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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Fahrradnabeneinheit, insbesondere einen Aufbau eines Sperrrades für eine Fahrradnabe.
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Stand der Technik
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9 zeigt eine herkömmliche Sperrradvorrichtung für eine Fahrradnabe, die schnell in Eingriff gebracht werden kann. Die Sperrradvorrichtung umfasst eine Spindel 50, ein Nabenlager 60 und eine Sperrradhülse 70, wobei das Nabenlager 60 drehbar auf die Spindel 50 aufgesteckt ist, wobei an einem Ende des Nabenlagers 60 eine Sperrradaufnahme 61 vertieft ausgebildet ist, wobei an der inneren Umfangsfläche der Sperrradaufnahme 61 eine Vielzahl von beabstandet angeordneten Zahnlücken 611 ausgebildet ist, wobei die Sperrradhülse 70 drehbar auf die Spindel 50 aufgesteckt ist, wobei an dem dem Nabenlager 60 zugewandten Ende der Sperrradhülse 70 ein radförmiger Körper 71 angeordnet ist, der in die Sperrradaufnahme 61 eingesetzt ist, wobei am radförmigen Körper 71 eine Vielzahl von gleichmäßig in zwei Gruppen aufgeteilten, zueinander versetzt angeordneten Aufnahmen 72 beabstandet angeordnet ist, wobei die Abstände der Aufnahme 72 zu ihren beiden angrenzenden Seiten um einen Zahnabstand unterschiedlich vorgesehen sind, wobei in jede Aufnahme 72 eine Sperrklinke 73 und ein Federblatt 74 einrasten; tritt der Fahrer erneut nach vorne auf die Pedale, wird die am nächsten an der Sperrradaufnahme 61 liegende Sperrklinke 73 automatisch ausgewählt, um die Nabe zum Bewegen zu bringen, wobei es schnell zu Eingriff der Zähne kommen kann; somit wird das Nabenlager 60 schnell zum Bewegen gebracht.
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Jedoch weist der herkömmliche Aufbau eines Sperrrades für eine Fahrradnabe folgende Nachteile auf: die Sperrklinke 73 greift radial in die Zahnlücke 611 im Nabenlager 60 ein, was zwar einen ungehinderten Betrieb der Nabe auf dem Fahrrad ermöglicht, jedoch auch dazu führt, dass beim Fahren für längere Zeit die Kraft, von der die Sperrklinken 73 beim Springen auf die Zahnlücken 611 belastet werden, nicht gleichmäßig auf alle Sperrklinken 73 verteilt werden kann, sodass die Enden bestimmter Sperrklinken 73 von einer konzentrierteren Kraft angetrieben werden; dies führt leicht zu einer schnelleren Abnutzung der Sperrklinken 73 und der Zahnkontur der Zahnlücken 611, sodass die Sperrklinken 73 leicht aus dem Eingriff kommen; des Weiteren müssen die Sperrklinken 73 häufig ausgewechselt werden, was zu höheren Kosten führt.
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Des Weiteren ist die Anzahl der Zahnlücken 611 in der Sperrradaufnahme 61 geringer, was zu einem vergrößerten Abstand zwischen den jeweiligen Zahnlücken 611 und einem Eingriffswinkel von über 90° zwischen der Sperrklinke 73 und der Zahnlücke 611 führt; gleichzeitig führt dies auch zu einem vergrößerten Takt des gewissen Eingriffs zwischen der Sperrklinke 73 und der Zahnlücke 611, sodass die Reibung zwischen der Sperrklinke 73 und der Zahnlücke 611 größer wird und die Bewegungsleistung dadurch so ausgeglichen wird, dass die Rotationszahl der Nabe verringert wird und die Strecke, auf der das Fahrrad gleitet, verkleinert wird; wenn der Fahrer erneut auf die Pedale tritt, kann es vorkommen, dass der Eingriff der Sperrklinken 73 aufgrund des vergrößerten Abstandes zwischen den Zahnlücken 611 nicht sofort erreicht werden kann, sodass der Fahrer leer treten wird, wodurch die Fahrsicherheit gefährdet wird.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau eines Sperrrades für eine Fahrradnabe zu schaffen, mit dem 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 einen Aufbau eines Sperrrades für eine Fahrradnabe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Aufbau eines Sperrrades für eine Fahrradnabe umfasst Folgendes: ein Nabenlager, das auf eine Welle aufgesteckt und so auf derselben drehbar angeordnet ist, wobei an einer Seite des Nabenlagers eine nicht-runde Aufnahmekammer vorgesehen ist, in die ein Kupplungsring eingesetzt und darin befestigt werden kann; einen Kupplungsring, der einen nichtkreisförmigen Außenumfang besitzt, wobei am Innenumfang