DE102009006101A1

DE102009006101A1 - Ritzelsatz- und Nabenanordnung für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE102009006101A1
Application number: DE102009006101A
Authority: DE
Inventors: Christopher P. Corralitos D'Alusio
Original assignee: Specialized Bicycle Components Inc
Current assignee: Specialized Bicycle Components Holding Co Inc
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2009-07-30
Also published as: US8197371B2; TW200940409A; TW201240876A; US20120220402A1; TWI438116B; US20090191996A1

Abstract

Eine Fahrrad-Nabenanordnung umfasst eine Achse (36, 36'), eine erste tragende Lagerung (35) benachbart zu der Achse (36, 36'), einen Nabenkörper (40, 40'), die die Achse (36, 36') umgibt und einen Ritzelsatz (20, 20'). Der Ritzelsatz (20, 20') kann eine innere Oberfläche (80) bilden und die innere Oberfläche (80) kann einen Sitz (29) bilden, angepasst zur Aufnahme eines ersten tragenden Lagers (35). Ferner kann die innere Oberfläche (80) eine Öffnung unterschiedlicher Größe bilden. Der Ritzelsatz (20, 20') kann ferner ein inneres Ende (23) und ein äußeres Ende (22) bilden und die Öffnung kann von dem äußeren Ende (22) zu dem inneren Ende (23) hin größer werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die hier beschriebene Erfindung betrifft allgemein Apparate zum Antrieb von Fahrrädern.
Beschreibung des Standes der Technik
Der Stand der Technik umfasst Fahrradantriebe wie Zahnräder und Zahnkränze, die über eine Kette mit Pedalen oder einer anderen Energiequelle verbunden sind.
Zusammenfassung der Erfindung
In einigen Ausführungsformen einer Nabenanordnung für ein Fahrrad umfasst eine Fahrrad-Nabenanordnung eine Achse, eine erste tragende Lagerung benachbart zu der Achse, einen Nabenkörper, der die Achse umgibt und einen Ritzelsatz. Der Ritzelsatz kann eine innere Oberfläche bilden und die innere Oberfläche kann einen Sitz bilden, der angepasst ist, um die erste tragende Lagerung aufzunehmen. Ferner kann die innere Oberfläche eine Öffnung variabler Größe bilden. Der Ritzelsatz kann ferner ein inneres Ende und ein äußeres Ende bilden und die Öffnung kann sich im Wesentlichen von dem äußeren Ende zu dem inneren Ende hin vergrößern.
In einigen Ausführungsformen kann der Ritzelsatz zwei Montageabschnitte bilden. Der erste Montageabschnitt kann einen kleineren offenen Querschnitt aufweisen als der zweite Montageabschnitt, und kann dazu dienen, den Ritzelsatz drehbar auf einer Achse zu befestigen. Der zweite Montageabschnitt kann dazu dienen, den Ritzelsatz an einer Nabenanordnung zu befestigen.
Ferner kann in einigen Ausführungsformen die Achse eine äußere Oberfläche bilden, die einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser umfasst. Der Abschnitt mit kleinerem Durchmesser kann benachbart zu einem äußeren Ende des Ritzelsatzes angeordnet sein. Ein Abschnitt mit größerem Durchmesser kann benachbart zu dem inneren Ende des Ritzelsatzes angeordnet sein. Die Achse kann ferner einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser bilden, der gegenüber dem äußeren Ende des Ritzelsatzes angeordnet ist. Die Achse kann im Wesentlichen aus Kohlefaser, Aluminium, Stahl, ähnlichen Materialien oder Mischungen daraus gebildet sein. Die Achse kann ferner einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als 15 mm.
Ferner können weitere Ausbildungsformen einen Freilauf umfassen, der an dem Nabenkörper befestigt ist. In gleicher Weise können in weiteren Ausführungsformen ein Freilaufabschnitt an dem Ritzelsatz befestigt sein, der dem Freilauf an der Nabe entspricht. In anderen Ausbildungsformen kann eine Freilaufanordnung an dem Ritzelsatz angebracht sein.
In einigen Ausführungsformen kann eine Fahrrad-Nabenanordnung einen Nabenkörper umfassen. Der Nabenkörper kann von einer Buchse umfasst sein. Ein Ritzelsatz kann drehbar durch die Buchse gehalten werden. Der Ritzelsatz kann ferner eine innere Oberfläche bilden und die innere Oberfläche kann eine Öffnung variabler Größe ausbilden. Ferner kann die Öffnung sich im Wesentlichen von einem äußeren Ende zu einem inneren Ende vergrößern, jeweils definiert durch die innere Oberfläche des Ritzelsatzes. Die Nabenordnung kann ferner einen Freilauf umfassen, der an dem Nabenkörper befestigt ist, und ein Abschnitt des Freilaufes, der an dem Ritzelsatz befestigt ist. In anderen Ausführungsformen kann die Nabenanordnung einen Freilauf umfassen, der an dem Ritzelsatz befestigt ist.
In einigen Ausführungsformen kann eine Fahrrad-Nabenanordnung einen Nabenkörper umfassen, der eine (Geometrie-)Achse definiert. Die Fahrrad-Nabenanordnung kann ferner einen Ritzelsatz umfassen, der einen Abschnitt des Nabenkörpers umgibt. Ferner kann sich der Ritzelsatz axial von dem Nabenkörper aus erstrecken und gegenüber diesem drehbar sein. Der Ritzelsatz kann ferner eine innere Oberfläche bilden, wobei die innere Oberfläche eine Öffnung variabler Größe bildet. Weiterhin kann sich die Öffnung im Wesentlichen von dem äußeren Ende zu einem inneren Ende vergrößern, jeweils gebildet durch die innere Oberfläche des Ritzelsatzes. Die Nabenanordnung kann ferner einen Freilauf umfassen, der an dem Nabenkörper befestigt ist. Die Nabenanordnung kann ferner einen Freilaufabschnitt umfassen, der an dem Ritzelsatz befestigt ist. In anderen Ausführungsformen kann die Nabenanordnung einen Freilauf umfassen, der an dem Ritzelsatz befestigt ist.
In einigen Ausführungsformen kann eine Fahrrad-Nabenanordnung eine Fahrradachse, eine erste tragende Lagerung benachbart zu der Achse, einen Nabenkörper, der die Fahrradachse umgibt, und einen Ritzelsatz umfassen. Der Ritzelsatz kann im Wesentlichen direkt an der ersten tragenden Lagerung angeordnet werden. In gleicher Weise kann der Ritzelsatz innerhalb eines halben (1/2) mm von der tragenden Lagerung angeordnet werden.
In einigen Ausführungsformen kann ein Ritzelsatz eine innere Oberfläche umfassen, die eine Vielzahl von Freilaufzähnen umfasst. Der Ritzelsatz kann ferner eine Vielzahl von Ritzeln und einen Abschnitt zur Aufnahme einer Lageranordnung auf seiner inneren Oberfläche umfassen. Die innere Oberfläche kann eine variable Größe entlang der Achse des Ritzelsatzes aufweisen. Ferner kann sich die innere Oberfläche im Wesentlichen monoton von einem Ende des Ritzelsatzes zu dem anderen vergrößern. Der Ritzelsatz kann ferner wenigstens ein Ritzel mit einer Ritzelgröße von weniger als 11 umfassen. Der Ritzelsatz kann ferner ein äußere Oberfläche umfassen, wobei die äußere Oberfläche Ritzel umfasst, die im Wesentlichen aus zwei unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Wenigstens eines der Materialien kann Titan sein.
In einigen Ausführungsformen kann ein Ritzelsatz eine Vielzahl von Ritzeln umfassen und eine innere Oberfläche umfassend einen Keilprofilabschnitt. Die innere Oberfläche kann eine variable Größe entlang der Achse des Ritzelsatzes aufweisen und einen Abschnitt zur Aufnahme einer Lageranordnung. Die innere Oberfläche kann sich im Wesentlichen monoton von einem Ende des Ritzelsatzes zu dem anderen vergrößern. Der Ritzelsatz kann ferner wenigstens ein Ritzel auffassen mit einer Ritzelgröße von weniger als 11 Zähnen. Der Ritzelsatz kann ferner eine äußere Oberfläche aufweisen umfassend Ritzel, die im Wesentlichen aus zwei unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Wenigstens eines dieser Materialien kann Titan sein.
