platzbedarf um das Achsteil relativ klein ist. In Achs­ richtung wird kein Platz benötigt, der über die Summe des Abstandes der beiden ring­ förmigen Ausformungen an der Nabenhülse zur Aufnahme der Speichenenden und der Länge des Anschlussbereiches der Antriebshülse hinausgeht, weil ja die Drehlage­ rung und der Freilauf im Inneren der Nabenhülse auf dem Verbindungsbereich der An­ triebshülse angeordnet sind.

Zur Gewährleistung der Drehlagerung der Nabenhülse und der Antriebshülse am Achsteil ist vorzugsweise je ein Kugellager, insbesondere ein Rillenlager, eingesetzt. Um die Montage und Demontage der Antriebsnabe zu vereinfachen wird je eines dieser beiden Kugellager als handelsübliches Kugellager in die Nabenhülse bzw. in die An­ triebshülse eingepresst und vorzugsweise mit je mindestens einem Sägering an der gewünschten Position festgesetzt. Eine Wälzlager-Freilaufhülse ist in den zylindrischen Verbindungsbereich der Nabenhülse eingepresst, so dass die Nabenhülse und die An­ triebshülse lediglich von beiden Seiten her auf das Achsteil und dabei gleichzeitig inein­ ander gesteckt werden können. Dabei gelangt der zylindrische Verbindungsbereich der Antriebshülse in die Wälzlager-Freilaufhülse. Vorzugsweise werden anschliessend beidseits Abschlussteile auf das Achsteil gesteckt, welche dann durch das Festschrau­ ben des Achsteiles an der Gabel mit zwei in das Achsteil einschraubbaren Befesti­ gungsschrauben festgeklemmt werden. Entsprechend dieser einfachen Montage kann die Antriebsnabe auch einfach demontiert werden.

Erfindungsgemässe Antriebsnaben können entsprechend dem Fahrradtyp, in dem sie eingesetzt werden, optimiert werden. So sind die Anforderungen an die Antriebsnabe bei einem Renn- bzw. Sport-Fahrrad anders als bei einem Touren-Fahrrad bzw. Moun­ tain-Bike und wiederum anders bei einem Tandem oder Transport-Fahrrad. Um für alle dies Fahrräder ein einfaches Baukasten-System bereitstellen zu können, wird vorzugs­ weise für alle Antriebsnaben eine einheitliche Nabenhülse verwendet. Auch die An­ triebshülse, bzw. deren Formgebung, kann im wesentlichen für alle Typen gleich ge­ wählt werden. Dabei kann es aber für Rennräder zweckmässig sein, wenn die Antriebs­ hülse zweiteilig ausgebildet ist, indem der Anschlussbereich für das Antriebssystem am Verbindungsbereich für die Wälzlager-Freilaufhülse auswechselbar festgeschraubt ist. So kann die Antriebsnabe auf ein anderes Antriebssystem umgestellt werden, indem lediglich der Anschlussbereich ausgewechselt wird. Das Achsteil muss lediglich die bei­ den seitlichen Sitze für die Drehlager bereitstellen, ansonsten kann das Achsteil ent­ sprechend dem jeweiligen Fahrradtyp sehr unterschiedlich ausgebildet werden. Für Tandems und Transport-Fahrräder ist ein massives Achsteil zweckmässig, das mit Schrauben an der Gabel befestigt wird. Für Touren-Fahrräder und Mountain-Bikes ist es gegebenenfalls zweckmässiger das Achsteil lediglich als Sitzhülse auszubilden, in der eine Achse mit einem Befestigungs-, insbesondere einem Schnellspannsystem, angeordnet ist, wobei die Gabel auf der Achse aufliegt. Bei Rennrädern wiederum ist es gegebenenfalls vorteilhaft, wenn die Gabel auf einer etwas massiver gestalteten Sitzhülse aufliegt und ein reiner Spannstab durch die Sitzhülse führt. Wenn nun bei ver­ schiedenen Antriebsnaben die Nabenhülse und die Antriebshülse, sowie die beiden Kugellager und die Wälzlager-Freilaufhülse gleich ausgestaltet sind, so kann durch das Ersetzen des Achsteils und der gegebenenfalls darin angeordneten Hülsen und/oder Spannstäbe die Antriebsnabe für einen anderen Fahrradtyp bzw. für andere Balastun­ gen bereitgestellt werden, ohne dass die Nabenhülse mit den Speichen und der Felge ersetzt werden muss. Die Antriebsnabe kann beispielsweise auf ein minimales Gewicht oder eine maximale Belastbarkeit ausgefegt werden.

