DE102021213516A1

DE102021213516A1 - Sperrvorrichtung für eine Antriebswelle eines Fahrrads und Fahrrad damit

Info

Publication number: DE102021213516A1
Application number: DE102021213516.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Ziemer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2041-12-01
Also published as: DE102021213516B4; WO2023099392A1

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Sperrvorrichtung (1) für eine Antriebswelle (2) eines Fahrrads. Die Sperrvorrichtung (1) umfasst einen mit der Antriebswelle (2) drehfest montierbaren, radial nach außen verlaufenden scheibenförmigen Abschnitt (3), wobei der radial nach außen verlaufende scheibenförmige Abschnitt (3) in einem radial außen liegenden Randbereich (4) zumindest eine Nut (5) aufweist. Die Sperrvorrichtung (1) umfasst ferner ein benachbart zu dem radial außen liegenden Randbereich (4) angeordnetes Sperrelement (6) und ein mit dem Sperrelement (6) in mechanischer Wirkverbindung stehendes, ansteuerbares Schaltelement (7). Das Schaltelement (7) ist ansteuerbar, um das Sperrelement (6) zum Sperren der Antriebswelle (2) in formschlüssige Verbindung mit der zumindest einen Nut (5) zu bringen. Vorgeschlagen wird ferner ein Fahrrad mit der Sperrvorrichtung (1).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sperrvorrichtung für eine Antriebswelle eines Fahrrads. Die Erfindung betrifft zudem ein Fahrrad mit der Sperrvorrichtung.
Stand der Technik
Bekannt sind Wegfahrsperren für Kraftfahrzeuge, insbesondere für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge. Hierbei wird eine Antriebsachse des Kraftfahrzeugs bei Abstellen des Motors mechanisch oder elektrisch blockiert. Für Fahrräder ist diese Funktion bisher nicht bekannt.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich in einem ersten Aspekt auf eine Sperrvorrichtung für eine Antriebswelle eines Fahrrads. Die Antriebswelle kann mit einer Antriebseinrichtung und einer Tretkurbelwelle des Fahrrads mechanisch wirkverbunden sein. Beispielsweise kann die Antriebswelle in Form einer Tretkurbelwelle ausgebildet sein, welche mittels Lagern in einem Gehäuse montiert ist. Beispielsweise kann die Antriebswelle mit einem Drehelement eines Getriebes der Antriebseinrichtung mechanisch wirkverbunden sein. Mittels der Antriebswelle kann eine auf die Tretkurbelwelle aufgebrachte Antriebskraft in Form eines Drehmoments an die Antriebseinrichtung des Fahrrads übertragen beziehungsweise von der Antriebseinrichtung verstärkt werden. Mittels der Sperrvorrichtung kann diese Kraftübertragung über die Antriebswelle unterbrochen werden. Beispielsweise kann die Sperrvorrichtung eine Drehbewegung der Antriebswelle blockieren, sodass mittels der Antriebswelle kein Drehmoment zum Antreiben des Fahrrads übertragen werden kann. Bei dem Fahrrad kann es sich um ein Elektrofahrrad, insbesondere ein hybrid angetriebenes Pedelec handeln. Bei einem Pedelec kann eine durch Muskelkraft erzeugte Antriebskraft des Fahrrads mit einer elektrisch erzeugten Antriebskraft des Fahrrads kombiniert werden.
