DE102020116960B3

DE102020116960B3 - Fahrradnabenanordnung

Info

Publication number: DE102020116960B3
Application number: DE102020116960.4A
Authority: DE
Inventors: Ching-Shu Chen
Original assignee: Chosen Co Ltd
Current assignee: Chosen Co Ltd
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-09-23
Anticipated expiration: 2040-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrradnabenanordnung, die einen Nabenhauptkörper (10), eine Kupplungsbaugruppe (20), ein Antriebslager (30) und eine Buchse (40) umfasst, wobei der Gewindewinkel eines Außengewindeabschnitts (32) des Antriebslagers (30) größer als der Gewindewinkel eines Innengewindeabschnitts (213) einer Antriebsmittelachse (21) der Kupplungsbaugruppe (20) ist, wobei durch den Winkelunterschied des Außengewindeabschnitts (32) und des Innengewindeabschnitts (213) eine augenblickliche Verbindung der Antriebsmittelachse (21) mit einem außenverzahnten Kopplungsring (22) ermöglicht wird, wodurch der Bewegungsweg der Kupplungsbaugruppe (20) deutlich verkürzt wird. Bewegen sich das Antriebslager (30) und der Nabenhauptkörper (10) im Gegenteil nicht synchron, so wird der außenverzahnte Kopplungsring (22) über ein Verschiebungsspiel (224) die Antriebsmittelachse (21) verschieben und lockern und sich über ein vorgegebenes Bewegungswegsspiel (215) der Antriebsmittelachse (21) in Bezug auf eine Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13) nach hinten bewegen und sich dadurch lösen, sodass sich die Kupplungsbaugruppe (20) augenblicklich löst.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Nabenanordnung, insbesondere eine Fahrradnabenanordnung, die durch eine Kupplung angetrieben wird, bei der schrägflächige Bauteile zusammenwirken.
Stand der Technik
Aus der Gebrauchsmusterschrift CN 210139747 U ist eine für Kunststücke geeignete Fahrradnabe bekannt, die durch Zusammenwirken von schrägflächigen Bauteilen angetrieben wird. Die herkömmliche Nabenanordnung umfasst einen Nabenhauptkörper, in dessen axial verlaufendem Innenraum eine Mitläufterbaugruppe, ein Übertragungselement und eine Spindel angebracht sind. Bei der herkömmlichen Nabenanordnung ist ein Aufnahmeraum in dem axial verlaufenden Innenraum des Nabenhauptkörpers vorgesehen. An der Außenoberfläche der Spindel ist ein Anschlag angeordnet. Die Mitläuferbaugruppe umfasst einen Eingriffsring, einen Mitläufer, eine Anlagescheibe und eine Feder, wobei der Eingriffsring eine Durchgangsöffnung aufweist, die in Axialrichtung des Eingriffsrings verläuft, wobei es sich bei der ringförmigen Innenwandfläche der Durchgangsöffnung um eine Schrägfläche handelt. An der Außenoberfläche eines Endes des Mitläufers ist eine schräge Anlagefläche ausgebildet, und der Mitläufter weist eine Durchgangsöffnung für das Übertragungselement auf, diein Axialrichtung desMitläufersverläuft. An der Innenwandfläche der Durchgangsöffnung für das Übertragungselement ist ein Gewinde angeordnet. Das Übertragungselement weist ein Eingriffsrohr und einen Antriebskopf auf, wobei ein Ende des Eingriffsrohrs mit dem Antriebskopf verbunden ist, wobei an der Außenoberfläche des Eingriffsrohrs ein Eingriffsgewinde vorgesehen ist. Die Mitläuferbaugruppe, das Übertragungselement und die Spindel sind in dem axialen Innenraum des Nabenhauptkörpers angebracht, wobei sich ein Ende der Feder an dem Anschlagabstützt, während sich das andere Ende derselben abstützt. Ein Ende des Mitläufters stützt sich an der Anlagescheibe ab, während das andere Ende desselben in die Durchgangsöffnung des Eingriffsrings hineinragt, wobei die schräge Anlagefläche der Schrägfläche entspricht. Der Eingriffsring ist in dem Aufnahmeraum des Nabenhauptkörpers verriegelt und das Eingriffsrohr des Übertragungselements ist durch den Eingriffsring hindurch gesteckt, wobei das Eingriffsgewinde an der Außenoberfläche des Eingriffsrohrs des Übertragungselements in das Gewinde der in Axialrichtung des Mitläufters verlaufenden Durchgangsöffnung für das Übertragungselement eingreift. In der Terminologie von Anspruch 1 weist die aus der Gebrauchsmusterschrift CN 210139747 U bekannte Fahrradnabenanordnung folgende Merkmale auf:

- einen Nabenhauptkörper, in dessen Innerem ein Aufnahmeraum ausgebildet ist, wobei der Nabenhauptkörper eine Spindel, eine Abstandsscheibe und eine innenverzahnte Manschette aufweist, wobei die Spindel durch den Aufnahmeraum hindurch gesteckt ist, wobei der Außenumfang der innenverzahnten Manschette und die Innenwand des Aufnahmeraums formschlüssig aneinander anliegen, wobei an dem Innenumfang der innenverzahnten Manschette eine Mehrzahl von Innenzähnen angeordnet ist;
- eine Kupplungsbaugruppe, die eine Antriebsmittelachse umfasst, wobei die Antriebsmittelachse eine Kammer aufweist, die durch das Vorderende und das Hinterende der Antriebsmittelachse hindurch verläuft, wobei in der Kammer ein ringförmiger ebener Abschnitt und ein Innengewindeabschnitt der Reihe nach von innen nach außen angeordnet sind, wobei an dem Vorderende des Außenumfangs der Antriebsmittelachse eine konische Anlagefläche ausgebildet ist;
- ein Antriebslager, das ein axial verlaufendes Achsloch aufweist, wobei am Außenumfang des Antriebslagers ein Außengewindeabschnitt, ein Verbindungsabschnitt, ein ringförmiges Anlageteil und eine Wölbungsstruktur der Reihe nach von innen nach außen angeordnet sind, wobei ein Schräglager über den Verbindungsabschnitt gesteckt ist und der Verbindungsabschnitt zusammen mit dem Schräglager so in den Aufnahmeraum des Nabenhauptkörpers eingesetzt ist, dass der Außenumfang des Schräglagers und der Innenumfang des Aufnahmeraums in Kraftschluss stehen, wobei der Außendurchmesserabschnitt und der Innengewindeabschnitt der Antriebsmittelachse miteinander verschraubt und gekoppelt sind.

