DE20004193U1

DE20004193U1 - Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb

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Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2000-06-15
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Description

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Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftübertragung für ein Fahrrad, insbesondere eine Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb für ein Fahrrad.

Eine herkömmliche Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb besteht unter anderem aus einer Welle und einer speichentragenden Nabe, die drehbar auf der Welle angeordnet ist, der Art, daß ein rechter Bereich der Welle aus einer rechten Seite der speichentragenden Nabe heraus ragt. Eine Zahnradhalterung umgibt, benachbart zur rechten Seite der speichentragenden Nabe, den rechten Bereich der Welle. Die Zahnradhalterung besteht aus einer äußeren Hülse, auf der ein Zahnrad aufgesteckt und befestigt ist, und einer innere Hülse, die unter Verwendung eines Ratschenmechanismus drehbar innerhalb der äußeren Hülse auf dem rechten Bereich der Welle angeordnet ist. Die innere Hülse weist einen mit der Nabe kuppelnden Bereich auf, der in die mit einem Innengewinde versehene rechte Seite der speichentragenden Nabe hinein ragt und in diese eingeschraubt ist, so daß sich die speichentragende Nabe zusammen mit der inneren Hülse der Zahnradhalterung in einer Richtung drehen kann.

Einige Nachteile der zuvor beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb sind wie folgt:

Die innere Hülse der Zahnradhalterung weist ein zentrisches Loch mit einem polygonförmigen Querschnitt auf, in das ein Werkzeug eingesteckt wird, welches zum drehen derselben bezüglich der speichentragenden Nabe angewendet wird, bevor die Welle durch die Zahnradhalterung und die speichentragende Nabe hindurch eingesetzt wird. Es wird angemerkt, daß während der Montage einer herkömmlichen Vorrichtung für einen Nabenantrieb ein relativ großes Drehmoment von etwa 196 Nm (2000 kgf-cm) benötigt wird, um den mit der Nabe kuppelnden Bereich der inneren

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Hülse fest mit der mit einem Innengewinde versehenen rechten Seite der speichentragenden Nabe zu verbinden.

Das Ziel dieser Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb zur Verfügung zu stellen, die eine Zahnradhalterung mit einer speziell geformten innere Hülse und ein röhrenförmiges Arretierungselement, welches nur ein geringes Drehmoment benötigt, um die innere Hülse an die speichentragende Nabe zu befestigen, aufweist.

Dementsprechend weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb eine Welle bestehend aus einem linken und einem rechten Bereich, eine röhrenförmige, speichentragende Nabe, eine Zahnradhalterung und ein röhrenförmiges Arretierungselement auf. Die speichentragende Nabe weist eine mit einem Innengewinde versehene rechte Seite auf und hat eine Innenwand, die eine Durchführung entlang der Achse definiert. Die Welle verläuft coaxial durch die Durchführung der speichentragenden Nabe. Der rechte Bereich der Welle ragt aus der rechten Seite der speichentragenden Nabe heraus. Die Zahnradhalterung umgibt, benachbart zur rechten Seite der speichentragenden Nabe, den rechten Bereich der Welle. Die Zahnradhalterung besteht aus einer äußeren Hülse und einer inneren Hülse, die drehbar innerhalb der äußeren Hülse auf dem rechten Bereich der Welle angeordnet ist. Die innere Hülse weist einen mit der Nabe kuppelnden Bereich auf, der in die speichentragende Nabe hinein ragt und eine zentrische Durchführung durch diese hindurch definiert. Diese zentrische Durchführung hat einen kleinen Durchmesser im Außenbereich und einen großen Durchmesser im Innenbereich, wobei der große Durchmesser größer als der kleine Durchmesser des Außenbereichs ist. Zwischen dem Außenbereich und dem Innenbereich der zentrischen Durchführung in der inneren Hülse befindet sich eine Schulter. Das Arretierungselement ist innerhalb der inneren Hülse angeordnet und hat eine durchmessergrößere rechte Seite, die in dem Innenbereich der Durchführung mit dem großen Durchmesser sitzt und die einen größeren Außendurchmesser als der Außenbereich der Durchführung mit dem kleinen Durchmesser aufweist, um ein Herauslösen des Arretierungselementes aus der inneren Hülse zu vermeiden. Weiterhin weist das Arretierungselement eine mit einem Außengewinde versehene linke Seite auf, die in den rechten Endbereich der speichentragenden Nabe eingeschraubt ist, um eine axiale Bewegung der Zahnradhalterung relativ zu der speichentragenden Nabe zu verhindern. Das

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Arretierungselement hat weiterhin zwei axial verlaufende, nach außen geöffnete Schlitze auf der Rechten Seite, die den durchmessergrößeren rechten Bereich in zwei Teile teilen. Eine Vorrichtung, die eine relative Rotation zwischen der inneren Hülse der Zahnradhalterung und der speichentragende Nabe verhindert, ist vorgesehen.