Die Sperrvorrichtung umfasst einen mit der Antriebswelle drehfest montierbaren, radial nach außen verlaufenden scheibenförmigen Abschnitt. Der scheibenförmige Abschnitt kann bezüglich einer Längsachse beziehungsweise einer Drehachse der Antriebswelle in radialer Richtung von der Längsachse beziehungsweise der Drehachse der Antriebswelle nach außen verlaufen. Der radial nach außen verlaufende scheibenförmige Abschnitt kann sich hauptsächlich in radialer Richtung erstrecken. Entlang der axialen Richtung bezüglich der Längsachse der Antriebswelle kann eine Erstreckungslänge des scheibenförmigen Abschnitts gering gegenüber der Erstreckungslänge in radialer Richtung sein. Demnach kann der nach außen verlaufende Abschnitt in Form einer sich in radialer Richtung erstreckenden Scheibe ausgebildet sein. Der scheibenförmige Abschnitt kann aus einem unelastischen Material, beispielsweise Aluminium oder Stahl gefertigt sein. Alternativ kann der scheibenförmige Abschnitt aus einem nicht-metallischen Werkstoff gefertigt sein, beispielsweise einem Kunststoff oder Karbon. Der radial nach außen verlaufende scheibenförmige Abschnitt kann beispielsweise mit der Antriebswelle verschraubt oder anderweitig, beispielsweise mittels eines Widerlagers, formschlüssig mit dieser verbunden werden. Eine Drehung des scheibenförmigen Abschnitts relativ zu der Antriebswelle kann durch das drehfeste Montieren des scheibenförmigen Abschnitts auf der Antriebswelle verhindert werden. Somit kann durch ein Festsetzen des scheibenförmigen Abschnitts eine Drehbewegung der Antriebswelle blockiert werden.
Der radial nach außen verlaufende scheibenförmige Abschnitt weist in einem radial au-ßen liegenden Randbereich zumindest eine Nut auf. Bei dem radial außen liegenden Randbereich des scheibenförmigen Abschnitts kann es sich um denjenigen Bereich des scheibenförmigen Abschnitts handeln, welcher in radialer Richtung bezüglich der Längsachse der Antriebswelle am weitesten von der Antriebswelle entfernt angeordnet ist. Demnach kann der radial außen liegende Randbereich den Außenumfang des scheibenförmigen Abschnitts umfassen. Die zumindest eine Nut kann in Form einer Aussparung beziehungsweise in Form eines nicht mit Material ausgefüllten Freiraums in dem Randbereich vorliegen. Die Form der zumindest einen Nut kann der Form eines mit der Nut in Verbindung zu bringenden Gegenstücks entsprechen. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen der Nut und dem mit der Nut in Verbindung zu bringenden Gegenstück ein Abstand vorgesehen sein, um beispielsweise Fertigungstoleranzen auszugleichen zu können.
Ferner umfasst die Sperrvorrichtung ein benachbart zu dem radial außen liegenden Randbereich angeordnetes Sperrelement. Das Sperrelement und der Randbereich können sich zumindest abschnittsweise beziehungsweise zumindest temporär berühren. Alternativ oder zusätzlich kann das Sperrelement beabstandet von dem Randbereich angeordnet sein, sodass ein Abstand zwischen dem Sperrelement und dem Randbereich vorliegt. Mittels des Sperrelements kann die Sperrvorrichtung die Antriebswelle des Fahrrads sperren. Zu diesem Zweck kann das Sperrelement beispielsweise Klemmrollen, Klemmkörper, Sperrklinken, Klauenringe und/oder Schlingfedern umfassen. Weitere Arten von Sperrelementen sind ebenfalls denkbar.
Ferner umfasst die Sperrvorrichtung ein mit dem Sperrelement in mechanischer Wirkverbindung stehendes, ansteuerbares Schaltelement. Das Schaltelement kann derart mit dem Sperrelement in mechanischer Wirkverbindung stehen, dass ein Ansteuern des Schaltelements eine mechanische Verbindung zwischen dem Schaltelement und dem Sperrelement bewirkt. Beispielsweise kann das Schaltelement mit dem Sperrelement in Eingriff gebracht werden. Über diese Verbindung kann das Sperrelement betätigt werden. Beispielsweise kann das Sperrelement über diese Verbindung von einer Freilaufstellung der Antriebswelle in eine Sperrstellung der Antriebswelle verschoben werden. Das Schaltelement kann beispielsweise elektronisch mittels eines Steuersignals angesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Schaltelement mechanisch, beispielsweise mittels zumindest eines Bowdenzugs, angesteuert werden.