Jedoch weist die in der Gebrauchsmusterschrift CN 210139747 U offenbarte herkömmliche Fahrradnabenanordnung folgende Mängel auf. Die Mitläuferbaugruppe, das Übertragungselement und die Spindel sind in dem axial verlaufendne Innenraum des Nabenhauptkörpers montiert, wobei sich ein Ende der Feder an dem Anschlag abstützt, während sich das andere Ende der Feder an der Anlagescheibe abstützt. Ein Ende der Mitläuferbaugruppe stützt sich an der Anlagescheibe ab. Dabei führt der lange federnde Bewegungsweg der Feder dazu, dass der Bewegungsweg der Anlagescheibe durch die Federung der Feder stark beeinflusst wird, was zu einer Verlängerung des Kupplungswegs führt. Aus diesem Grund ist eine augenblickliche, schnelle Kupplung der Mitläuferbaugruppe nicht möglich.
Des Weiteren greift das Eingriffsgewinde an der Außenoberfläche des Eingriffsrohrs in das Gewinde der in Axialrichtung des Mitläufters verlaufenden Durchgangsöffnung für das Übertragungselement ein, wobei der Gewindewinkel des Eingriffsgewindes und der Gewindewinkel des Gewindes der Durchgangsöffnung für das Übertragungselement gleich sind und zueinander passen, sodass das Eingriffsgewinde und das Gewinde der Durchgangsöffnung für das Übertragungselement in flächigem Kontakt stehen, wobei die Kupplung durch Verschieben und Arbeiten der Mitläuferbaugruppe erfolgt. So kann die Mitläuferbaugruppewesentlich über den durch Eingreifen und Drehen entstehenden Bewegungsweg verschoben werden und arbeiten. So wird der Antriebsablauf der Nabe gehindert, was zu einer Kraftverzögerung führt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrradnabenanordnung zu schaffen, mit der die beim Stand der Technik genannten Mängel behoben werden.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fahrradnabenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Fahrradnabenanordnung umfasst einen Nabenhauptkörper, eine Kupplungsbaugruppe, ein Antriebslager und eine Buchse. In dem Inneren des Nabenhauptkörpers ist ein Aufnahmeraum ausgebildet, wobei der Nabenhauptkörper eine Spindel, eine Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe, ein Stützlager und eine innenverzahnte Manschette aufweist, wobei die Spindel durch den Aufnahmeraum hindurch gesteckt ist, wobei die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe, das Stützlager und die innenverzahnte Manschette der Reihe nach in den Aufnahmeraum eingesetzt sind, wobei die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe über die Spindel nach innen so gesteckt ist, dass die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe an dem Distalende des Aufnahmeraums anliegt, wobei das Stützlager so über die Spindel gesteckt ist, dass das Stützlager mit der Spindel kraftschlüssig verbunden ist und an der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe anliegt, wobei an dem ringförmigen Außenrand des Stützlagers eine Mehrzahl von Aufnahmen angeordnet ist, wobei jeder Aufnahme eine Feder und eine Stahlkugel zugewiesen sind, wobei der Außenumfang der innenverzahnten Manschette und die Innenwand des Aufnahmeraums formschlüssig aneinander anliegen, wobei an dem Innenumfang der innenverzahnten Manschette eine Mehrzahl von Innenzähnen angeordnet ist. Die Kupplungsbaugruppe umfasst eine Antriebsmittelachse und einen außenverzahnten Kopplungsring, wobei die Antriebsmittelachse eine Kammer aufweist, die durch das Vorderende und das Hinterende der Antriebsmittelachse hindurch verläuft. In der Kammer sind ein ringförmiger ebener Abschnitt und ein Innengewindeabschnitt der Reihe nach von innen nach außen angeordnet, wobei der ringförmige ebene Abschnitt so über das Antriebslager gesteckt ist, dass die Stahlkugeln mit dem ringförmigen ebenen Abschnitt in Berührung stehen und an demselben anliegen, wobei zwischen dem Distalende der Antriebsmittelachse und der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe ein Spiel vorhanden ist, wobei an dem Vorderende des Außenumfangs der Antriebsmittelachse eine konische Anlagefläche ausgebildet ist. Am Innenumfang des außenverzahnten Kopplungsrings ist ein Schrägabschnitt vorgesehen, der sich an die konische Anlagefläche der Antriebsmittelachse anschließt und mit derselben zusammenpasst. An dem Außenumfang des außenverzahnten Kopplungsrings ist eine Mehrzahl von Außenzähnen ringförmig angeordnet, wobei die Außenzähne mit den Innenzähnen der innenverzahnten Manschette zusammenwirken, wodurch sich eine Kupplung ergibt. Das Antriebslager weist ein axial verlaufendes Achsloch auf, mittels dessen das Antriebslager über die Spindel drehbar gesteckt ist. An dem Außenumfang des Antriebslagers sind ein Außengewindeabschnitt, ein Verbindungsabschnitt, ein ringförmiges Anlageteil und eine Wölbungsstruktur der Reihe nach von innen nach außen angeordnet. Ein Schräglager ist über den Verbindungsabschnitt gesteckt und der Verbindungsabschnitt zusammen mit dem Schräglager ist so in den Aufnahmeraum des Nabenhauptkörpers eingesetzt, dass der Außenumfang des Schräglagers und der Innenumfang des Aufnahmeraums in Kraftschluss stehen. Des Weiteren sind der