Für die Zwecke dieser Zusammenfassung werden verschiedene Aspekte, Vorzüge und neue Merkmale der Erfindung beschrieben. Es ist klar, dass nicht notwendigerweise alle Vorzüge in einer einzigen bestimmten Ausführungsform der Erfindung erhalten werden können. Daher wird beispielsweise ein Fachmann erkennen, dass die Erfindung ausgeführt werden kann, sodass ein Vorteil oder eine Gruppe von Vorzügen wie hier beschrieben erhalten werden kann, ohne notwendigerweise andere Vorzüge nutzen zu können, die ebenfalls hier beschrieben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Fahrrad mit einer Ausführungsform einer Ritzelsatz- und Nabenanordnung,
2A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ritzelsatz- und Nabenanordnung,
2B zeigt eine Explosionsdarstellung der aufgeschnittenen Ritzelsatz- und Nabenanordnung aus 2A,
3A zeigt eine Seitenansicht der Ritzelsatz- und Nabenanordnung befestigt an einem Fahrrad,
3B zeigt eine Seitenschnittansicht (Längsschnitt) der Ritzelsatz- und Nabenanordnung aus 3A,
4, 5 zeigen axiale (Quer-)Schnittansichten der Ritzelsatz- und Nabenanordnung aus 3A entlang den Linien 4-4 bzw. 5-5,
6 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Ritzelanordnung,
7A zeigt eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Ritzelsatz- und Nabenanordnung,
7B zeigt eine Schnitt-Explosionsdarstellung der Ritzelsatz- und Nabenanordnung aus 7A,
8A zeigt eine Seitenansicht einer Ritzelsatz- und Nabenanordnung aus 7A,
8B zeigt eine Seiten-(Längs-)Schnittansicht der Ritzelsatz- und Nabenanordnung aus 8A,
9 zeigt eine axiale (Quer-)Schnittansicht der Ritzelsatz- und Nabenanordnung aus 8A entlang der Linie 9-9 und
10 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Ritzelanordnung.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
Eine Anzahl von Vorzügen werden im Zusammenhang mit der Konstruktion eines Fahrrades beschrieben. Es ist im Allgemeinen wünschenswert, ein Fahrrad bereitzustellen, das gleichzeitig leicht, zuverlässig und in der Lage ist, sowohl große als auch kleine Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen, und minimale Reibung oder Verluste verursacht, sowie weitere Ziele. Materialfestigkeit ist häufig proportional zu Größe und Gewicht und daher stellen Leichtgewichtigkeit und Zuverlässigkeit oft gegensätzliche Ziele dar.
Mit der vorliegenden Offenbarung wird eine Ritzelsatzanordnung für ein Fahrrad beschrieben. Weiter wird eine Nabenanordnung für ein Hinterrad eines Fahrrads beschrieben. Die Offenbarung beschreibt ferner Kombinationen von Ritzelsatz- und Nabenordnungen.
1 zeigt ein Fahrrad 1 mit einer Ritzelsatz- und einer Nabenordnung 6. Das Fahrrad 1 kann einen Rahmen 11, Pedale 3, ein Kettenblatt 5, eine Kette 4, eine Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 und ein Hinterrad 2 umfassen. Der Rahmen 11 kann Streben 12 umfassen, die ein Hinterrad 2 mit dem Hauptabschnitt des Fahrradrahmens 11 verbinden. Das Hinterrad 2 kann mit den Pedalen 3 über eine Kette 4 angetrieben werden. Die Glieder der Kette 4 können angepasst sein, um mit dem Kettenblatt 5 zusammenzuwirken, welches die Kette 4 zum Umlauf entsprechend der Rotation der Pedale 3 veranlasst. Die Kette 4 kann ferner mit einer Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 zusammenwirken, um eine Rotation von Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 sowie dadurch eine Drehung des Hinterrades 2 zu veranlassen, wie nachfolgend beschrieben wird. Das Hinterrad 2 kann ferner einen Umwerfer 7 umfassen, der in der Lage ist, die Kette 4 zwischen einer Vielzahl von Zahnkränzen zu bewegen. Ferner kann das Hinterrad 2 eine Vielzahl von Speichen 9 umfassen, um die strukturelle Integrität und Festigkeit des Hinterrades zu verbessern.
Die 2A und 3A zeigen eine perspektivische Ansicht und eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6. Die Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 kann eine Achse 36, einen Nabenkörper 40 und einen Ritzelsatz 20 umfassen. Der Ritzelsatz 20 kann eine Vielzahl von Ritzeln 21 umfassen, die geformt sind, um einen Eingriff mit der Kette 4 zu ermöglichen. Durch die Ritzel 21 führt der Umlauf der Kette 4 zu einer Rotation des Ritzelsatzes 20. Die Rotation des Ritzelsatzes 20 führt wiederum durch nachfolgend beschriebene Mittel zu einer Rotation der Nabe 40. Die Rotation der Nabe 40 bewirkt durch die Flanschen 45 und die Speichen 9 eine Rotation des Hinterrades 2. Endkappen 60 und 61 können ferner mit dem Ritzelsatz 20 und der Nabe 40 rotieren. Bei anderen Ausführungsformen können die Endkappen 60 und 61 unabhängig von dem Ritzelsatz 20 und/oder dem Nabenkörper 40 rotieren oder stillstehen.
Bezug nehmend auf die 2B, 3A und 3B kann der Ritzelsatz 20 in der Nähe eines angetriebenen Endes 100 der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 und die große Endkappe 61 kann nahe einem freien Ende 101 der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 angeordnet sein. Der Ritzelsatz 20 kann mit der Nabe 40 an einem der Nabe zugewandten oder inneren Ende 23 des Ritzelsatzes 20 verbunden und einem den Zahnkränzen zugewandten oder ersten Ende 41 der Nabe 40. Die Nabe 40 umfasst ferner ein freies oder zweites Ende 42 gegenüber dem ersten Ende 41. An dem freien Ende 42 der Nabe 40 kann eine große Endkappe 61 verbunden sein, die wiederum mit einer Verbindungseinrichtung 70 zur Befestigung der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 an dem Rahmen 11 über die Streben 12 (nicht dargestellt in 3b) dient. Alternativ kann die Nabe 40 direkt mit einer Befestigungseinrichtung 70 (nicht dargestellt in 3B) verbunden sein. Wie gezeigt, umfasst die Nabe 40 ferner zwei radial abstehende Flanschen 45, die mit einer Vielzahl von Speichen 9 (gezeigt in 1) verbunden sein können. Die Flanschen 45 können mit einem vorgegebenen Abstand vorgesehen sein. Für die Zwecke dieser Anmeldung ist der Begriff „freies Ende" ein breiter Ausdruck zum Unterschied zu dem angetriebenen Ende 100, 41 und ist nicht so zu verstehen, dass dort keine Bauteile angebracht sein oder das freie Ende 101, 42 abdecken könnten.
Die Ritzel 21 sind radial angeordnet und können zu kreisförmigen Zahnkränzen gruppiert sein. Die Ritzel 21 auf einem Zahnkranz können einen Radius oder eine Ritzelgröße beschreiben, die in Verbindung mit einem analogen Radius oder Ritzelgröße des Kettenblattes 5 ein Übersetzungsverhältnis bestimmen.
Der Ritzelsatz 20 und die Nabe 40 können an einer Achse 36 befestigt sein. Die Achse 36 kann einen Achsenhauptkörper 30, eine antriebsseitige Endkappe 60 und eine freiendseitige Endkappe 61 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Verwendung von Endkappen 60, 61 vorteilhaft sein, um eine Einrichtung zur Abdichtung des angetriebenen Endes 22 des Ritzelsatzes 20 und der Enden des Achsenhauptkörper 30 zu gewährleisten. Ferner können in einigen Ausführungsformen die Endkappen 60, 61 verwendet werden, um Vorzüge bezüglich einer leichteren Herstellung und/oder einer Gewichtsreduzierung zu erreichen.
Alternativ kann in einigen Ausführungsformen die Achse ein einteiliges Stück umfassen und/oder eine oder beide der Endkappen 60, 61 können entfallen.
Die Achse 36 kann über Verbindungselemente 70 mit den Streben 12 verbunden werden. Der Abstand zwischen den Streben 12 kann eine Einbaulänge L_A entlang der Achse der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 bilden. Wie am besten in 3A zu sehen, kann die Länge der Achse 36 die gesamte Einbaulänge L_A überspannen. Ferner kann die Achse 36 einschließlich der Endkappen 60, 61 zusammen mit der Nabe 40 und dem Ritzelsatz 20 die gesamte Einbaulänge L_A umfassen.
