DE19527092A1

DE19527092A1 - Freilaufkupplung für eine Fahrradnabe

Info

Publication number: DE19527092A1
Application number: DE19527092A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Schmidt
Original assignee: Wehmeyer Zweiradteile G GmbH
Current assignee: Wehmeyer Zweiradteile G GmbH
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2015-07-26
Also published as: DE19527092C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung für eine Fahrradnabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei bekannten Freilaufnaben werden die Klinken ständig durch Federkraft an die Zähne des Klinkenrades gedrückt um bei Belastung des Ritzels kraftschlüssig mit den Zähnen in Eingriff zu kommen.

Konstruktionsbedingt erfordert das Zusammenspiel zwischen den Klinken und den Zähnen einen erheblichen Fertigungsaufwand, da sehr geringe Toleranzen einge halten werden müssen. Trotzdem führen auch engste Toleranzen dazu, daß bei Be lastung nicht alle Klinken in Eingriff kommen.

So kann es durchaus sein, daß die auf das Ritzel aufgebrachte Kraft lediglich von einer Klinke auf den Nabenkörper übertragen wird.

Das dies bezüglich der Funktionsweise und der Standzeit Nachteile mit sich bringt, ist selbstverständlich und muß nicht im einzelnen erläutert werden.

Dadurch, daß die Klinken ständig an das Klinkenrad gedrückt werden und bei Nicht eingriff von der Schräge angehoben und anschließend auf den Zahn und zurück schnappend entsteht ein schnarrendes Laufgeräusch während der Freilaufphase, was vielfach als äußerst störend empfunden wird.

Nachteile im vorgenannten Sinne weisen auch die Freilaufkupplungen auf, die aus folgenden Schriften bekannt sind: US 22 26 247, US 13 30 407, DE-GM 17 94 085, DE-AS 11 03 785, DE-AS 15 75 963, E 40190 B und FR 2678991.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufkupplung der gattungsgemäßen Art so zu gestalten, daß ihre Belastbarkeit sowie ihre Standzeit erhöht und eine Geräuschemission während des Freilaufs weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Freilaufkupplung gelöst, die die Merkmale des An spruches 1 aufweist.

Hierdurch ist zunächst einmal gewährleistet, daß alle Klinken im Eingriffsfall gleich zeitig und gleichmüßig belastet werden so daß sich eine exakte Lastverteilung ergibt, mit der Folge, daß keine Einzelabnutzung einer Klinke erfolgt. Dies führt naturgemäß zu einer Erhöhung der Standzeit.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß, da die Klinken nicht mehr ständig an das Klinkenrad angedrückt werden, praktisch keine Geräusche während des Freilaufs entstehen. Überdies ist der Antrieb spürbar leichtgängiger, wozu auch bei trägt, daß nur wenige Massen zu bewegen sind.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß jeweils ein Klinken träger und eine Klinke in einem ersten Ausschnitt der Steuerscheibe gelagert sind, an deren Begrenzungswand sich die Klinke abstützt.

Weiter kann vorgesehen sein, daß das Steuersegment in einem zweiten Ausschnitt in Umfangsrichtung beweglich angeordnet ist.

In diesem Fall sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Steuersegment in Drehrichtung des Nabenkörpers federnd gelagert ist, so daß zu Beginn des Eingriffs, d. h. wenn Kraft auf das Ritzel aufgebracht wird, ein sehr weiches Eingreifen der Klinken möglich ist. Darüber hinaus trägt die das Steuerseg ment beaufschlagende Druckfeder dazu bei, daß zu Beginn des Freilaufs das Steuer segment in seine ursprüngliche Lage gebracht und dort gehalten wird.

Ein Gedanke der Erfindung sieht vor, daß jedes Begrenzungsteil der Steuerscheibe durch einen elastischen Bügel gebildet wird, die im übrigen vorzugsweise zusammen mit dem Steuersegment als einstückiges Kunststoffteil ausgebildet ist. Hierdurch ist eine erhebliche Reduzierung der Fertigungskosten möglich.

Weiter kann vorgesehen sein, daß das Steuersegment aus einem mit der Steuer scheibe fest verbundenen Auge besteht, in dem der Mitnehmer gelagert ist.

