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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Nabenanordnung, insbesondere eine geräuschlose Nabenanordnung.
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Stand der Technik
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Fahrräder sind üblicherweise mit einer Nabenanordnung ausgestattet, durch die das Fahrrad in einer Richtung zur Bewegung angetrieben wird, sodass die Räder die Pedale nicht zu einer Bewegung in Rückwärtsrichtung antreiben können und das Radfahren somit ungehindert erfolgen kann. Eine herkömmliche Nabenanordnung umfasst einen Nabenhalter und einen Zahnkranzhalter, wobei ein einseitiges Lager zwischen dem Nabenhalter und dem Zahnkranzhalter angebracht ist. Durch Drehen des Zahnkranzhalters in einer Vor- bzw. Rückwärtsrichtung wird der Zahnkranzhalter so mit dem einseitigen Lager gekoppelt, dass der Nabenhalter mitbewegt wird. Dadurch treibt der Nabenhalter die Räder zum Drehen an und es kann mit dem Fahrrad gefahren werden oder das Rad läuft im Leerlauf bzw. gleitet. Aufgrund der Nachfrage nach immer leichteren Fahrradbauteilen sind herkömmliche Nabenhalter und Zahnkranzhalter zur Zeit meistens aus Aluminium-Legierungen hergestellt, die jedoch die Eigenschaft haben, dass sie relativ weich sind und sich durch Stöße leicht verformen. Der Nabenhalter und der Zahnkranzhalter nutzen sich beim Gebrauch über eine längere Zeit durch Reibung am einseitigen Lager ab. Um eine stabile Kraftübertragung und eine sichere Fahrt zu gewährleisten, müssen der Nabenhalter oder der Zahnkranzhalter regelmäßig ausgewechselt werden. Da der Nabenhalter und der Zahnkranzhalter in der Regel einteilig ausgebildet sind, ist es nicht möglich, nur das abgenutzte Teil auszuwechseln. Dadurch verursacht das Auswechseln von Bauteilen hohe Kosten.
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Zudem ist der Zahnkranzhalter einteilig ausgebildet. Da der Zahnkranzhalter eine große Gesamtlänge aufweist, ergibt sich im Herstellungsvorgang eine geringere Stabilität, die zu einer Abweichung von der Kreisform führt. Wenn der Zahnkranzhalter und das einseitige Lager ineinandergesteckt und miteinander gekoppelt werden, wird die Kontaktfläche zwischen dem Zahnkranzhalter und dem einseitigen Lager noch stärker durch die Abweichung beeinträchtigt, sodass das einseitige Lager beim Drehen nicht vollständig an der Oberfläche des Außendurchmessers des Zahnkranzhalters anliegen kann. Dadurch sinkt die Effizienz des Zahnkranzhalters zur Kraftübertragung und die Wahrscheinlichkeit, dass eine Verformung und Beschädigung des Zahnkranzhalters durch eine einseitige Abnutzung auftritt, wird größer.
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Herkömmliche Nabenanordnungen sind aus der
US 2014/0225424 A1 ,
GB 2553876 A und
FR 2 993 822 A1 bekannt. Allerdings handelt ist auch bei diesen Nabenanordnungen die Herstellung bzw. Reparatur schwierig und die Effizienz der Kraftübertragung verbesserungswürdig.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine geräuschlose Nabenanordnung zu schaffen, mit der die im Stand der Technik auftretenden Mängel beseitigt werden.
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Technische Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine geräuschlose Nabenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße geräuschlose Nabenanordnung umfasst einen Nabenhalter, an dessen einer Seite eine Montagekammer vorgesehen ist, von deren Mitte eine Welle hervorragt, wobei in der Montagekammer ein Koppelring aus einem Werkstoff mit höherer Festigkeit befestigt ist, wobei die innere Ringfläche des Koppelrings als Koppelfläche ausgebildet ist. Ferner ist in der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung ein Zahnkranzhalter vorgesehen, der aus einer innenverzahnten Hülse und einer Koppelbuchse zusammengebaut ist, wobei die Koppelbuchse einen Sperrabschnitt aufweist, wobei an der inneren Ringfläche der Koppelfläche zwei Lagerelemente angeordnet sind, wobei die Koppelbuchse mittels der beiden Lagerelemente auf die Welle aufgesteckt ist. Außerdem umfasst die erfindungsgemäße geräuschlose Nabenanordnung eine zwischen dem Nabenhalter und dem Zahnkranzhalter angebrachte einseitige Lagerbaugruppe, die zwischen der Koppelfläche des Koppelrings und dem Sperrabschnitt der Koppelbuchse angeordnet ist und einen korbförmigen Kragen und eine Vielzahl von Keilen umfasst, wobei die Keile in den Außenumfang des korbförmigen Kragens passend eingesteckt sind, wobei die Keile mittels eines elastischen Elements am korbförmigen Kragen beschränkt werden und somit positioniert sind. dadurch wird der Aufbau einer geräuschlosen Nabenanordnung realisiert.