Wie gezeigt, kann der Hinterrad-Ritzelsatz 20 eine Vielzahl von Zahnkränzen mit verschieden Radien oder Ritzelgrößen umfassen. In gleicher Weise kann das Kettenblatt 5 eine Vielzahl von Zahnkränzen mit unterschiedlichen Radien oder Zahnkranzgrößen umfassen. Eine größere Anzahl von Zahnkränzen kann einen größeren Anteil an der Einbaulänge L_A umfassen. Ferner können die Zähne auf den Ritzeln mit einem gewissen Abstand vorgegeben sein, sowohl auf einem einzelnen Zahnkranz und zwischen Zahnkränzen. Die Zähne auf benachbarten Zahnkränzen können wenigstens um einen gegebenen Abstand voneinander entfernt sein, um Platz für die Kette 4 bereitzustellen, um jedes Ritzel umgeben zu können, ohne die Zähne eines benachbarten Zahnkranzes zu berühren. Ferner können die Zähne auf einem einzelnen Zahnkranz mit einem radialen Abstand versehen sein, sodass alle Zähne des Ritzelsatzes 20 mit einer einzigen Kette 4 zusammenwirken können.
Wie 3A zeigt, kann die Ritzelsatz- und die Nabenanordnung 6 an den beiden Streben 12 befestigt sein. Die Streben 12 können im Wesentlichen gabelförmig sein, so dass die Ritzelsatz- und die Nabenanordnung 6 in ihre Stellung gleiten kann. Die Achse 36 kann dann fest zwischen den Streben 12 durch eine Verbindungseinrichtung 70 gehalten werden, sodass die Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 an dem Fahrrad 1 befestigt ist. Die Befestigungseinrichtung 70 können Muttern und Schrauben, Schnellspanner oder andere Einrichtungen zur Erzeugung einer nennenswerten Kraft zwischen der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 einerseits und den Streben 12 andererseits aufzubringen, so dass die Anordnung durch Reibkräfte an Ort und Stelle gehalten wird. Die Streben können ferner Haken oder Einsätze umfassen oder irgendeine andere Einrichtung, um die Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 an Ort und Stelle zu halten.
Unter Bezug auf die 2B, 3A und 3B umfasst die Nabe 40 eine innere Oberfläche 48, die eine innere Nabenöffnung 81 bildet und angepasst ist, um eine Achse 36 aufzunehmen und die Rotation der Nabe gegenüber der Achse zu ermöglichen. Reibung zwischen der Achse 36 und der Nabe 40 kann vermindert werden durch die Nabenlager 31, 32. Alternativ können Buchsen, Schmiermittel, reibungsarme Oberflächen, Rollen oder ähnliches ebenfalls verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 2B umfasst das dem Ritzel zugewandte Ende 41 der Nabe 40 einen Keilnutabschnitt 49, der angepasst ist, um mit einem Keilwellenprofil eines ersten axialen Freilaufabschnittes 50 zusammenzuwirken, sodass die Rotation des ersten axialen Freilaufabschnittes eine entsprechende Rotation der Nabe verursacht und umgekehrt. Der Ritzelsatz 20 kann einen Keilnutabschnitt 24 bilden, der ausgebildet ist, um mit einem zweiten axialen Freilaufabschnitt 51 zusammenzuwirken. Der erste axiale Freilaufabschnitt 50 und der zweite axiale Freilaufabschnitt 51 können jeweils Zähne 56, 57 umfassen. Die Zähne 56 des ersten axialen Freilaufabschnittes 50 können axial einander zugewandt sein und ausgebildet und angepasst sein, um mit den wünschenswerterweise axial ausgebildeten Zähnen 57 eines zweiten Freilaufabschnittes 51 zusammenzuwirken. Diese axiale Freilaufabschnitte 50, 51 können einander durch ein Paar Federn 52 vorgespannt sein, zwischen denen die axialen Freilaufabschnitte vorgesehen sind. Wenn die axialen Freilaufabschnitte 50, 51 gegeneinander vorgespannt sind, greifen ihre Zähne 56, 57 ineinander, sodass die axialen Freilaufabschnitte relativ zueinander nur in einer einzigen Richtung rotieren können. Rotation eines Freilaufabschnittes in der entgegengesetzten Richtung führt dazu, dass der andere axiale Freilaufabschnitt ebenfalls in diese Gegenrichtung rotiert, solange der Abschnitt gegen den anderen axialen Freilaufabschnitt gedrückt wird. Durch die Keilnuten können die Freilaufabschnitte 50, 51 entsprechende Drehbewegungen zwischen der Nabe 40 und dem Ritzelsatz 20 übertragen. Die axialen Freilaufabschnitte 50, 51 können direkt um die Achse 36 rotieren oder von dieser durch eine Buchse 53 etwas beabstandet sein, wie hier dargestellt. Es ist klar aus dieser Beschreibung, dass andere Maßnahmen verwendet werden können, um die Reibung zwischen den axialen Freilaufabschnitten 50, 51 und der Achse 36 zu verringern.
Der Ritzelsatz 20 kann angepasst und/oder ausgestattet sein, um um die Nabe 40 und/oder die Achse 36 zu rotieren und darauf angebracht zu sein. Der Ritzelsatz 20 kann auf der Nabe 40 an dem inneren Ende 23 des Ritzelsatzes befestigt sein oder, wie dargestellt, etwas auswärts von seinem inneren Ende beabstandet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Ritzelsatz auf der Nabe angebracht sein mit einem Abstand von wenigstens ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1¼ Zoll (31,75 mm), oder 1½ Zoll (38,1 mm) von dem inneren Ende 23 des Ritzelsatzes 20. Der Ritzelsatz 20 kann auf der Nabe angebracht sein mit einem Abstand von nicht mehr als ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1¼ Zoll (31,75 mm), oder 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm) oder 2 Zoll (50,8 mm) von dem inneren Ende 23 des Ritzelsatzes 20. Typischerweise wird das innere Ende des Ritzelsatzes 20 durch den am weitesten innen angeordneten Zahnkranz des Ritzelsatzes gebildet. Typischerweise wird dieser innerste Zahnkranz der Zahnkranz mit dem größten Durchmesser des Ritzelsatzes 20 sein, jedoch sind andere Anordnungen möglich, wie beispielsweise das Vorsehen des größten Durchmessers an dem äußersten Zahnkranz. In verschiedenen Ausführungsformen des zahnkranzseitigen Endes 41 der Nabe 40 wird sich in dieses in den Ritzelsatz 20 erstrecken, um wenigstens ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm), 2 Zoll (50,8 mm), 2¼ Zoll (57,5 mm), 2½ Zoll (63,5 mm), 2¾ Zoll (69,85 mm) oder 3 Zoll (76,2 mm). Eine Buchse 43 kann zwischen der Nabe 40 und dem Ritzelsatz 20 vorgesehen sein, um die Rotation zu erleichtern und die Reibung dazwischen zu vermindern. Andere reibungsvermindernde Elemente können verwendet werden. In gleicher Weise kann der Ritzelsatz 20 auf der Achse 36 an dem äußeren Ende 22 angebracht werden, wie hier durch das Ritzelsatzlager 35. Der Ritzelsatz 20 kann daher als Teil der Nabe 40 wirken.
Wie oben erläutert, können an den Enden 100, 101 der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 Endkappen 60, 61 vorgesehen sein. Eine kurze Endkappe 60 kann nahe dem Ritzelsatz 20 und eine lange Endkappe 61 kann nahe der Nabe 40 vorgesehen sein. Daher können die Speichen 9, die die Nabe 40 und das Rad 2 verbinden, in der Nähe des Zentrums des Abstandes zwischen den Streben 12 angeordnet werden. Bei einigen Ausführungsformen können der Ritzelsatz 20 und die lange Endkappe 61 kürzer ausfallen, wodurch eine längere Nabe 40 oder eine kürzere Einbaulänge ermöglicht wird. Das Vorsehen einer längeren Nabe 40 kann im Hinblick auf ein erhöhtes Gewicht unerwünscht sein. In gleicher Weise kann eine kürzere Einbaulänge L_A wünschenswert sein, um einen kürzeren Hebel auf die Achse 36 zu erhalten. Es ist aus dieser Beschreibung klar, dass andere Faktoren bei der Auswahl der Einbaulänge L_A und der Größe der Nabe 40 berücksichtigt werden können.