Auf den Einsatz einer Druckfeder im Bereich des Steuersegmentes kann hierbei ver zichtet werden, da deren Funktion durch die elastischen Bügel übernommen wird.

Durch die Elastizität der Bügel ist auch ein verbesserter Toleranzausgleich möglich, woraus sich Vorteile für die Funktionsfähigkeit der Freilaufkupplung ergeben.

Ein entscheidender Vorteil hinsichtlich einer einfacheren und daher kostengünsti geren Herstellung ergibt sich daraus, daß der zum Einsatz kommende Permanent magnet als einstückige, sternförmige Scheibe ausgebildet sein kann. Diese kann bei spielsweise durch Stanzen herstellt werden.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, den Mitnehmer als Stabmagneten auszubilden, der in einer entsprechenden Bohrung des Steuerseg mentes geführt und dort frei beweglich gelagert ist. Dabei ist sowohl das Steuerseg ment selbst als als das benachbarte Bauteile des Nabenkörpers aus einem nichtma gnetischen Werkstoff, während das Klinkenrad aus einem magnetischen Werkstoff, beispielsweise aus Stahl hergestellt ist.

Gleichfalls aus einem magnetischen Material wie Stahl, sind die Klinken gefertigt, so daß sie durch die Permanentmagnete im Nichteingriffsfall gehalten werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge kennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängschnitt durch eine erfindungsgemäße Freilaufkupplung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Freilaufes der Freilaufkupplung nach der Fig. 1 in Freilaufstellung in einer Vorderansicht,

Fig. 3 einen Teilausschnitt des Freilaufes gesehen in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2,

Fig. 4 den Freilauf nach der Fig. 2 in einer Eingriffstellung in einer Vorderansicht,

Fig. 5 eine Teilseitenansicht auf den Freilauf, gesehen in Richtung des Pfeiles V in Fig. 4,

Fig. 6 eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Freilaufes einer Freilaufkupplung in Eingriffsstellung,

Fig. 7 eine Teilansicht auf den Freilauf gesehen in Richtung des Pfeiles VII in Fig. 6,

Fig. 8 eine Teilansicht auf den Freilauf gesehen in Richtung des Pfeiles VIII in Fig. 6.

In der Fig. 1 ist eine Freilaufkupplung dargestellt, die einen Nabenkörper 1 und einen Ritzelträger 2 aufweist, auf dem ein nichtdargestelltes, über eine Kette antreibbares Ritzel oder Ritzelpaket festlegbar ist.

Der Nabenkörper 1 und der Ritzelträger 2 sind durch einen Freilauf (3, 4 bis 15 und 41) so miteinander verbunden, daß bei Nichtbelastung des Ritzelträgers 2 der Na benkörper 1 ungehindert freiläuft, also der Ritzelträger 2 gegenüber dem sich dre henden Nabenkörper 1 stillsteht, während bei einer Belastung des Ritzelträgers 2 durch die angesprochene Kette die aufgebrachte Kraft auf den Nabenkörper 1 über tragen wird.

Der in den Fig. 2 bis 8 gezeigte Freilauf weist ein Klinkenrad 3 auf, das fest mit dem Ritzelträger 2 verbunden ist, sowie eine Steuerscheibe 4, 41.

Bei dem in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steuerscheibe 4 mit Ausschnitten 9 versehen, wobei in den ersten Ausschnitten 9 jeweils Klinkenträger 5 und Klinken 6 plaziert sind.

Weiter sind mehrere, in gleichem Winkelabstand voneinander angeordnete, am Na benkörper 1 ortsfest gehaltene, scheibenförmige Permanentmagneten 7 vorgesehen, auf denen die Steuerscheibe 4 aufliegt.

Bei dem in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Beispiel besteht die Steuerscheibe 41 aus einem Ring, an den elastische Bügel 42 angeordnet sind, an denen jeweils eine Klinke 6 mit ihrer dem Klinkenträger 5 gegenüberliegenden Seite in einer in den Fig. 6 und 7 gezeigten Eingriffsstellung anliegen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels ist gleichfalls in der Fig. 6 erkennbar.

