DE19734681A1 - Steuerbarer Klemmrollenfreilauf für Fahrräder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Klemmrollenfreilauf, insbesondere für einen Antrieb eines Fahr­ rades gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit der EP 0 711 931 A1 ist eine Fahrradrollenkupplung bekannt geworden, die ein inneres Drehteil und ein äußeres Drehteil aufweist, wo bei zwischen diesen beiden Drehteilen Rollen angeordnet sind, die durch Steigflächen zum Klemmen gebracht werden können. Die Rollen sind über einen Rollenkäfig miteinander verbunden, der die einzelnen Rollen am Umfang auf Distanz hält und jede einzelne Rolle über eine Feder in einer bestimmten Richtung vorspannt, um die Rollen am Umfang gleichen Abstand voneinander zu halten. Es wird eine zusätzliche Friktionshilfe in Form einer Schlingfeder vorgeschlagen, die die Drehorientierung des Rollenkäfigs bei Drehung des treibenden Teils gegenüber dem angetriebenen Teil beeinflußt. Im Antriebsfall wird der Rollenkäfig in An­ triebsrichtung durch eine Haltekraft der sich zuziehenden Schlingfeder mitgenommen, wodurch eine Kopplung mit dem angetriebenen Teil garantiert wird. Bei stillstehendem treibenden Teil und bei drehendem angetriebenen Teil, also im Leerlauf, sorgt die Schlingfeder mit ihrer noch verbleibenden Haltekraft für das Anlaufen des Rollenkäfigs an den Rollen, wodurch sich diese in einer Position außerhalb des Klemmeingriffs aufhalten.

Der Klemmrollenfreilauf gemäß der vorliegenden Erfindung schlägt eine Drehorientierung des Rol­ lenkäfigs durch ein Borstenringteil vor, welches nur geringe Drehkräfte übertragen kann, wobei jedoch in der Leerlaufrichtung verschwindend geringe Drehmomente anfallen, die sich bei Bergab­ fahrt des Fahrrades praktisch nicht mehr als Bremsmoment bemerkbar machen. Die Borsten stehen gegenüber einem axial anliegenden Ringteil in einem bestimmten Winkel zur Tangentenrichtung. Bei einer Antriebsdrehbewegung, die die Borsten senkrecht aufstellen will, wird ein gewisses Mit­ nahmemoment erzeugt, welches gerade so groß sein muß, um den Rollenkäfig soweit zu verdrehen, daß die Rollen in Klemmeingriff kommen. Die im Rollenkäfig angeordneten Federn entwickeln eine gegen Null gehende Vorspannkraft gegenüber der jeweiligen Rolle, um diese an Ort und Stelle ein­ seitig im Fenster des Rollenkäfigs zu positionieren. Im Leerlauf ist lediglich der Drehwiderstand zu überwinden, den die im Winkel ablaufenden Borsten erzeugen. Es wird unterstellt, daß die Schlingfeder gemäß der EP 0 711 931 A1 in der Antriebsdrehrichtung besonders starke Haltekräfte entwickeln muß, um in jedem Fall zu garantieren, daß auch bei ungünstigen Schmierverhältnissen eine Mitnahme erfolgt. Weiterhin sind starke Haltekräfte auch dann erforderlich, wenn die Steigflä­ chen ungenau gearbeitet sind und Wert darauf gelegt wird, daß trotzdem alle Rollen in Klemmein­ griff kommen. Bei der vorgeschlagenen Mitnahmelösung mit Borsten, die an einem Borstenringteil angeordnet sind, können die Kräfte der Vorspannfedern für die Rollen bzw. für die Mitnahmekraft durch die Borsten gering sein.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Klemmrollenfreilauf mit einem Rollenkäfig zu schaf­ fen, der mit einem Antreiber über eine Friktionshilfe verbunden ist, die das Zusammenwirken des Antreibers mit einem angetriebenen Mitnehmerteil über Rollkörper garantiert, im Leerlauf aber Friktionsmomente aufweist, die gegen Null gehen.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 sowie mit den Merkmalen der Unteransprüche gelöst.