Bei anderen Ausführungsformen können die Speichen 9 im Wesentlichen in Richtung auf das freie Ende 101 oder das angetriebene Ende 100 der Einbaulänge L_A positioniert werden. Wenn die Speichen 9 im Wesentlichen in Richtung des freien Endes 101 angeordnet werden, verbleibt mehr Platz für den Ritzelsatz 20 und die Nabe 40. Die Endkappen 60, 61 können entweder integral oder als separate Teile Verbindungselemente 70 umfassen, wie z. B. eine Mutter und Schraube, um die Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 fest mit den Streben 12 zu verbinden.
Unter Bezugnahme auf die 3B kann der Ritzelsatz 20 direkt oder im Wesentlichen direkt auf die Nabe 40 und die Achse 36 über eine Buchse 43 bzw. ein Ritzellager 35 montiert werden. Daher ist in einigen Ausführungsformen ein separater Zahnkranzträger oder ein anderes Zwischenelement nicht erforderlich. Ferner kann der Ritzelsatz 20 direkt oder im Wesentlichen direkt mit dem zweiten axialen Freilaufteil 51 und der Nabe 40 ohne Zwischenelement zusammenwirken. Wie weiter gezeigt, können die Endkappen 60, 61 eine im Wesentlichen vollständige Abdichtung bereitstellen, wodurch die Verunreinigung der Lager 31, 35, Achse 36, Nabe 40, Ritzelsatz 20 oder anderen Elementen der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 vermieden werden. Wie weiter gezeigt, ist in einigen Ausführungsformen kein Sicherungsring erforderlich, um einen frei drehbaren Körper separat von dem Ritzelsatz zu befestigen.
Unter Bezugnahme auf die 2B und 3B kann der Ritzelsatz 20 eine innere Oberfläche 80 von variabler Größe umfassen. Die innere Oberfläche 80 kann eine Querschnittsöffnung bilden, die sich von dem äußeren Ende 22 zu dem inneren Ende 23 im Allgemeinen monoton, im Wesentlichen monoton oder in anderer Weise vergrößert. Das Profil des Durchmessers der inneren Oberfläche 80 des Ritzelsatzes 20 kann im Allgemeinen dem Profil des Durchmessers der Zahnkränze des Ritzelsatzes 20 folgen.
Von der inneren Oberfläche 80 kann sich ein Befestigungsabschnitt- oder -steg 28 nach Innen erstrecken. Wie gezeigt, stellt der Befestigungssteg 28 eine Verbindung zwischen dem Ritzelsatz 20 oder der Nabe 40 über die Buchse 43 her. Der Befestigungssteg 28 kann sich kreisförmig ganz um die Buchse 43 herum erstrecken und eine Scheibenform umfassen. Alternativ kann der Befestigungssteg 28 eine Vielzahl von Stegen nach Art einer speichenförmigen Struktur umfassen. Ferner kann die Lage des Befestigungssteges 28 bezogen auf die Achse der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 variieren. Wie in 3B dargestellt, ist der Befestigungssteg 28 innerhalb des Innenraums des Ritzelsatzes 20 angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen kann der Befestigungssteg 28 näher dem der Nabe zugewandten Ende 23 des Ritzelsatzes 20 oder weiter zu dem äußeren Ende 22 angeordnet sein, in der Nähe der Freilaufelemente 50, 51. Wie nachfolgend näher erörtert wird, erlaubt die Variation der Position des Befestigungssteges 28 eine größere Flexibilität bei der Konstruktion der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6, beispielsweise den Einsatz größerer Freilaufelemente 50, 51.
Unter Bezugnahme auf die 3B können der Ritzelsatz 20 und die Nabe 40 ferner Sitze 29, 46 und 47 für die Lager 31, 32, 35 umfassen. Der Ritzelsatz 20 kann einen Sitz 29 entlang seiner Innenseite zur Aufnahme eines Ritzelsatzlagers 35 aufweisen, das eine Rotation um die Achse 36 erlaubt. In gleicher Weise kann die Nabe 40 Nabenlagersitze 46, 47 aufweisen, um Nabenlager 31, 32 aufzunehmen, die eine Rotation um die Achse 36 erlauben. In einer Ausführungsform kann der Ritzelsatz 20 einen äußeren Ritzelsatzlagersitz 29 bilden, der das Ritzelsatzlager 35 aufnimmt. In einigen Ausführungsformen kann die Nabe 40 einen Lagersitz 46 am freien Ende zur Aufnahme eines Lagers 31 am freien Ende aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Nabe 40 einen Lagersitz 47 am angetriebenen Ende bilden zur Aufnahme eines Lagers 32 am getriebenen Ende. In einigen Ausführungsformen, wie dargestellt, kann das antriebsendseitige Lager 32 außerhalb von dem antriebsendseitigem Nabenflansch 45 der Nabe 40 angeordnet sein und von dem inneren Ende 23 des Ritzelsatzes 20 beabstandet sein. Insbesondere können der antriebsendseitige Lagersitz 47 und das antriebsendseitige Lager 32 wenigstens ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1¼ Zoll (31,75 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm) oder 2 Zoll (50,8 mm) von dem inneren Ende 23 des Ritzelsatzes 20 beabstandet sein. In verschiedenen Ausführungsformen können der antriebsendseitige Lagersitz 47 und das antriebsendseitige Lager 32 nicht mehr als ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1¼ Zoll (31,75 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm) oder 2 Zoll (50,8 mm) von dem inneren Ende 23 des Ritzelsatzes 20 beabstandet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das zahnkranzseitige Ende 41 der Nabe 40 sich nicht über das antriebsendseitige Lager 32 hinaus erstrecken oder über das antriebsendseitige Lager 32 um wenigstens ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm), 2 Zoll (50,8 mm), 2¼ Zoll (57,15 mm), 2½ Zoll (63,5 mm), 2¾ Zoll (69,85 mm) oder 3 Zoll (76,2 mm) erstrecken. Das antriebsendseitige Lager 32 und der antriebsendseitige Lagersitz 47 können von verschiedener Größe, Material und Passung in Abhängigkeit von der aufzunehmenden Belastung ausgebildet sein, um das Gewicht des Fahrrades 1 und seiner Last auch während der Rotation aufzunehmen.
Der freiendseitige Naben-Lagersitz 46 und das freiendseitige Nabenlager 31 kann ähnliche Positionen im Bezug auf das freie Ende 42 der Nabe 40 einnehmen. Beispielsweise können der freiendseitige Nabenlagersitz 46 und das freiendseitige Nabenlager 31 wenigstens ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1¼ Zoll (31,75 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm), 2 Zoll (50,8 mm), 2¼ Zoll (57,15 mm), 2½ Zoll (63,5 mm), 2¾ Zoll (69,85 mm) und 3 Zoll (76,2 mm) von dem freien Ende 42 der Nabe entfernt angeordnet sein. In verschiedenen Ausführungsformen können der freiendseitige Nabenlagersitz 46 und das freiendseitige Nabenlager 31 an der Nabe angeordnet werden und nicht mehr als ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1¼ Zoll (31,75 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm), 2 Zoll (50,8 mm), 2¼ Zoll (57,15 mm), 2½ Zoll (63,5 mm), 2¾ Zoll (69,85 mm) und 3 Zoll (76,2 mm) von dem freien Ende 42 der Nabe 40 beabstandet sein. Weiterhin können der freiendseitige Nabenlagersitz 46 und das freiendseitige Nabenlager 31 in gleicher Weise Größe, Material und Passung aufweisen in Abhängigkeit von den Lasten, die aufzunehmen sind, während das Gewicht des Fahrrades 1 und seine Last unter Rotation aufgenommen werden muss.