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Weiter kann an der inneren Ringfläche der Montagekammer des Nabenhalters ein Innengewindeabschnitt vorgesehen sein und an der äußeren Ringfläche des Koppelrings ist ein Außengewindeabschnitt angeordnet sein, wobei dadurch der Koppelring durch Verschrauben in der Montagekammer befestigt werden kann.
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Ferner kann an der inneren Ringfläche der Montagekammer des Nabenhalters eine Vielzahl von Positioniervertiefungen ausgebildet sein und an der äußeren Ringfläche des Koppelrings eine Vielzahl von Positioniervorsprüngen angeordnet sein, wobei der Koppelring und die Montagekammer durch Einstecken der Positioniervorsprünge in die Positioniervertiefungen formschlüssig miteinander verbunden werden.
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Insbesondere kann an der Montagekammer des Nabenhalters ferner eine Ringrinne angeordnet sein, in die ein C-Ring eingesetzt ist, um den Koppelring zu beschränken.
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Weiterhin kann die innenverzahnte Hülse eine Verbindungsöffnung aufweisen und über die Koppelbuchse kann ein Montageabschnitt gesteckt sein, der in der Verbindungsöffnung fest eingebaut ist. Zudem kann zwischen den beiden Lagerelementen in der Koppelbuchse ferner eine Begrenzungshülse angeordnet sein.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung können die Verbindungsöffnung der innenverzahnten Hülse und der Montageabschnitt der Koppelbuchse durch ein Ineinandergreifen von Verzahnungen aneinander befestigt sein.
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Ferner kann über den Sperrabschnitt der Koppelbuchse ein O-Ring so gesteckt sein, dass der O-Ring an dem Innenende der einseitigen Lagerbaugruppe anliegt. Am äußeren Endrand des Sperrabschnitts kann ferner eine Ringnut angeordnet sein, in der ein O-Ring angeordnet ist, um das Außenende der einseitigen Lagerbaugruppe zu beschränken.
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Dabei ist der korbförmige Kragen mit einer Vielzahl von Durchbrüchen versehen, in welche die Keile passend eingesteckt sind. An den Keilen ist jeweils eine Vertiefung ausgebildet, wobei die Keile durch das elastische Element an der Außenseite des korbförmigen Kragens beschränkt werden. Gleichzeitig drückt das elastische Element so gegen die Keile, dass die Keile geneigt der Reihe nach in den korbförmigen Kragen eingebaut sind, wobei die Innenenden der Keile jeweils mit dem entsprechenden Sperrabschnitt der Koppelbuchse gekoppelt werden, wobei die Außenenden der Keile entsprechend an der Koppelfläche des Koppelrings anliegen.
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Dabei ist am Nabenhalter ferner ein Aufsteckraum angeordnet, dessen Innendurchmesser größer als der der Montagekammer ist. Über den Sperrabschnitt der Koppelbuchse wird zuerst ein Schmierlager und dann die einseitige Lagerbaugruppe gesteckt, wobei der Sperrabschnitt mittels des Schmierlagers fest im Aufsteckraum eingebaut ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung,
- 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung,
- 3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Zusammenbauweise eines Zahnkranzhalters der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung,
- 4 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung im zusammengebauten Zustand,
- 5 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung im zusammengebauten Zustand aus einem anderen Blickwinkel,
- 6 zeigt eine schematische Darstellung des Zahnkranzhalters der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung im Stillstand oder beim Drehen in der Rückwärtsrichtung,
- 7 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Zahnkranzhalters der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung im Stillstand bzw. beim Drehen in der Rückwärtsrichtung,
- 8 zeigt eine schematische Darstellung des Zahnkranzhalters der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung beim Drehen in Vorwärtsrichtung,
- 9 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Zahnkranzhalters der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung beim Drehen in Vorwärtsrichtung,