Außendurchmesserabschnitt und der Innengewindeabschnitt der Antriebsmittelachse miteinander verschraubt und gekoppelt, wobei der Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts größer als der Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts ist. Ein C-Ring ist derart angeordnet, dass der C-Ring an dem Schräglager anliegt und in dem Innenumfang des Aufnahmeraums eingerastet ist. Die Buchse ist über die Spindel gesteckt und an einem Ende der Buchse ist eine Vertiefungsstruktur ausgebildet, die mit der Wölbungsstruktur des Antriebslagers zusammenpasst und mit derselben verbunden ist. Durch das Zusammenwirken der Vertiefungsstruktur und der Wölbungsstruktur werden die Antriebsmittelachse und der außenverzahnte Kopplungsring gesperrt oder zur An- und Entkupplung gebracht, um den Nabenhauptkörper mitzubewegen und somit denselben zum Drehen zu bringen.
Bevorzugt ist an einer Seitenfläche der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe eine ringförmige Schräge vorgesehen, deren Dicke von dem Zentrum zu der Außenkante der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe hin allmählich abnimmt, wobei die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe mittels der ringförmigen Schräge in den Aufnahmeraum eingesetzt ist, wobei an der Außenkante einer weiteren Seitenfläche der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe eine ringförmige Erhöhung angeordnet ist.
Bevorzugt liegt der Gewindwinkel des Innengewindeabschnitts der Antriebsmittelachse bei 25°~35° und der Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts des Antriebslagers bei 50°~70°.
Bevorzugt sind an dem ringförmigen Außenrand des Stützlagers zumindest drei Vorsprünge angeordnet, an denen jeweils eine Aufnahme angeordnet ist, der eine Feder und eine Stahlkugel zugewiesen sind.
Bevorzugt ist an der konischen Anlagefläche der Antriebsmittelachse eine Mehrzahl von kleinen Rippen angeordnet, die axial verlaufen.
Bevorzugt ist an dem verjüngenden Distalende des Schrägabschnitts am Innenumfang des außerverzahnten Kopplungsrings ein ringförmiges Anschlagteil vorstehend angeordnet.
Bevorzugt sind im Inneren der Buchse zumindest zwei Lagerelemente angeordnet, wobei die Buchse mittels der beiden Lagerelemente über die Spindel gesteckt ist.
Bevorzugt ist an dem Distalende der Spindel ferner ein Außengewindeabschnitt angeordnet, auf den eine Kappe aufschraubbar ist, um die Buchse zu fixieren.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Fahrradnabenanordnung so ausgebildet, dass der Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts des Antriebslagers größer als der Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts der Antriebsmittelachse ist. Beim Drehen des Antriebslagers verschieben sich die Antriebsmittelachse und das Antriebslager aufgrund des Unterschieds zwischen dem Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts und dem Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts durch Punkt-Fläche-Kontakt um ein gewisses Maß, wobei dieses Maß an Verschiebung zu einem Druck für zwischenzeitige Fixierung führt, unter dessen Wirkung die Antriebsmittelachse und der außenverzahnte Kopplungsring augenblicklich miteinander gekoppelt werden, wodurch der Bewegungsweg der Kupplungsbaugruppe deutlich verkürzt wird. Auf diese Weise erfolgt der Antrieb noch reibungsloser, sodass der Nabenhauptkörper empfindlicher auf den Antrieb reagiert und die Drehbewegung des Nabenhauptkörpers dadurch schneller ausgelöst wird.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass bei dem außenverzahnten Kopplungsring ein Verschiebungsspiel zwischen der innenverzahnten Manschette und der Antriebsmittelachse vorgegeben ist. Bewegen sich das Antriebslager und der Nabenhauptkörper nicht synchron, so wird der außenverzahnte Kopplungsring über das Verschiebungsspiel die Antriebsmittelachse verschieben und lockern, wobei sich der außenverzahnte Kopplungsring über ein vorgegebenes Bewegungswegsspiel der Antriebsmittelachse in Bezug auf die Gasfaserkunststoff-Abstandsscheibe nach hinten bewegt und sich dadurch löst. Dies führt dazu, dass sich die konische Anlagefläche der Antriebsmittelachse von dem Schrägabschnitt des außenverzahnten Kopplungsrings löst. Auf diese Weise wird ein augenblickliches Lösen der Kupplungsbaugruppe realisiert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung besteht darin, dass bei dem Stützlager die Stahlkugeln durch Beaufschlagen der Federn mit dem ringförmigen ebenen Abschnitt der Antriebsmittelachse in reibenden Kontakt kommen, sodass die Antriebsmittelachse eine Stoßdämpfung bewirkt. Löst sich die Antriebsmittelachse von dem außenverzahnten Kopplungsring, so wird die Bewegung der Antriebsmittelachse durch Reibung des Stützlagers so beschränkt, dass die Antriebsmittelachse nicht mit dem außenverzahnten Kopplungsring in Kontakt kommt und nicht leicht mit demselben verbunden wird. Auf diese Weise wird das Kupplungsverhältnis zwischen der Antriebsmittelachse und dem außenverzahnten Kopplungsring sichergestellt.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung.