Der Ritzelsatzlagersitz 29 und das Ritzelsatzlager 35 können ähnliche Positionen in Bezug auf das angetriebene Ende 23 des Ritzelsatzes 20 und der Streben 12 an dem angetriebenen Ende 100 der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 aufweisen. Beispielsweise kann der Ritzelsatzlagersitz 29 und das Ritzelsatzlager 35 nicht mehr als ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1¼ Zoll (31,75 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm) und 2 Zoll (50,8 mm) von dem angetriebenen Ende 23 des Ritzelsatzes 20 angeordnet sein. In verschiedenen Ausführungsformen können der Ritzelsatzlagersitz 29 und das Ritzelsatzlager 35 an dem Ritzelsatz mit einem Abstand von nicht mehr als ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1¼ Zoll (31,75 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm) und 2 Zoll (50,8 mm) von dem angetriebenen Ende 100 der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 angeordnet sein. Weiterhin können der Ritzelsatzlagersitz 29 und das Ritzelsatzlager 35 in gleicher Weise Größe, Material und Passung entsprechend der Belastung, die aufzunehmen ist, während das Gewicht des Fahrrades 1 und seiner Last getragen wird, und während der Rotation aufweisen.
Die Lagersitze 29, 46, 47 und die Lager 31, 32, 35 können eine breite Stellung einnehmen. Beispielsweise können die Ritzelsatz- und antriebsendseitigen Nabenlagersitze 29, 47 und/oder die Ritzelsatz- und antriebsseitigen Nabenlager 32, 35 wenigstens außerhalb der Nabenflanschen 45 und/oder innerhalb des Ritzelsatzes 20 angeordnet sein. Die Ritzelsatz- und freiendseitigen Nabenlagersitze 29, 46 und/oder die Ritzelsatz- und freiendseitigen Nabenlager 31, 35 können um wenigstens 2/3 der kombinierten Länge des Ritzelsatzes 20 und des Nabenkörpers 40 voneinander beabstandet sein. Die antriebsendseitigen und freiendseitigen Nabenlagersitze 45, 46 und/oder die antriebsendseitigen und freiendseitigen Nabenlager 31, 32 können voneinander um wenigstens die Hälfte der kombinierten Länge von Ritzelsatz 20 und Nabenkörper 40 beabstandet sein.
In einigen Ausführungsformen kann die hier beschriebene Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 eine breite Variation von Materialien, Größen, Formen und Anordnungen umfassen. Da in einigen Ausführungsformen der Ritzelsatz 20 direkt oder im Wesentlichen direkt auf der Nabe 40 und/oder Achse 36 ohne Zwischenelement, wie einem Zahnkranzträger, angeordnet sein kann, kann der innere Durchmesser des Ritzelsatzes annährend gleich dem Außendurchmesser der Nabe 40 und/oder Achse 36 sein. Daher kann in manchen Ausführungsformen die Ritzelgröße bei Montage auf einer Achse 36 wesentlich geringer sein im Vergleich mit einer Ritzelsatz- und Nabenanordnung nach dem Stand der Technik. Beispielsweise kann eine Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 angebracht auf einer Achse 36 wenigstens einen Zahnkranz aufweisen, der einen Innendurchmesser von weniger als 1%, 2%, 3%, 5%, 7%, 10% oder 15% größer als dem Durchmesser der Achse 36 hat, auf der die Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 montiert ist. Weiter kann die Achse 36 einen Durchmesser aufweisen, der nicht weniger als 1 Zoll (25,4 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm), 2 Zoll (50,8 mm), 2¼ Zoll (57,15 mm), 2½ Zoll (63,5 mm), 2¾ Zoll (69,85 mm), 3 Zoll (76,2 mm), 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm oder 2 cm beträgt. Alternativ kann die Achse einen äußeren Durchmesser aufweisen, der geringer ist als 1 Zoll (25,4 mm), 7/8 Zoll (22,25 mm), ¾ Zoll (19 mm), 5/8 Zoll (15,9 mm) oder ½ Zoll (12,7 mm). Die Achse 36 kann ferner ein leichteres Material umfassen wie beispielsweise Kohlefaser, Stahl, Aluminium, Kunststoff, Titan und ähnliches. Der Ritzelsatz 20 kann ferner direkt oder im Wesentlichen direkt auf den tragenden Lagern angebracht werden, die in gleicher Weise auf der Nabe 40 und/oder Achse 36 befestigt sind.
Ferner kann die Größe der tragenden Lager 31, 32, 35 verändert werden. Wie in 3B gezeigt, können die Lager 31, 32, 35 relativ breit entlang der Achse von Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 positioniert werden. Die tragenden Lager 31, 32, 35 können einen Lagerdurchmesser von ungefähr 9/16 Zoll (14,3 mm) aufweisen. Alternativ können die tragenden Lager einen Lagerdurchmesser aufweisen, der größer ist als 9/16 Zoll (14,3 mm). Weiterhin können die Kugeln in den tragenden Lagern 31, 32, 35 einen Lagerkugeldurchmesser von weniger als 1/32 Zoll (0,79 mm), 1/64 Zoll (0,4 mm), 1/1 28 Zoll (0,2 mm), 3/128 Zoll (0,6 mm); 0,8 mm, 0,6 mm, 0,4 mm oder 0,2 mm aufweisen. Ferner können die tragenden Lager 31, 32, 35 und ihre entsprechenden Kugeln verschiedene Größen aufweisen.
Weiterhin können die Lager 31, 32, 35 und die Lagersitze 29, 46, 47 an variierenden Stellen entlang der Achse der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 angeordnet sein. Beispielsweise kann das Ritzelsatzlager 35 innerhalb von 1%, 2%, 3%, 5%, 7% oder 10% der Einbaulänge L_A von dem angetriebenen Ende 100 der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 angeordnet sein. In gleicher Weise können die Nabenlager 31, 32 innerhalb von 1%, 2%, 3%, 5%, 7% oder 10% der Einbaulänge L_A von dem entsprechenden Ende der Nabe 40 positioniert sein.
Ferner können die Freilaufabschnitte 50, 51 in einer größeren Ausführung verwendet werden. Beispielsweise können die Freilaufabschnitte 50, 51, die in 3B gezeigt sind, eine größere Abmessung umfassen, in diesem Fall durch Positionieren von diesen in Richtung zu dem inneren Ende 23 des Ritzelsatzes 20 und entsprechend Anordnen des Befestigungssteges 28 weiter in Richtung auf das innere Ende 23 des Ritzelsatzes 20. Die Freilaufabschnitte 50, 51 können 18 Zähne 56, 57 umfassen, mit einer Freilaufoberfläche von 0,22 Quadratzoll (1,42 cm²). Wie in 3B zu sehen ist, kann ausreichend Platz innerhalb der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 vorgesehen werden für sehr viel größere Freilaufabschnitte 50, 51. Beispielsweise können die Freilaufabschnitte 50,51 mehr als 18 Zähne 56, 57 und/oder eine Freilaufoberfläche von mehr als 0,22 Quadratzoll (1,42 cm²) aufweisen. Ferner können die axialen Freilaufabschnitte 50, 51 leichte Materialien umfassen, eine größere Anzahl von Zähnen pro Grad der Rotation und weitere Konstruktionsänderungen ermöglichen.
Weiterhin kann die Einbaulänge L_A verschieden zwischen den Teilen der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 aufgeteilt werden. Beispielsweise kann die Nabe 40 kürzer gemacht werden oder erheblich mit dem Ritzelsatz 20 überlappen. Weiterhin kann der Ritzelsatz 20 innerhalb von ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm), 2 Zoll (50,8 mm), 2¼ Zoll (57,15 mm), 2½ Zoll (63,5 mm), 2¾ Zoll (69,85 mm) oder 3 Zoll (76,2 mm) von den Speichen 9 angeordnet sein. Ferner kann die Achsenlänge L_A aufgeteilt werden, beispielsweise so, dass die große Endkappe im Wesentlichen 10%, 20%, 30% oder 40% der Achsenlänge umfasst, wobei der Abstand zwischen den Flanschen 45 zur Befestigung der Speichen im Wesentlichen 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% und/oder der Ritzelsatz im Wesentlichen 10%, 20%, 30%, 40% von L_A umfasst.
Weitere Flexibilität kann vorgesehen werden durch Variieren des Abstandes zwischen den Zähnen auf benachbarten Zahnkränzen des Ritzelsatzes 20. Beispielsweise kann eine Erhöhung des Abstandes zwischen den Zähnen auf benachbarten Zahnkränzen die Verwendung von leichteren Materialien erlauben. Alternativ kann eine Verringerung des Abstandes zwischen den Zähnen auf benachbarten Zahnkränzen die Anordnung einer größeren Anzahl von Zahnkränzen auf dem Ritzelsatz 20 ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann der Ritzelsatz 20 mehr als 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15 Zahlenkränze umfassen.