Mit drei Teilschnittzeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel für einen Klemmrollenfreilauf mit ge­ ringen Haltekräften für einen Rollenkäfig veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Antriebsteil für eine Antriebsnabe für ein Fahrrad, bestehend aus einem Antreiber, einem Mitnehmerteil und dazwischen angeordneten Klemmrollen parallel zur Nabenachse;

Fig. 2 einen Teilschnitt des Klemmrollenfreilauf mit einem Rollenkäfig als Distanzhalter für die Klemmrollen parallel zur Nabenachse;

Fig. 3 den Rollenkäfig mit einem Borstenringteil zwischen dem Rollenkäfig und einem Bund des Antreibers.

Gemäß Fig. 1 wird ein Klemmrollenfreilauf, insbesondere für den Antrieb eines Fahrrades in einer Antriebsnabe gezeigt, die aus einer Nabenachse 1, einer Nabenhülse 2 und einem daran angeord­ neten zylindrischen Mitnehmerteil 3 besteht, der über Rollkörper 7 mit einem Antreiber 4 in Verbin­ dung steht. Der Antreiber 4 ist über eine erste Lagerung 5 und einer zweiten Lagerung 6 gegenüber der Nabenhülse 2 und der Nabenachse 3 in koaxialer Position gehalten. Der Antreiber 4 weist fer­ ner einen Bund 13 sowie einen Anlaufring 14 auf, die einen Rollenkäfig 10 gegenüber dem Antrei­ ber 4 axial festlegen.

Aus Fig. 2 geht die Anordnung des Klemmrollenfreilaufs, bestehend aus dem Mitnehmerteil 3, dem Antreiber 4, dem Rollenkäfig 10 sowie den Rollkörpern 7 hervor, die einmal mit einer Zylinderflä­ che 9 im Inneren des Antreibers 4 und einmal mit Steigflächen 8 außen am Mitnehmerteil 3 zu­ sammenwirken können.

Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Rollenkäfig 10 mit Fenstern 11, in welchen die Rollkör­ per 7 angeordnet sind und mit einer Feder 12 in ihrer Lage in diesen Fenstern 11 positioniert wer­ den. Beide Stirnflächen 18 des Rollenkäfigs 10 werden von je einem Borstenringteil 16, bestehend aus einer Scheibe 15 und Borsten 20 begrenzt. Die Scheibe 15 liegt direkt an der Stirnfläche 18 des Rollenkäfigs 10 an und ist an diesem befestigt. Die Borsten 20 stellen somit die Verbindung des Rollenkäfigs 10 zum Antreiber 4 durch ihre Anlage einmal am Bund 13 und einmal am An­ laufring 14 her. Im Einbauzustand weisen die Borsten 20 gegenüber einer senkrecht zur Nabenach­ se 1 ausgerichteten Ebene in tangentialer Richtung einen Winkel 17 auf, der sich je nach dem Ab­ stand zwischen dem Bund 13 und dem Anlaufring 14 verändern kann. In jedem Fall aber sind die Borsten 20 im Einbauzustand vorgespannt, weshalb der Winkel 17 im entlasteten Zustand größer wird.

Im Falle der Verwendung des vorgeschlagenen Borstenringteils 16 stehen insgesamt nur geringe Mitnahmekräfte zur Verfügung, die aber ausreichen, um die Rollkörper 7 in Kontakt mit dem Mit­ nehmerteil 3 und dem Antreiber 4 zu bringen. Die Borsten 20 werden die Scheibe 15 und somit den Rollenkäfig 10 in einer Antriebsdrehrichtung 19 mitnehmen, sofern der Bund 13 und der An­ laufring 14 in dieser Richtung verschoben werden. Die in Umfangsrichtung wirkende Komponente einer Vielzahl von Borsten 20 nimmt den Rollenkäfig 10 in der Antriebsdrehrichtung 19 mit, wobei ein gewisses Maß einer Umfangskraft nicht überstiegen werden darf, da sonst die Borsten nach der anderen Seite umschlagen. In jedem Falle aber wird die Mitnahme vor diesem Punkt dann gesi­ chert, wenn die Kraft ausreicht, den Rollenkäfig 10 soweit mitzunehmen, bis die Haltekraft der Fe­ dern 12 für die Rollkörper 7 geringfügig überstiegen wird, wodurch beim Auflaufen der Rollkörper 7 auf die Schrägflächen 8 auch diejenigen Rollkörper 7 in Klemmeingriff kommen, die wegen unge­ nauer Fertigung nicht gleichzeitig mit den ersten in Klemmeingriff gekommen sind. Da hohe Drehmomente zwischen dem Antreiber 4 und dem Mitnehmerteil 3 auftreten, ist die Übertragung des Drehmoments möglichst über alle Rollkörper 7 erforderlich, weshalb in Antriebsdrehrichtung 19 auch die letzten Rollkörper 7 über die Federn 12 in die Klemmposition gebracht werden.