2 zeigt eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung aus 1.
3 zeigt eine Schnittansicht des Zusammenschließens der Bauteile einer Kupplungsbaugruppe der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung aus 1 und eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der Kupplungsbaugruppe.
4 zeigt eine schematische Darstellung des Eingriffs einer Antriebsmittelachse mit einem Antriebslager in dem Vorgang des Zusammenschließens der Bauteile der Kupplungsbaugruppe der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung aus 1.
5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A aus 3.
6 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B aus 3 und eine schematische Darstellung des verbundenen Zustandes von Bauteilen der Kupplungsbaugruppe.
7 zeigt eine Schnittansicht des Trennens von Bauteilen der Kupplungsbaugruppe und eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts davon.
8 zeigt eine schematische Darstellung des Eingriffs der Antriebsmittelachse und des Antriebslagers beim Lösen der Kupplungsbaugruppe der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung.
9 zeigt eine Schnittansicht der Kupplungsbaugruppe der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung im gelösten Zustand aus einem weiteren Sichtwinkel.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Antriebsmittelachse der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung.
11 zeigt eine Schnittansicht der Antriebsmittelachse des weiteren Ausführungsbeispiels aus 10 im verbunden Zustand.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele und deren Darstellung in den beigefügten Zeichnungen beschränkt.
Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst die erfindungsgemäße Fahrradnabenanordnung einen Nabenhauptkörper 10, eine Kupplungsbaugruppe 20, ein Antriebslager 30 und eine Buchse 40. In dem Inneren des Nabenhauptkörpers 10 ist ein Aufnahmeraum 11 ausgebildet, wobei der Nabenhauptkörper 10 eine Spindel 12, eine Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13, ein Stützlager 14 und eine innenverzahnte Manschette 15 aufweist, wobei die Spindel 12 durch den Aufnahmeraum 11 hindurch gesteckt ist, wobei die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13, das Stützlager 14 und die innenverzahnte Manschette 15 der Reihe nach in den Aufnahmeraum 11 eingesetzt sind, wobei an einer Seitenfläche der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13 eine ringförmige Schräge 131 vorgesehen ist, deren Dicke von dem Zentrum zu der Außenkante der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13 hin allmählich abnimmt, wobei die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13 mittels der ringförmigen Schräge 131 in den Aufnahmeraum 11 eingesetzt ist, wobei an der Außenkante einer weiteren Seitenfläche der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13 eine ringförmige Erhöhung 132 angeordnet ist, wobei das Stützlager 14 so über die Spindel 12 gesteckt ist, dass das Stützlager 14 mit der Spindel 12 kraftschlüssig verbunden ist und an der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13 anliegt, wobei an dem äußeren Ringrand des Stützlagers 14 zumindest drei Vorsprünge 141 angeordnet sind, an denen jeweils eine Aufnahme 142 angeordnet ist, der eine Feder 143 und eine Stahlkugel 144 zugewiesen sind, wobei der Außenumfang der innenverzahnten Manschette 15 und die Innenwand des Aufnahmeraums 11 formschlüssig aneinanderliegen, wobei an dem Innenumfang der innenverzahnten Manschette 15 eine Mehrzahl von Innenzähnen 151 angeordnet ist.
Die Kupplungsbaugruppe 20 umfasst eine Antriebsmittelachse 21 und einen außenverzahnten Kopplungsring 22, wobei die Antriebsmittelachse 21 eine Kammer 211 aufweist, die durch das Vorderende und das Hinterende der Antriebsmittelachse 21 hindurch verläuft. In der Kammer 211 sind ein ringförmiger ebener Abschnitt 212 und ein Innengewindeabschnitt 213 der Reihe nach von innen nach außen angeordnet, wobei der ringförmige ebene Abschnitt 212 so über das Antriebslager 14 gesteckt ist, dass die Stahlkugeln 144 mit dem ringförmigen ebenen Abschnitt 212 in Berührung kommen und an denselben liegen, wobei die Breite des Vorderendes des Außenumfangs der Antriebsmittelachse 21 allmählich so abnimmt, dass sich eine konische Anlagefläche 214 bildet. An dem Innenumfang des außenverzahnten Kopplungsrings 22 ist ein Schrägabschnitt 221 vorgesehen, der sich an die konische Anlagefläce 214 der Antriebsmittelachse 21 anschließt und mit derselben zusammenpasst. An dem verjüngenden Distalende des Schrägabschnitts 221 ist ein ringförmiges Anschlagteil 222 vorstehend angeordnet, wobei an dem Außenumfang des außenverzahnten Kopplungsrings 22 eine Mehrzahl von Außenzähnen 223 ringförmig angeordnet ist, wobei die Außenzähne 223 mit den Innenzähnen 151 der innenverzahnten Manschette 15 zusammenwirken, wodurch sich eine Kupplung ergibt.