Wie in 4 gezeigt, kann der Ritzelsatz 20 beinahe direkt auf der Nabe 40 befestigt werden mit lediglich einer Buchse 43 zur Reibungsreduzierung dazwischen. Die Nabe 40 kann wiederum auf der Achse 36 mit einem Satz von Nabenlagern 31, 31 zur Reibungsminderung befestigt werden. Wie in 5 gezeigt ist, kann der Ritzelsatz 20 beinahe direkt auf der Achse 36 angeordnet werden, mit lediglich einem Ritzelsatzlager 35 dazwischen zur Reibungsverminderung. In anderen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, den Ritzelsatz 20 von dem Ritzelsatzlager 35 zu beabstanden. Dieser Abstand kann ungefähr 1/32 Zoll (0,8 mm), 1/64 Zoll (0,4 mm), 1/128 Zoll (0,2 mm) oder 1/256 Zoll (0,1 mm) betragen. In gleicher Weise kann der Abstand weniger als ½ mm betragen.
Bezugnehmend auf 6 kann eine Ausführungsform des Ritzelsatzes 20 zwei Teile 25, 26 umfassen, die miteinander über Ritzelsatz-Keilnutabschnitte 18 verbunden sind, um miteinander zu rotieren. Diese Teile können ferner durch Schrauben, Schweißpunkte, Klebstoffe oder andere bekannte Verbindungselemente oder Kombinationen daraus miteinander verbunden sein. Der erste Ritzelsatz 25 kann ein Material umfassen, das sich von dem des zweiten Ritzelsatzes 26 unterscheidet. Beispielsweise kann der Ritzelsatz 25 Aluminium, Titan, Stahl und/oder Kohlefaser umfassen. Der zweite Ritzelsatz 26 kann Stahl und/oder Titan umfassen. Im Allgemeinen kann der zweite Ritzelsatz 26 ein schwereres und/oder stabileres Material umfassen als der erste Ritzelsatz 25. Ferner kann der zweite Ritzelsatz 26 mit der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 über den ersten Ritzelsatz 25 verbunden sein. Der zweite Ritzelsatz 26 kann Ritzel in der Größe von 11 bis 14 umfassen. Der erste Ritzelsatz 25 kann Ritzel in der Größe von 15 bis 20 umfassen. In anderen Ausführungsformen kann der erste Ritzelsatz Ritzelgrößen von weniger als 11 umfassen, während der zweite Ritzelsatz Ritzelgrößen von mehr als 26 umfassen kann. Wie gezeigt, kann der erste Ritzelsatz 25 ferner einen Keilnutabschnitt 24 auf seiner Innenseite aufweisen.
7A und 8A zeigen eine perspektivische Ansicht und eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform einer Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6'. Wie in 7A gezeigt, kann die Anordnung 6' einen ersten Freilaufabschnitt in Form einer Vielzahl von radial vorstehenden Sperrklinken 54 aufweisen, die angepasst sind, um mit einem zweiten Freilaufabschnitt zusammenzuwirken, wie z. B. einem radial angeordneten Freilaufabschnitt eines Ritzelsatzes 20'. Bezugnehmend auf die 7B kann der Achsenkörper 30' Bereiche 33, 34 größeren und kleineren Durchmessers aufweisen. Ein Bereich 34 des Achsenkörpers 30' mit größerem Durchmesser kann einem Abschnitt größerem Durchmessers der Nabe 40' entsprechen. In gleicher Weise kann das antriebsendseitige Nabenlager 32' ebenfalls größer sein entsprechend dem Bereich 34 größeren Durchmessers. Der Achsenkörper 30' kann ferner Bereich 33 kleineren Durchmessers an beiden Seiten des Bereichs 34 größeren Durchmessers aufweist, der zu dem äußeren Ende 22 des Ritzelsatzes 20' und/oder dem zweiten Ende 42 der Nabe 40' passt.
Wie in 7B gezeigt, kann die Nabe 40' ferner einen Sperrklinkenaufnahmebereich 44 aufweisen. Der Sperrklinkenaufnahmebereich 44 kann angepasst sein, um wenigstens eine Sperrklinke 54 und eine Sperrklinkenfeder 55 aufzunehmen. Die Sperrklinken 54 können um eine Verbindung mit der Nabe 40 rotieren und sind vorgespannt, um durch die Sperrklinkenfeder 55 auswärts zu schwenken. Alternativ können eine Vielzahl von Federn verwendet werden. Die Sperrklinken 54 und die Sperrklinkenfeder 55 können angepasst sein, um mit einem Freilaufab schnitt 27 des Ritzelsatzes 20' zusammenzuwirken, sodass der Ritzelsatz 20' nur in eine Richtung bezogen auf die Sperrklinken 54 rotieren kann. Bei Rotation des Ritzelsatzes 20' in der anderen Richtung führt der Eingriff zwischen den Sperrklinken 54 und dem Freilaufabschnitt 27 dazu, dass die Nabe 40' ebenfalls in der entgegengesetzten Richtung rotiert.
Bezug nehmend auf 8B kann die Achse 36' einen Abschnitt 34 größeren Durchmessers in der Nähe der Sperrklinken 54 der Nabe 40' aufweisen. Wie weiter gezeigt ist, kann der Abschnitt 34 größeren Durchmessers durch Abschnitte größerer Durchmesser der Nabe 40' und des Ritzelsatzes 20' aufgenommen werden. Falls gewünscht, kann die Achsengröße ein anderes Durchmesserprofil aufweisen, beispielsweise einen größeren Durchmesser entlang der gesamten Länge der Nabe 40'.
Bei dieser Ausführungsform kann der Befestigungssteg 28' wesentlich kürzer ausgeführt sein, um einen verringerten Zwischenraum zwischen dem allgemeinen Profil der inneren Oberfläche 80 des Ritzelsatzes 20' und der Achse 36' aufzunehmen. Der Befestigungssteg 28' kann verschiedene Formen und Positionen annehmen, wie oben in Bezug auf den Befestigungssteg 28 beschrieben. Beispielsweise kann bei dieser Ausführungsform der Befestigungssteg 28' alternativ weiter in Richtung zu dem äußeren Ende 22 des Ritzelsatzes 20' angeordnet sein oder weiter in Richtung auf das nabenseitige Ende 23. In beiden Fällen kann der Befestigungssteg 28 eine größere Länge umfassen.
9 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6'. Wie hier gezeigt, kann der Ritzelsatz 20' ein oder mehrere Freilaufzähne umfassen. Die Freilaufzähne können mit einer oder mehrerer Sperrklinken 54 zusammenwirken, die an der Nabe 40' befestigt sind, sodass eine Rotation zwischen der Nabe 40' und dem Ritzelsatz 20' nur in einer Richtung möglich ist. Die Nabe 40' kann an der Achse 36' über Nabenlager 31, 32' befestigt sein. Wie gezeigt, kann sich der Achsendurchmesser in Stufen verringern. Die Achse 36' kann an Endkappen 60, 61 enden.
10 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Ritzelsatzes 20'. Wie gezeigt, kann der Ritzelsatz 20' zwei Teile 25', 26 umfassen, die miteinander über Ritzelsatzkeilnutabschnitte 18 verbunden sind, um miteinander zu rotieren, wie in 6.
In einigen Ausführungsformen der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6', die hier beschrieben sind, können eine breite Vielzahl von Materialien, Größen, Formen und/oder Anordnungen umfassen. Da in einigen Ausführungsformen des Ritzelsatzes 20' dieser direkt oder im Wesentlichen direkt auf die Nabe 40' und/oder Achse 36' ohne Zwischenelement, wie einem Zahnkranzträger, angeordnet sein kann, kann der innere Durchmesser des Ritzelsatzes im Wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser der Nabe 40' und/oder der Achse 36' sein. Daher können in einigen Ausführungsformen die Ritzelgröße deutlich kleiner sein, wenn direkt auf der Achse 36' befestigt, im Vergleich zu Ritzelsatz- und Nabenanordnungen des Standes der Technik. Beispielsweise kann eine Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6', die auf einer Achse 36' befestigt ist, wenigstens einen Zahlenkranz aufweisen mit einem inneren Durchmesser von weniger als 1%, 2%, 3%, 5%, 7 %, 10% oder 15% größer als dem Durchmesser der Achse 36', auf der die Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6' befestigt ist. Der Ritzelsatz 20' kann ferner direkt oder im Wesentlichen direkt auf tragenden Lagern 35 befestigt sein, die in gleicher Weise auf der Nabe 40' und/oder Achse 36' befestigt sind.