Das Schaltelement ist ansteuerbar, um das Sperrelement zum Sperren der Antriebswelle in formschlüssige Verbindung mit der zumindest einen Nut zu bringen. Beispielsweise anhand der mechanischen Wirkverbindung zwischen dem Sperrelement und dem Schaltelement kann das Sperrelement in formschlüssige Verbindung mit der zumindest einen Nut gebracht werden. Zum formschlüssigen Verbinden des Sperrelements mit der zumindest eine Nut kann das Sperrelement zumindest abschnittsweise konträr zu einem Innenumfang der zumindest einen Nut ausgeformt sein. Beispielsweise kann das Sperrelement zumindest abschnittsweise rechteckig ausgebildet sein, um mit einer reckteckig ausgebildeten Nut in formschlüssige Verbindung gebracht werden zu können. Alternativ kann das Sperrelement zumindest abschnittsweise zylinderförmig ausgeformt sein, um mit der zumindest einen Nut formschlüssig verbunden werden zu können, welche einen zylinderförmigen Innenumfang aufweist. Weitere Ausgestaltungen des Sperrelements und der zumindest einen Nut zur formschlüssigen Verbindung sind ebenfalls denkbar. Mittels der formschlüssigen Verbindung des Sperrelements und der zumindest einen Nut kann eine Drehbewegung der Antriebswelle, beispielsweise zum Übertragen eines Drehmoments, zumindest temporär blockiert werden. Somit kann vorgesehen sein, dass bei Vorliegen der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Sperrelement und der zumindest einen Nut die Antriebswelle nicht mehr gedreht werden kann.
Demnach kann gemäß der vorgeschlagenen Sperrvorrichtung die Antriebswelle des Fahrrads ansteuerbar gesperrt werden. Somit kann eine Drehung der Antriebswelle und mit dieser verbundener Elemente, wie beispielsweise der Tretkurbeln des Fahrrads, blockiert werden. Damit kann eine Parksperre für das Fahrrad realisiert werden, wenn dieses nicht benutzt wird beziehungsweise abgestellt ist. Aufgrund der Ansteuerbarkeit des Schaltelements kann die Antriebswelle auch während der Benutzung des Fahrrads, beispielsweise bei längerem Warten an einer Ampel, gesperrt werden. Hierdurch kann mittels der Sperrvorrichtung eine Rückrollverhinderung für das Fahrrad realisiert werden.
Nach einer Ausführungsform der Sperrvorrichtung kann die zumindest eine Nut in Form einer zumindest abschnittsweisen Ausnehmung in einem Außenumfang des scheibenförmigen Abschnitts ausgebildet sein. Der scheibenförmige Abschnitt kann hierbei beispielsweise einen kurvenförmig, insbesondere kreisförmig, verlaufenden Außenumfang aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass der kurvenförmige Verlauf des Außenumfangs lediglich im Bereich der Nut unterbrochen ist. Im Bereich der Nut kann der Außenumfang des scheibenförmigen Abschnitts eine radial nach innen gerichtete, beispielsweise rechteckige, Aussparung aufweisen. Die Ausbildung der Nut in einem Außenumfang des scheibenförmigen Abschnitts ermöglicht es, die Nut in radialer Richtung der Antriebswelle nach außen hin offen auszubilden. Somit kann das benachbart zu dem Außenumfang des scheibenförmigen Abschnitts angeordnete Sperrelement unmittelbar mit der Nut in Verbindung gebracht werden. Die Konstruktion der Sperrvorrichtung wird hierdurch erleichtert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Sperrvorrichtung kann die zumindest eine Nut an einer vorgegebenen Umfangsposition bezüglich einer an der Antriebswelle montierbaren Tretkurbel in dem scheibenförmigen Abschnitt ausgebildet sein. Die Tretkurbel kann beispielsweise mit einem Pedal zum Antreiben des Fahrrads verbunden sein. Die Tretkurbel kann in einer vorbestimmten Position beziehungsweise Orientierung an der Antriebswelle montierbar sein, beispielsweise aufgrund einer vorgesehenen Montagerichtung der Tretkurbel. Relativ zu dieser vorbestimmten Position der Tretkurbel kann die zumindest eine Nut in dem Außenumfang des scheibenförmigen Abschnitts ausgebildet werden. Die Ausbildung der zumindest einen Nut in einer vorgegebenen Umfangsposition bezüglich der Tretkurbel ermöglicht es, dass mittels des mit der Nut verbundenen Sperrelements die Antriebswelle in einer vorbestimmten Position bezüglich der Tretkurbel gesperrt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Sperrvorrichtung kann