Es versteht sich von selbst, dass erfindungsgemässe Antriebsnaben auch bei speziel­ len Fahrrädern, beispielsweise mit drei oder auch vier Rädern, vorteilhaft eingesetzt werden können. Selbst in Fahrzeugen die motorisch, oder kombiniert mit Muskelkraft angetrieben werden, können die Antriebsräder mit erfindungsgemässen Antriebsnaben versehen werden. Das heisst also, dass die Antriebsnabe grundsätzlich bei allen über die Nabe angetriebenen Rädern eingesetzt werden kann. Wenn zwei angetriebene Rä­ der nebeneinander vorgesehen sind, so kann bei der Verwendung von Freiläufen in den erfindungsgemässen Antriebsnaben auf ein Differential verzichtet werden. Die Verwen­ dung der erfinderischen Antriebsnaben ist nicht auf das Einsetzen in Antriebsräder be­ schränkt. Diese Antriebsnaben können auch in Antriebs-Übertragungs-Vorrichtungen vorteilhaft eingesetzt werden, wobei dann an der Nabenhülse, wie an der Antriebshülse ein kraftübertragendes Element, insbesondere ein Ritzel, angeordnet ist. Anstelle eines Rades oder eines kraftübertragenden Elementes, könnte an der Nabenhülse auch ein Teil eines Generators, insbesondere ein Alternator, befestigt sein. Aufgrund des Frei­ laufes zwischen der Antriebshülse und der Nabenhülse würde der Alternator im we­ sentlichen frei weiterdrehen und bei Antriebsbewegungen der Antriebshülse mit genü­ gend grosser Drehgeschwindigkeit stärker in Drehung versetzt.

Die Zeichnungen erläutern die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles auf das sie aber nicht eingeschränkt ist. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Antriebsnabe mit einem massiven Achsteil, einem Wälzlager-Hülsenfreilauf und einem zusätzlichen Hülsenfreilauf,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Wälzlager-Hülsenfreilaufes,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Antriebsnabe mit einem hülsenförmigen Achsteil und einer darin angeordneten Spannachse,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Antriebsnabe mit einem hülsenförmigen Achsteil und einem darin angeordneten Spannstab, und

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Antriebsnabe mit einem hülsenförmigen Achsteil und mit Dichtungsringen, und

Fig. 1 zeigt eine Antriebsnabe 1 mit einem Achsteil 2, einer Nabenhülse 3 und einer Antriebshülse 4. An der Nabenhülse 3 sind zwei ringförmige Ausformungen 3a bzw. zwei Flansche zur Aufnahme der Speichenenden ausgebildet. Die Antriebshülse 4 umfasst einen Verbindungsbereich 4a, der sich in das Innere der Nabenhülse 3 er­ streckt, und einen Anschlussbereich 4b, auf den nicht eingezeichnete Zahnkränze drehfest aufgesetzt werden können. Die Nabenhülse ist über mindestens ein Verbin­ dungs-Drehlager mit der Antriebshülse verbunden. In der dargestellten Ausführungs­ form wird dieses Drehlager von zwei Nadellagern 5a gebildet. Diese beiden Nadellager 5a gehören zu einem Wälzlager-Hülsenfreilauf 5, der zwischen den Nadellagern 5a einen Klemmrollen-Freilauf 5b umfasst. Um die Nabenhülse 3 und die Antriebshülse 4 gemeinsam am Achsteil drehbar zu lagern, ist die Nabenhülse 3 nur über ein erstes Kugellager 6 mit dem Achsteil 2 verbunden. Die Antriebshülse 4 ist über ein zweites Kugellager 7 mit dem Achsteil 2 verbunden. Zwischen dem ersten und zweiten Kugella­ ger 6 und 7 sind gemäss der Fig. 1 keine weiteren Drehlager vorgesehen. Das heisst also, dass die Nabenhülse 3 und die Antriebshülse 4 in der einfachsten Ausführungs­ form je nur über ein einziges Kugellager 6 bzw. 7 mit dem Achsteil 2 verbunden werden müssen. Die Nabenhülse 3 und die Antriebshülse 4 bilden zusammen eine zweiteilige, mit gesamthaft zwei Kugellagern 6, 7 gemeinsam am Achsteil 2 gelagerte Hülse, deren beiden Teile in einer Drehrichtung relativ zueinander verdrehbar sind. Die Lagerung der Nabenhülse 3 und der Antriebshülse 4 am Achsteil 2 soll mit möglichst reibungsfrei laufenden Drehlagern, vorzugsweise Rillenkugellagern, aufgebaut sein, um unnötige Reibungsverluste zu vermeiden. Das Verbindungs-Drehlager führt lediglich im Freilauf zu Reibungsverlusten und kann daher mit Lagern gebildet werden, die mehr Rei­ bungswiderstand erzeugen. Die gesamte Lagerung in der erfindungsgemässen An­ triebsnabe kann mit einem minimalen Gewicht gewährleistet werden, weil zwei rei­ bungsarme Kugellager und ein Verbindungs-Drehlager mit kleinem Gewicht genügen. Zum kleinen Gesamtgewicht der erfindungsgemässen Antriebsnabe trägt auch bei, dass Keine mit der Nabenhülse verbundene Innenhülse benötigt wird.