des Kupplungsrings eine Vielzahl von Kupplungszähnen der Reihe nach angeordnet ist, wobei die Anzahl der Kupplungszähne des Kupplungsrings bei 145 bis 155 liegt und der Winkel der Kupplungszähne bei 57 bis 62 Grad liegt; ein Hülsenlager, das einerseits des Nabenlagers angebracht ist, wobei an einem dem Nabenlager und dem Kupplungsring gegenüberliegenden Ende des Hülsenlagers ein Kupplungsüberstand angeordnet ist, der am Außenumfang mindestens zwei Sperrzahnaufnahmen aufweist; und einen Sperrzahnsatz, die mit einer Vielzahl von Sperrklinken versehen ist, deren Anzahl mit der Anzahl der Sperrzahnaufnahmen des Hülsenlagers übereinstimmt, wobei jede Sperrklinke zusammen mit einem Federblatt zum Einrasten in die Sperrzahnaufnahme wird, wobei die Sperrklinken zwischen dem Nabenlager und dem Hülsenlager angeordnet sind, sodass sie sich mit der Welle als Kreismittelpunkt mit dem Kupplungsüberstand drehen, wobei an dem Ende der Sperrklinke, das durch Drücken des Federblatts aus der Sperrzahnaufnahme herausragt, jeweils eine Vielzahl von Eingriffszähnen angeordnet ist, wobei eine Kupplung durch das Ineinandergreifen der Eingriffszähne und der Kupplungszähne des Kupplungsrings entsteht, wobei der Kraftwinkel, in dem die Sperrklinken in den Kupplungsring eingreifen und so einen Kupplungsvorgang bewirken, bei 100 bis 110 Grad liegt, wobei die gesamte Anzahl der Eingriffszähne von den Sperrklinken bei 20 bis 32 liegt, während je nach der Anzahl der Sperrklinken vier bis acht Eingriffszähne gleichermaßen an jeder einzelnen Sperrklinke angeordnet sind, wobei der Winkel der Eingriffszähne bei 55 bis 60 Grad liegt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aufbaus eines Sperrrades für eine Fahrradnabe.
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2 zeigt eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Aufbaus eines Sperrrades für eine Fahrradnabe.
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3 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Aufbaus eines Sperrrades für eine Fahrradnabe im aufgebauten Zustand sowie eine schematische Darstellung des durch Treten im Uhrzeigersinn stattfindenden Eingreifvorgangs des Sperrrades.
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4 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Ausschnitts des Eingriffs der Sperrklinke in die Kupplungszähne gemäß der Erfindung.
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5 zeigt eine schematische Darstellung des Kraftwinkels der Kupplung zwischen der Sperrklinke und dem Kupplungsring gemäß der Erfindung.
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6 zeigt eine weitere Schnittansicht des erfindungsgemäßen Aufbaus eines Sperrrades für eine Fahrradnabe im aufgebauten Zustand.
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7 zeigt eine schematische Darstellung des durch Treten gegen den Uhrzeigersinn stattfindenden Lösevorgangs des Sperrrades gemäß der Erfindung.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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9 zeigt eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Sperrradvorrichtung für eine Fahrradnabe.
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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 und der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Die Erfindung soll nicht auf die Beschreibung und die beigefügte Zeichnung beschränkt werden.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 in Verbindung mit 3 bis 5 umfasst der erfindungsgemäße Aufbau eines Sperrrades für eine Fahrradnabe ein Nabenlager 10, einen Kupplungsring 20, ein Hülsenlager 30 und einen Sperrzahnsatz 40. Das Nabenlager ist auf eine Welle 11 aufgesteckt und so auf derselben drehbar angeordnet, wobei an einer Seite des Nabenlagers 10 eine nicht-runde Aufnahmekammer 12 vorgesehen ist, in die ein Kupplungsring 20 eingesetzt und darin befestigt werden kann; der Kupplungsring 20 besitzt einen nichtkreisförmigen Außenumfang, wobei am Innenumfang des Kupplungsrings 20 eine Vielzahl von Kupplungszähnen 21 der Reihe nach angeordnet ist, wobei die Anzahl der Kupplungszähne 21 des Kupplungsrings 20 bei 145 bis 155, vorzugsweise bei 150, liegt, wobei der Winkel der Kupplungszähne 