Dabei weist die der Klinke 6 zugewandte Seite des Bügels 42 eine kalottenartige Aufnahme 44 auf, in der eine Kugel 43 formschlüssig aber abrollbar einliegt, die sich an der Klinke 6 abstützt. Hierdurch ist eine einwandfreie und leichtgängige Beweg barkeit der Klinke 6 gewährleistet.

Anstelle der Kugel 43 kann auch ein anders gestalteter Hohlkörper, beispielsweise ein Zylinder vorgesehen sein. Wesentlich ist dabei, daß dessen Rollfläche an der Klinke 6 an liegt, wobei die Drehrichtung des Rollkörpers der Bewegungsrichtung der Klinke 6 entspricht.

Der Permanentmagnet 71 dieses Ausführungsbeispieles ist als sternförmige Scheibe ausgebildet, der auf dem Nabenkörper 1 aufliegt. Entsprechend der Anzahl der Klin ken 6 weist dieser Permanentmagnet drei Zacken auf, von denen jeweils eine einer Klinke 6 zugeordnet ist. Bei einer Änderung der Anzahl der Klinken 6 ist der Perma nentmagnet 71 in seiner Zackenzahl entsprechend anzugleichen.

Neben den angeformten elastischen Bügeln 42 weist die ringförmige Steuerscheibe 41 ein als Auge 21 ausgebildetes Steuersegment auf, das einem Bügel 42 benach bart ist. In diesem Auge 21 ist ein Mitnehmer 11 quer zur Bewegungsrichtung des Klinkenrades 3 hin und her bewegbar gelagert.

Dieser Mitnehmer 11 wird durch einen Stabmagneten gebildet, der durch die Ma gnetkraft ständig an den Zähnen 16 des Klinkenrades 3 an liegt. Dabei ist die Klinke 6 so ausgeformt, daß ihre dem benachbarten Bügel 42 zugeordneten Stirnseite in Richtung des Nabenkörpers 1 hin eine abfallende Schräge bildet.

Bei dem Beispiel nach den Fig. 2 bis 5 ist das Steuersegment 10 in einem zweiten Ausschnitt 9 der Steuerscheibe 4 angeordnet. In dem Steuersegment 10 ist eine Druckfeder 12 festgelegt, die sich andererseits an einer Begrenzungswand 14 der Steuerscheibe 4 abstützt.

Der Mitnehmer 11 ist hier in einer Bohrung 13 quer zur Bewegungsrichtung des Na benkörpers 1 hin und her bewegbar gelagert.

In an sich bekannter Weise ist das Klinkenrand 3 stirnseitig mit Zähnen 16 versehen, die - in Drehrichtung gesehen - nach außen hin ansteigen, so daß der Mitnehmer 11, der ständig am Klinkenrad 3 an liegt, bei dessen Stillstand (Fig. 3) durch die Schräge in die Bohrung 13 bzw. in das Auge 21 gedrückt wird.

Bei Betätigung des Klinkenrades 3, wenn auf den nicht dargestellten Ritzelträger Kraft ausgeübt wird, liegt die axial ausgerichtete Flanke eines Zahnes 16 an dem Mitnehmer 11 an (Fig. 5 und 7) und überträgt den entstehenden Anpreßdruck auf die Steuerscheibe 4, 41, die hierdurch mitgenommen wird.

Im weiteren Verlauf trägt die Steuerscheibe 4, 41 mit ihrer zugeordneten Begren zungswand 14 bzw. mit dem Bügel 42 gegen die schrägliegende Klinke 6, wobei sie anschließend durch die Schräglage so in Richtung des Klinkenrades 3 verschoben wird, bis sie in einen Zahn 16 form- und kraftschlüssig eingreift.

Durch den Federweg der Druckfeder 12 (Fig. 2 bis 5) können praktisch alle Toleran zen innerhalb des Systems ausgeglichen werden, so daß die, im vorliegenden Aus führungsbeispiel drei Klinken 6 gleichmäßig und gleichbelastet zum Eingriff kom men.

Ein Ausgleich aller Toleranzen erfolgt auch durch die Elastizität der Bügel 42 (Fig. 6), so daß die Klinken 6, im wesentlichen unabhängig von einem exakten Maßabstand zueinander, gleichmäßig und gleichbelastet zum Eingriff kommen.

