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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Sperrradanordnung, insbesondere eine Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe.
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Stand der Technik
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In 9 bis 11 ist eine herkömmliche Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe dargestellt, die zwischen einem Nabenlager 60 und einem Hülsenlager 61 angebracht ist. Die Sperrradanordnung umfasst einen Haltering 70, der in einem hohlen Ringkörper im Nabenlager befestigt ist, wobei im Haltering 70 ein schräg-konisches Loch 71 mit einem vorgegebenen Konus angeordnet ist, wobei an einer vorgegebenen Stelle am Rand des Innendurchmessers ein vorstehender Halterand 72 angeordnet ist, einen Antriebssatz 80, der zwischen dem Nabenlager 60 und dem Hülsenlager 61 angebracht ist, wobei der Antriebssatz 80 ein Antriebslager 81 aufweist, an dessen einer Stirnseite ein erstes Sperrteil 82 angeordnet ist, das mit einer Vielzahl von ersten Sperrzähnen 821 versehen ist, die sich in der Axialrichtung in das Nabenlager 60 erstrecken und ringförmig angeordnet sind, und einen angetriebenen Satz 90, der dem Antriebssatz 80 entsprechend im schräg-konischen Loch 71 linear verschiebbar angeordnet ist, wobei der angetriebene Satz 90 ein angetriebenes Lager 91 aufweist, an dessen Außenrand eine auf das schräg-konische Loch 71 abgestimmte Kegelfläche 92 und ein Blockierteil 93 ausgebildet sind, wobei das Blockierteil 93 vom Halterand 72 in einer Richtung blockiert werden kann, wobei an der dem Antriebslager 81 gegenüberliegenden Stirnseite des angetriebenen Lagers 91 ein zweites Sperrteil 94 angeordnet ist, an dem eine Vielzahl von zweiten Sperrzähnen 941 ringförmig angeordnet ist, die in die ersten Sperrzähne 83 eingreifen.
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Jedoch weist die herkömmliche Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe folgende Nachteile auf:
Der Antriebssatz 80 und der angetriebene Satz 90, die ineinandergreifen, sind derart ausgebildet, dass am ersten und zweiten Sperrteil 82, 94 eine Vielzahl von ersten Sperrzähnen 821 und eine Vielzahl von zweiten Sperrzähnen 941 angeordnet sind, wobei der Abstand und die Anzahl der ersten und zweiten Sperrzähne 821, 941 gleich sind. Bei einer normalen Anzahl an Sperrzähnen können die Sperrzähne sicher miteinander gekoppelt werden. Wenn die Anzahl der Sperrzähne erhöht und der Abstand zwischen ihnen verkleinert ist, muss zur Erhöhung der Empfindlichkeit dafür, dass der Antriebssatz 80 den angetriebenen Satz 90 zum blitzschnellen Drehen bringt, die Tiefe der ersten und der zweiten Sperrzähne 821, 941 aufgrund der erhöhten Anzahl an Sperrzähnen verkleinert werden, wodurch die Tiefe, in der die ersten und zweiten Sperrzähne 821, 941 ineinander eingreifen, so beeinflusst wird, dass das erste und zweite Sperrteil 82, 94 nicht sicher ineinander eingreifen können, was zu einem Verrutschen zwischen den Sperrzähnen und einem Lösen der Sperrzähne voneinander führt. Dadurch nutzen sich die Sperrzähne schneller ab, was unmittelbar zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Eingriffskupplung führt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe zu schaffen, mit der die beim Stand der Technik genannten Mängel beseitigt werden können.