Bei der Montage des Nabenantriebs gemäß der vorliegenden Erfindung wird lediglich ein relativ geringes Drehmoment auf das Montagewerkzeug angewendet, um die innere Hülse an der mit einem Innengewinde versehene rechte Seite der speichentragenden Nabe zu befestigen, bevor die Welle durch die Zahnradhalterung, das Arretierungselement und die speichentragende Nabe hindurch eingesetzt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht der bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb;

Fig. 2 eine schematische, teilweise Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform in der dargestellt ist, wie eine innere Hülse durch ein röhrenförmiges Arretierungselement an eine speichentragende Nabe befestigt ist; und

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform in der gezeigt ist, wie die innere Hülse durch das röhrenförmige Arretierungselement an der speichentragende Nabe befestigt ist, bevor eine Welle durch diese hindurch eingesetzt wird.

Wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt enthält die bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung eine Welle 30 bestehend aus einem linken und einem rechten Bereich 301, 302, einer röhrenförmigen, speichentragenden Nabe 10, einer Zahnradhalterung 20 und einem röhrenförmigen Arretierungselement 26.

Es ist dargestellt, daß die speichentragende Nabe 10 an der rechten Seite 12 mit einem Innengewinde versehen ist und eine Innenwand 11 hat, die eine Durchführung entlang der Achse definiert. Wird die speichentragende Nabe 10 auf der Welle 30 angeordnet, verläuft letztere coaxial durch die Durchführung, der Art, daß der rechte

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Bereich 302 der Welle 30 aus der rechten Seite 12 der speichentragenden Nabe 10 heraus ragt.

Die Zahnradhaiterung 20 umgibt, benachbart zur rechten Seite 12 der speichentragenden Nabe 10, den rechten Bereich 302 der Welle 30. Die Zahnradhalterung 20 besteht aus einer äußeren Hülse 21 und einer inneren Hülse 23, die drehbar innerhalb der äußeren Hülse 21 auf dem rechten Bereich 302 der Welle 30 angeordnet ist. Die innere Hülse 23 weist einen mit der Nabe kuppelnden Bereich 231 auf, der in die speichentragende Nabe 10 hinein ragt und eine zentrische Durchführung 232 durch diese hindurch definiert. Diese zentrische Durchführung 232 hat einen kleinen Durchmesser im Außenbereich 233 und einen großen Durchmesser im Innenbereich 234, "wobei der große Durchmesser größer als der kleine Durchmesser des Außenbereichs 233 ist. Zwischen dem Außenbereich 233 und dem Innenbereich 234 der zentrischen Durchführung 232 in der inneren Hülse 23 befindet sich eine erste Schulter 235.

Das Arretierungselement 26 ist innerhalb der inneren Hülse 23 angeordnet und hat eine durchmessergrößere rechte Seite 265, die in der zentrischen Durchführung 232 im Innenbereich 234 mit dem großen Durchmesser sitzt und die einen nur wenig größeren Außendurchmesser als der Außenbereich 233 mit dem kleinen Durchmesser aufweist, um ein Herauslösen des Arretierungselementes 26 aus der inneren Hülse 23 zu vermeiden. Weiterhin weist das Arretierungselement 26 eine mit einem Außengewinde versehene linke Seite 262 auf, die in die rechte Seite 12 der speichentragenden Nabe 10 eingeschraubt ist, um so eine axiale Bewegung der Zahnradhalterung 20 relativ zu der speichentragenden Nabe 10 zu verhindern. Das Arretierungselement 26 hat weiterhin mindestens zwei achsparallel verlaufende, nach außen geöffnete Schlitze 264 auf seiner rechten Seite, die die durchmessergrößere rechte Seite 265 in mindestens zwei Teilbereiche 265" teilen.

Eine Vorrichtung, die eine relative Rotation zwischen der inneren Hülse 23 der Zahnradhalterung 20 und der speichentragende Nabe 10 verhindert, ist vorgesehen. Bei der Montage werden die beiden Teilbereiche 265" zusammen gedrückt, so daß die durchmessergrößere rechte Seite 265 durch den kleinen Durchmesser des Außenbereichs 233 der zentrischen Durchführung 232 hindurch in die innere Hülse 23 hinein geschoben werden kann. Sobald die durchmessergrößere rechte Seite 265 ganz in den Innenbereich 234 mit dem großen Durchmesser der zentrischen Durchführung

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232 eingeschoben ist, bewegen sich die Teilbereiche 265" automatisch voneinander weg, so daß die durchmessergrößere rechte Seite 265 in dem Innenbereich 234 mit dem großen Durchmesser der zentrischen Durchführung 232 festgehalten wird.