Das Antriebslager 30 weist ein axial verlaufendes Achsloch 31 auf, in dem zumindest zwei Lagerelemente 311 angeordnet sind, die über die Spindel 12 gesteckt sind. Am Außenumfang des Antriebslagers 30 sind ein Außengewindeabschnitt 32, ein Verbindungsabschnitt 33, ein ringförmiges Anlageteil 34 und eine Wölbungsstruktur 35 der Reihe nach von innen nach außen angeordnet, wobei der Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts 32 größer als der Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts 213 ist. Ein Schräglager 36 ist über den Verbindungsabschnitt 33 gesteckt und durch das ringförmige Anlageteil 34 gesperrt und somit positioniert. Das Antriebslager 30 ist in den Aufnahmeraum 11 des Nabenhauptkörpers 10 eingesetzt und ein C-Ring 37 ist derart angeordnet, dass der C-Ring 37 an dem Schräglager 36 anliegt und in dem Innenumfang des Aufnahmeraums 11 eingerastet ist. Im Inneren der Buchse 40 sind zumindest zwei Lagerelemente 41 angeordnet und die Buchse 40 ist mittels der beiden Lagerelemente 41 über die Spindel 12 gesteckt. An einem Ende der Buchse 40 ist eine Vertiefungsstruktur 42 ausgebildet, die mit der Wölbungsstruktur 35 des Antriebslagers 30 zusammenpasst und mit derselben verbunden ist. An dem Distalende der Spindel 12 ist ferner ein Außengewindeabschnitt 121 angeordnet, auf den eine Kappe 43 aufschraubbar ist, um die Buchse 40 zu fixieren.
Der Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts 213 der Antriebsmittelachse 21 liegt bei 25°~35° und der Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts 32 des Antriebslagers 30 liegt bei 50°~70°.
Für den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung wird auf 2 bis 6 verwiesen. Zunächst wird die Spindel 12 durch den Aufnahmeraum 11 des Nabenhauptkörpers 10 hindurch gesteckt. Weiter werden die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13 und das Stützlager 14 so über die Spindel 12 gesteckt, dass die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13 mit der ringförmigen Schräge 131 nach innen gerichtet in die Innenwand des Aufnahmeraums 11 eingesetzt wird und das Stützlager 14 an der Spindel 12 kraftschlüssig befestigt wird und nach innen hin an der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13 anliegt. Die innenverzahnte Manschette 15 wird so in den Innenraum 11 eingeschoben, dass die innenverzahnte Manschette 15 an dem Innenumfang des Aufnahmeraums 11 kraftschlüssig befestigt wird. Die Kupplungsbaugruppe 20 wird in den Aufnahmeraum 11 eingesetzt, wobei die Kammer 211 der Antriebsmittelachse 21 das Stützlager 14 umhüllt und mittels des ringförmigen ebenen Abschnitts 212 mit den Stahlkugeln 144 des Stützlagers 14 in reibendem Kontakt steht. An dem Distalende der Antriebsmittelachse 21 ist ein Bewegungswegsspiel 215 in Bezug auf die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 215 vorgegeben. Der außenverzahnte Kopplungsring 22 und die Antriebsmittelachse 21 werden so ineinander gesteckt, dass der Schrägabschnitt 221 am Innenumfang des außenverzahnten Kopplungsrings 22 und die konische Anlagefläche 214 der Antriebsmittelachse 21 passend aneinander anliegen und die Außenzähne 223 am Außenumfang des außenverzahnten Kopplungsrings 22 und die Innenzähne 151 der innenverzahnten Manschette 15 ineinander eingreifen. Bei dem außenverzahnten Kopplungsring 22 ist ein Verschiebungsspiel 224 zwischen der innenverzahnten Manschette 15 und der Antriebsmittelachse 21 vorgegeben. Der außenverzahnte Kopplungsring 22 wird dazu gebracht, nach vorne und hinten verschiebbar mit der innenverzahnten Manschette 15 in Eingriff zu kommen. Dem Verbindungsabschnitt 33 des Antriebslagers 30 ist ein Schräglager 36 zugeordnet. Das Antriebslager 30 wird in den Aufnahmeraum 11 eingesetzt, wobei das Achsloch 31 des Antriebslagers 30 zusammen mit zumindest zwei Lagerelementen 311 über die Spindel 12 gesteckt wird, sodass das Antriebslager 30 und die Antriebsmittelachse 21 durch Zusammenwirken des Außengewindeabschnitts 32 mit dem Innengewindeabschnitt 213 gekoppelt werden. Das Schräglager 36 wird in den Aufnahmeraum 11 so eingesetzt, dass der Außenumfang des Schräglagers 36 mit dem Innenumfang des Aufnahmeraums 11 in Kraftschluss kommt. Das Schräglager 36 wird so nach vorne geschoben, dass das Schräglager 36 an dem Ende der innenverzahnten Manschette 15 anliegt. Weiter wird ein C-Ring 37 zum Anliegen an dem Schräglager 36 und zum Einrasten in de Aufnahmeraum 11 gebracht. Somit wird das Antriebslager 30 drehbar in dem Aufnahmeraum 11 montiert und kann somit die Antriebsmittelachse 21 mitbewegen, damit die Antriebsmittelachse 21 den außenverzahnten Kopplungsring 22 sperrt oder an- oder entkuppelt. Die Buchse 40 wird mittels der beiden in deren Innenraum angeordneten Lagerelemente 41 außerhalb der Spindel 12 drehbar gelagert, wobei die Vertiefungsstruktur 42 an einem Ende der Buchse 40 und die Wölbungsstruktur 35 des Antriebslagers 30 ineinander gefügt und dadurch miteinander gekoppelt werden. Schließlich wird die Kappe 43 auf den Außengewindeabschnitt 121 am Distalende der Spindel 12 aufgeschraubt, um ein Ausgleiten der Buchse 40 zu verhindern. Somit ist die Fahrradnabenanordnung zusammengebaut.