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Technische Lösung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe umfasst ein Nabenlager und ein Hülsenlager, zwischen denen ein Kupplungsring, ein angetriebener Ring und ein Antriebsring angeordnet sind, wobei der Kupplungsring zusammen mit einem elastischen Element in das Nabenlager eingebaut ist, wobei im Hohlteil des Kupplungsrings eine Kupplungsverzahnung angeordnet ist, wobei der angetriebene Ring ins Hohlteil des Kupplungsrings eingebaut ist, wobei am Außenumfang des angetriebenen Rings eine Eingriffsverzahnung radial angeordnet ist, die in die Kupplungsverzahnung des Kupplungsrings eingreift und von derselben mitbewegt wird, wobei an der Außenwand des angetriebenen Rings eine Vielzahl von Eingriffssperrzähnen ringförmig angeordnet ist, wobei der Antriebsring in das Hülsenlager eingesetzt ist und sich so synchron zum Hülsenlager drehen kann. An der dem Nabenlager zugewandten Stirnseite des Antriebsrings ist ferner eine Vielzahl von Sperrklinken angeordnet, die in die Eingriffssperrzähne des angetriebenen Rings eingreifen und so mit denselben gekoppelt werden. Der Abstand zwischen den Sperrklinken ist größer als der Abstand zwischen den Eingriffssperrzähnen und zwischen den Sperrklinken sind Ausweichebenen in einem gleichen Abstand ausgebildet. Die Anzahl der Sperrklinken ist so gewählt, dass sie um ein Mehrfaches kleiner ist als die Anzahl der Eingriffssperrzähne, wobei eine derartige Ausgestaltung einen erhöhten Eingriffseffekt der Sperrklinken ermöglicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe,
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2 zeigt eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe,
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3 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe im zusammengebauten Zustand,
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4 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Sperrradanordnung, in der der angetriebene Ring und der Antriebsring in Eingriff stehen,
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5 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 4,
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6 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Sperrradanordnung, in der der angetriebene Ring und der Antriebsring voneinander gelöst sind,
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7 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 6,
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe,
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10 zeigt eine Explosionsdarstellung der herkömmlichen Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe aus 9,
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11 zeigt eine Schnittansicht der herkömmlichen Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe aus 9 im zusammengebauten Zustand.
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Wege der Ausführung der Erfindung
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Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung soll nicht auf die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt sein.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich, umfasst die erfindungsgemäße Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe ein Nabenlager 10 und ein Hülsenlager 20, zwischen denen ein Kupplungsring 30, ein angetriebener Ring 40 und ein Antriebsring 50 angeordnet sind, wobei der Kupplungsring 30 zusammen mit einem elastischen Element 31 in das Nabenlager 10 eingebaut ist, wobei im Hohlteil des Kupplungsrings 30 eine Kupplungsverzahnung 32 angeordnet ist, wobei der angetriebene Ring 40 ins Hohlteil des Kupplungsrings 30 eingebaut ist, wobei am Außenumfang des angetriebenen Rings 40 eine Eingriffsverzahnung 41 radial angeordnet ist, die in die Kupplungsverzahnung 32 des Kupplungsrings 30 eingreift und von derselben mitbewegt wird, wobei der in den Kupplungsring 30 eingebaute angetriebene Ring 40 von dem elastischen Element 31 abgestützt wird und dadurch mit einer elastischen Kraft, die nach außen drückt, beaufschlagt ist, wobei an der Außenwand des angetriebenen Rings 40 eine Vielzahl von Eingriffssperrzähnen 42 ringförmig angeordnet ist, wobei der Antriebsring 50 in das Hülsenlager 20 eingesetzt ist und sich somit synchron zum Hülsenlager 20 drehen kann. Das Hülsenlager 20 weist eine nicht-runde Öffnung 21 auf und der Antriebsring 50 ist mit einem nicht-zylinderförmigen Aufstecklager 51 versehen, wobei der Antriebsring 50 durch Einsetzen des Aufstecklagers 51 ins Innere des Hülsenlagers 20 mit dem Hülsenlager 20 gekoppelt ist. An der Außenseite des Aufstecklagers 51 des Antriebsrings 50 ist eine Wand 52 nach außen erweitert angeordnet, wobei die Wand 52 eine Funktion zur Blockierung und Positionierung an der Öffnung 21 des Hülsenlagers 20 bereitstellt. An der dem Nabenlager 10 zugewandten Stirnseite der Wand 52 ist eine Vielzahl von Sperrklinken 53 angeordnet, die in die Eingriffssperrzähne 42 des angetriebenen Rings 40 eingreifen und so mit denselben gekoppelt werden. Der Abstand zwischen den Sperrklinken 53 ist größer als der Abstand zwischen den Eingriffssperrzähnen 42, wobei zwischen den Sperrklinken 53 Ausweichebenen 54 in einem gleichen Abstand ausgebildet sind. Die Anzahl der Sperrklinken 53 ist so gewählt, dass sie um ein Mehrfaches kleiner ist als die Anzahl der Eingriffssperrzähne 42, wobei die Anzahl der Eingriffssperrzähne 42 vorzugsweise fünf- bis zehnmal so groß wie die Anzahl der Sperrklinken 53 ist.