Im Falle von Leerlauf bewegt sich der Mitnehmerteil 3 in Richtung 19 relativ zum Antreiber 4. Die Rollkörper 7 bewegen sich entlang der Schrägflächen 8 nach radial innen und kommen außer Ein­ griff. Der Rollenkäfig 10 wird von den Borsten 20 zurückgehalten, wodurch die Rollkörper 7 mit Sicherheit außer Klemmeingriff und Kontakt mit dem Antreiber 4 und dem Mitnehmerteil 3 gehal­ ten werden.

Der Vorteil der Borstenringteile 16 mit Borsten 20 liegt neben der bereits beschriebenen Eigenschaft der Erzeugung von äußerst geringen Drehmomenten im Leerlaufbereich auch in der kostengünsti­ gen Herstellung der Borstenringteile 16, die als Verbindung einer Kunststoffscheibe 15 mit einem samtartigen Textilgewebe aus Kunststoffaser kostengünstig in großen Stückzahlen darstellbar ist. Die Tatsache, daß der Rollenkäfig 10 ebenfalls aus Kunststoff sein kann, ermöglicht eine einfache Klebeverbindung oder aber die direkte Anbringung eines Textilgewebes auf der Stirnfläche des Rol­ lenkäfigs 10.

Claims (10)

1. Klemmrollenfreilauf, insbesondere für einen Antrieb eines Fahrrades mit einem in einer An­ triebsdrehrichtung (19) antreibenden Antreiber (4) und einem angetriebenen Mitnehmerteil (3), von denen der eine Steigflächen (8) und der andere eine diesen Steigflächen (8) zugewandte Zylinderfläche (9) aufweist, mit einer Mehrzahl von Rollkörpern (7), geführt von einem Rollen­ käfig (10) und angeordnet zwischen den Steigflächen (8) und der Zylinderfläche (9), wobei die Rollkörper (7) von einer Feder (12) in Antriebsdrehrichtung (19) in Fenstern (11) des Rollenkä­ figs (10) vorgespannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zylinderfläche (9) aufweisende Teil, vorzugsweise der Antreiber (4) mindestens ei­ nen ersten Ringbereich aufweist, der mit mindestens einem zweiten Ringbereich an den Roll­ körpern (7) über mindestens einen Borstenringteil (16) zusammenwirkt.

2. Klemmrollenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Ringbereiche am Antreiber (4) ein Bund (13) und ein Anlaufring (14) sind.

3. Klemmrollenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Ringbereiche an den Rollkörpern (7) die Stirnflächen (18) des Rollenkä­ figs (10) sind

4. Klemmrollenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Borstenringsteil (16) aus einer Scheibe (15) und Borsten (20) besteht.

5. Klemmrollenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (20) mit der Scheibe (15) in der Weise verbunden sind, daß sie im nicht vorge­ spannten Zustand einen Winkel (17) in tangentialer Richtung zu der zylindrischen Ringfläche aufweisen.

6. Klemmrollenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenringteile (16) mit der Scheibe (15) an einem der Ringbereiche, beispielsweise am Bund (13) und am Anlaufring (14) des Antreibers (4) befestigt sind und mit den Enden ihrer Borsten (20) an den anderen Ringbereichen, beispielsweise an den Stirnflächen (18) des Rol­ lenkäfigs (10) anlaufen.

7. Klemmrollenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (20) des Borstenringteils (16) in Antriebsdrehrichtung (19) treibend angeord­ net sind.

8. Klemmrollenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmwirkung der Borsten (20) zwischen ihren Ringbereichen, die die Borstenringtei­ le (16) verbinden, eine Mitnahmekraft in Antriebsdrehrichtung (19) erzeugt, die gerade so groß ist, daß sie die Anfangsvorspannkraft im wesentlichen aller Federn (12) durch Mitnahme des Rollenkäfigs (10) überwindet.

9. Klemmrollenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (15) der Borstenringteile (16) an den Stirnflächen (18) des Rollenkä­ figs (10) befestigt sind.

10. Klemmrollenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (15) der Borstenringteile (16) am Bund (13) und am Anlaufring (14) des An­ treibers (14) befestigt sind.