Bei Stillstand des Klinkenrades 3, also dann, wenn keine Belastung mehr aufgege ben wird, wird die Steuerscheibe 4, 41 entlastet, so daß die Klinken 6 durch die bzw. den Permanentmagneten 7, 71 in eine Nichteingriffsstellung (Fig. 3) gezogen werden.

Bezugszeichenliste

1 Nabenkörper
2 Ritzelträger
3 Klinkenrad
4 Steuerscheibe
5 Klinkenträger
6 Klinke
7 Permanentmagnet
8 Stift
9 Ausschnitt
10 Steuersegment
11 Mitnehmer
12 Druckfeder
13 Bohrung
14 Begrenzungswand
15 Abstufung
16 Zahn
21 Auge
41 Steuerscheibe
42 Bügel
43 Kugel
44 Aufnahme
71 Permanentmagnet

Claims

1. Freilaufkupplung für eine Fahrradnabe, mit einem Nabenkörper, einem mit einem Ritzel oder Ritzelpaket verbundenen Klinkenrad und mehreren, ortsfest am Nabenkörper festgelegten Klinken, die bei Belastung des Ritzels in die zu geordneten, in Drehrichtung des Nabenkörpers abgeschrägten Zähne des Klinkenrades kraftschlüssig eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klinke (6) als Kippelement ausgebildet ist und in Nichteingriffsstellung mit ihrer dem Klinkenrad (3) abgewandten Seite in einer Abstufung (15) eines Klinken trägers (5) und auf einem ortsfesten Permanentmagneten (7, 71) aufliegt, daß eine gegenüber dem Klinkenträger (5) drehbare Steuerscheibe (4, 41) vorge sehen ist, die Begrenzungsteile (14, 42) aufweist, deren in Drehrichtung lie genden Seite sich jeweils eine Klinke (6) in Eingriffsstellung abstützt, und daß ein mit der Steuerscheibe (4, 41) in Verbindung stehendes Steuersegment vor gesehen ist, daß einen quer zur Drehrichtung des Klinkenrades (3) hin und her bewegbaren Mitnehmer (11) aufweist, der mit den Zähnen (16) korrespondiert.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Klinkenträger (5) und eine Klinke (6) in einem ersten Ausschnitt (9) der Steu erscheibe (4) gelagert sind, an deren Begrenzungswand (14) sich die Klinke (6) abstützt.

3. Freilaufkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer segment in einem zweiten Ausschnitt (9) in Umfangsrichtung beweglich ange ordnet ist.

4. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitneh mer (11) in Form eines Stabmagneten ausgebildet sind.

5. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Steuersegment (10) eine Druckfeder (12) eingelassen ist, die sich andererseits an einer Begrenzungswand (14) des zweiten Ausschnitts (9) abstützt.

6. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klinke (6) so geformt ist, daß sie in Eingriffsstellung flächig an der Begrenzungswand (14), der axial verlaufenden sowie der schräg verlaufenden Flanke des Zahnes (16) anliegt.

7. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinken träger (5) fest mit dem Nabenkörper (1) verbunden sind.

8. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Be grenzungsteil (14) der Steuerscheibe (41) durch einen elastischen Bügel (42) gebildet wird.

9. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersegment aus einem mit der Steuerscheibe (41) fest verbundenen Auge (21) besteht, in dem der Mitnehmer (11) gelagert ist.

10. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Klinken (6) zugeordneten Permanentmagneten (71) gemeinsam aus einer einstückigen, sternförmigen Scheibe bestehen.

11. Freilaufkupplung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (41) als einstückiges Kunststoffteil ausgebildet ist.

12. Freilaufkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zacken des Permanentmagneten (71) der Anzahl der Klinken (6) ent spricht.

13. Freilaufnabe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Perma nentmagnet (71) auf dem Nabenkörper (1) aufliegt.

14. Freilaufkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder elasti sche Bügel (42) auf seiner der jeweiligen Klinke (6) zugewandten Seite mit mindestens einem Rollkörper versehen ist, der mit seiner Rollfläche an der Klinke (6) an liegt.

15. Freilaufkupplung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Roll körper als zylindrischer Körper oder als Kugel (43) ausgebildet ist.

16. Freilaufkupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (43) in einer kalottenartigen Aufnahme (44) des Bügels (42) ein liegt.