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Für den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Sperrradanordnung wird auf 1 bis 3 verwiesen. Das elastische Element 31 und der Kupplungsring 30 werden der Reihe nach ins Hohlteil des Nabenlagers 10 eingebaut. Der Kupplungsring 30 und das Nabenlager 10 werden miteinander verschraubt. Das elastische Element 31 wird zwischen dem Kupplungsring 30 und dem Nabenlager 10 beschränkt. Der angetriebene Ring 40 wird so angebracht, dass die Eingriffssperrzähne 42 nach außen gerichtet in den Kupplungsring 30 eingebaut sind und die Eingriffsverzahnung 41 am Außenumfang zum Eingriff in die Kupplungsverzahnung 32 des Kupplungsrings 30 gebracht wird, wobei der angetriebene Ring 40 vom elastischen Element 31 so abgestützt wird, dass ein Spielraum entsteht, in dem der angetriebene Ring 40 nach innen und außen verschiebbar ist. Mit dem Aufstecklager 51 wird der Antriebsring 50 in die Öffnung 21 des Hülsenlagers 20 so eingebaut, dass er mit dem Hülsenlager 20 verbunden ist und sich dadurch mit demselben drehen kann. Die Wand 52 stellt eine Funktion zum Sperren an der Öffnung bereit. Somit werden der Antriebsring 50 und das Hülsenlager 20 zu einer Einheit zusammengebaut. Weiter werden das Hülsenlager 20 und das Nabenlager 10 so aufeinander aufgesteckt, dass der Antriebsring 50 an dem durch das elastische Element 31 nach außen beaufschlagten Kupplungsring 30 anliegt. Die Sperrklinken 53 werden mit den Eingriffssperrzähnen 42 des angetriebenen Rings 40 in Eingriff gebracht. Somit wird der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Sperrradanordnung für eine Fahrradnabe fertig gestellt.
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Für den Einsatz der erfindungsgemäßen Sperrradanordnung wird auf 3 bis 5 verwiesen. Am Hülsenlager 20 sind Zahnränder (nicht dargestellt) für die Gangschaltung angebracht. Durch Treten auf die Tretpedale bringen die Tretkurbeln die Zahnräder zum Bewegen, wodurch das Hülsenlager 20 zum Drehen bzw. zum Stillstand gebracht wird. Wenn der Fahrer die Tretpedale nach vorne tritt, damit sich das Fahrrad fortbewegt, bringt das Hülsenlager 20 synchron den Antriebsring 50 zum Bewegen, wobei die Sperrklinken 53 des Antriebsrings 50 in die Eingriffssperrzähne 42 des angetriebenen Rings 40 eingreifen und so mit denselben gekuppelt werden. Dadurch bringt der angetriebene Ring 40 den Kupplungsring 30 zum Bewegen, sodass sich das Nabenlager 10 dreht bzw. festgehalten wird. Auf diese Weise bewegt sich das Fahrrad fort.