Die mit einem Außengewinde versehene linke Seite 262 des Arretierungselementes 26 weist ein zentrisches Loch 266 mit einem hexagonalen Querschnitt auf, in das ein L-förmiges Werkzeug 40 (siehe Fig. 3) eingesteckt werden kann. Somit kann bei der Montage eines erfindungsgemäßen Nabenantriebs das Arretierungselement 26 mit dem Werkzeug 40 bezüglich der speichentragenden Nabe 10 gedreht werden, bevor die Welle 30 durch die Zahnradhalterung 20, das Arretierungselement 26 und die speichentragende Nabe 10 hindurch eingesetzt wird. Es wird angemerkt, daß ein relativ geringes Drehmoment von nur etwa 25Nm (250 kgf-cm) benötigt wird, um das Arretierungselement 26 fest an der speichentragenden Nabe 10 zu befestigen.

In der bevorzugten Ausführungsform ist in die speichentragende Nabe 10 außerhalb der mit einem Innengewinde versehenen rechten Seite 12 ein Bereich mit einer nach innen weisenden Kerbverzahnung 13 eingeformt, wodurch eine zweite Schulter 16 zwischen den beiden Bereichen entsteht. In den mit der Nabe kuppelnden Bereich 231 der inneren Hülse 23 ist ein nach außen kerbverzahnter Bereich 231" eingeformt, der in den nach innen kerbverzahnten Bereich 13 eingreift. Der nach außen kerb verzahnte Bereich 231" und der nach innen kerbverzahnte Bereich 13 passen formschlüssig ineinander, so daß eine relative Rotation der Zahnradhalterung 20 bezüglich der speichentragenden Nabe 10 verhindert wird.

Das Arretierungselement 26 weist weiterhin einen Mittelstück 263 zwischen der durchmessergrößeren rechten Seite 265 und der mit einem Außengewinde versehenen linken Seite 262 auf, das eine axiale Länge hat, die kürzer als die des Außenbereichs

233 mit dem kleinen Durchmesser der zentrischen Durchführung 232 der inneren Hülse 23, ist. Dadurch wird gewährleistet, daß durch das Einschrauben der mit einem Außengewinde versehenen linken Seite 262 des Arretierungselementes 26 in die mit einem Innengewinde versehene rechte Seite 12 der speichentragenden Nabe 10, die durchmessergrößere rechte Seite 265 an der ersten Schulter 235 anliegt und der nach außen kerb verzahnte Bereich 231" an der zweiten Schulter 16 anliegt, um so eine axiale Relativbewegung zwischen der Zahnradhalterung 20 und der speichentragenden Nabe 10 zu verhindern.

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Um eine gleichmäßige Rotation der inneren Hülse 23 relativ zu der äußeren Hülse 21 zu gewährleisten wird in bekannter Weise ein Lagerpaar 22 zwischen der inneren und der äußeren Hülse 23, 21 platziert. Die Anbringung eines Ratschenmechanismus (nicht dargestellt) kann die Rotationsbewegung der äußeren Hülse 21 um die innere Hülse 23 auf nur eine Richtung beschränken. Der Ratschenmechanismus kann auf eine herkömmliche Weise befestigt sein; auf eine nähere Beschreibung wird hier zugunsten der Kürze verzichtet. Vorzugsweise wird die innere Hülse 23 mit einer Lagerschale 24 versehen sein, um ein Lager 31 aufzunehmen, das auf dem rechten Bereich 302 der Welle 30 sitz.

Claims

1. Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb, dadurch gekennzeichnet,

a) daß eine Achse (30) einen linken und einen rechten Bereich (301, 302) hat;

b) daß eine röhrenförmige, speichentragende Nabe (10) eine mit einem Innengewinde versehene rechte Seite (12) sowie eine Innenwand hat, die eine Durchführung entlang der Achse definiert, so daß die Welle (30) coaxial durch diese Durchführung verläuft und der rechte Bereich (302) der Welle (30) aus der rechten Seite (12) der speichentragenden Nabe (10) heraus ragt;