Für den Einsatz der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung wird auf 3 bis 6 verwiesen. Die erfindungsgemäße Fahrradnabenanordnung ist für Rennfahrräder und Mountainbikes geeignet. Auf dem Außenumfang der Buchse 40 ist ein Schwungradsatz für Fahrräder montiert. Durch Treten wird die Buchse 40 über die Kurbeln und Pedale mitbewegt und sodann zum Drehen gebracht. Durch Treten in Vorwärtsrichtung wird das Fahrrad zum Fortbewegen in Vorwärtsrichtung gebracht. Durch das Zusammenwirken des Außengewindeabschnitts 32 mit dem Innengewindeabschnitt 213 bringt das Antriebslager 30 die Antriebsmittelachse 21 zum Bewegen. Aufgrund der Gestaltung, dass der Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts 32 größer als der Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts 213 ist, findet kein vollständig passender Eingriff zwischen dem Außengewindeabschnitt 32 und dem Innengewindeabschnitt 213 statt. Statt dessen findet die Kraftübertragung durch Punkt-Fläche-Kontakt statt, wobei die Antriebsmittelachse 21 augenblicklich zum Verschieben in Richtung des außenverzahnten Kopplungsrings 22 gebracht wird, sodass die Antriebsmittelachse 21 schnell mit dem Antriebslager 30 gekoppelt wird, wobei die konische Anlagefläche 214, die an dem Ende der Antriebsmittelachse 21 ausgebildet ist, mit dem Schrägabschnitt 221 des außenverzahnten Kopplungsrings 22 kraftschlüssig verbunden wird. Weiter wird die von dem Antriebslager 30 erhaltene Kraft durch den Eingriff des außenverzahnten Kopplungsrings 22 mit der innenverzahnten Manschette 15 auf den Nabenhauptkörper 10 übertragen, sodass sich der Nabenhauptkörper 10 synchron dreht.
Weiter wird auf 7 bis 9 verwiesen. Wenn der Fahrer während der Fahrt mit dem Treten aufhört, wird die Buchse 40 mit der Drehbewegung aufhören, wodurch das Antriebslager 30 und die Antriebsmittelachse 21 auch zum Stillstand kommen. Dabei drehen sich die innenverzahnte Manschette 15 und der außenverzahnte Kopplungsring 22 mit dem Gleiten des Nabenhauptkörpers 10 weiter. Da sich die Antriebsmittelachse 21 nicht mehr dreht, verschiebt sich der nicht synchron bewegende außenverzahnte Kopplungsring 22 über das vorgegebene Verschiebungsspiel 224, um die Antriebsmittelachse 21 zu schieben und zu lockern. Dadurch verschiebt sich die Antriebsmittelachse 21 mittels des Bewegungswegsspiels 215 in Richtung der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe und tritt sodann aus, sodass sich die konische Anlagefläche 214 der Antriebsmittelachse 21 von dem Schrägabschnitt 221 des außenverzahnten Kopplungsrings 22 löst. Somit löst sich die Antriebsmittelachse 21 der Kupplungsbaugruppe 20 augenblicklich von dem außenverzahnten Kopplungsring 22, sodass der Nabenhauptkörper 10 leerläuft und sich dadurch ungehindert drehen kann.
Des Weiteren ergibt sich eine Stoßdämpfung durch den reibenden Kontakt der Stahlkugeln 144 des Stützlagers 14 mit der Innenwand der Antriebsmittelachse 21. Durch die Stoßdämpfung kann die von dem außenverzahnten Kopplungsring 22 gelöste Antriebsmittelachse 21 zwischenzeitlich an der Spindel 12 fixiert und erst mit einer gewissen Drehkraft zum Drehen gebracht werden. Somit ist vermeidbar, dass die Antriebsmittelachse 21 leicht zum Drehen gebracht und dadurch mit dem außenverzahnten Kopplungsring 22 zusammengefügt wird.
Tritt der Fahrer bei einem weiter gleitenden Fahrrad wieder auf die Pedale, wird die Buchse 40 wieder zum Drehen gebracht, wobei das Antriebslager 30 nun augenblicklich die Antriebsmittelachse 21 zum Verschieben in Richtung des außenverzahnten Kopplungsrings 22 bringt, sodass die konische Anlagefläche 214, die an dem Ende der Antriebsmittelachse 21 ausgebildet ist, wieder mit dem Schrägabschnitt 221 des außenverzahnten Kopplungsrings 22 gekoppelt wird, um den Nabenhauptkörper 10 anzutreiben und denselben zum Drehen zu bringen.