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Wenn der Fahrer umgekehrt die Tretpedale nach hinten tritt, wie in 6 und 7 gezeigt wird, werden die Sperrklinken 53 die Eingriffssperrzähne 42 so wegdrücken, dass sie sich von denselben lösen. Dadurch, dass der Antriebsring 50 sich dreht bzw. festgehalten wird, wird der angetriebene Ring 40 so verschoben, dass er sich nach innen zurückbewegt, sodass das Hülsenlager 20 beim Drehen keine Leistung erzeugt und das Nabenlager 10 dadurch leerläuft. Wenn das Treten der Tretpedale während der Fahrt ausgesetzt wird, werden sich die Eingriffssperrzähne 42 im Drehvorgang auch aus dem Eingriff mit den Sperrklinken 53 lösen, sodass das Nabenlager 10 leerläuft. Auf diese Weise fährt das Fahrrad natürlich nach vorne.
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Erfindungsgemäß sind der angetriebene Ring 40 und der Antriebsring 50 so ausgebildet, dass der Abstand zwischen den Eingriffssperrzähnen 42 des angetriebenen Rings 40 kleiner ist als der Abstand zwischen den Sperrklinken 53 des Antriebsrings 53. Die Anzahl der Eingriffssperrzähne 42 ist um ein Mehrfaches größer als die Anzahl der Sperrklinken 53. Die Empfindlichkeit für den Eingriff und die Kupplung des Sperrrades mit der Fahrradnabe kann dadurch erhöht werden, dass die Anzahl der Eingriffssperrzähne 42 des angetriebenen Rings 40 erhöht wird. Der Abstand zwischen den Sperrklinken 53 ist größer, wobei zwischen jeweils zwei Sperrklinken 53 eine Ausweichebene 54 ausgebildet ist, die zu einer Vergrößerung der Eingriffstiefe der Zähne und somit zu einer Erhöhung der Präzision des Eingriffs und der Kupplung zwischen den Sperrklinken 53 und den Eingriffssperrzähnen 42 beiträgt, wodurch ein Verrutschen bzw. Lösen der Sperrklinken 53 in Bezug auf die Eingriffssperrzähne 42 vermieden wird. Durch die Erhöhung der Anzahl der Eingriffssperrzähne 42 und die Vergrößerung des Abstandes zwischen den Sperrklinken 53 wird ein zuverlässigerer Eingriff erzielt. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine ungehindertere und empfindlichere Eingriffskupplung des Sperrrades an einer Fahrradnabe, sodass ein erhöhter Übertragungseffekt des Sperrrades für die Fahrradnabe erzielt wird.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Eingriffssperrzähne 42 des angetriebenen Rings 40 und die Sperrklinken 53 des Antriebsrings 50 alternativ so ausgebildet sein können, dass der Abstand zwischen den Eingriffssperrzähnen 42 größer ist als der Abstand zwischen den Sperrklinken 53 und dass zwischen den Eingriffssperrzähnen 42 Ausweichebenen 43 in einem gleichen Abstand ausgebildet sind, wobei die Anzahl der Eingriffssperrzähne 42 um ein Mehrfaches kleiner ist als die Anzahl der Sperrklinken 53, wobei eine derartige Ausgestaltung einen erhöhten Eingriffseffekt der Eingriffssperrzähne 42 ermöglicht.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Nabenlager
- 20
- Hülsenlager
- 21
- Öffnung
- 30
- Kupplungsring
- 31
- elastisches Element
- 32
- Kupplungsverzahnung
- 40
- angetriebener Ring
- 41
- Eingriffsverzahnung
- 42
- Eingriffssperrzahn
- 43
- Ausweichebene
- 50
- Antriebsring
- 51
- Aufstecklager
- 52
- Wand
- 53
- Sperrklinke
- 54
- Ausweichebene