Ferner kann die Achse 36' einen Abschnitt umfassen mit einem relativ großen Durchmesser. Beispielsweise kann eine Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6', die auf einer Achse 36' befestigt ist, wenigstens einen Zahnkranz umfassen, mit einem inneren Durchmesser von weniger als 1%, 2%, 3%, 5%, 7%, 10% oder 15% größer als dem Durchmesser der Achse 36' an der dem Zahnkranz entsprechenden Stelle. Im Allgemeinen kann die Achse 36' einen durchschnittlichen Außendurchmesser von mehr als 1 Zoll (25,4 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm), 2 Zoll (50,8 mm), 2¼ Zoll (57,15 mm), 2½ Zoll (63,5 mm), 2¾ Zoll (69,85 mm), 3 Zoll (76,2 mm), 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm oder 2 cm aufweisen. Alternativ kann die Achse einen Außendurchmesser von weniger als 1 Zoll (25,4 mm), 7/8 Zoll (22,25 mm), ¾ Zoll (19 mm), 5/8 Zoll (15,9 mm) oder ½ Zoll (12,7 mm) aufweisen. Ferner kann die Achse einen Abschnitt 34 größeren Durchmessers aufweisen mit einem Durchmesser, der größer ist als 125%, 150 %, 175%, 200%, 225%, 250%, 275% oder 300% als der Abschnitt 33 des schmaleren Durchmessers der Achse 36' und/oder des Achsenkörpers 30'. Alternativ kann die Achse einen maximalen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als 1 Zoll (25,4 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm), 2 Zoll (50,8 mm), 2¼ Zoll (57,15 mm), 2½ Zoll (63,5 mm), 2¾ Zoll (69,85 mm) oder 3 Zoll (76,2 mm). Ferner kann die Achse einen minimalen Außendurchmesser von weniger als 1 Zoll (25,4 mm), 7/8 Zoll (22,25 mm), ¾ Zoll (19 mm), 5/8 Zoll (15,9 mm), ½ Zoll (12,7 mm), 3/8 Zoll (9,5 mm) oder ¼ Zoll (6,35 mm) aufweisen. Die Achse 36' kann ferner ein leichteres Material, wie z. B. Kohlefaser, Aluminium, Titan, Kunststoff und dergleichen umfassen.
Ferner kann die Größe der Traglager 31, 32', 35 verändert werden. Wie in 8B gezeigt, können die Lager 31, 32', 35 relativ breit entlang der Achse der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6' angeordnet werden. Die Traglager 31, 32', 35 können einen Lagerdurchmesser von ungefähr 9/16 Zoll (14,3 mm) aufweisen. Alternativ können die Traglager einen Lagerdurchmesser von mehr als 9/16 Zoll (14,3 mm) aufweisen. Ferner können die Kugeln in den Traglagern 31, 32', 35 einen Kugeldurchmesser von weniger als 1/32 Zoll (0,79 mm), 1/64 Zoll (0,4 mm), 1/128 Zoll (0,2 mm), 3/128 Zoll (0,6 mm); 0,8 mm, 0,6 mm, 0,4 mm oder 0,2 mm aufweisen. Ferner können die Traglager 31, 32', 35 verschiedene Größen umfassen. Beispielsweise kann das antriebsendseitige Nabenlager 32' einen größeren Lagerdurchmesser aufweisen als die anderen Lager 31, 35. In gleicher Weise kann das antriebsendseitige Nabenlager 32' Kugeln mit einem kleineren Durchmesser aufweisen als die anderen Lager 31, 35.
Ferner können die Lager 31, 32', 35 und die Lagersitze 29, 46, 47' an variierenden Stellen entlang der Achse der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6' angeordnet sein. Beispielsweise kann das Ritzelsatzlager 35 innerhalb von 1%, 2 %, 3%, 5%, 7% oder 10% der Einbaulänge L_A von dem angetriebenen Ende 100 der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 entfernt angeordnet sein. In gleicher Weise können die Nabenlager 31, 32' innerhalb von 1%, 2%, 3%, 5%, 7% oder 10% der Einbaulänge L_A von den Enden 41, 42 der Nabe 40' angeordnet sein.
Ferner können die verwendeten Freilaufelemente 54, 55, 27 größer sein. Beispielsweise kann in 8B die Achsengröße vermindert werden, um einen größeren Freilauf zu ermöglichen. Die Sperrklinken 54 können bis zu ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm) oder 1 Zoll (25,4 mm) groß sein. Die Sperrklinken 54 können ein leichteres Material wie Kohlefaser, Aluminium, Titan oder ähnliches umfassen und trotzdem in der Lage sein, dieselbe Belastung aufgrund ihrer größeren Abmessungen aufzunehmen. Der Freilauf kann ferner eine größere Anzahl von Freilaufzähnen bezogen auf den Grad der Rotation aufweisen. Ferner kann der Freilauf, wie zuvor beschrieben, leichteres Material umfassen, eine größere Anzahl von Zähnen bezogen auf die Rotation und weitere Konstruktionsänderungen.
Ferner kann die Einbaulänge L_A verschieden zwischen den einzelnen Teilen der Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6' verteilt werden. Beispielsweise kann die Nabe 40' kürzer gemacht werden oder in höherem Maße mit dem Ritzelsatz 20' überlappen. Ferner kann der Ritzelsatz 20' von den Speichen 9 um ¼ Zoll (6,35 mm), ½ Zoll (12,7 mm), ¾ Zoll (19 mm), 1 Zoll (25,4 mm), 1½ Zoll (38,1 mm), 1¾ Zoll (44,45 mm), 2 Zoll (50,8 mm), 2¼ Zoll (57,5 mm), 2¼ Zoll (63,5 mm), 2¾ Zoll (69,85 mm) oder 3 Zoll (76,2 mm) angeordnet sein. Ferner kann die Achsenlänge L_A aufgeteilt werden, beispielsweise so, dass die große Endkappe im Wesentlichen 10%, 20%, 30% oder 40% der Achsenlänge umfasst, der Abstand zwischen den Flanschen 45, die mit den Speichen verbunden sind, im Wesentlichen 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% umfassen und/oder der Ritzelsatz im Wesentlichen 10%, 20%, 30% oder 40% umfasst.
Weitere Flexibilität kann erhalten werden durch Variieren des Abstandes zwischen Zahnkränzen auf benachbarten Ritzeln des Ritzelsatzes 20'. Beispielsweise kann eine Vergrößerung zwischen den Zahnkränzen auf benachbarten Ritzeln eine größere Kette 4 erlauben, die wiederum die Verwendung leichteren Materials erlaubt. Alternativ kann eine Verringerung des Abstandes zwischen den Zahnkränzen auf benachbarten Ritzeln eine größere Zahl von Zahnkränzen auf dem Ritzelsatz 20' ermöglichen. In einigen Ausführungsformen des Ritzelsatzes 20' können mehr als 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15 Zahnkränze vorgesehen werden.
Wie gezeigt können die alternativen Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, unterschiedliche, äquivalente oder geänderte Teile umfassen. Es ist aus der Beschreibung klar, dass Teile, die nur geringe Abweichungen zwischen Ausführungsformen aufweisen, dieselben Funktionen erfüllen. Beispielsweise können Achse 36, 36' eine unterschiedliche Form aufweisen, jedoch können sie stets eine gemeinsame Funktion übernehmen, nämlich eine drehbare Halterung der anderen Teile der Ritzelsatz- und Nabenanordnungen 6, 6'. Weiterhin können Teile mit unterschiedlichen Morphologien trotzdem im Wesentlichen gleichwertige Funktionen erfüllen. Beispielsweise können die Freilaufelemente aus 2B, 3B und die Freilaufelemente aus 7B, 8B höchst unterschiedliche Teile umfassen, jedoch sind beide in der Lage, die Relativbewegungsmöglichkeiten von Nabe 40, 40' und Ritzelsatz 20, 20' zu steuern. Es ist ferner klar aus der Beschreibung, dass die bestimmten Abmessungen, Ritzelgrößen und Materialien im Zusammenhang mit einer Ausführungsform genauso anwendbar sind auf andere Ausführungsformen. Beispielsweise ist klar, obwohl die Achse 30 in 2B unterschiedlich von der Achse 30' in 7B ist, dass die Ritzelsatz- und Nabenanordnung 6 aus 2B verändert werden kann, um auf die Achse 30' zu passen, wobei die anderen Unterschiede zwischen den Ritzelsatz- und Nabenanordnungen 6, 6' erhalten bleiben.