Es versteht sich von selbst, dass anstelle des zweiten, gegebenenfalls aber auch des ersten, Kugellagers 7 bzw. 6 insbesondere zwei Kugellager, vorzugsweise mit kleineren Kugeln, oder ein Nadellager eingesetzt werden könnte. Die Lagerung soll aber je an den voneinander abgewandten Enden des Achsteils 2, bzw. der Nabenhülse 3 und der Antriebshülse 4 angeordnet sein. Daher müssen die beiden Nadellager 5a gewährlei­ sten, dass die Nabenhülse 3 knickungsfrei mit der Antriebshülse 4 verbunden ist. Zum Einsetzen des Wälzlager-Hülsenfreilaufes 5 ist auch an der Nabenhülse 3 ein zylindri­ scher Innenbereich 3b ausgebildet, der dem zylindrischen Verbindungsbereich 4a der Antriebshülse 4 so zugeordnet ist, dass der Wälzlager-Hülsenfreilauf passend einsetz­ bar ist. Die in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform mit dem massiven Achsteil 2 ist so ausgebildet, dass sie für den Einsatz in einem Tandem oder Transport-Fahrrad geeig­ net ist. Zum Übertragen von grossen Antriebsdrehmomenten ist zwischen dem zylindri­ scher Innenbereich 3b und dem zylindrischen Verbindungsbereich 4a ein zusätzlicher Klemmrollen-Freilauf 5b, in der Form eines Hülsenfreilaufes 8 eingesetzt. Die Anord­ nung mit einem zusätzlichen Hülsenfreilauf 8 kann aber auch zum Erzielen einer starren Verbindung zwischen der Nabenhülse 3 und Antriebshülse 4 verwendet werden, indem der Hülsenfreilauf 8 und der Wälzlager-Hülsenfreilauf 5 mit entgegengesetzten Lauf­ drehrichtungen eingesetzt werden. Eine starre Verbindung zwischen der Nabenhülse 3 und der Antriebshülse 4 wird beispielsweise bei Kunsträdern, Radballrädern und Bahn- Rennrädern benötigt. Mit der erfindungsgemässen Antriebsnabe kann also einfach durch das Umdrehen des Hülsenfreilaufes 8 zwischen einer starren und einer Freilauf- Verbindung gewechselt werden. Entsprechend kann also die gleiche Antriebsnabe so­ wohl für ein Strassen- also auch für ein Bahnrennen eingesetzt werden.

Um die Kugellager 6 und 7 an der Nabenhülse 3 bzw. an der Antriebshülse 4 an einer gewünschten Position festzusetzen, werden Sägeringe 9 auf einer oder auf beiden Seiten des entsprechenden Kugellagers 6, 7 eingesetzt. Wenn, wie beim zweiten Kugellager 7, auf der einen Seite des Kugellagers ein Absatz der Antriebshülse ausge­ bildet ist, so genügt der Einsatz eines Sägeringes 9. An den beiden Enden des Achs­ teiles 2 sind Abschlusshülsen 10 aufgesetzt, die beim Festschrauben der Antriebsnabe 1 an einer Fahrradgabel mit Schrauben 11 festgeklemmt werden. Die Abschlusshülsen vermindern auch den Eintritt von Schmutz. Um den Eintritt von Schmutz zwischen der Nabenhülse und der Antriebshülse zu verhindern, kann in einem ringförmigen Dich­ tungsbereich 16 eine nicht dargestellte Dichtung eingesetzt werden.