der scheibenförmige Abschnitt in dem radial außen liegenden Randbereich zumindest eine weitere Nut aufweisen, die in Umfangsrichtung versetzt zu der zumindest einen Nut angeordnet ist. Die Umfangsrichtung kann hier beispielsweise die Richtung eines Verlaufs des Außenumfangs des scheibenförmigen Abschnitts bezeichnen. In dieser Richtung kann die zumindest eine weitere Nut beabstandet von der zumindest einen Nut angeordnet sein. Die zumindest eine weitere Nut kann äquivalent zu der zumindest eine Nut ausgeformt sein. Beispielweise kann die zumindest eine weitere Nut in radialer Richtung nach außen offen ausgeformt sein. Zusätzlich kann die zumindest eine weitere Nut eine zu einer Außenkontur des Sperrelements konträr ausgebildete Innenkontur aufweisen. Alternativ kann die zumindest eine weitere Nut verschieden von der zumindest einen Nut ausgestaltet sein. Das Vorsehen einer weiteren Nut in dem scheibenförmigen Abschnitt bietet den Vorteil, dass die Antriebswelle in zumindest zwei Positionen mittels des Sperrelements gesperrt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform kann die zumindest eine weitere Nut in Umfangsrichtung des scheibenförmigen Abschnitts um 180° versetzt zu der zumindest einen Nut ausgebildet sein. Demnach kann die zumindest eine weitere Nut um die Hälfte einer Gesamtlänge des Außenumfangs des scheibenförmigen Abschnitts versetzt von der zumindest einen Nut ausgebildet sein. Die zumindest eine weitere Nut kann demnach radial gegenüberliegend zu der zumindest einen Nut auf dem scheibenförmigen Abschnitt angeordnet sein. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Antriebswelle in zwei vorgegebenen, radial bezüglich der Antriebswelle gespiegelten Positionen, gesperrt werden kann. Insbesondere bei einer Anordnung der beiden Nuten relativ zu einer auf der Antriebswelle montierbaren Tretkurbel kann demnach bei dieser Ausführungsform die Tretkurbel in zwei radial gespiegelten Positionen fixiert werden. Beispielsweise kann die Tretkurbel bei dieser Ausführungsform in einer senkrecht bezüglich einer Lauffläche des Fahrrads ausgerichteten Position mittels der Sperrvorrichtung fixiert werden. Hierbei kann die Tretkurbel einerseits bezüglich der Lauffläche des Fahrrads senkrecht nach oben, andererseits bezüglich der Lauffläche des Fahrrads senkrecht nach unten fixiert werden. Aufgrund dieser senkrechten Ausrichtung der Tretkurbel kann ein auf die fixierte Tretkurbel aufbringbares Drehmoment beziehungsweise eine aufgrund dieses Drehmoments auf die Tretkurbel wirkende Kraft minimiert werden. Somit kann die Gefahr einer mutwilligen Beschädigung der Antriebseinrichtung reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Sperrelement eine drehbar gelagerte Sperrklinke umfassen, welche mittels des Schaltelements in Eingriff mit der zumindest einen Nut gebracht werden kann. Unter einer Sperrklinke kann ein Sperrelement verstanden werden, welches mit zumindest einem Endabschnitt in Eingriff mit einem zu sperrenden Bauelement gebracht werden kann. Eine Sperrklinke kann das zu sperrende Bauelement beispielsweise in einer ersten Drehrichtung sperren und in einer zweiten Drehrichtung einen Freilauf des Bauelements ermöglichen. Alternativ kann die Sperrklinke das zu sperrende Bauelement in beiden Drehrichtungen, also drehrichtungsunabhängig, sperren. Beispielsweise kann die Antriebswelle in einem Tretlager des Fahrrads gelagert sein. In diesem Fall kann die Sperrklinke drehbar im Bereich des Tretlagers des Fahrrads gelagert sein, beispielsweise benachbart zu einem Außenumfang des Tretlagers. Die Sperrklinke kann drehbar bezüglich einer achsparallel zu der Antriebswelle verlaufenden Drehachse gelagert sein. Beispielweise kann die Sperrklinke mittels eines Drehlagers relativ zu der Drehachse drehbar gelagert sein. Die Sperrklinke kann eine durch ein Drehmoment der Antriebswelle erzeugte Kraft, welche auf den scheibenförmigen Abschnitt wirkt, zumindest teilweise aufnehmen. Über die Sperrklinke kann diese Kraft beispielsweise an einen Rahmen des Fahrrads übertragen werden. Mittels einer drehbar gelagerten Sperrklinke kann ein Sperren der Antriebswelle mit nur wenigen Bauteilen besonders einfach realisiert werden.