21 bei 57 bis 62 Grad, vorzugsweise 59 Grad liegt, wobei der eingeschlossene Winkel zwischen den Kupplungszähnen 21 bei 55 bis 60 Grad liegt; das Hülsenlager 30 ist einerseits des Nabenlagers 10 angebracht, wobei an einem dem Nabenlager 10 und dem Kupplungsring 20 gegenüberliegenden Ende des Hülsenlagers 30 ein Kupplungsüberstand 31 angeordnet ist, der am Außenumfang mindestens zwei Sperrzahnaufnahmen 32 aufweist, in die ein Sperrzahnsatz 40 mit mindestens zwei Sperrklinken 41 eingesetzt werden kann, wobei höchstens sechs Sperrzahnaufnahmen 32 zur Aufnahme eines Sperrzahnsatzes 40 mit sechsen Sperrklinken 41 vorgesehen sind, wobei die Sperrzahnaufnahmen 32 jeweils mit einer ersten Aussparung 321 und einer zweiten Aussparung 322 versehen sind; der Sperrzahnsatz 10 ist mit einer Vielzahl von Sperrklinken 41 versehen, deren Anzahl mit der Anzahl der Sperrzahnaufnahmen 32 des Hülsenlagers 30 übereinstimmt, wobei jede Sperrklinke 41 zusammen mit einem Federblatt 42 zum Einrasten in die Sperrzahnaufnahme 32 gebracht wird, wobei die Sperrklinken 41 zwischen dem Nabenlager 10 und dem Hülsenlager 30 angeordnet sind, sodass sie sich mit der Welle 11 als Kreismittelpunkt mit dem Kupplungsüberstand 31 drehen, wobei an dem Ende der Sperrklinke 41, das durch Drücken des Federblatts 42 aus der Sperrzahnaufnahme 32 herausragt, jeweils eine Vielzahl von Eingriffszähnen 411 angeordnet ist, wobei eine Kupplung durch das Ineinandergreifen der Eingriffszähne 411 und der Kupplungszähne 21 des Kupplungsrings 20 entsteht, wobei der Kraftwinkel, in dem die Sperrklinken 41 in den Kupplungsring 20 eingreifen und so einen Kupplungsvorgang bewirken, bei 100 bis 110 Grad, vorzugsweise bei 105 Grad, liegt, wobei die gesamte Anzahl der Eingriffszähne 411 von den Sperrklinken 41 bei 20 bis 32 liegt, während je nach der Anzahl der Sperrklinken 41 vier bis acht Eingriffszähne 411 gleichermaßen an jeder einzelnen Sperrklinke 41 angeordnet sind, wobei in diesem der Winkel der Eingriffszähne bei 55 bis 60 Grad liegt. In diesem Ausführungsbeispiel sind sechs Sperrklinken 41 vorgesehen, die jeweils mit fünf Eingriffszähnen 411 versehen sind, sodass insgesamt dreißig Eingriffszähne 411 vorgesehen sind, wobei der Winkel der Eingriffszähne 411 bei 55 bis 60 Grad, vorzugsweise 57 Grad, liegt, wobei der eingeschlossene Winkel zwischen den Eingriffszähnen 411 bei 57 bis 62 Grad liegt.
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Für den Zusammenbau des erfindungsgemäßen Aufbaus eines Sperrrades wird auf 1 bis 3 in Verbindung mit 6 verwiesen. Der Kupplungsring 20 wird über die Aufnahmekammer 12 in das Nabenlager 10 eingesetzt und darin befestigt. Die Sperrklinken 41 werden der Reihe nach über die Sperzahnaufnahmen 32 des Kupplungsüberstandes 31 in das Hülsenlager 30 eingesetzt, wobei die Sperrklinke 41 und das Federblatt 42 so zum Einrasten in die erste Aussparung 321 und die zweite Aussparung 322 gebracht werden, dass die Sperrklinke 41 von dem Federblatt 42 beaufschlagt und sodann mit der ersten Aussparung 321 als Achse nach außen ausgeschwenkt wird. Weiter wird das mit Sperrklinken 41 versehene Hülsenlager 30 an dem mit dem Kupplungsring 20 versehenen Ende des Nabenlagers 10 angebracht und mit dem Kupplungsüberstand 31 so zum Einrasten in den Kupplungsring 20 gebracht, dass der Sperrzahnsatz 40 zwischen dem Hülsenlager 30 und dem Nabenlager 10 beschränkt wird und die Eingriffszähne 411 der Sperrklinke 41 in die Kupplungszähne 21 des Kupplungsrings 20 eingreifen. Schließlich wird ein Wellendichtring 111 am Ende der Welle 11 verschraubt und das Hülsenlager 30 zugleich an der Welle 11 beschränkt, sodass das Hülsenlager 30 durch den Sperrzahnsatz 40 mit dem Nabenlager 10 in Eingriff kommen und so mit demselben gekuppelt werden kann. Sofern das Hülsenlager 30 vom Nabenlager 10 gelöst wird, kann es wieder rotieren.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei am Kupplungsüberstand 31 des Hülsenlagers 30 drei Sperrzahnaufnahmen 32 ausgebildet sind, in die ein Sperrzahnsatz 40 mit drei Sperrklinken 41 eingesetzt werden kann, wobei die Sperrklinken 41 jeweils mit sieben Eingriffszähnen 411 versehen sind, sodass die gesamte Anzahl der Zähne einer Sperrklinke 41 bei 21 liegt.