- 10 zeigt eine Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung, und
- 11 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung im zusammengebauten Zustand.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen 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 in der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt sein.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasstdie erfindungsgemäße geräuschlose Nabenanordnung einen Nabenhalter 10, einen Zahnkranzhalter 20 und eine zwischen dem Nabenhalter 10 und dem Zahnkranzhalter 20 angebrachte einseitige Lagerbaugruppe 30. An einer Seite des Nabenhalters 10 ist eine Montagekammer 11 angeordnet, von deren Mitte aus eine Welle 12 hervorsteht. In der Montagekammer 11 ist ein Koppelring 13 aus einem Werkstoff mit höherer Stärke befestigt, wobei die innere Ringfläche des Koppelrings als Koppelfläche 131 ausgebildet ist. Die Montageaufnahme 11 und der Koppelring 13 können auf mindestens zwei unterschiedliche Weisen zusammengebaut werden. Bei einer dieser Weisen zum Zusammenbauen ist an der inneren Ringfläche der Montagekammer 11 ein Innengewindeabschnitt 111 ausgebildet und an der äußeren Ringfläche des Koppelrings 13 ist ein Außengewindeabschnitt 132 angeordnet, wobei der Koppelring 13 somit durch Verschrauben in der Montagekammer 11 befestigt werden kann. Bei einer anderen Montageweise ist an der inneren Ringfläche der Montagekammer 11 eine Vielzahl von Positioniervertiefungen 112 ausgebildet und an der äußeren Ringfläche des Koppelrings 13 ist eine Vielzahl von Positioniervorsprüngen 133 angeordnet, wobei der Koppelring 13 und die Montagekammer 11 durch das Einstecken der Positioniervorsprünge 133 in die Positioniervertiefungen 112 formschlüssig aneinander befestigt werden, wie in 3 gezeigt ist. Des Weiteren ist am Außenende der Montagekammer 11 eine Ringrinne 113 angeordnet, die im Zusammenwirken mit einem C-Ring 14 den Koppelring 13 sicher in der Montagekammer 11 beschränkt.
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Der Zahnkranzhalter 20 ist aus einer innenverzahnten Hülse 21 und einer Koppelbuchse 22 aufgebaut, wobei die innenverzahnte Hülse 21 und die Koppelbuchse 22 aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. Die innenverzahnte Hülse 21 weist eine Verbindungsöffnung 211 auf. Über die Koppelbuchse 22 ist ein Montageabschnitt 221 gesteckt, der in der Verbindungsöffnung 211 fest eingebaut ist. Außerdem ist zwischen den beiden Lagerelementen in der Koppelbuchse eine Begrenzungshülse angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsöffnung 211 der innenverzahnten Hülse 21 und der Montageabschnitt 221 der Koppelbuchse 22 durch ein Ineinandergreifen von Verzahnungen aneinander befestigt und können sich somit synchron bewegen. Die Koppelbuchse 22 weist ferner einen Sperrabschnitt 222 auf, wobei der Sperrabschnitt 222 und der Montageabschnitt 221 einteilig ausgebildet sind. An der inneren Ringfläche der Koppelbuchse 22 sind zwei Lagerelemente 23 angeordnet, zwischen denen eine Begrenzungshülse 231 angeordnet ist, die eine Blockierung und Begrenzung bewirkt.
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Die einseitige Lagerbaugruppe 30 ist zwischen der Koppelfläche 131 des Koppelrings 13 und dem Sperrabschnitt 222 der Koppelbuchse 22 montiert. Die einseitige Lagerbaugruppe 30 umfasst einen korbförmigen Kragen 31 und eine Vielzahl von in den Außenumfang des korbförmigen Kragens passend eingesteckten Keilen 32, wobei diese Keile 32 mittels eines elastischen Elements 33 am korbförmigen Kragen 31 beschränkt werden und dadurch positioniert sind. Der korbförmige Kragen 31 ist mit einer Vielzahl von Durchbrüchen versehen, in welche die Keile 32 passend eingesteckt sind. Die Keile 32 sind geneigt der Reihe nach im korbförmigen Kragen 31 montiert. An den Keilen 32 ist jeweils eine Vertiefung ausgebildet. Die Keile 32 werden durch das elastische Element 33 an der Außenseite des korbförmigen Kragens 31begrenzt. Gleichzeitig drückt das elastische Element 33 so gegen die Keile 32, dass sich die Keile 32 nach innen zurückziehen und puffernd zurückspringen.