Fig. 2 zeigt einen Wälzlager-Hülsenfreilauf 5, der zwischen den Nadellagern 5a einen Klemmrollen-Freilauf 5b umfasst. Die Nadellager 5a werden von Nadeln bzw. Rollen 5a gebildet, die in einem Käfig 5c gehalten sind. Es versteht sich von selbst, dass anstelle der Nadellager 5a auch andere Lager, gegebenenfalls auch Gleitlager eingesetzt wer­ den können. Der Klemmrollen-Freilauf 5b umfasst eine Freilaufhülse 5', den Käfig 5c und Federelemente 5d, wobei an der Innenseite der Freilaufhülse 5' rampenartige Aus­ nehmungen 5e bzw. Klemmrampen ausgebildet sind, welche das Festklemmen von Klemmrollen 5b' in den Bereichen mit minimaler Ausnehmungstiefe ermöglichen. Die Klemmrollen 5b' werden von den Federelementen 5d des Käfigs 5c gegen die Klemm­ bereiche gedrückt. Dabei sind der Käfig 5c, die Federelemente 5d und die Klemmrollen 5b' so ausgebildet, dass die Klemmrollen 5b' im Käfig 5c zurückgehalten werden. Ein Hülsenfreilauf 8 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie der dargestellte Wälzlager- Hülsenfreilauf 5, wobei der Hülsenfreilauf 8 keine Wälzlager bzw. Nadellager 5a um­ fasst. Der Hülsenfreilauf 8 und der Wälzlager-Hülsenfreilauf 5 sind somit radial raum­ sparend aufgebaute Einwegkupplungen, die Drehmomente in einer Drehrichtung schaltgenau übertragen. Die Einzelfederung der Klemmrollen 5b' sichert den ständigen Kontakt der Klemmrollen 5b' zu einer eingesetzten Welle und zu den Klemmrampen. Die geringe Masse und das damit verbundene kleine Trägheitsmoment der Klemmrollen 5b' ermöglicht eine hohe Freilauf-Schaltfrequenz. Das Leerauf-Reibungsmoment ist klein, was gewährleistet, dass die Reibungsverluste im Leerlauf minimal sind. Die Hül­ senfreiläufe 5 bzw. 8 werden bei der Montage lediglich in die Nabenhülsen 3 einge­ presst. Es sind keine axiale Fixierungen nötig.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die besonders für Tourenräder und Mountain-Bikes geeignet ist. Das Achsteil 2 ist als Sitz- oder Distanzhülse ausgebildet und hat beidseits einen dicker wandigen Endbereich 2a zur Aufnahme der Kugellager 6 bzw. 7, welche von aussen bis an einen Absatz gepresst werden können. Ein mittlerer Bereich 2b des Achsteiles 2 erzielt die nötige Distanz zwischen den Kugellagern 6, 7 und wird somit nicht mit grossen Kräften belastet. Daher kann dieser mittlere Bereich 2b dünnwandig ausgebildet werden. In der Sitz- oder Distanzhülse ist eine Achse 12, oder gegebenen­ falls eine Achshülse, mit einem Befestigungssystem zum Befestigen der Antriebsnabe an einer Fahrradgabel angeordnet. Das Befestigungssystem umfasst vorzugsweise eine Schnellspann-Einrichtung 13, die beispielsweise über das Festschrauben einer Schraube 13b und das Schliessen eines Spannhebels 13a die Antriebsnabe mit einer Fahrradgabel verbindet. Die Gabel liegt nun auf der Achse 12 auf. Durch die Achse 12 kann die für Mountain-Bikes nötige Achs-Stabilität gewährleistet werden. Die maximale Antriebskraft-Übertragung von der Antriebshülse 4 auf die Nabenhülse 3 kann mit nur einem Wälzlager-Hülsenfreilauf 5 gewährleistet werden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, die besonders für Renn- und Sport-Fahrräder geeig­ net ist. Das Achsteil 2 ist als hülsenförmige Achse