In 10 und 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Antriebsmittelachse 21 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an der konischen Anlagefläche 214 ferner eine Mehrzahl von kleinen Rippen 216 angeordnet, die axial verlaufen. Die kleinen Rippen 216 sorgen für eine Vergrößerung der Kraft, mit der die konische Anlagefläche 214 mit dem außenverzahnten Kopplungsring 22 in Kontakt steht und an demselben anliegt.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Fahrradnabenanordnung so ausgebildet, dass der Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts 32 des Antriebslagers 30 größer als der Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts 213 der Antriebsmittelachse 21 ist. Beim Drehen des Antriebslagers 30 verschieben sich die Antriebsmittelachse 21 und das Antriebslager 30 aufgrund des Unterschieds zwischen dem Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts 32 und dem Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts 213 durch Punkt-Fläche-Kontakt um ein gewisses Maß, wobei dieses Maß an Verschiebung zu einem Druck für zwischenzeitige Fixierung führt, unter dessen Wirkung die Antriebsmittelachse 21 und der außenverzahnte Kopplungsring 22 augenblicklich miteinander gekoppelt werden, wodurch der Bewegungsweg der Kupplungsbaugruppe 20 deutlich verkürzt wird. Auf diese Weise erfolgt der Antrieb noch reibungsloser, sodass der Nabenhauptkörper 10 empfindlicher auf den Antrieb reagiert und die Drehbewegung des Nabenhauptkörpers 10 dadurch schneller ausgelöst wird.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass bei dem außenverzahnten Kopplungsring 22 ein Verschiebungsspiel 224 zwischen der innenverzahnten Manschette 15 und der Antriebsmittelachse 21 vorgegeben ist. Bewegen sich das Antriebslager 30 und der Nabenhauptkörper 10 nicht synchron, so wird der außenverzahnte Kopplungsring 22 über das Verschiebungsspiel 224 die Antriebsmittelachse 21 verschieben und lockern, wobei sich der außenverzahnte Kopplungsring 22 über ein vorgegebenes Bewegungswegsspiel 215 der Antriebsmittelachse 21 in Bezug auf die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe 13 nach hinten bewegt und sich dadurch löst. Dies führt dazu, dass sich die konische Anlagefläche 214 der Antriebsmittelachse 21 von dem Schrägabschnitt 221 des außenverzahnten Kopplungsrings 22 löst. Auf diese Weise wird ein augenblickliches Lösen der Kupplungsbaugruppe 20 realisiert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Fahrradnabenanordnung besteht darin, dass bei dem Stützlager 14 die Stahlkugeln 144 durch Beaufschlagen der Federn 143 mit dem ringförmigen ebenen Abschnitt 212 der Antriebsmittelachse 21 in reibenden Kontakt kommen, sodass die Antriebsmittelachse 21 eine Stoßdämpfung bewirkt. Löst sich die Antriebsmittelachse 21 von dem außenverzahnten Kopplungsring 22, so wird die Bewegung der Antriebsmittelachse 21 durch Reibung des Stützlagers 14 so beschränkt, dass die Antriebsmittelachse 21 nicht mit dem außenverzahnten Kopplungsring 22 in Kontakt kommt und nicht leicht mit demselben verbunden wird. Auf diese Weise wird das Kupplungsverhältnis zwischen der Antriebsmittelachse 21 und dem außenverzahnten Kopplungsring 22 sichergestellt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen 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

10: Nabenhauptkörper
11: Aufnahmeraum
12: Spindel
121: Außengewindeabschnitt
13: Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe
131: ringförmige Schräge
132: ringförmige Erhöhung
14: Stützlager
141: Vorsprung
142: Aufnahme
143: Feder
144: Stahlkugel
15: innenverzahnte Manschette
151: Innenzahn
20: Kupplungsbaugruppe
21: Antriebsmittelachse
211: Kammer
212: ringförmiger ebener Abschnitt
213: Innengewindeabschnitt
214: konische Anlagefläche
215: Bewegungswegsspiel
216: kleine Rippe
22: außenverzahnter Kopplungsring
221: Schrägabschnitt
222: ringförmiges Anschlagteil
223: Außenzahn
224: Verschiebungsspiel
30: Antriebslager
31: Achsloch
311: Lagerelement
32: Außengewindeabschnitt
33: Verbindungsabschnitt
34: ringförmiges Anlageteil
35: Wölbungsstruktur
36: Schräglager
37: C-Ring
40: Buchse
41: Lagerelement
42: Vertiefungsstruktur
43: Kappe

Claims

Fahrradnabenanordnung, umfassend - einen Nabenhauptkörper (10), in dessen Innerem ein Aufnahmeraum (11) ausgebildet ist, wobei der Nabenhauptkörper (10) eine Spindel (12), eine Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13), ein Stützlager (14) und eine innenverzahnte Manschette (15) aufweist, wobei die Spindel (12) durch den Aufnahmeraum (11) hindurch gesteckt ist, wobei die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13), das Stützlager (14) und die innenverzahnte Manschette (15) der Reihe nach in den Aufnahmeraum (11) eingesetzt sind, wobei die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13) über die Spindel (12) nach innen so gesteckt ist, dass die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13) an dem Distalende des Aufnahmeraums (11) anliegt, wobei das Stützlager (14) so über die Spindel (12) gesteckt ist, dass das Stützlager (14) mit der Spindel (12) kraftschlüssig verbunden ist und an der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13) anliegt, wobei an dem ringförmigen Außenrand des Stützlagers (14) eine Mehrzahl von Aufnahmen (142) angeordnet ist, wobei jeder Aufnahme (142) eine Feder (143) und eine Stahlkugel (144) zugewiesen