c) daß eine Zahnradhalterung (20) den rechten Bereich (302) der Welle (30) benachbart zur rechten Seite (12) der speichentragenden Nabe (10) umgibt und eine äußere Hülse (21) und eine innere Hülse (23), die drehbar innerhalb der äußeren Hülse (21) auf dem rechten Bereich (302) der Welle (30) angeordnet ist, aufweist, wobei die innere Hülse (23) einen mit der Nabe kuppelnden Bereich (231) hat, der in die speichentragende Nabe (10) hinein ragt und der eine zentrische Durchführung (232) mit einem kleinen Durchmesser im Außenbereich (233) aufweist, und ferner die innere Hülse (23) einen großen Durchmesser im Innenbereich (234) mit einem Durchmesser größer als der kleine Durchmesser des Außenbereichs (233) sowie eine erste Schulter (235) zwischen dem Außen- und dem Innenbereich (233, 234) der zentrischen Durchführung (232) der inneren Hülse (23) hat;

d) daß ein röhrenförmiges Arretierungselement (26) innerhalb der inneren Hülse (23) angeordnet ist und das Arretierungselement (26) eine durchmessergrößere rechte Seite (265) hat, die in der zentrischen Durchführung (232) im Innenbereich (234) mit dem großen Durchmesser sitzt und deren Außendurchmesser größer als der Durchmesser des Außenbereichs (233) mit dem kleinen Durchmesser der zentrischen Durchführung (232) ist, um ein Herauslösen des Arretierungselementes (26) aus der inneren Hülse (23) zu vermeiden, und ferner das Arretierungselement (26) eine mit einem Außengewinde versehene linke Seite (262) hat, die in die rechte Seite (12) der speichentragenden Nabe (10) eingeschraubt wird, um so eine axiale Bewegung der Zahnradhalterung (20) relativ zu der speichentragenden Nabe (10) zu verhindern, und das Arretierungselement (26) weiterhin mindestens zwei achsparallel verlaufende, nach außen geöffnete Schlitze (264) auf seiner rechten Seite hat, die die durchmessergrößere rechte Seite (265) in mindestens zwei Teilbereiche (265") teilen; und

e) daß eine Vorrichtung eine Drehung der inneren Hülse (23) der Zahnradhalterung (20) relativ zu der speichentragenden Nabe (10) verhindert.

2. Die Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Außengewinde versehene linke Seite (262) des Arretierungselementes (26) ein zentrisches Loch (266) mit einem polygonförmigen Querschnitt hat, in das bei der Montage ein Werkzeug (40) eingesteckt werden kann, um das Arretierungselement (26) bezüglich der speichentragenden Nabe (10) zu drehen, bevor die Welle (30) durch die Zahnradhalterung (20), das Arretierungselement (26) und die speichentragende Nabe (10) hindurch eingesetzt wird.

3. Die Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits in eines der beiden Teile, nämlich die rechte Seite (12) der speichentragende Nabe (10) oder der mit der Nabe kuppelnde Bereich (231) der inneren Hülse (23) eine nach außen weisende Kerbverzahnung (231") eingeformt ist, und andererseits in das jeweils andere Teil, nämlich die rechte Seite (12) der speichentragende Nabe (10) oder der mit der Nabe kuppelnde Bereich (231) der inneren Hülse (23) eine nach innen weisende Kerbverzahnung (231") eingeformt ist, die in die nach außen weisende Kerbverzahnung eingreift, und daß die nach außen weisenden Kerbverzahnung und die nach innen weisenden Kerbverzahnung die Vorrichtung bilden, die eine Drehung der inneren Hülse (23) der Zahnradhalterung (20) relativ zu der speichentragenden Nabe (10) verhindert.

4. Die Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der nach innen weisenden Kerbverzahnung (13) außerhalb der mit einem Innengewinde versehenen rechten Seite (12) der speichentragenden Nabe (10) eingeformt ist, wodurch eine zweite Schulter (16) zwischen den beiden Bereichen entsteht, und daß die nach außen weisende Kerbverzahnung (231") in den mit der Nabe kuppelnden Bereich (231) der inneren Hülse (23) eingeformt ist.

5. Die Vorrichtung für einen freilaufenden Nabenantrieb gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Arretierungselement (26) weiterhin einen Mittelstück (263) zwischen der durchmessergrößeren rechten Seite (265) und der mit einem Außengewinde versehenen linken Seite (262) hat, das eine axiale Länge hat, die kürzer als die des Außenbereichs (233) mit dem kleinen Durchmesser der zentrischen Durchführung (232) der inneren Hülse (23) ist, so daß durch das Einschrauben der mit einem Außengewinde versehenen linken Seite (262) des Arretierungselementes (26) in die mit einem Innengewinde versehene rechte Seite (12) der speichentragenden Nabe (10) die durchmessergrößere rechte Seite (265) an der ersten Schulter (235) anliegt, und der nach außen kerbverzahnte Bereich (231") an der zweiten Schulter (16) anliegt um so eine axiale Relativbewegung zwischen der Zahnradhalterung (20) und der speichentragenden Nabe (10) zu verhindern.