so ausgebildet, dass es die auftre­ tenden Tragkräfte aufnehmen kann. Weil diese Kräfte kleiner sind als bei einem Moun­ tain-Bike, wird keine massive Achse benötigt. Lediglich die beidseitigen Endbereiche 2a sind mit einer grösseren Stärke ausgebildet. Diese Endbereiche 2a tragen die Kugella­ ger 6 bzw. 7. Im Achsteil 2 ist ein reiner Spannstab 14 angeordnet, der mit einer Schnellspann-Einrichtung 13, die beispielsweise über das Festschrauben des Spann­ stabes in einer Klemmhülse 14a und das Schliessen eines Spannhebels 13a die An­ triebsnabe an einer Fahrradgabel festklemmt. Die Gabel liegt nun auf dem Achsteil 2 auf. Weil der Endbereich 2a bei der Antriebshülse 4 eine grössere Mächtigkeit hat, ist der radiale Abstand zur Antriebshülse 4 verkleinert. Der Abstand ist gegebenenfalls auch verkleinert weil die Antriebshülse oder ein Teil davon aus Aluminium hergestellt wird. Entsprechend dem kleineren Abstand werden anstelle eines grossen Rillenkugel­ lagers zwei kleinere Kugellager 7 mit einem Distanzhalter 15 nebeneinander eingesetzt. Es versteht sich von selbst, dass auch ein Nadellager eingesetzt werden könnte, wobei aber zur Vermeidung von unerwünschten Reibungsverlusten Kugellager bevorzugt wer­ den.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antriebshülse zweiteilig ausgebildet. Ein erster Antriebshülsenteil 4a' umfasst den Verbindungsbereich 4a und ein zweiter An­ triebshülsenteil 4b' umfasst den Anschlussbereich 4b. Die beiden Antriebshülsenteile 4a' und 4b' sind miteinander verschraubt, wobei aber gegebenenfalls auch Steckver­ bindungen möglich wären. Bei einer zweiteiligen Antriebshülse kann die Antriebsnabe auf ein anderes Antriebssystem, bzw. auf einen anderen Formschluss mit den Zahn­ kränzen, umgestellt werden, indem lediglich der Anschlussbereich 4b' ausgewechselt wird.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführung gemäss Fig. 3 entspricht, wobei die Antriebshülse 4 zweiteilig ausgebildet ist. Um den Eintritt von Schmutz und Wasser in das Innere der Hülsen zu verhindern sind Dichtungsringe 17 in der Form von O-Ringen eingezeichnet. In der dargestellten Ausführungsform ist zwi­ schen dem ersten und dem zweiten Antriebshülsenteil 4a', 4b' eine ringförmige Dich­ tungsaufnahme 18 festgeklemmt. In der Aussenfläche dieser Dichtungsaufnahme 18 ist eine erste Ringnut 19 ausgebildet, in welche ein Dichtungsring 17 eingelegt ist. Der Dichtungsring 17 steht nach aussen in eine zweite Ringnut 20 vor, die der ersten Ring­ nut 19 zugeordnet an der Nabenhülse 3 ausgebildet ist. Wenn der eingesetzte Dich­ tungsring 17 mit nicht klebendem Lagerfett eingefettet ist, so erhält man mit dieser ein­ fachen Dichtungsanordnung eine gute Dichtung, die mit einem vernachlässigbaren Rei­ bungswiderstand verbunden ist. Die ringförmige Dichtungsaufnahme 18 steht in Achsrichtung sowohl an einer Anschlagsfläche des ersten als auch des zweiten Antriebshülsenteil 4a', bzw. 4b' an und gewährleistet so, dass die beiden Hülsenteile 4a' und 4b' in einer definierten Lage miteinander verschraubt sind. Es versteht sich von selbst, dass bei der Verwendung einer einteiligen Antriebshülse 4 die erste Ringnut 19 direkt an der Antriebshülse 4 ausgebildet wird.