Auch wenn die vorhergehenden Systeme und Methoden in Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben sind, sind einem Fachmann andere Ausführungsformen daraus ersichtlich. Ferner können andere Kombinationen, Weglassungen, Ersetzungen und Veränderungen im Angesicht der obigen Beschreibung durch einen Fachmann vorgenommen werden. Auch wenn verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, sind diese Beschreibungen reine Beispiele und nicht vorgesehen, den Gegenstand der Erfindung zu beschränken. Tatsächlich können neue Methoden und Systeme, wie sie hier beschrieben sind, in einer Variation von anderen Formen umgesetzt werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Dementsprechend können dann andere Kombinationen, Auslassungen, Ersetzungen und Modifikationen durch einen Fachmann angesichts dieser Beschreibung vorgenommen werden.

Claims

Fahrrad-Nabenanordnung (6, 6') umfassend: eine Achse (36, 36'); eine erste tragende Lagerung (35) benachbart zu der Achse (36, 36'); einen Nabenkörper (40, 40'), der die Achse (36, 36') umgibt; einen Ritzelsatz (20, 20'), wobei der Ritzelsatz (20, 20') eine innere Oberfläche (80) bildet und die innere Oberfläche (80) einen Sitz (29) bildet, der ausgebildet ist, um die erste Last aufnehmende Lagerung (35) aufzunehmen.
Nabenanordnung nach Anspruch 1, bei der der Ritzelsatz (20, 20') eine innere Oberfläche (80) bildet, wobei die innere Oberfläche (80) eine Öffnung von variabler Größe bildet.
Nabenanordnung nach Anspruch 2, bei der der Ritzelsatz (20, 20') ein inneres Ende (23) und ein äußeres Ende (22) bildet und wobei die Öffnung sich von dem äußeren Ende (22) zu dem inneren Ende (23) hin vergrößert.
Nabenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die innere Oberfläche (80) des Ritzelsatzes (20, 20') einen ersten Befestigungsabschnitt und eine zweiten Befestigungsabschnitt bildet, wobei der erste Befestigungsabschnitt einen kleineren freien Querschnitt aufweist als der zweite Befestigungsabschnitt, wobei der erste Befestigungsabschnitt dazu dient, den Ritzelsatz (20, 20') auf der Achse (36, 36') drehbar zu befestigen und der zweite Befestigungsabschnitt dazu dient, den Ritzelsatz (20, 20') auf der Nabenanordnung zu befestigen.
Nabenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Achse (36, 36') eine äußere Oberfläche bildet, wobei die äußere Oberfläche einen ersten Abschnitt kleineren Durchmessers benachbart zu dem äußeren Ende (22) des Ritzelsatzes (20, 20') und einen ersten Abschnitt größeren Durchmessers benachbart zu dem inneren Ende (23) des Ritzelsatzes (20, 20') bildet.
Nabenanordnung nach Anspruch 5, bei der die Achse (36, 36') ferner einen zweiten Abschnitt kleineren Durchmessers gegenüber dem äußeren Ende (22) des Ritzelsatzes (20, 20') bildet.
Nabenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Freilauf, der an der Nabe (40, 40') befestigt ist.
Nabenanordnung nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Freilaufabschnitt befestigt an dem Ritzelsatz (20, 20') entsprechend einem Freilaufabschnitt an der Nabe (40, 40').
Nabenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Achse (36, 36') im Wesentlichen aus Karbonfaser gebildet ist.
Nabenanordnung nach Anspruch 9, bei der die Achse (36, 36') einen Durchmesser von mehr als 15 mm aufweist.
Nabenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend eine Freilaufanordnung befestigt an dem Ritzelsatz (20, 20').
Fahrrad-Nabenanordnung umfassend: einen Nabenkörper (40, 40'); eine Buchse (43), die den Nabenkörper (40, 40') umgibt; einen Ritzelsatz (20, 20'), der drehbar durch die Buchse (43) gehalten wird.
Fahrrad-Nabenanordnung umfassend: einen Nabenkörper (40, 40'), der eine Achse bildet; einen Ritzelsatz (20, 20'), der einen Teil des Nabenkörpers (40, 40') umgibt und sich axial davon erstreckt, wobei der Ritzelsatz (20, 20') dem Nabenkörper gegenüber drehbar ist.
Nabenanordnung nach Anspruch 12 oder 13, bei der der Ritzelsatz (20, 20') eine innere Oberfläche (80) bildet, wobei die innere Oberfläche (80) eine Öffnung von variabler Größe bildet.
Nabenanordnung nach Anspruch 14, bei der der Ritzelsatz (20, 20') ein inneres Ende (23) und ein äußeres Ende (22) bildet und wobei die Öffnung sich von dem äußeren Ende (22) zu dem inneren Ende (23) hin vergrößert.
Nabenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, ferner umfassend einen Freilauf, der an der Nabe (40, 40') befestigt ist.
Nabenanordnung nach Anspruch 16, ferner umfassend einen Freilaufabschnitt angebracht an dem Ritzelsatz (20, 20').
Nabenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, ferner umfassend eine Freilaufanordnung, die an dem Ritzelsatz (20, 20') angebracht ist.
Fahrrad-Nabenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, ferner umfassend einen antriebsendseitigen Nabenlagersitz (47), einen freiendseitigen Nabenlagersitz (46) und einen Ritzelsatzlagersitz (29).
Nabenanordnung nach Anspruch 19, bei der der antriebsendseitige Nabenlagersitz (47) und der freiendseitige Nabenlagersitz (46) um wenigstens die Hälfte der kombinierten Längen von Nabenkörper (40, 40') und Ritzelsatz (20, 20') voneinander beabstandet sind.
Nabenanordnung nach Anspruch 19, bei der der Ritzelsatzlagersitz (29) und der freiendseitige Nabenlagersitz (46) voneinander um wenigstens 2/3 der kombinierten Längen des Nabenkörpers (40, 40') und des Ritzelsatzes (20, 20') beabstandet sind.
Nabenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, bei der kein Sicherungsring an der Anordnung angebracht ist.
Fahrrad-Nabenanordnung umfassend: eine Fahrradachse (36, 36'); eine erste tragende Lagerung (35) benachbart zu der Achse (36, 36'); einen Nabenkörper (40, 40'), der die Fahrradachse (36, 36') umgibt; ein Ritzelsatz (20, 20'), wobei der Ritzelsatz (20, 20') im Wesentlichen direkt an der ersten tragenden Lagerung (35) angeordnet ist.
Nabenanordnung nach Anspruch 23, bei der der Ritzelsatz (20, 20') innerhalb eines ½ Millimeters von der tragenden Lagerung (35) angeordnet ist.
Ritzelsatz (20, 20') umfassend: eine innere Oberfläche (80) umfassend eine Vielzahl von Freilaufzähnen (56, 57), eine Vielzahl von Ritzeln (21) und einen Abschnitt (29) zur Aufnahme einer Lageranordnung (35) entlang der inneren Oberfläche (80).
Ritzelsatz nach Anspruch 25, bei dem die innere Oberfläche (80) eine variable Größe entlang der Achse des Ritzelsatzes (20, 20') aufweist.
Ritzelsatz (20, 20') umfassend: eine Vielzahl von Ritzeln (21); eine innere Oberfläche (80) umfassend einen Keilnutabschnitt (24), wobei die innere Oberfläche (80) eine veränderliche Größe entlang der Achse des Ritzelsatzes (20, 20') aufweist und einen Abschnitt (29) zur Aufnahme einer Lageranordnung (35) entlang der inneren Oberfläche (80).
Ritzelsatz nach Anspruch 26 oder 27, bei dem die innere Oberfläche (80) sich im Wesentlichen monoton von einem Ende zu dem anderen vergrößert.
Ritzelsatz nach Anspruch 28, wobei der Ritzelsatz (20, 20') wenigstens ein Ritzel (21) mit einer Ritzelgröße von weniger als 11 umfasst.
Ritzelsatz nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei der Ritzelsatz (20, 20') eine äußere Oberfläche umfasst, wobei die äußere Oberfläche Ritzel aufweist, die um Wesentlichen aus zwei unterschiedlichen Materialien gebildet sind.
Ritzelsatz nach Anspruch 30, bei dem wenigstens eines der Materialien Titan ist.