Bei dieser Ausführungsform kann das Sperrelement ein Federelement umfassen, welches die Sperrklinke in Richtung auf den scheibenförmigen Abschnitt vorspannt. Das Federelement kann beispielsweise als Druckfeder ausgebildet sein, welche bezüglich der Antriebswelle radial außen liegend von der Sperrklinke angeordnet ist. Die radial außenliegende Druckfeder kann zumindest teilweise komprimiert sein und mit der Sperrklinke in Verbindung stehen. Somit kann die Druckfeder eine Druckkraft auf die Sperrklinke ausüben, um diese radial nach innen, also in Richtung auf den scheibenförmigen Abschnitt, zu drücken. Alternativ kann das Federelement beispielsweise als Zugfeder ausgebildet sein, welche bezüglich der Antriebswelle radial innenliegend von der Sperrklinke angeordnet und mit dieser verbunden ist. In diesem Fall kann die Zugfeder eine Zugkraft auf die Sperrklinke ausüben, um diese radial nach innen zu ziehen. Weitere Arten von Federelementen zum Vorspannen der Sperrklinke in Richtung auf den scheibenförmigen Abschnitt sind ebenfalls denkbar. Mittels des Federelements kann die Sperrklinke in Richtung auf den radial außen liegenden Randbereich des scheibenförmigen Abschnitts vorgespannt werden. Hierdurch kann die Sperrklinke einfacher in Verbindung mit der zumindest einen Nut gebracht werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das ansteuerbare Schaltelement in Form einer drehbar gelagerten Schaltwalze ausgebildet sein, welche mit ihrem Außenumfang mit dem Sperrelement in Kontakt gebracht werden kann. Die Schaltwalze kann in Form einer Welle ausgebildet sein, welche relativ zu einer achsparallel zu der Antriebswelle verlaufenden Drehachse drehbar ist. Beispielsweise kann die Schaltwalze in einer Ausformung des Gehäuses einer Antriebseinrichtung des Fahrrads drehbar aufgenommen sein. Die Schaltwalze kann benachbart zu einem Tretlager des Fahrrads angeordnet sein. Die Schaltwalze kann beispielsweise zum Veranlassen eines Schaltvorgangs in einem Getriebe des Fahrrads verwendet werden. Die Schaltwalze kann mit ihrem Außenumfang dauerhaft in Kontakt mit dem Sperrelement stehen. Alternativ kann die Schaltwalze mit ihrem Außenumfang lediglich temporär, beispielsweise zum Durchführen eines Sperrvorgangs, in Kontakt mit dem Sperrelement stehen. Mittels einer Drehung der drehbaren Schaltwalze kann das Sperrelement auf einfache Art und Weise betätigt werden.
Bei dieser Ausführungsform kann der Außenumfang der Schaltwalze zumindest abschnittsweise eine Kurvenbahn aufweisen, mit welcher das Sperrelement bei einer Drehung der Schaltwalze betätigt werden kann. Die Kurvenbahn kann beispielsweise in Form einer radial nach innen gerichteten Ausnehmung an dem Außenumfang der Schaltwalze vorliegen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kurvenbahn beispielsweise in Form einer radial nach außen gerichteten Ausformung an dem Außenumfang der Schaltwalze vorliegen. Das Sperrelement kann beispielsweise an dem Außenumfang der Schaltwalze gleiten, wenn diese gedreht wird. Gleitet das Sperrelement entlang der Kurvenbahn, kann dadurch eine Position beziehungsweise Orientierung des Sperrelements geändert werden. Aufgrund der Änderung der Position beziehungsweise Orientierung des Sperrelements kann dieses betätigt werden. Der Außenumfang der Schaltwalze kann zumindest abschnittsweise weitere Kurvenbahnen aufweisen, welche beispielsweise zum Veranlassen eines Schaltvorgangs in einem Getriebe des Fahrrads verwendet werden können.