Die anderen beiden eingezeichneten Dichtungsringe 17 sind je zwischen einer Ab­ schlusshülse 10 und der Naben- bzw. Antriebshülse 3, 4 angeordnet, wobei zur Auf­ nahme eines gefetteten Dichtungsringes 17 jeweils zwei einander zugewandte Ring­ nuten an den entsprechenden Hülsen ausgebildet sind. Die Abschlusshülsen 10 werden vor dem Einsetzen der Achse und dem Befestigen der Nabe an einer Gabel von den eingelegten Dichtungsringen 17 an der Naben- bzw. Antriebshülse gehalten. Wenn die Kugellager 6 und 7 dicht ausgebildet sind, so ergibt sich durch die ausserhalb der Kugellager angeordneten Dichtungsringe 17 eine äusserst gute Dichtung, so dass selbst bei der Reinigung mit Wasser unter hohem Druck keine Gefahr besteht, dass Wasser in den Innenraum mit dem Hülsenfreilauf 5 eintreten kann.

Claims (9)

1. Antriebsnabe mit einer Nabenhülse (3) einer Antriebshülse (4) und einem Achs­ teil (2), wobei die Nabenhülse (3) und die Antriebshülse (4) um das Achsteil (2) drehbar gelagert sind, zwischen der Antriebshülse (4) und der Nabenhülse (3) eine Freilauf-Anordnung eingesetzt ist, die Nabenhülse (3) gemeinsam mit der Antriebshülse (4) am Achsteil (2) drehbar gelagert ist, die Antriebshülse (4) sich mit einem Verbindungsbereich (4a) in die Nabenhülse (3) erstreckt und mindestens ein Verbindungs-Drehlager (5b) zwischen der Nabenhülse (3) und dem Verbindungs­ bereich (4a) der Antriebshülse (4) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilauf-Anordnung mindestens einen Hülsenfreilauf (5, 8) mit Klemmrollen (5b') umfasst und der Hülsenfreilauf (5, 8) vorzugsweise eine Freilaufhülse (5'), einen Käfig (5c) und Federelemente (5d) aufweist, wobei an der Freilaufhülse (5') rampenartige Ausnehmungen (5e) ausgebildet sind, welche das Festklemmen der Klemmrollen (5b') ermöglichen, die Klemmrollen (5b') von Federelementen (5d) des Käfigs (5c) gegen die Klemmlage gedrückt werden, und der Käfig (5c), die Federelemente (5d) und die Klemmrollen (5b') so ausgebildet sind, dass die Klemmrollen (5b') im Käfig (5c) zurückgehalten werden.

2. Antriebsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungsdrehlager (5b) ein Wälzlager, vorzugsweise ein Rollenlager, ins­ besondere aber ein Nadellager ist und dass vorzugsweise ein Dichtungsbereich 16 zwischen der Nabenhülse (3) und der Antriebshülse (4) angeordnet ist.

3. Antriebsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmrollen-Freilauf und mindestens ein Verbindungs-Drehlager von einem Wälzlager-Hülsenfreilauf (5), vorzugsweise mit einem mittleren Klemmrollen- Freilauf (5b) und zwei seitlich davon angeordneten Nadellagern (5a), gebildet wird.

4. Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabenhülse (3) nur über ein erstes Kugellager (6) mit dem Achsteil (2) verbunden ist und die Antriebshülse (4) vorzugsweise über ein zweites, gegebenenfalls aber über zwei zweite Kugellager (7), oder insbesondere über ein Nadellager, mit dem Achsteil (2) verbunden ist.

5. Antriebsnabe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellager (6, 7) je mit mindestens einem Sägering (9) in Achsrichtung unverschiebbar an der Nabenhülse (3) bzw. an der Antriebshülse (4) gehalten werden und gegebenenfalls am Achsteil (2) Stufen vorgesehen sind an denen die Kugellager (6, 7) aussen an­ liegen.

6. Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebshülse (4) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erster Antriebshülsenteil (4a') den Verbindungsbereich (4a) und ein zweiter Antriebshülsenteil (4b') einen An­ schlussbereich (4b) für ein Antriebssystem umfasst und die beiden Antriebshül­ senteile (4a', 4b') vorzugsweise miteinander verschraubt sind.

7. Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsteil (2) massiv oder gegebenenfalls hülsenförmig ist und mit in das Achs­ teil (2) einschraubbaren Schrauben (11) an einer Fahrradgabel zu befestigen ist.

8. Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsteil (2) hülsenförmig ist und einen Spannstab (14) oder eine Achse (12) aufnimmt.

9. Antriebsnabe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits aussen auf dem Achsteil (2) Abschlusshülsen (10) aufgesetzt sind, die sich vorzugsweise je bis zu einem Drehlager erstrecken.