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Für die Montage der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung wird ferner auf 1 und 2 in Verbindung mit 4 bis 7 verwiesen. Der Nabenhalter 10 wird zusammengebaut, indem der Koppelring 13, der aus einem festeren Werkstoff besteht, in der Montagekammer 11 angebracht wird und die innenverzahnte Hülse 21 und die Koppelbuchse 22 des Zahnkranzhalters 20 miteinander gekoppelt werden. Außerdem wird der Sperrabschnitt 222 der Koppelbuchse 22 so in die einseitige Lagerbaugruppe 30 eingesteckt, dass die Innenenden 321 der Keile 32 der einseitigen Lagerbaugruppe 30 mit dem Sperrabschnitt 222 in Kontakt stehen, wobei die Innenenden 321 der Keile 32 bei einer Rückwärtsdrehung an dem Sperrabschnitt 222 anliegen und sich bei einer Vorwärtsdrehung vom Sperrabschnitt 222 lösen. Ferner wird ein O-Ring 223 so auf den Sperrabschnitt 222 gesteckt, dass der C-Ring 223 an dem Innenende der einseitigen Lagerbaugruppe 30 anliegt. Am äußeren Endrand des Sperrabschnitts 222 ist eine Ringnut 224 angeordnet, in der ein weiterer O-Ring 225 angebracht wird, um das Außenende der einseitigen Lagerbaugruppe 30 zu beschränken. Durch die beiden O-Ringe 223, 225 wird die einseitige Lagerbaugruppe 30 am Sperrabschnitt 222 beschränkt. Schließlich wird der Zahnkranzhalter 20 zusammen mit der einseitigen Lagerbaugruppe 30 mit dem Nabenhalter 10 zusammengebaut. Hierzu wird die einseitige Lagerbaugruppe 30 in den Hohlraum des Koppelrings 13 eingebaut und der Zahnkranzhalter 20 wird über die Welle 12 gesteckt. Ferner wird die Koppelbuchse 22 mittels der beiden Lagerelemente 23 auf die Welle 12 aufgesteckt. Somit wird der Aufbau einer geräuschlosen Nabenanordnung realisiert.
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Hinsichtlich des Einsatzes der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung wird auf 4 und 5 in Verbindung mit 8 und 9 verwiesen. Wenn ein Fahrer auf die Pedale tritt und dadurch den Zahnkranzhalter 20 zum Drehen in einer Vorwärtsrichtung antreibt, fährt das Fahrrad vorwärts, wobei eine Neigungsrichtung der Keile 32 der einseitigen Lagerbaugruppe 30 entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Koppelbuchse 22 des Zahnkranzhalters 20 ist (siehe 7). Dabei arretiert die Koppelbuchse 22 des Zahnkranzhalters 20 mittels des Sperrabschnitts 222 die Innenenden 321 der Keile 32 dadurch, dass der Sperrabschnitt 222 an den Innenenden 321 der Keile 32 anliegt. Gleichzeitig werden die Keile 32 durch den Sperrabschnitt 222 in eine aufrechte Stellung gebracht, sodass die Außenenden 322 der Keile 32 an der Koppelfläche 131 des Koppelrings 13 anliegen, wobei der Zahnkranzhalter 20 über die einseitige Lagerbaugruppe 30 den Nabenhalter 10 mitbewegt und so der Nabenhalter 10 zu einer synchronen Bewegung angetrieben wird. Dadurch treibt der Nabenhalter 10 das Hinterrad zum Drehen an, sodass das Fahrrad vorwärts fährt.
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Wenn der Zahnkranzhalter 20 während des Fortbewegungsvorgangs des Fahrrades nicht betätigt wird oder sich in einer Rückwärtsrichtung dreht, da der Benutzer in einer Gegenrichtung auf die Pedale tritt, sind die Keile 32 der einseitigen Lagerbaugruppe 30 gemäß 6 und 7 in die Richtung geneigt, in welche sich der Zahnkranzhalter 20 dreht, sodass der Sperrabschnitt 222 der Koppelbuchse 22 die Innenenden 321 der Keile 32 nicht arretieren kann, wodurch der Zahnkranzhalter leerläuft und sich von der einseitigen Lagerbaugruppe 30 löst. Dabei springen die Keile 32 durch die Beaufschlagung des elastischen Elements 33 elastisch zurück und bleiben geneigt, sodass es nicht möglich ist, dass die Keile 32 mit ihren Außenenden 322 an die Koppelfläche 131 des Koppelrings 13 anstoßen. Wenn der Zahnkranzhalter 20 nicht betätigt wird oder sich in der Rückwärtsrichtung dreht, kann der Zahnkranzhalter 20 den Nabenhalter 10 nicht gleichzeitig mitbewegen, um den Nabenhalter 10 zum Drehen anzutreiben. Dadurch besteht nur eine Leerlauf kopplung zwischen dem Zahnkranzhalter 20 und der Kette, wobei diese Art der Kopplung zu einer Gleitbewegung des Fahrrades führt.