Bei dieser Ausführungsform kann mittels der zumindest einen Kurvenbahn des Außenumfangs der Schaltwalze das Sperrelement in formschlüssige Verbindung mit der zumindest einen Nut gebracht werden. Beispielsweise kann die Schaltwalze zum Durchführen einer Drehung angesteuert werden. Anhand dieser Drehung der Schaltwalze kann die formschlüssige Verbindung des Sperrelements mit der zumindest einen Nut hergestellt werden. Mittels dieser formschlüssigen Verbindung kann die Antriebswelle gesperrt werden. Demnach kann anhand einer Ansteuerung der Schaltwalze die Antriebswelle des Fahrrads gesperrt werden. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise eine Parksperre des Fahrrads realisiert werden.
Die Erfindung bezieht sich in einem zweiten Aspekt auf ein Fahrrad, umfassend eine Antriebseinrichtung und die Sperrvorrichtung nach dem ersten Aspekt, wobei der scheibenförmige Abschnitt mit einer Antriebswelle der Antriebseinrichtung drehfest montierbar ist. Mittels der Sperrvorrichtung nach dem ersten Aspekt kann die Antriebswelle der Antriebseinrichtung gesperrt werden. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des zweiten Aspekts Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des ersten Aspekts dar.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine in einem Tretlager eines Fahrrads angeordnete Sperrvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt schematisch die Sperrvorrichtung nach der Ausführungsform der 1 in einem Sperrzustand.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt schematisch eine in einem Tretlager eines in 1 nicht dargestellten Fahrrads angeordnete Sperrvorrichtung 1. Mittels der Sperrvorrichtung 1 kann eine Antriebswelle 2 des Fahrrads gesperrt werden. Hierfür umfasst die Sperrvorrichtung 1 einen mit der Antriebswelle 2 drehfest montierbaren, radial nach außen verlaufenden scheibenförmigen Abschnitt 3. Der scheibenförmige Abschnitt 3 weist in einem radial außen liegenden Randbereich 4 zumindest eine Nut 5 auf. In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist die zumindest eine Nut 5 in Form einer rechteckigen Ausnehmung in einem Außenumfang 41 des radial außenliegenden Randbereichs 4 des scheibenförmigen Abschnitts 3 dargestellt.
Benachbart zu dem radial außen liegenden Randbereich 4 des scheibenförmigen Abschnitts 3 ist ein Sperrelement 6 angeordnet. In der Darstellung der 1 ist das Sperrelement 6 benachbart zu dem Tretlager an einem Rahmen des Fahrrads angeordnet. Das Sperrelement 6 umfasst eine drehbar an dem Rahmen gelagerte Sperrklinke 61. Weiterhin umfasst das Sperrelement 6 ein Federelement 62, welches in der Darstellung der 1 als Druckfeder 62 ausgebildet ist. Die Druckfeder 62 spannt die Sperrklinke 61 in Richtung auf den scheibenförmigen Abschnitt 3 vor.
In einer Ausformung des Fahrradrahmens ist benachbart zu dem Sperrelement 6 ein ansteuerbares Schaltelement 7 angeordnet, welches in mechanischer Wirkverbindung mit dem Sperrelement 6 steht. Konkret kann mittels des Schaltelements 7 die drehbar gelagerte Sperrklinke 61 in Eingriff mit der zumindest einen Nut 5 gebracht werden. Das Schaltelement 7 ist in der 1 in Form einer drehbar in der Ausformung des Fahrradrahmens gelagerten Schaltwalze 71 dargestellt. Die Schaltwalze 71 kann in der Ausführungsform der 1 mit ihrem Außenumfang 72 in Kontakt mit dem Sperrelement 6 gebracht werden. Konkret kann eine Ausformung der Sperrklinke 61 an dem Außenumfang 72 der Schaltwalze 71 bei Drehung derselben gleiten. Der Außenumfang 72 der Schaltwalze 71 weist zumindest abschnittsweise eine Kurvenbahn 73 auf, mit welcher das Sperrelement 6 bei einer Drehung der Schaltwalze 71 betätigt werden kann. Auf die Betätigung des Sperrelements 6 mittels der Kurvenbahn 73 der Schaltwalze 71 wird in der Erläuterung der 2 näher eingegangen.