sind, wobei der Außenumfang der innenverzahnten Manschette (15) und die Innenwand des Aufnahmeraums (11) formschlüssig aneinander anliegen, wobei an dem Innenumfang der innenverzahnten Manschette (15) eine Mehrzahl von Innenzähnen (151) angeordnet ist; - eine Kupplungsbaugruppe (20), die eine Antriebsmittelachse (21) und einen außenverzahnten Kopplungsring (22) umfasst, wobei die Antriebsmittelachse (21) eine Kammer (211) aufweist, die durch das Vorderende und das Hinterende der Antriebsmittelachse (21) hindurch verläuft, wobei in der Kammer (211) ein ringförmiger ebener Abschnitt (212) und ein Innengewindeabschnitt (213) der Reihe nach von innen nach außen angeordnet sind, wobei der ringförmige ebene Abschnitt (212) so über das Antriebslager (14) gesteckt ist, dass die Stahlkugeln (144) mit dem ringförmigen ebenen Abschnitt (212) in Berührung stehen und an demselben anliegen, wobei zwischen dem Distalende der Antriebsmittelachse (21) und der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13) ein Spiel vorhanden ist, wobei an dem Vorderende des Außenumfangs der Antriebsmittelachse (21) eine konische Anlagefläche (214) ausgebildet ist, wobei am Innenumfang des außenverzahnten Kopplungsrings (22) ein Schrägabschnitt (221) vorgesehen ist, der sich an die konische Anlagefläce (214) der Antriebsmittelachse (21) anschließt und mit derselben zusammenpasst, wobei an dem Außenumfang des außenverzahnten Kopplungsrings (22) eine Mehrzahl von Außenzähnen (223) ringförmig angeordnet ist, wobei die Außenzähne (223) mit den Innenzähnen (151) der innenverzahnten Manschette (15) zusammenwirken, wodurch sich eine Kupplung ergibt; - ein Antriebslager (30), das ein axial verlaufendes Achsloch (31) aufweist, in dem zumindest zwei Lagerelemente (311) angeordnet sind, die über die Spindel (12) gesteckt sind, wobei am Außenumfang des Antriebslagers (30) ein Außengewindeabschnitt (32), ein Verbindungsabschnitt (33), ein ringförmiges Anlageteil (34) und eine Wölbungsstruktur (35) der Reihe nach von innen nach außen angeordnet sind, wobei ein Schräglager (36) über den Verbindungsabschnitt (33) gesteckt ist und der Verbindungsabschnitt (33) zusammen mit dem Schräglager (36) so in den Aufnahmeraum (11) des Nabenhauptkörpers (10) eingesetzt ist, dass der Außenumfang des Schräglagers (36) und der Innenumfang des Aufnahmeraums (11) in Kraftschluss stehen, wobei der Außendurchmesserabschnitt (32) und der Innengewindeabschnitt (213) der Antriebsmittelachse (21) miteinander verschraubt und gekoppelt sind, wobei der Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts (32) größer als der Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts (231) ist, wobei ein C-Ring (37) derart angeordnet ist, dass der C-Ring (37) an dem Schräglager (36) anliegt und in dem Innenumfang des Aufnahmeraums (11) eingerastet ist; und - eine Buchse (40), die über die Spindel (12) gesteckt ist, wobei an einem Ende der Buchse (40) eine Vertiefungsstruktur (42) ausgebildet ist, die mit der Wölbungsstruktur (35) des Antriebslagers (30) zusammenpasst und mit derselben verbunden ist, wobei durch das Zusammenwirken der Vertiefungsstruktur (42) und der Wölbungsstruktur (35) die Antriebsmittelachse (21) und der außenverzahnte Kopplungsring (22) gesperrt oder zur An- und Entkupplung gebracht werden, um den Nabenhauptkörper (10) mitzubewegen und somit denselben zum Drehen zu bringen.
Fahrradnabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Seitenfläche der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13) eine ringförmige Schräge (131) vorgesehen ist, deren Dicke von dem Zentrum zu der Außenkante der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13) hin allmählich abnimmt, wobei die Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13) mittels der ringförmigen Schräge (131) in den Aufnahmeraum (11) eingesetzt ist, wobei an der Außenkante einer weiteren Seitenfläche der Glasfaserkunststoff-Abstandsscheibe (13) eine ringförmige Erhöhung (132) angeordnet ist.
Fahrradnabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindewinkel des Innengewindeabschnitts (213) der Antriebsmittelachse (21) bei 25°~35° und der Gewindewinkel des Außengewindeabschnitts (32) des Antriebslagers (30) bei 50°~70° liegt.
Fahrradnabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ringförmigen Außenrand des Stützlagers (14) zumindest drei Vorsprünge (141) angeordnet sind, an denen jeweils eine Aufnahme (142) angeordnet ist, der eine Feder (143) und eine Stahlkugel (144) zugewiesen sind.
Fahrradnabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der konischen Anlagefläche (214) der Antriebsmittelachse (21) eine Mehrzahl von kleinen Rippen (216) angeordnet ist, die axial verlaufen.
Fahrradnabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem verjüngenden Distalende des Schrägabschnitts (221) am Innenumfang des außerverzahnten Kopplungsrings (22) ein ringförmiges Anschlagteil (222) vorstehend angeordnet ist.
Fahrradnabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Buchse (40) zumindest zwei Lagerelemente (41) angeordnet sind, wobei die Buchse (40) mittels der beiden Lagerelemente (41) über die Spindel (12) gesteckt ist.
Fahrradnabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Distalende der Spindel (12) ferner ein Außengewindeabschnitt (121) angeordnet ist, auf den eine Kappe (43) aufschraubbar ist, um die Buchse (40) zu fixieren.