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Für ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung wird auf 10 und 11 verwiesen. Am Nabenhalter 10 ist ferner ein Aufsteckraum 15 angeordnet, dessen Innendurchmesser größer als der der Montagekammer 11 ist. Über den Sperrabschnitt 222 der Koppelbuchse 22 wird zuerst ein Schmierlager 24 gesteckt, wobei das Schmierlager 24 an dem Endrand des Montageabschnitts 221 anliegt und als Begrenzung fungiert. Außerdem wird die einseitige Lagerbaugruppe über den Sperrabschnitt 222 gesteckt und dadurch beschränkt. Wenn der Zahnkranzhalter 20 zusammen mit der einseitigen Lagerbaugruppe 30 mit dem Nabenhalter 10 zusammengebaut wird, kann der Zahnkranzhalter 20 mittels des Schmierlagers 24 fest im Aufsteckraum 15 eingebaut werden, wodurch die Koppelbuchse 22 am Nabenhalter 10 geschmiert wird und ungehinderter leerlaufen kann.
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Die erfindungsgemäße geräuschlose Nabenanordnung ist vorteilhaft, da in der Montagekammer 11 des Nabenhalters 10 zusätzlich ein Koppelring 13 angebracht ist und der Zahnkranzhalter 20 aus einer innenverzahnten Hülse 21 und einer Koppelbuchse 22 ausgebildet ist. Der Koppelring 13 und die Koppelbuchse 22 können beide aus einem festeren Werkstoff hergestellt sein, sodass einerseits eine Gewichtsreduzierung für die Konstruktionen des Nabenhalters 10 und des Zahnkranzhalters 20 realisiert werden kann und andererseits aber auch eine Erhöhung der Festigkeit der Teilkonstruktionen erzielt werden kann, wobei die einseitige Lagerbaugruppe 30 vor Kratzern und einem Abrieb geschützt wird, um eine stabilere Kraftübertragung zu gewährleisten.
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Da der Zahnkranzhalter 20 aus einer innenverzahnten Hülse 21 und einer Koppelbuchse 22 zusammengebaut ist, ist es möglich, die innenverzahnte Hülse 21 und die Koppelbuchse 22 zuerst einzeln zu fertigen und diese danach zusammenzubauen, wodurch einerseits der Schwierigkeitsgrad bei der Herstellung sinkt und andererseits auch der Herstellungsvorgang erleichtert wird. Außerdem ist dies auch für die Aufrechterhaltung der Rundheit des Außenumfangs der Nabenanordnung günstig, sodass die Effizienz der Kraftübertragung zwischen dem Zahnkranzhalter 20 und der einseitigen Lagerbaugruppe 30 erhöht wird und die Wahrscheinlichkeit dafür sinkt, dass eine Verformung und Beschädigung der Koppelbuchse 22 auftritt. Des Weiteren ist es möglich, die innenverzahnte Hülse 21 und die Koppelbuchse 22 des Zahnkranzhalters 20 beliebig zu kombinieren, sodass eine größere Vielfalt an Zahnkranzhaltern 20 einfach realisiert wird. Zudem ist es dadurch möglich ein abgenutztes bzw. beschädigtes Teil unabhängig von den anderen Teilen auszuwechseln, sodass die Kosten für Verbrauchsbauteile vorteilhafterweise effektiv reduziert werden können.
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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 ohne dass dabei der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche 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
- Nabenhalter
- 11
- Montagekammer
- 111
- Innengewindeabschnitt
- 112
- Positioniervertiefung
- 113
- Ringrinne
- 12
- Welle
- 13
- Koppelring
- 131
- Koppelfläche
- 132
- Außengewindeabschnitt
- 133
- Positioniervorsprung
- 14
- C-Ring
- 15
- Aufsteckraum
- 20
- Zahnkranzhalter
- 21
- innenverzahnte Hülse
- 211
- Verbindungsöffnung
- 22
- Koppelbuchse
- 221
- Montageabschnitt
- 222
- Sperrabschnitt
- 223
- O-Ring
- 224
- Ringnut
- 225
- O-Ring
- 23
- Lagerelement
- 231
- Begrenzungshülse
- 24
- Schmierlager
- 30
- einseitige Lagerbazgruppe
- 31
- korbförmiger Kragen
- 32
- Keil
- 321
- Innenende
- 322
- Außenende
- 33
- elastisches Element