In dem radial außen liegenden Randbereich 4 des scheibenförmigen Abschnitts 3 ist gemäß der Ausführungsform der 1 zumindest eine weitere Nut 15 ausgeformt. Die zumindest eine weitere Nut 15 ist in Umfangsrichtung des scheibenförmigen Abschnitts 3 um 180° versetzt zu der zumindest einen Nut 5 angeordnet. In der Darstellung der 1 ist an der Antriebswelle 2 eine Tretkurbel 8 zum Antreiben des Fahrrads durch Muskelkraft montiert. Die zumindest eine Nut 5 und die zumindest eine weitere Nut 15 sind in einer jeweils vorgegebenen Umfangsposition des Außenumfangs 41 des scheibenförmigen Abschnitts 4 relativ zu der Tretkurbel 8 ausgebildet.
2 zeigt schematisch die Sperrvorrichtung 1 nach der Ausführungsform der 1 in einem Sperrzustand der Antriebswelle 2. Hierbei wurde die Schaltwalze 71 angesteuert, um eine Drehbewegung um ihre Drehachse zu vollführen. Während dieser Drehbewegung der Schaltwalze 71 gleitet die Ausformung der Sperrklinke 61 an dem Außenumfang 72 der Schaltwalze 71 entlang. Gleitet die Ausformung der Sperrklinke 61 an der in dem Außenumfang 72 der Schaltwalze 71 ausgeformten Kurvenbahn 73 entlang, wird das Sperrelement 6 derart betätigt, dass die Sperrklinke 61 in Eingriff mit der zumindest einen Nut 5 gebracht wird.
In dem in der 2 dargestellten Sperrzustand befindet sich die Sperrklinke 61 des Sperrelements 6 in formschlüssiger Verbindung mit der in dem scheibenförmigen Abschnitt 3 ausgeformten Nut 5. Aufgrund dieser formschlüssigen Verbindung ist eine Drehbewegung des scheibenförmigen Abschnitts 3 relativ zu der Antriebswelle 2 blockiert. Aufgrund der drehfesten Montage des scheibenförmigen Abschnitts 3 auf der Antriebswelle 2 ist eine Drehbewegung der Antriebswelle 2 um eine Drehachse derselben ebenfalls blockiert. Die Antriebswelle 2 ist demnach aufgrund der formschlüssigen Verbindung der Sperrklinke 61 mit der zumindest einen Nut 5 gesperrt.
Wie aus der Darstellung der 2 ersichtlich, ist die zumindest eine Nut 5 an einer vorgegebenen Umfangsposition des Außenumfangs 41 des scheibenförmigen Abschnitts 3 bezüglich der Tretkurbel 8 ausgeformt. Aufgrund dieser vorgegebenen Umfangsposition der zumindest einen Nut 5 ist die Tretkurbel 8 senkrecht nach oben relativ zu einer Lauffläche des Fahrrads ausgerichtet. Demnach ist das auf die Tretkurbel 8 aufbringbare Drehmoment im Sperrzustand der Antriebswelle 2 minimal. Die Gefahr einer Beschädigung der Antriebseinrichtung im Sperrzustand, beispielsweise durch mutwilliges, zu starkes Treten der Tretkurbel 8, kann dadurch reduziert werden.
Ein Sperrzustand der Antriebswelle 2 ist ebenfalls erreicht, wenn die Sperrklinke 61 in Eingriff mit der entlang des Außenumfangs 41 des scheibenförmigen Abschnitts 3 um 180° versetzt zu der zumindest einen Nut 5 angeordneten weiteren Nut 15 kommt. In diesem Fall ist die Tretkurbel 8 senkrecht nach unten relativ zu der Lauffläche des Fahrrads ausgerichtet. Der oben beschriebene Effekt eines minimalen, auf die Tretkurbel 8 aufbringbaren Drehmoments tritt hierbei ebenfalls ein.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist das Wirkprinzip des Sperrelements und des Schaltelements umgekehrt. In diesem Fall befindet sich ein Sperrelement zunächst nicht in Eingriff mit zumindest einer Nut. Mittels eines ansteuerbaren Schaltelements kann der Eingriff des Sperrelements mit der zumindest einen Nut hergestellt werden. Hierdurch kann die Antriebswelle ebenfalls gesperrt werden.