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Für den Einsatz des erfindungsgemäßen Sperrrades wird auf 3 bis 6 verwiesen. Über das Hülsenlager 30 ist ein Schwungradsatz (nicht dargestellt) am Nabenlager 10 angebracht. Tritt der Fahrer auf die Pedale, wird das Schwungrad durch die Kurbel zum Bewegen gebracht und bringt somit das Hülsenlager 30 zum Drehen bzw. zum Stillstand. Wenn der Fahrer die Pedale nach tritt, um sich fortzubewegen, greift das Hülsenlager 30 über den Sperrzahnsatz 40 in die Kupplungszähne 21 des Kupplungsrings 20 ein, und das Nabenlager 10 wird durch den Kupplungsring 20 zum Drehen bzw. Stillstand gebracht. Auf diese Weise wird das Fahrrad zur Fortbewegung gebracht. Der Kupplungsring 20 besitzt insgesamt 150 Kupplungszähne 21, wobei die Kupplungszähne 21 in einem verhältnismäßig kleineren Abstand angeordnet sind, wobei die Eingriffszähne 411 der Sperrklinken 41 in Abstimmung auf die Kupplungszähne 21 entsprechend klein und schmal ausgebildet sind, was einen schnelleren Eingriff der Sperrklinken 41 in die Kupplungszähne 21 des Kupplungsrings 20 ermöglicht, sodass ein leeres Treten effektiv vermieden wird und die Fahrsicherheit dadurch erhöht wird.
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Tritt der Fahrer die Pedale in die Gegenrichtung. i.e. nach hinten, wie in 7 gezeigt wird, werden die Eingriffszähne 411 der Sperrklinken 41 zum Drehen in die der Eingriffsrichtung der Kupplungszähne 21 entgegengesetzte Richtung gebracht, sodass sich die Sperrklinken 41 von den Stirnseiten der Kupplungszähne 21 gleitend lösen und sich sodann in die Sperrzahnaufnahmen 32 zurückziehen, sodass das Hülsenlager 30 beim Drehen keine Leistung erbringt und sich das Nabenlager 10 dadurch leer dreht. Wenn der Fahrer während der Fahrt aufhört, die Pedale zu treten, werden die Sperrklinken 41 auch im Drehvorgang springen und sich so aus dem Eingriff mit dem Kupplungsring 20 lösen, sodass das Nabenlager 10 leer läuft und sich das Fahrrad gleitend bewegt.
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Der erfindungsgemäße Aufbau eines Sperrrades für eine Fahrradnabe besitzt folgende Vorteile:
- 1. am Kupplungsring 20 ist eine große Anzahl von Kupplungszähnen 21 in einem kleinen Zahnabstand ausgebildet, wobei höchstens 155 Zähne vorgesehen werden können, wobei an den Sperrklinken 41 des Sperrzahnsatzes 40 Eingriffszähne 411 in Abstimmung auf die Kupplungszähne 21 gleichfalls in einem kleineren Zahnabstand angeordnet sind, sodass die Strecke, auf der die Eingriffszähne 411 auf den Zahnenden der Kupplungszähne 21 gleiten, effektiv verkürzt wird, wodurch der Abstand, den der Sperrzahnsatz 40 und der Kupplungsring 20 zum Ineinandergreifen überwinden müssen, verkleinert wird, sodass der Sperrzahnsatz 40 und der Kupplungsring 20 schnell in Eingriff kommen und miteinander gekuppelt werden, wobei ein lückenloses Treten ermöglicht wird, sodass der Fahrer mit mehr Sicherheit auf die Pedale treten kann, was zur Erhöhung der Fahrsicherheit beiträgt; und
- 2. der Kupplungsring 20 und der Sperrzahnsatz 40 sind derart angeordnet, dass der Eingriffswinkel der Zähne vom Kupplungsring 20 und Sperrzahnsatz 40 bei weniger als 70 Grad liegt; zudem ist der Takt verkleinert und die Anzahl der Zähne vergrößert, was zur Verringerung der Reibung und so zur Vermeidung des Verbrauchs der Bewegungsleistung beiträgt; die Abnutzung der Kupplungszähne 21 und der Eingriffszähne 411 wird auch verringert, sodass eine längere Lebensdauer des Sperrrades für die Fahrradnabe erzielt wird.
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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. Bezugszeichenliste
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Nabenlager
- 11
- Welle
- 111
- Wellendichtring
- 12
- Aufnahmekammer
- 20
- Kupplungsring
- 21
- Kupplungszahn
- 30
- Hülsenlager
- 31
- Kupplungsüberstand
- 32
- Sperrzahnaufnahme
- 321
- erste Aussparung
- 322
- zweite Aussparung
- 40
- Sperrzahnsatz
- 41
- Sperrklinke
- 411
- Eingriffszahn
- 42
- Federblatt