Bezugszeichenliste

1: Sperrvorrichtung
2: Antriebswelle
3: scheibenförmiger Abschnitt
4: Randbereich des scheibenförmigen Abschnitts
41: Außenumfang des scheibenförmigen Abschnitts
5: Nut
15: weitere Nut
6: Sperrelement
61: Sperrklinke
62: Federelement, Druckfeder
7: Schaltelement
71: Schaltwalze
72: Außenkontur
73: Kurvenbahn
8: Tretkurbel

Claims

Sperrvorrichtung (1) für eine Antriebswelle (2) eines Fahrrads, umfassend: einen mit der Antriebswelle (2) drehfest montierbaren, radial nach außen verlaufenden scheibenförmigen Abschnitt (3), wobei der radial nach außen verlaufende scheibenförmige Abschnitt (3) in einem radial außen liegenden Randbereich (4) zumindest eine Nut (5) aufweist; ein benachbart zu dem radial außen liegenden Randbereich (4) angeordnetes Sperrelement (6); und ein mit dem Sperrelement (6) in mechanischer Wirkverbindung stehendes, ansteuerbares Schaltelement (7), wobei das Schaltelement (7) ansteuerbar ist, um das Sperrelement (6) zum Sperren der Antriebswelle (2) in formschlüssige Verbindung mit der zumindest einen Nut (5) zu bringen.
Sperrvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Nut (5) in Form einer zumindest abschnittsweisen Ausnehmung in einem Außenumfang (41) des scheibenförmigen Abschnitts (3) ausgebildet ist.
Sperrvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest eine Nut (5) an einer vorgegebenen Umfangsposition bezüglich einer an der Antriebswelle (2) montierbaren Tretkurbel (8) in dem scheibenförmigen Abschnitt (3) ausgebildet ist.
Sperrvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der scheibenförmige Abschnitt (3) in dem radial außen liegenden Randbereich (4) zumindest eine weitere Nut (15) aufweist, die in Umfangsrichtung versetzt zu der zumindest einen Nut (5) angeordnet ist.
Sperrvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die zumindest eine weitere Nut (15) in Umfangsrichtung des scheibenförmigen Abschnitts (3) um 180° versetzt zu der zumindest einen Nut (5) ausgebildet ist.
Sperrvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sperrelement (6) eine drehbar gelagerte Sperrklinke (61) umfasst, welche mittels des Schaltelements (7) in Eingriff mit der zumindest einen Nut (5) gebracht werden kann.
Sperrvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das Sperrelement (6) ein Federelement (62) umfasst, welches die Sperrklinke (61) in Richtung auf den scheibenförmigen Abschnitt (3) vorspannt.
Sperrvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ansteuerbare Schaltelement (7) eine drehbar gelagerte Schaltwalze (71) umfasst, welche mit ihrem Außenumfang (72) mit dem Sperrelement (6) in Kontakt gebracht werden kann.
Sperrvorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei der Außenumfang (72) der Schaltwalze (71) zumindest abschnittsweise eine Kurvenbahn (73) aufweist, mit welcher das Sperrelement (6) bei einer Drehung der Schaltwalze (71) betätigt werden kann.
Sperrvorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei mittels der zumindest einen Kurvenbahn (73) des Außenumfangs (72) der Schaltwalze (71) das Sperrelement (6) in formschlüssige Verbindung mit der zumindest einen Nut (5) gebracht werden kann.
Fahrrad, umfassend eine Antriebseinrichtung und die Sperrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der scheibenförmige Abschnitt (3) mit einer Antriebswelle (2) der Antriebseinrichtung drehfest montierbar ist, wobei mittels der Sperrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 die Antriebswelle (2) der Antriebseinrichtung gesperrt werden kann.